Philipp Smejkal
Werbung
Moderne Missionen zum Mars: Zwischenpräsentation Gliederung 1. Phobos-Grunt 1.1 Entwicklung 1.2 Ziel ( Scheitern der Mission ) 1.3 Technisches 2. Maven 2.1 Entwicklung 2.2 Ziel 2.3 Technisches 3.ExoMars 3.1 Entwicklung 3.2 Ziel 3.3 Technisches 4. Mars Sample Return ( MSR ) 4.1 Entwicklung 4.2 Ziel 4.3 Technisches 1. Phobos-Grunt 1.1 Entwicklung - Beginn 2001, wurde jedoch bis 2003 kaum finanziert, sodass der ursprünglich geplante Starttermin im Jahr 2007 nicht gehalten werden konnte -> Bereitstellung von Geldern der russischen Regierung ab 2004 -> 2005 wurde schließlich ein Start der Sonde für Oktober 2009 anvisiert - - Enge Verhandlungen mit China -> Beschluss, chinesischen Yinghuo 1 mitzunehmen,um ihn für eigenständige Aktivitäten am Mars loszulassen Entwicklung der Geräte an der Hong Kong Polytechnik University 1.2 Ziele bzw. Scheitern der Mission Transfer zum Mars sollte im Normalfall ungefähr 11 Monate dauern - - Nach Eintritt in die Marsumlaufbahn -> Erfassung des Marsmondes Phobos und evtl. auch des Mars -Best Case Szenario der Mission: Auf Marsmond landen, Bodenproben entnehmen, diese in eine Kapsel stecken, die dann evtl. auf die Erde zurückgeschickt und untersucht werden kann während der Rest der Sonde weitere Untersuchungen unternimmt -Start im November 2011 geglückt -> Sonde konnte aber die Erdumlaufbahn nicht durchbrechen, da das Fregat-System (Zünden der Triebwerke) nicht funktionierte -> Funk bzw. Fernsteuerung fiel auch aus -> alle Versuche, wieder Kontakt herzustellen, schlugen fehl -> Sonde verglühte in Erdatmosphäre -> Absturz mitte Januar 2012 über dem Pazifik 1.3. Technisches -Chemischer Antrieb-> schwerere Sonde -> weniger Nutzlast -Chromatographie-Massenspektrometer -Gammaspektrometer, Neutronenspektrometer -IR-Spektrometer -Mikrometeorid-Detektor -Detektor für kosmischen Staub -Plasma-Experiment (ähnlich wie schon an Bord von Mars96) -Langwellen-Planetenradar -Thermodetektor 2. Maven 2.1 Entwicklung -Struktur von Mars Reconaissance Orbiter bzw. Mars Odysse -Einschuß in den Marsorbit ist für den 16. September 2014 geplant -Mission wird betreut von Wissenschaftlern für Atmosphären- und Weltraumphysik der Universität von Colorado, Missionsdurchführung obliegt der NASA Goddard Space Flight Center. - Mission sollte nicht mehr als 485-650 Mio $ kosten - Orbiter soll Mars in einer Höhe von 150 bis 6000 km Höhe umkreisen -Die Arbeit am Raumschiff ist momentan im Zeitplan, auch die Budgetplanung erweist sich momentan als einhaltbar, sodass das Raumfahrzeug in nächster Zeit an die NASA geliefert werden könnte -Eines der realistischten Marsprojekte in diesem Jarzehnt 2.2 Ziel -genaue Untersuchung der Zusammensetzung der Marsatmosphäre -> dadurch Rückschlüsse auf das dortige Klima und deren Entwicklung -die dramatische Entwicklung einer einst dichten Marsatmosphäre, die flüssiges Wasser an der Oberfläche ermöglichte, zur heutigen dünnen und trockenen Atmosphäre, besser verstanden werden -Untersuchungen organischer Substanzen in der Marsatmosphäre im Laufe der Zeit - Untersuchungen der Atmosphäre und deren Wechselwirken mit dem Sonnenwind - Erfassung der Verlustraten von Gasen ins Weltraum und