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Autor: Roman van Genabith / 27. September 2014, 11:18 Uhr

Nützlicher Ballast - Mars Balance Mass Challenge

Die US-amerikanische Luft- und Raumfahrtagentur (NASA) sucht nach Möglichkeiten die für den Abstieg auf Planeten mit nennenswerter Gravitation wie dem Mars nötigen Ballastgewichte als produktive Nutzlast zu gestalten. Die Aufgabe ist jedoch schwieriger, als es auf den ersten Blick scheint.

Quelle: NASA
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NASA

Bild vergrößernPoster zur Mars Balance Mass Challenge - illustriert ist der Abwurf von Ballst durch die Landestufe mit Curiosity
(Bild: NASA)
In der Raumfahrt ist Gewicht = Geld, jedes gestartete Kilo bedeutet ein Mehr an benötigtem Treibstoff, welcher wiederum das Gewicht nach oben treibt. Eine Spirale, die das Startgewicht zum Flaschenhals jeder Mission macht.

300 kg beispielsweise sind in diesem Licht betrachtet eine bedeutsame Masse. Ein Potenzial, dass bei bisherigen Landemissionen stets verschenkt wurde, da es als Ballastgewicht, zumeist aus Wolfram bestehend, abgesprengt wurde. - Ein Potenzial, das die NASA jetzt ausbeuten möchte.

Trotz chronischem Spardrang beim Gewicht wird der Ballast an Bord der Raumfahrzeuge benötigt. Er stabilisiert beispielsweise die Eigenrotation inhomogen beladener Satelliten oder Sonden. Eine gleichmäßige Eigenrotation ist nämlich Voraussetzung für das Halten eines stabilen Kurses.

Insgesamt 300 kg Ballast in Form von Wolfram führte die Landestufe mit dem NASA-Rover Curiosity mit sich und sprengte es kurz vor Eintritt in die Atmosphäre und während der diffizilen Landung ab.

Kurz vor dem Eintritt in die Marsatmosphäre sprengte die Landestufe zwei je 75 kg schwere Wolfram-Gewichte ab. Die so erzeugte leichte Schräglage und daraus resultierende Verlagerung des Schwerpunkts sollte die kinetische Wucht des Aufpralls auf dichtere Atmosphärenschichten dämpfen, brachte einen kleinen Auftrieb und entlastete den Hitzeschild während der auf den Abwurf folgenden sogenannten "7 Minutes of Terror".

75 Sekunden nach dem Abwurf der beiden ersten Gewichte wurden sechs weitere mit einem Gesamtgewicht von noch mal 150 kg abgesprengt und richteten die Rotationsachse wieder auf.

Nun überlegt die NASA, ob es Möglichkeiten gibt, solche nicht unerhebliche Massen an Ballast in Nutzlast zu verwandeln, doch einfach ist das nicht. Der Ballast muss nämlich seine Ballst-Funktion weiterhin exakt so wie bisher erfüllen, folgerichtig spricht die NASA also von Nutzballast. Wolfram kam hier nicht zufällig zum Einsatz. Es besitzt eine hohe Dichte. Daraus resultiert ein hohes Eigengewicht bei geringer Ausdehnung und eine hohe thermische Unempfindlichkeit.

Der zu konzipierende Nutzballast muss sich genau so am Raumschiff verteilen und montieren lassen, wie die bisherigen Ballastgewichte, und sein Nutzen muss sich während des Flugs bzw. während der Landung erfolgreich manifestieren. Die Frage, wie das zu erreichen sein könnte, überlässt die NASA nun der sogenannten Crowd. In einem Vortrag auf der Messe World Maker Faire in New York lobte NASAs neuer Chief Technologist David W. Miller unlängst 20.000 US-Dollar für das beste Konzept aus, das die NASA anschließend lizenzfrei verwenden will. Sein Vortrag war der offizielle Startschuss für den Wettbewerb namens Mars Balance Mass Challenge.

Die Frist für Einreichungen endet am 21. November 2014. Trotz der schwierigen Aufgabe wurden mit Stand vom 24. September bereits 717 Vorschläge eingereicht.

Einsendungen sind willkommen aus allen wissenschaftlichen Disziplinen und müssen lediglich in Form einer schriftlichen Ausarbeitung vorgelegt werden. Voraussetzung ist die Erfüllung einer wissenschaftlichen bzw. technischen Funktion, die einen Zugewinn für eine Mission darstellt und die ursprüngliche Funktion der Ballastgewichte unberührt lässt.

YouTube-Video zur Mars Balance Mass Challenge:
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