{"id":7400,"date":"2012-12-16T00:39:37","date_gmt":"2012-12-15T23:39:37","guid":{"rendered":"http:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/blog\/?p=7400"},"modified":"2012-12-16T08:52:19","modified_gmt":"2012-12-16T07:52:19","slug":"die-planetenerkundung-der-nachsten-50-jahre","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/blog\/2012\/12\/16\/die-planetenerkundung-der-nachsten-50-jahre\/","title":{"rendered":"Die Planetenerkundung der nächsten 50 Jahre"},"content":{"rendered":"

Nach dem Jubiläum des ersten geglückten Untersuchung eines Planeten mit einer Raumsonde vor 50 Jahren<\/a>, nun eine persönliche Prognose für die nächsten 50 Jahre. Man kann das unterschiedlich sehen. Wir haben auf der einen Seite eine enorme Weiterentwicklung der instrumentellen Möglichkeiten. Der Laie sieht dies an der Qualität der Bilder wenn er heutige Aufnahmen mit denen von Mariner 5 vergleicht. Ähnliches kann auch von andere Instrumenten sagen. Infrarotspektrometer sind nicht nur empfindlicher geworden. Es ist heute auch möglich Bilder in einem einzigen Spektralbereich anzufertigen und so z.B. die Konzentration eines Spurengases in der Atmosphäre global abzubilden. Dies kann man beliebig fortsetzen. Magnetometer können dreidimensionale Ansichten der Magnetosphäre anfertigen Staubdetektoren ermitteln heute nicht mehr nur Energie und Masse eines Staubteilchen sondern dessen chemische Zusammensetzung.<\/p>\n

Noch weiter gehen heute die Möglichkeiten Bodenproben zu untersuchen. SAM an Bord von Curiosity ist um Größenordnungen empfindlicher als die Massenspektrometer von Viking. Einige Technologien wie Mösslbauerspektrometrie, Atomkraftmikroskopie etc. gab es vor 50 Jahren noch nicht einmal. Damit einher ging auch dass die Raumsonden größer und schwerer wurden und die Kommunikationsfähigkeiten angestiegen sind – sowohl durch Maßnahmen auf der Erde (größere Antennen, rauscharme Empfänger, Zusammenschaltung von Antennen) wie auch im Weltraum (Übergang auf höhere Frequenzbänder, stärkere Sender). Das kann noch weitergehen, schlussendlich wird die Laserkommunikation erst experimentell erprobt. Ist sie mal einsetzfähig kann sie einen weiteren Schub bringen<\/p>\n

In der gleichen Zeit haben wir auch die Kenntnis über das Sonnensystem erweitern. In den sechziger Jahre beschränkte sich die Forschung auf Venus und Mars. In den Siebzigern kamen Merkur, Jupiter und Saturn dazu, in den Achtzigern die Kometen, Uranus und Neptun. Seitdem haben wir uns mehr auf die Erforschung der kleinen Himmelskörper (Asteroiden und Kometen) konzentriert als das äußere Sonnensystem. Erst 2015 wird das erste Transneptunobjekt, der ehemalige Planet Pluto erkundet werden.<\/p>\n

Doch kommen wir zu den Grenzen: Seit über 30 Jahren hat sich die Maximalnutzlast kaum verändert. Eine Atlas 551 transportiert zwar mehr Nutzlast als eine Titan 3E Centaur, aber nicht mehr sehr viel. Das kann noch etwas ansteigen, aber eigens für die Planetenerkundung wird man sicher keine Schwerlastraketen entwickeln. Damit sind viele Missionen im alten Trott nicht durchführbar, z.B. Orbiter zu Himmelskörpern jenseits von Saturn. Aber auch anspruchsvollere Missionen zu den näheren Planeten werden so schwierig und teuer, wie z.B. die seit langem geplante Bergung von Marsbodenproben. Das ist auch der Grund warum es so wenige Missionen zu den äußeren Planeten gibt. Sie erzeugen so hohe Kosten und es gibt nur wenige von Ihnen. Bei der NASA heißen sie Flagship Mission und bei der ESA Cornerstone Mission. Davon leistet man sich nur eine alle 10-20 Jahre.<\/p>\n

Die Lösung könnten zumindest für die inneren Planeten Ionentriebwerke sein. Bisher war es so, dass man diese nur nutzte um Treibstoff beim Planeten einzusparen, die Raumsonde aber klassisch auf eine Fluchtbahn beförderte um den Geschwindigkeitsgewinn durch den hyperbolischen Exzess mitzunehmen. Doch effektiver, bezogen auf die Nutzlast wird der Start von einer Erdumlaufbahn. Zu den inneren Planeten ist so ein Drittel bis die Hälfte der Startmasse als Nutzlast realistisch, während schon das Befördern auf Fluchtgeschwindigkeit sie auf ein Viretel reduziert.<\/p>\n

Bei den äußeren Planeten wird dies nicht so einfach möglich sein. Zwar kann man mit Ionentriebwerken Nutzlasten auf eine Bahn zu den Planeten schicken, aber dort angekommen müssen sie dann abbremsen um in eine Umlaufbahn einzuschwenken. Um so mehr\u00a0 je schneller wir da sein wollen und je kleiner der Himmelskörper ist. Aufgrund der Entfernung von der Sonne sind dann Solarzellen weitgehend wirkungslos um den benötigten Strom zu gewinnen. Russland hat zwar schon Kernreaktoren für den Einsatz im Weltraum entwickelt, doch diese Exemplare sind schwer gemessen an der verfügbaren Leistung. De Faktor wird man keinen kleinen Kernreaktor mit nur einigen kW Leistung bauen können. Gute Masse\/Gewichtsverhältnisse erhält man erst bei großen Leistungen. Doch dann reden wir dann immer noch von Exemplaren die Tonnen wiegen und wir reden über komplett andere Raumsonden als heute. Die Frage ist ob man so etwas entwickeln will und wird.<\/p>\n

Mit RTG könnten nur kleine Raumsonden in eine Umlaufbahn um einen Planeten gebracht werden. Ich habe da mal ein Paper dazu gesehen, doch selbst das halte ich für äußerst anspruchsvoll.\u00a0 Wir reden von 200 bis 400 kg schweren Objekten die dann RTG im fast gleichen Gewicht als Stromversorgung mitführen und was das dafür benötigte Pu-238 pro Kilo kostet kennt man ja. Mit Stirling\u00a0 Motoren anstatt Thermoelenenten kann man wenigstens die Plutoniummenge auf ein Viertel reduzieren, doch richtig preiswert werden sie so nie werden.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Nach dem Jubiläum des ersten geglückten Untersuchung eines Planeten mit einer Raumsonde vor 50 Jahren, nun eine persönliche Prognose für die nächsten 50 Jahre. Man kann das unterschiedlich sehen. Wir haben auf der einen Seite eine enorme Weiterentwicklung der instrumentellen Möglichkeiten. 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