{"id":16144,"date":"2022-11-04T17:03:44","date_gmt":"2022-11-04T16:03:44","guid":{"rendered":"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/blog\/?p=16144"},"modified":"2022-11-04T17:06:54","modified_gmt":"2022-11-04T16:06:54","slug":"trident-2-0","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/blog\/2022\/11\/04\/trident-2-0\/","title":{"rendered":"Trident 2.0"},"content":{"rendered":"
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<\/path><\/svg><\/i> \"Loading\"<\/p>\n

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In meinem Buch über Voyager habe ich auch einen Ausblick auf die kommenden Missionen ins äußere Sonnensystem. Das sind nur wenige. In den 45 Jahren seit Voyagers Start hat die NASA nur vier Sonnen ins äußere Sonnensystem entsandt \u2013 Galileo<\/a>, Cassini<\/a>, New Horizons<\/a> und Juno<\/a>. Zwei weitere Missionen sind in der Planung \u2013 DragonFly und Europa Clipper. In der gleichen Zeit hat die NASA alleine 12 Missionen zum Mars entsandt. Zwei Missionen zu Triton und Io im Discovery Class Segment \u2013 IVO und Trident unterlagen 2019 zwei Venussonden.
\n\"\"
\nMein Korrekturleser Mario hat den Text von mir noch ergänzt und besonders das Scheitern von Trident bedauert. Leider musste ich den Text wieder kürzen, weil sonst das Buch um vier Seiten \u2013 davon drei-dreiviertel leere Seiten \u2013 länger geworden wäre. Aber den Gedanken, Trident könnte doch noch zu Neptun und Triton aufbrechen will ich mal aufnehmen.<\/p>\n

Viel ist über die Trident-Mission nicht bekannt, aber die Daten der Kamera findet man hier<\/a> und eine Gewichtsabschätzung hier<\/a>. Demnach hat Trident ein 30 cm Teleskop das beugungsbegrenzt arbeitet mit einem 4 Mpixel Detektor mit einer Auflösung von 2 \u00b5Rad und einem Gesichtsfeld von 4 mrad. Übertragen auf unseren Mond der in etwa genauso weit von der Oberfläche der Erde wie Io von Jupiters Oberfläche entfernt ist und fast genauso groß wie Io ist, entspricht dies einem Gesichtsfeld von 1.540 km bei einer Auflösung von 0,76 km. Es dauert bei Triton 13 s ein Bild zu gewinnen, die meiste Zeit für die Neupositionierung der Raumsonde die als ganzes geschwenkt wird. Geplant war ein Start von Triton an Bord einer Atlas V die 1.800 kg auf das geplante C3<\/sub> befördern kann. Das entsprach einem Polster von 52 % der Trockenmasse, die also bei 864 kg liegt.<\/p>\n

Klar ist, das Trident nicht die ursprüngliche Route nehmen kann, die aus mehreren Swing-Bys im inneren Sonnensystem besteht. Dazu hätte sie 2019 genehmigt werden müssen. Doch Jupiter wäre erst am 29.6.1932 erreicht worden, das bietet bei einer direkten Route genügend Zeit, die Sonde auf einer direkten Route zu entsenden, wenn sie jetzt genehmigt wird. Die Reise zu Jupiter dauert maximal 2 Jahre, (real sogar nur 1 \u00bc Jahre). Würde man 2030 starten so wäre die Mission möglich. Das ist vier Jahre später als das geplante Startdatum. Die Finalisten der letzten Discovery Auswahl wurden am 13.2.2020 bekanntgegeben, so hätte man noch bis 2024 Zeit für eine Genehmigung, wenn die Sonde wie im ursprünglichen Zeitplan gebaut wird.<\/p>\n

Routenplanung<\/h2>\n

Ich habe zuerst im NASA Trajetory Browser<\/a> nach Routen zu Neptun gesucht. Der Trajectory Browser hat für diese Missionen leider sehr enge Begrenzungen für die Missionsdauer und Startenergie sodass er nur zwei Routen liefert:<\/p>\n

