Quelle: Recherche

Doch keine interplanetaren Flüge mit Ionentriebwerken aus Adlershof …. . Es war nur geträumt …!

Ja, es ist heute nicht mehr so einfach, sich etwas auszudenken. Lustige Geschichtchen über Mondlander und Flugpläne werden von der Wirklichkeit so schnell eingeholt, bevor man sie zu Papier gebracht hat. Also greift man in die berühmte Mottenkiste und erzählt einen uralte, (fast) wahre Geschichte. Nur ist diese eben etwas durcheinander. Sortieren wir einmal:

Den ehemaligen Flugplatz Johannisthal gab es tatsächlich auf dem heutigen Campus Adlershof, wo sich jetzt DLR und BESSY II befinden. Allerdings ist der genannte Berliner Raketenflugplatz, eröffnet 1930, in Berlin-Tegel, wo u.a. Nebel, Ley und Winkler tätig waren. Dort fanden auch der genannte erste erfolgreiche Brennversuch eines Raketenmotors mit flüssigen Brennstoffen ohne Explosionen(!) satt.

Die Zeitung Kurier (DER KURIER) war eine in West-Berlin erschienene Tageszeitung. Sie ist nicht zu verwechseln mit der heutigen Tageszeitung Berliner Kurier.

Die Ost-Berliner Tageszeitung Junge Welt konterte genüsslich ebenfalls im Propaganda-Deutsch der damaligen Zeit am 07.05.1959: „Wir wollen unseren Lesern nicht die großartige und einmalige Entdeckung des Westberliner „Kurier“ vorenthalten, der „unter größten Schwierigkeiten“ fotografierte …. . Das ist eine ganz gewöhnliche Attrappe für den utopischen DEFA-Farbfilm „Der schweigende Stern“ und steht völlig unbewacht auf dem Flugplatzgelände in Berlin-Johannisthal.“

Kurioser Weise war diese unbedeutende Zeitungsente dem Magazin DER SPIEGEL in seiner Ausgabe vom 23.06.1959 unter dem Titel „Die Ost-Venusier“ auch einen Erwähnung wert. In dem Artikel wurde dann aber auch gleich eine Brücke zum eigentlichen Film „Der Schweigende Stern“ geschlagen, in dem es um einen Flug zur Venus geht. Der Film wurde übrigens auch in der alten Bundesrepublik, leicht gekürzt, unter dem etwas irreführenden Titel „Raumschiff Venus antwortet nicht“ gezeigt.

Und was war mit dem Corpus Delicti? Wir haben im Archiv des Filmmuseums Potsdam nachgefragt. Dort befindet sich im Bestand, ein großes (H x B x T: 159 x 108,5 x 97 cm) und ein kleines (53 x 34 x 37 cm) Modell des Venus-Film-Raumschiffes „Kosmokrator“. Es ist davon auszugehen, das bei den Dreharbeiten in Johannisthal das größere Modell (1,59 Meter Höhe) verwendet wurde. Durch geschickte Schnitttechnik erscheint dieses Modell im Film natürlich größer. Das Geschick von Tricktechniker Ernst Kunstmann ließ die Rakete in der Szene riesig erscheinen. Und sie besitzt im Film … einen Ionenantrieb. Und das 1959!

Wie das Bild entstanden ist, bleibt ein Rätsel. Man könnte meinen, es wäre aus dem Film direkt herauskopiert worden. Dieser war aber noch nicht fertig abgedreht. Und wie man daraus dann eine derartig infantile Geschichte auf die Titelseite gebracht hat, ist heute unbegreiflich.

Was bleibt ist eine Zeitungsente.

Dank an die Zentral- und Landesbibliothek Berlin für die Unterstützung bei der Suche nach den entsprechenden Textstellen in KURIER und Junge Welt.

Dank Frau Belger vom Filmmuseum Potsdam / Sammlungen, Institut der Filmuniversität Babelsberg Konrad Wolf.

Dank auch an Ulrich Köhler vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Berlin-Adlershof, der ohne die Cover-Story zu kennen ehrlich auf alle Fragen geantwortet hat.

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• Planetenerforschung: Konzepte und zukünftige Missionen

Der Beitrag Doch kein Berliner Start-up mit Ionen-Antrieb erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: Recherche

Es scheint auf dem Anwendungssektor der Raumfahrt zu brummen. Viel versprechend sind dabei Kleinträger wie Spectrum von Isar Aerospace oder die Rakete von Rocket Factory Augsburg (RFA). Diese sind aber bislang hauptsächlich für den erdnahen Orbit konzipiert. Das Berliner Start-up „Roter Kreis“ will entgegen dem allgemeinen Mainstream weiter hinaus, und zwar interplanetar. Gemunkelt wird von der Venus. Um den Nachteil chemischer Antriebe bei derartigen langen Wegstrecken auszugleichen, bastelt man auf dem ehemaligen Flugplatz Berlin-Johannisthal an einem Flugkörper mit Ionenantrieb.

