Philipp Smejkal

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