<\/a><\/p>\n\n\n\n\n\n\n
<\/a> Earth
\nDeparture<\/th>\n		<\/a> Destination
\nFlyby<\/th>\n		<\/a> Duration<\/th>\n<\/a> Injection
\nC3
\n(km2\/s2)<\/th>\n		<\/a> Abs
\nDLA<\/th>\n		<\/a> Injection
\n\u0394V
\n(km\/s)<\/th>\n		<\/a> Post-
\nInjection
\n\u0394V (km\/s)<\/th>\n		<\/a> Total
\n\u0394V
\n(km\/s)<\/th>\n		<\/a> Flyby
\nspeed
\n(km\/s)<\/th>\n<\/tr>\n<\/thead>\n
Mar-29-2032<\/td>\nNov-12-2039<\/td>\n7.62 yrs<\/td>\n121.1<\/td>\n28\u00b0<\/td>\n7.78<\/td>\n0.17<\/td>\n7.95<\/td>\n29.78<\/td>\n<\/tr>\n
Feb-23-2031<\/td>\nMar-14-2038<\/td>\n7.05 yrs<\/td>\n125.4<\/td>\n19\u00b0<\/td>\n7.92<\/td>\n0.05<\/td>\n7.97<\/td>\n32.52<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

Es sieht sogar noch etwas besser aus, wir können ein bis zwei Jahre später starten. Nimmt man eine Bauzeit von 6 Jahren wie beim Original an, so hätten wir bis 2025 Zeit die Sonde zu genehmigen. Der ursprüngliche Vorbeiflugtermin lag am 28.9.2038 bei Neptun.
\nJupiter wird bei der Passage Start 2038 in 0,49 Radien Abstand passiert, 2039 sind 7,04 Radien, beide Angaben über der Wolkenobergrenze, bei der originalen Trident waren es im Dokument 2,24 Radien, aus der Abbildung aber ableitbar vom Zentrum aus nbetrachtet, also 1,23 Radien über der Wolkengrenze. Über die Bedeutung der Angaben komme ich noch zurück.<\/p>\n

Relevant für eine Suche nach Startvehikeln ist in jedem Fall das C3<\/sub> das bei 121 km\u00b2\/s\u00b2 beim Start 2032 und bei 125,4 km\u00b2\/s\u00b2 beim Start 2021 liegt.<\/p>\n

Startgelegenheiten<\/h3>\n

Heute gibt es drei Trägerraketen die potenziell für den Start in Frage kommen, die Atlas V, die Falcon 9 und Falcon Heavy. Es kann sein, das 2032 keine dieser Startgelegenheiten mehr zur Verfügung steht. Bald stehen der Jungfernflug der Vulcan und des Starships an, beide sollen die bisherigen Modelle ablösen. Dazu käme noch die New Glenn. Würden die USA eine internationale Zusammenarbeit anstreben so kämen auch Ariane 6 und H-3 in frage.<\/p>\n

Aufgrund des hohen C3<\/sub>, wir reden von 15,6 bis 15,7 km\/s Geschwindigkeit relativ zur Erdoberfläche, ist es aber zweifelhaft ob die meisten Träger diese Nutzlast befördern können. Die Atlas V 551 konnte gerade mal die 500 kg schwere New Horizons Sonde auf 16 km\/s beschleunigen. Vor allem spielt bei diesen hohen Geschwindigkeiten die bei allen Trägern unbekannte Trockenmasse der Oberstufe eine Rolle. Ich habe daher einen anderen Weg gehangen. Ich gehe davon aus, das Triton nicht alleine die Nutzlast ist, sondern eine Kickstufe eingesetzt wird. Dann muss ich nur die Nutzlast berechnen die auf eine Geschwindigkeit beschleunigt wird, die um den Betrag den die Kickstufe liefert niedriger ist.<\/p>\n

Trident wiegt 864 kg trocken. Dazu kommt der Treibstoff. Für die beiden Bahnen braucht man maximal 166 m\/s zusätzlich. Ich habe das auf 300 m\/s aufgerundet um eine Anpassung der Bahn nach Jupiter zu machen, dazu noch später mehr. Bei Hydrazin als Treibstoff (spezifischer Impuls 2.000 m\/s) kommt man so auf eine Startmasse von 1.004 kg. Dazu kommt noch die Oberstufe und unabhängig von dieser noch 200 kg für einen Adapter mit Spinntisch. Daraus errechnet man dann folgende Eckdaten:<\/p>\n