Raumfahrer.net setzte sich übrigens schon vor über 20 Jahren mit dieser innovativen Antriebsform auseinander. Dazu unserer damaliger Beitrag: https://www.raumfahrer.net/der-ionenantrieb/

Der Ort Johannisthal konnte nicht besser gewählt sein: Schließlich gab es vor fast genau 95 Jahren hier den ersten erfolgreichen Brennversuch eines Raketenmotors mit flüssigen Brennstoffen ohne Explosionen(!). Auch befindet sich hier in unmittelbarer Nähe der Berliner Standort des DLR und das Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie mit seiner Synchrotronlichtquelle BESSY II. Die besten Voraussetzungen, will man meinen.

Die Berliner Tageszeitung Kurier veröffentlichte ein, zugegeben, etwas grobkörniges Foto des ersten Versuchsmodells mit dem Hinweis, dass ein erster Probelauf für den 27. oder 28.04. geplant sei. Welche finanziellen Unterstützer dahinterstehen, war bei Redaktionsschluss noch nicht eindeutig zu erkennen. Der Spruch „Ohne Moos nix los!“ ist allgemeingültig.

Aber gab es in Berlin nicht schon einmal ein Start-up, das versprach kostengünstig auf dem Mond zu landen? Und über Jahre hinweg wurde dieser Traum in den Medien aufrechterhalte.

Warum also nicht auch auf diesem Gebiet?

Um diese neue Entwicklung etwas genauer einzuordnen, sprach Raumfahrer.net (RN) mit Ulrich Köhler (U.K.) vom DLR-Institut für Planetenforschung in Berlin Adlershof und fragten nach seiner Meinung.

RN: Die aktuelle Raumfahrt beschäftigt sich hauptsächlich mit „irdischen“ Problemen. Fernerkundung, Kommunikation, Nutzlasttransport u.s.w.. Viele Start-ups drängen hier auf den Markt, um eine kosteneffizientere Preisgestaltung zu ermöglichen. Sogar der Mond ist im Blickfeld solcher Dienstleister. Fällt dabei der interplanetare Raum „hinten runter“?

U.K.: In der Aufzählung für die Raumfahrt, die sich „irdischen“ Themen annimmt, fehlt das Thema Sicherheit und Militär. Die Startups versuchen, korrekt, kosteneffizienter zu sein als institutionelle Anbieter wie NASA, ESA, JAXA usw. Das tun sie, weil sie mit ihrem Geschäftsmodell Geld verdienen möchten. Und wenn aus der Sicht der institutionellen Anbieter Raumfahrt mit diesen Startups (bei SpaceX kann allerdings längst nicht mehr von einem Startup gesprochen werden, auch nicht bei Blue Origin) günstiger ist als mit den eigenen Modellen und genauso zuverlässig – dann werden sie im Erdorbit und auch mit Flügen zum Mond Erfolg haben und ergo Geld verdienen, ihr Modell weiterentwickeln und versuchen, weiter und mehr Geld zu verdienen. Sollten sie sich von Deep-Space-Missionen versprechen, mit ihren Entwicklungen ebenfalls gutes Geld verdienen zu können, dann werden sie ihre Dienste anbieten und ggf. ausgewählt werden (NASA CLPS!) Wenn sie nicht zuverlässig liefern können, werden sie wieder vom Markt verschwinden oder besser und noch günstiger werden müssen.

RN: Wird es in naher Zukunft möglich sein, interplanetare Forschung an private Dienstleister zu vergeben?

U.K.: Denkbar ist es auf jeden Fall. Ob sie es in der erforderlichen Qualität und Zuverlässigkeit anbieten und dabei auch günstiger sein können als die institutionellen Anbieter mit ihrer enormen Erfahrung, bleibt abzuwarten.

RN: Und welche Ziele könnten das sein? Der Mars ist ja für die privaten Player (Musk und Co.) bereits ein ausgemachtes Ziel. Sollten sich weitere Akteure nicht auf andere, in unserer Nachbarschaft befindliche Ziele konzentrieren? Zum Beispiel die Venus? Frei nach Kennedys Mond-Rede: „… nicht, weil es leicht ist, sondern weil es schwer ist. …“

U.K.: Das lässt sich gegenwärtig m.E. nicht seriös beantworten. Angebot und Nachfrage… Die Venus dürfte jedenfalls mittelfristig kein Ziel für die astronautische Raumfahrt sein. Und die nächsten drei robotischen Missionen sind gegenwärtig für die 30er-Jahre in Entwicklung. Also kein gutes Geschäftsmodell, meiner Ansicht nach.

RN: Welche Bedeutung kommt hierbei nicht-chemischen Antrieben, zum Beispiel Ionentriebwerken, zu. Es gab ja bereits einige vielversprechende Einsätze für geostationäre Umlaufbahnen.