durch das Herausfinden der Anteile stabiler Isotope in der Atmosphäre 2.3. Technisches -3 Gruppen: a. Particles and Field (P&F) Package: -Solar Wind Electron Analyser (SWEA) : Messung des Solarwindes und der ionosphärischen Elektronen -Solar Wind Ion Analyser (SWIA): Messung von Ionendichte und geschwindigkeit des Sonnenwindes -Suprathermal and Thermal Ion Composition (STATIC) von thermischen Ionen : Messung -Solar Energetic Particle (SEP): Untersuchung der Auswirkungen solarer Partikel auf die obere Atmosphäre -Langmuir Probes and Waves (LPW): Bestimmung von ionospärischen Kräften und Eintrag von Energie in die Atmosphäre durch den Sonnenwind -Magnetometer (MAG): Messung von Magnetfeldern in der oberen Atmosphäre b. Remote Sensing (RS) Package: - Imaging Ultraviolet Spectrometer (IUVS): Messung der globalen Charakteristik/Zusammensetzung der oberen Atmosphäre und der Ionosphäre c. Neutral Gas and Ion Mass Spectrometer (NGIMS): - Messung der Teilchenzusammensetzung und Isotopenverhältnisse der neutralen und ionischen Atmosphärebestandteilen 3. ExoMars 3.1 Entwicklung - Offizieller Beginn ca. im Jahr 2006 - reine Landermission, nach den ersten Planungen besteht die Sonde aus einem Lander, einem Abstiegsmodul und einer interplanetaren Einheit, welche beim Eintritt in die Marsatmosphäre verglüht - Immer wieder Vorschläge, ExoMars zu verändern ( verbessern) -> Mitführen eines Orbiters: Weiter entwickelte Instrumenten, als weiterer Pluspunkt wäre man auch unabhängiger, denn ExoMars ist ohne Orbiter auf einen Satelliten in einer Marsumlaufbahn angewiesen. Momentan ist das der MRO - Kosten für Projekt werden zum Problem: von 500 Mio. $ bis später mehr als 1 Mrd $ - Später Zusammenarbeit mit NASA: 2 Starts: Einer 2016 mit einem Kommunikationsorbiter, gebaut von ESA und NASA mit so vielen europäischen Bauteilen wie möglich, und einem kleinen NASA Lander und ein zweiter Start 2018 mit dem eigentlichen Lander - Finanzierung wieder möglich - Durch Probleme und Meinungsverschiedenheiten: NASA stellte sich quer, Projekt wieder teurer -> seitdem nur noch langsamer Fortschritt und mehrere Planungen 3.2 Ziel - Instrumente zur Messung der ionisierenden UV Strahlung und ein Gerät um die Größe von Staubteilchen, ihre Ablagerungsrate und Bewegung und die Menge an Wasserdampf auf ihnen mit hoher Präzision zu messen - Eine Nahkamera wird Proben aus wenigen cm Entfernung untersuchen mit Auflösungen von weniger als 1mm liefern können -Spurengasen in der Marsatmosphäre bestimmen, wie z.B: Methan, Wasser, Stickoxide und Acetylen -Insbesonders die Details zu den vor einiger Zeit entdeckten Methanvorkommen auf dem Mars sind von großem Interesse -Nach Spuren früheren Lebens soll gesucht werden, dafür kann er bis zu 2 m tief bohren -Daten von der Oberfläche werden vom Carrier empfangen und zur Erde weitergeleitet 3.1 Technisches -zentraler Raumschiffkern -Antriebssystem mit einem Hauptmotor für den Orbiteinschuß und weitere Manöver danach -Solarzellen zur Energieversorgung mit einem Freiheitsgrad für eine Rotationsbewegung während des Orbits -2 Module mit Lithiumionenbatterien, um die Abdeckungsphasen des Orbiters von der Sonne während eines Orbits zu