U.K.: Ionenantriebe haben ihre Zuverlässigkeit und in mancher Hinsicht technische Überlegenheit längst jenseits des Erdorbits unter Beweis gestellt (SMART-1, Dawn). Für den LEO habe ich nicht das Wissen, diese Frage in der erforderlichen Tiefe beantworten zu können. Für robotische Deep-Space-Missionen wird der Ionenantrieb mit Sicherheit immer einer Kosten-Nutzen-Missionsdauer-Manövrierbarkeit-Abwägung im Vergleich zum chemischen Antrieb standhalten müssen, und entsprechen wird das Missionsmanagement mit den Betreibern der wiss. Nutzlasten entscheiden.

RN: Vielen Dank.

(Das Interview führte Andreas Weise per Mail am 09.-10.03.26)

Wir resümieren: Ionenantrieb ja, interplanetare Flüge mit Fragezeichen und Ziel Venus eher unwahrscheinlich. Bleibt trotzdem den Akteuren alles Gute zu wünschen. Damit hier nicht nur geträumt wird.

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• Planetenerforschung: Konzepte und zukünftige Missionen

Der Beitrag Berliner Start-up entwickelt Ionen-Antrieb erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Thomas Weyrauch. Quelle: Boeing, SES.

Bei SES 9 handelt es sich um den 11. Satelliten, den SES bei Boeing beauftragt hat. Betreiben möchte SES den neuen Satelliten an einer Position von 108,2 Grad Ost im Geostationären Orbit in Kolokation mit den dort bereits im Einsatz befindlichen Satelliten NSS 11 und SES 7.

Verbreiten will SES über SES 9 Fernsehprogramme und eine Reihe von Kommunikationsdiensten, die an Empfänger im Nordosten und dem Süden Asiens sowie in Indonesien gerichtet sind. Außerdem plant SES, via SES 9 für Seefahrzeuge im Indischen Ozean Kommunikationsdienste zur Verfügung zu stellen. 15 Jahre lang soll SES 9 seinen Aufgaben nachkommen können.

An Bord des auf der Plattform Boeing 702HP basierenden Satelliten werden sich nach derzeitigem Planungsstand 57 K_u-Band-Transponder befinden. Den Stromverbrauch der Kommunikationsnutzlast beziffert man aktuell auf 12,7 Kilowatt.
Wie andere von Boeing gebaute Kommunikationssatelliten auch will der Hersteller SES 9 mit einem XIPS genannten elektrischen Triebwerkssystem ausrüsten, das insbesondere zum Positionshalten des Raumfahrzeugs verwendet werden kann. XIPS steht für Xenon Ion Propulsion System, übersetzt Xenonionenantriebssystem. Zum Erreichen der für seinen Einsatz vorgesehenen Umlaufbahn erhält SES 9 ein separates Flüssigkeitstriebwerk.

Gegenstand des Vertrags über den Bau von SES 9 ist die Option für einen weiteren Satelliten, zu dem aber keine konkreten Informationen mitgeteilt wurden.

Der Beitrag SES 9 bei Boeing bestellt erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Thomas Weyrauch. Quelle: NASA/JPL.

Die derzeit tief im Asteroidengürtel operierende Sonde hat die wie DAWN ebenfalls mit Ionenantrieb ausgestattete bisherige Rekordhalterin Deep Space 1 am 5. Juni 2010 entthront, als das über den Missionsverlauf kumulierte Delta-v 4,3 Kilometer pro Sekunde (15.480 Stundenkilometer) überschritt. In Delta-v steht das v für Velocity (Geschwindigkeit) und Delta bezeichnet den Unterschied. DAWN kann ihre Geschwindigkeit innerhalb von 12 Tagen um über 290 Stundenkilometer steigern.

Die von einem Raumfahrzeug aktiv leistbare kumulierte Geschwindigkeitsänderung ist ein Maß für die Fähigkeit des Vehikels, die Flugbahn mit eigenem Antrieb zu beeinflussen und Richtungsänderungen vorzunehmen. Beim hier hergestellten Vergleich werden alle von den Raumfahrzeugen erzeugten Geschwindigkeitsänderungen ab der Abtrennung von der letzten Trägerraketenstufe betrachtet.

Zum Zeitpunkt der Veröffentlichung des Berichts des JPL haben die drei Ionentriebwerke des Typs NSTAR an Bord von DAWN zusammen insgesamt 620 Tage gearbeitet. Dabei wurden weniger als 165 Kilogramm Xenon des zu Beginn des Flugs der Sonde 425 Kilogramm umfassenden Vorrats verbraucht. Im Verlauf der mindestens acht Jahre dauernden Mission werden die Triebwerke vermutlich auf zusammen mehr als 2.000 Betriebstage, umgerechnet rund fünfeinhalb Jahre, kommen, und eine kumulierte Geschwindigkeitsänderung von über 10,73 Kilometer pro Sekunde, das sind 38.620 Stundenkilometer, verursacht haben.

Hat DAWN ihre Aufgaben, Anflug und Untersuchung des Asteroiden Vesta und des Zwergplaneten Ceres, schließlich wie vorgesehen erfüllt, wird sie längst auch zum Raumfahrzeug mit der längsten ununterbrochenen Antriebsphase geworden sein. Dies könnte bereits um den 10. August 2010 geschehen, wenn die Motore der Sonde weiter wie geplant arbeiten.

DAWN war am 27. September 2007 auf einer Delta-II-Rakete in den Weltraum gebracht worden und wird voraussichtlich in etwas mehr als 400 Tagen ihr erstes Ziel, Vesta, erreichen.

Raumcon:

• Mission DAWN

Der Beitrag Dawn: Rekorde, Rekorde erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Günther Glatzel. Quelle: JAXA, Raumcon. Vertont von Peter Rittinger.

IKAROS ist gemeinsam mit 3 kleinen Erdsatelliten und zwei Raumsonden am 21. Mai 2010 vom japanischen Raumfahrtzentrum Tanegashima aus ins All gestartet, Trägerrakte war eine H2-A. Ein Signal des kleinen Demonstrators für ein mit Solarzellen bestücktes Sonnensegel wurde bereits von der Usuda Deep Space Station empfangen. Demnach wird die Sonde über die Solarzellen des Zentralkörpers mit Energie versorgt und ist soweit funktionsfähig. Bei der Aktivierung weiterer Systeme will man nun mit Bedacht vorgehen.

Die Entfaltung des 173 m² großen Sonnensegels geschieht in mehreren Phasen. Zunächst rotiert die Sonde aus Stabilitätsgründen mit 5 Umdrehungen pro Minute. Diese Rate wird auf 2 herabgesetzt. Dann sollen die Startsicherungen für 4 an den Spitzen des zusammengefalteten Segels befestigte Massestücke gelöst werden. Aufgrund der Fliehkraft werden diese dann ein Stück aus dem Zentralkörper herausgezogen. Wenn sich die Bahnen der Massestücke stabilisiert haben, wird die Rotationsgeschwindigkeit des Zentralkörpers durch kleine Düsen auf maximal 20 Umdrehungen pro Minute erhöht. Ein zugehöriger Abrollmechanismus ermöglicht das kontrollierte Herausziehen des zu vier Bändern gefalteten Segels. Damit ist Phase 1 abgeschlossen.

Durch eine Verringerung der Rotationsrate auf zunächst 2 Umdrehungen pro Minute kann sich dann das aus zwei verschiedenen, etwa 8 Mikrometer starken Polyamiden bestehende Segel auf seine volle Fläche entfalten. In der Mitte bleibt ein quadratisches Loch mit 3,20 m Seitenlänge, in dem der Zentralkörper der Sonde an Drähten befestigt ist. Er trägt Steuerung, Lageregelung, den Hauptteil der Energieversorgung sowie Kommunikationsanlagen. Polyamid 2 bildet den inneren Streifen und ist 2,24 m breit. Der gesamte äußere Teil bis zu 13,56 m Seitenlänge (20 m Diagonale) besteht aus Polyamid 1 und trägt auch die Dünnfilm-Solarzellen, schaltbare Reflektoren und Staubsensoren. Die Folien haben zusammen nur eine Masse von knapp 2 Kilogramm.

Wenn das Entfalten geklappt hat, soll eine kleine Kamerasonde aus dem Zentralkörper herauskatapultiert werden, Bilder anfertigen und zur Hauptsonde übermitteln. Außerdem wird die Rotation auf eine Umdrehung pro Minute gebremst. Dies soll das Segel dauerhaft straff halten.

Eine Antriebwirkung entsteht nun, wenn von der Sonne kommende Photonen (Lichtquanten) vom Segel reflektiert werden. Erfolgt die Reflexion senkrecht, so ist die Wirkung maximal, dennoch kaum messbar. Sie beträgt im Idealfall, also hundertprozentiger Reflexion in die Einfallsrichtung, knapp 1,6 mN (Millinewton). Dies entspricht etwa dem Gewicht einer Briefmarke auf der Erde.

In der Nähe der äußeren Kante des Sonnensegels befinden sich mehrere schaltbare Dünnschicht-Reflektoren. Sie reflektieren das auftreffende Licht im Normalfall diffus, also in verschiedene Richtungen. Legt man hingegen eine Spannung an, so reflektieren sie weitgehend ideal. Schaltet man die Reflektoren auf einem Viertel für jeweils 15 Sekunden von diffus auf ideal, so wirkt hier ein geringfügig größerer Strahlungsdruck als auf den anderen Vierteln. Damit erreicht man ein gewisses Drehmoment quer zur Flugrichtung, mit dem Segel und Sonde ausgerichtet werden sollen. Allerdings sind nicht einmal 10% der Fläche mit diesen Reflektoren ausgestattet. Etwa 5% tragen Dünnfilmsolarzellen aus Silizium und können im Idealfall um 500 W elektrischer Leistung aus dem Sonnenlicht gewinnen.