neutralisieren.Gesamtfunktionsdauer bis mindestens Ende 2022. - Antenne mit einem Zweiachsenpositionierungssystem und einem TWTA (Travelling Wave Tube Amplifier) Verstärker für die Erdkommunikation -Electra UHF-Band Transceiver von der NASA für die Roverkommunikation -Thermische 3-Phasen Steuereinheit, um die Nutzlastbestandteile von der Sonne abschirmen zu können -125 kg Nutzlastkapazität 4. Mars Sample Return 4.1 Entwicklung Eine der bisher komplexesten und teuersten ESA-Missionen - Sie soll aus zwei separaten Raumsonden bestehen, einem Orbiter und einem Landemodul - Ursprünglich wollte die ESA die Mission im Alleingang bestreiten, später entschied man sich, die Mission zusammen mit der NASA durchzuführen - Im März 2006 hat die ESA ein Startdatum von 2018, 2020 oder 2022 genannt, auch die NASA geht zurzeit von einem Starttermin frühestens in den Jahren 2022/2024 aus Es wurden mehrere Faktoren bei der Entwicklung beachtet: - Landeplatz - Stichprobengröße - Probenentnahme Ein Miniatur-Bohrer wird benötigt, um Proben von Marsboden in einer bestimmten Tiefe zu sammeln. - 4.2 Ziele Descent Module / MAV wird freigegeben und macht eine kontrollierte Landung auf - dem Mars - Roboter-Bohrer wird dann eine Bodenprobe aus einer Tiefe von 1 ½ bis 2 Meter sammeln und verschließen -> Diese wird in einem kleinen Kanister auf den Aufstieg des Fahrzeug sicher bewahrt - Während die MAV mit kostbare Proben abhebt, ist dann die Ankopplung mit dem Raumfahrzeug in der Umlaufbahn um den Mars geplant - Nach dem Erhalt der Kanister und dem Laden des Marsgestein wird das Raumschiff auf die Erde mit der Re-entry Kapsel mit den Proben zurück auf die Erde geschickt -Durch einen Fallschirm oder einer aufblasbaren Vorrichtung abgebremst wird die Kapsel eine ziemlich sanfte Landung auf der Erde machen -> Das Team nimmt dann den Behälter aus de Kapsel und bringt sie zum Schutz in eine planetarische Einrichtung, in der die Proben entnommen werden, wo Analysen von eifrigen Wissenschaftlern erwartet wird. 4.3 Technisches Insgesamt wurde wenig zur technischen Ausstattung des MSR veröffentlicht - - Bedarf für neue, moderne Hitzeschildsysteme, die die Raumsonde vor der starken Erwärmung während eines Hyperschallfluges durch Planetenatmosphären schützen -> Das TPS (Thermal Protection System) wurde entwickelt, um Satelliten zu schützen - Weitere Fortschritte in dem TPS-Design sind notwendig, um große Nutzlasten zum Mond und Mars zu liefern und die äußeren Planeten zu erforschen - Re-entry-System dient dazu, abgekoppelte Kapseln wieder anzukoppel Quellen http://www.astrokramkiste.de/phobos-grunt http://de.wikipedia.org/wiki/Fobos-Grunt http://www.bernd-leitenberger.de/exomars.shtml http://www.esa.int/esaMI/Aurora/SEM1PM808BE_0.html http://www.space.com/15477-nasa-mars-mission-maven-construction.html http://www.marspages.eu/index.php?page=575 http://www.marspages.eu/index.php?page=574 http://www.marspages.eu/index.php?page=287 http://www.marspages.eu/index.php?page=671 http://lexikon.freenet.de/Mars_Sample_Return http://www.raumfahrer.net/news/raumfahrt/07042006180200.shtml http://www.flightglobal.com/airspace/media/galleries/images/4471/500x400/esa-mars-samplereturn-ascent