Beide Technolgien sind höchst experimentell. Man betrachtet die Mission bereits als erfolgreich, wenn sich das Segel entfaltet und die Dünnfilmsolarzellen elektrische Energie liefern. Wenn auch noch die ausgeklügelte Steuerung klappt, soll das ganze eine Nummer vergrößert werden und noch in diesem Jahrzehnt eine Sonde zum Jupiter beschleunigen. Dabei könnte eventuell auch ein Lander auf einem Jupitermond abgesetzt werden. Außerdem sollen die Trojanischen Asteroiden in der Nähe des Jupiters angesteuert werden. Die auf dem Sonnensegel aufgebrachten Solarzellen könnten dann Energie für ein neues Ionenantriebssystem liefern, dass etwa dreimal effizienter sein soll, als bisher eingesetzte derartige Triebwerke.

Raumcon:

• IKAROS

Der Beitrag IKAROS mit neuartiger Steuerung erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Günther Glatzel. Quelle: ESA, BBC.

Der windschnittige Satellit umläuft die Erde gegenwärtig auf einer so niedrigen Bahn, dass die Form tatsächlich eine Rolle spielt. Auch in mehr als 200 Kilometern Höhe gibt es noch eine dünne Restatmosphäre, die dafür sorgt, dass ein Satellit innerhalb weniger Tage so weit abgebremst wird, dass er zur Erde fällt. GOCE verfügt deshalb über einen elektrischen Antrieb, der mit Xenon arbeitet, das auf etwa 40.000 Meter pro Sekunde (144.000 km/h) beschleunigt wird, und so mit geringer Treibstoffmenge (40 kg) den Satelliten über mindestens 20 Monate stabil auf der gewünschten Bahn halten kann.

Da die Sonne im Augenblick nur geringe Aktivität zeigt, heizt sich die Atmosphäre auf der Sonnenseite vergleichsweise gering auf und dehnt sich deshalb nicht so stark aus, wie erwartet. GOCE kann daher statt in 268 Kilometern Höhe auf nur 254,75 Kilometern gehalten werden. Das verbessert die ohnehin schon sagenhafte Genauigkeit der Messungen weiter. Das einzigartige Gravitationsgradiometer kann Änderungen in der Schwerkraft nachweisen, die einem Zehnbillionstel der normalen Schwerkraft entsprechen. Gröbere Unterschiede dagegen werden schon mit einem zentimetergenauen GPS-System erfasst.

Das Schwerefeld der Erde ist keineswegs homogen. Zum einen ist die Erde, wie auch alle anderen Planeten durch die Rotation an den Polen abgeplattet. Der Äquatorradius ist daher um einige Kilometer größer als der Polradius. Unter der Oberfläche vorkommende Mineralien, Gebirge oder große Wassermassen beeinflussen die Gravitation ebenfalls. GOCE kann aber sogar unterirdische Magmabewegungen, große Wellen sowie Oberflächen- und Tiefenströmungen in den Ozeanen messen. Wie genau die Werte sind, wird sich erst bei deren Auswertung zeigen.

Die Messkampagne des 1.100 kg schweren und etwa 5 Meter langen Satelliten, der die Erde auf einer sonnensynchronen Bahn mit einer Inklination von 96,7° umläuft, beginnt jetzt, weil GOCE gegenwärtig die Sonne immer auf der rechten Seite hat. Die hier angebrachten, fest installierten Solarzellen erbringen bis zu 1,3 kW elektrischer Leistung. Auf deren Rückseite wird überschüssige Wärme ins All abgestrahlt. Damit kann man die Temperatur in den einzelnen Bereichen des Satelliten ziemlich konstant halten. Ständige Schwankungen würden auch die Gravitationsmessungen beeinflussen, so empfindlich ist das Gravitationsgradiometer. Immerhin kann man eine Geschwindigkeitsänderung von weniger als einer Atomgröße pro Sekunde messen.

Die Daten werden per S-Band-Sendeanlage an die ESA-Empfangsstation in Kiruna (Schweden) übermittelt und dann nach Frascati (Italien) weitergeleitet. Die Bahnmanöver laufen unter Kontrolle des ESOC in Darmstadt. GOCE wurde am 17. März auf einer Rockot-KM-Trägerrakete vom russischen Plesezk aus gestartet. Die geplante Einsatzdauer liegt bei 20 Monaten. Alle Systeme sind gegenwärtig voll funktionsfähig.

Raumcon:

• GOCE mit Rockot

Der Beitrag GOCE beginnt Messkampagne erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Günther Glatzel und Daniel Schiller. Quelle: NASA/ESA.

Die Saturn-Mission läuft unter der Projektbezeichnung Titan Saturn System Mission und besteht aus einem Orbiter, einer Ballonsonde und einem Lander. Die beiden letztgenannten Komponenten sollen den Saturnmond Titan untersuchen, während der Orbiter zunächst den Saturn und seine Monde, dabei speziell Enceladus und Titan aufs Korn nimmt und später in einen Titanorbit einschwenkt, um weitere Forschungen vorzunehmen.

Die Studie, die am 16. Januar von Vertretern der NASA und der ESA unterzeichnet wurde, ist bereits recht detailliert ausgearbeitet. So liefert die NASA den größten Teil der Orbiterkomponenten und die Energieversorgung für die Ballonsonde. Die ESA baut die Ballonsonde und den Lander und steuert einige Geräte für den Orbiter bei. Der Start könnte im Zeitraum 2018 bis 2022 erfolgen, die angepeilte Idealmarke liegt im Jahre 2020. Bis dahin gibt es aber noch viel zu tun.

Das Gesamtsystem (6.203 kg) soll mit einer Atlas-V-Trägerrakete gestartet und mittels Gravitation innerer Planeten weiter beschleunigt werden. Der Jupiter steht leider nicht mehr als beschleunigende Gravitationsquelle zur Verfügung, da er mittlerweile ungünstig für eine Flugbahn zum Saturn positioniert ist. Stattdessen wird TSSM mit einem solarelektrischen Antriebssystem ausgerüstet. Diese SEP genannte Antriebsstufe verfügt über einen Ionenantrieb und entfaltbare Solarzellenmodule, die aus der Orion-Entwicklung entlehnt werden. Sie liefern etwa 7,5 kW elektrische Leistung und versetzen den elektrischen Antrieb in die Lage, aus 451 kg Xenon insgesamt 2,7 km/s Geschwindigkeitsanstieg zu gewinnen. Nach 5 Jahren Flugzeit wird das Antriebsmodul abgekoppelt, da es in größerer Entfernung zur Sonne nicht mehr genug Energie aus Sonnenlicht gewinnen könnte. Danach wurde auch der Treibstoffvorrat berechnet.

Am Saturn angekommen wird mit chemischen Triebwerken (2,5 t Treibstoff für 2,4 km/s Geschwindigkeitsabbau) und aerodynamischer Abbremsung durch die Gashülle verlangsamt. TSSM gelangt dadurch zunächst in einen Saturnorbit und gewinnt bei verschiedenen Vorbeiflügen Daten einiger Saturnmonde. Der Planet selbst wird natürlich auch eingehend untersucht. Dafür stehen eine Kombination aus Infrarot-Kamera und -Spektrometer, ein Bodenuntersuchungs- und Abstandsmessungsradar, ein Massenspektrometer für Gasuntersuchungen, ein Mikrowellen-Spektrometer für Wind- und Temperaturmessungen, ein Infrarot-Spektrometer für Gasanalysen, ein Magnetometer, ein Partikel-Spektrometer, ein Plasma-Spektrometer und ein leistungsfähiges Funksystem zur Verfügung. Speziell mit den Spektrometern lassen sich auch Temperaturprofile, Aerosolverteilung sowie die Häufigkeiten bzw. Konzentrationen bestimmter organischer und anorganischer Gase in der Atmosphäre mit hoher Genauigkeit erfassen. Das Radar kann im „Bodenmodus“ auch reflektierende Schichten unter der Oberfläche von Himmelskörpern detektieren.

Bereits während der Saturn-Tour sollen bei sehr nahen Vorbeiflügen an Enceladus und Titan die Gase der oberen Atmosphären analysiert werden können. Insbesondere Enceladus gibt hier ja enorme Rätsel auf. Bei der ersten Titanpassage soll außerdem die Ballonsonde und bei der zweiten der Lander abgeworfen werden. Sie werden durch die Atmosphäre des Saturnmondes aerodynamisch gebremst. Vor der dabei entstehenden Hitze sind sie durch entsprechende Schilde geschützt.

Die Ballonsonde soll 6 Monate lang in etwa 10 Kilometern Höhe äquatornah in der Titanatmosphäre treiben und chemische sowie physikalische Parameter sammeln und übermitteln. Zur Energieversorgung verfügt sie über einen thermischen Radioisotopengenerator, der eine Leistung von etwa 1,7 kW liefert. Die wissenschaftliche Ausrüstung umfasst Mikrowellenspektrometer, Kamerasystem, eine meteorologische Station, ein Massenspektrometer zur Gasanalyse sowie Magnetometer und ein Gerät zur Erfassung elektrischer Umweltphänomene (wie Blitze). Der Ballon soll einen Durchmesser von 10,50 m haben.

Der Lander soll in einem Feuchtgebiet auf der Nordhalbkugel niedergehen. Er verfügt lediglich über eine Batterie zur Energieversorgung und damit nur über eine eng begrenzte Funktionsdauer von etwa 9 Stunden. Zur wissenschaftlichen Ausrüstung sollen ein chemisches Analyselabor, ein Akkustiksensor, ein Magnetometer, eine Kamera mit eigenem Scheinwerfer sowie Geräte zur Atmosphären- und Wetterforschung und zur Bestimmung physikalischer Oberflächeneigenschaften gehören.

Das Gesamtsystem ist ein beeindruckendes Vorhaben. Die Hauptziele, die in der Studie angegeben werden, sind die Erforschung des Titan-Systems in seiner Gänze, um Gemeinsamkeiten und Unterschiede zu unserem Heimatplaneten darstellen zu können, die Untersuchung organischer Komponenten auf dem Titan mit der Möglichkeit, präbiotische Substanzen zu finden sowie die detaillierte Erfassung der Magnetosphären des Gasplaneten Saturn und seines rätselhaften Trabanten Enceladus.

Nach neunjährigem Flug würden die ersten beiden Jahre der Naherkundung des Titans durch Ballonsonde und Lander sowie der Fernerkundung des Saturns und seiner Monde durch den Orbiter gehören. Danach würde der Orbiter weiter abgebremst und in einen Titanorbit gebracht werden. Von hier aus wären weitere, umfassende Untersuchungen möglich, die das Gesamtsystem Titan erfassen.

Das ambitionierte Vorhaben ist allerdings bisher nur eine Studie. Zumindest die beiden Raumfahrtadministrationen NASA und ESA haben sich bereits geeinigt. Die Finanzierung soll aus den auf beiden Seiten bestehenden Programmen vorgenommen werden. Analog zur Titan Saturn System Mission (TSSM) gibt es auch ein Konzept für eine Europa Jupiter System Mission (EJSM), die in Zusammenarbeit mit der ESA zwei Raumsonden zum größten Planeten unseres Sonnensystems auf den Weg bringen könnte.

Raumcon:

• TSSM – Titan Saturn System Mission
• EJSM – Europa Jupiter System Mission

Der Beitrag Studie für zukünftige Titan-Saturn-System-Mission erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Axel Orth. Quelle: NASA.

„Dawn hat jetzt noch zwei Reisen vor sich“, sagte der Projektmanager Keyur Patel vom JPL der NASA. „Die eine steht Mitte Juni an und ist 24 Kilometer lang – das ist der restliche Weg zur Startrampe. Die zweite wird beginnen, wenn Dawn aufbricht zu ihrer acht Jahre dauernden und über fünf Milliarden Kilometer langen Odyssee in das Herz des Asteroidengürtels.“

Der Weg ist deshalb ungewöhnlich lang, weil Dawn kein konventionelles, chemisches Triebwerk benutzt, sondern ein Ionentriebwerk, das weit weniger Schub entwickelt und daher nicht auf so direktem Wege zum Ziel führen kann. Dafür arbeitet ein Ionentriebwerk wesentlich effizienter, so dass die Raumsonde deutlich leichter ausfallen kann und eine kleinere, preisgünstigere Rakete zum Start genügt. Die Reise geht zu zwei der spannendsten Mitglieder der Asteroidenfamilie: dem Asteroiden Vesta und dem Zwergplaneten Ceres.

Nachdem Dawn nun bei Astrotech, in der Nähe des Kennedy Space Centers, angekommen ist, beginnen die endgültige Montage und letzte Tests. Techniker werden die Batterien installieren, die Lageregelungstriebwerke prüfen und die Instrumente testen. Ende April werden die großen Solarzellenpaneele der Sonde montiert und testweise entfaltet. Anfang Mai steht ein Kompatibilitätstest mit dem Deep Space Network auf dem Plan, das für Bahnverfolgung und Kommunikation benötigt wird. Dann wird das Raumschiff mit dem Lageregelungstreibstoff betankt. Mitte Mai schließlich wird Dawn Drehbalancetests unterzogen – auf Deutsch, die Sonde wird ausgewuchtet. Anschließend wird sie mit der Oberstufe verbunden und in einem Behälter verpackt für den Transport hinüber nach Cape Canaveral. Dort werden Oberstufe mitsamt Raumsonde auf die Startrakete montiert werden, eine Delta 2, und wiederum zahlreiche Tests durchgeführt. Ab dem 30. Juni kann dann der Start von der Rampe 17-B erfolgen. Das Startfenster ist ungewöhnlich lang, so dass die NASA keine Eile hat, den Start innerhalb einer bestimmten Zeit durchführen zu müssen.

Die Dawn-Mission zu Vesta und Ceres wird vom JPL gemanagt. Die Universität von Arizona ist verantwortlich für die wissenschaftliche Gesamtleitung. Weitere wissenschaftliche Partner sind das Los Alamos National Labor in New Mexico, das DLR in Berlin, das Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung in Katlenburg-Lindau und das Italienische Nationalinstitut für Astrophysik in Palermo. Die Raumsonde selbst wurde von Orbital Sciences in Dulles entwickelt und gebaut.

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Ein Beitrag von Markus Rösken. Quelle: JAXA.

Die japanische Raumfahrtbehörde JAXA hat am 18. Dezember um 03:32 Uhr den Kommunikationssatelliten ETS 8 (Engineering Test Satellite) vom Weltraumstartplatz Tanegashima aus in einen geostationären Orbit geschossen. Traditionell wurde der Satellit nach dem erfolgreichen Start in „Kiku 8“ umbenannt. Japanische Satelliten (und auch andere Maschinen) haben jeweils eine Konstrukteurs- und eine Funktionsbezeichnung, was manchmal zu Verwirrungen bei ausländischen Beobachtern führt. Zum ersten Mal wurde eine H-II A-Rakete dafür mit vier statt wie bisher mit zwei Hilfsboostern konfiguriert. Dies erhöhte die Nutzlastkapazität auf 5,8 Tonnen Masse. Mit seinen drei Tonnen ist Kiku 8 der schwerste Satellit, den Japan bisher gestartet hat, und mit entfaltetem Solarpaneel und Antennen, ist er mit einer Gesamtspannweite von 40 mal 40 Metern auch der weltweit größte Satellit, der jemals in einen geostationären Orbit gebracht wurde.

Kiku 8 ist ein Kommunikationssatellit, der vor allem das bestehende Handy- und Funknetz verbessern soll. Die bisherigen Handyrelaisstationen sind erdgebunden, wodurch es vor allem im Gebirge oder auf hoher See oft zu Übertragungslücken kommt. Mit Kiku 8 soll so die Netzabdeckung sicherer werden, und leistet so vor allem auch seinen Beitrag zum Katastrophenschutz, auf den in Japan nach wie vor viel wert gelegt wird.

Es war bisher der vierte Start einer H-II A-Rakete in diesem Jahr und der elfte überhaupt. Für das begrenzte Raumfahrtprogramm der Japaner ist das eine beachtliche Leistung. Da Japan nicht, wie andere Raumfahrtprogramme, über großflächige Startgebiete verfügt, ist es gezwungen, seine Raketen von der Küste aus zu starten, wodurch es immer wieder Komplikationen mit der Fischerei gibt. Dadurch bieten sich jährlich nur zwei schmale Startfenster, in denen alle geplanten Starts durchgeführt werden müssen. Die neue Boosterkonfiguration stellt einen weiteren Versuch dar, die H-II A-Rakete auch auf dem internationalen Markt attraktiv zu machen. Im Gegensatz zur international sehr erfolgreichen, europäischen Ariane ist sie allerdings noch immer teuer und durch die geringe Anzahl von Starts weniger erfahren und routiniert. Dennoch ist es erstaunlich, wie es dem japanischen Weltraumprogramm gelingt, trotz eines kleinen und in letzter Zeit etwas reduzierten Budgets (etwa 1/10 des der NASA, und etwa der Hälfte der ESA) auf allen Gebieten der Raumfahrt mit den internationalen Standards mitzuhalten.

Der Beitrag Start der japanischen H-II A mit Kiku 8 erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Eric Honstrass. Quelle: ESA.

Am heutigen 03. September schlug SMART-1 (Small Mission for Advanced Research and Technology – kleine Mission für fortgeschrittene Forschung und Technologie) planmäßig in einem „Lake of Excellence“ genannten Gebiet der Mondoberfläche auf und beendete somit die erfolgreiche Mission, während derer der Mond etwa eineinhalb Jahre lang eingehend untersucht und neue Technologien getestet wurden.

Um 7:42:22 Uhr mitteleuropäischer Sommerzeit, mit weniger als einer Minute Abweichung vom vorhergesagten Zeitpunkt, verlor die Kontakt haltende Bodenstation New Norcia in Australien die Verbindung und bestätigte den Aufprall an das Europäische Raumfahrtkontrollzentrum (ESOC) in Darmstadt. Die Sonde schlug in sehr flachem Winkel mit einer Geschwindigkeit von etwa 2 Kilometern pro Sekunde (ca. 7200 km/h) in einem nicht von der Sonne beleuchteten Gebiet ein, das aber von der Erde aus sichtbar war. Dieser Ort und die Zeit waren sorgfältig ausgewählt worden, um eine erdgebundene Beobachtung des Einschlages zu ermöglichen. Um die Sonde dorthin zu befördern, wo sie heute Morgen einschlug, waren in den vergangenen Wochen und Monaten mehrere Kurskorrekturen nötig, von denen die letzte erst vorgestern stattfand.

Observatorien, Hobby- und Berufsastronomen aus der ganzen Welt richteten heute ihre Geräte auf den Mond aus, um den durch den Einschlag verursachten, schwachen Blitz zu beobachten. Aufgrund der recht geringen Masse der kleinen Sonde (zusammengefaltet hatte sie etwa die Größe eines Kühlschrankes) und der relativ niedrigen Aufprall-Geschwindigkeit erwartete man keinen mit dem bloßen Auge sichtbaren Einschlag. Die Auswertungen der großen Observatorien werden für die nächsten Tage erwartet.

Update: Das Canada-France-Hawaii-Teleskop auf dem Mauna Kea auf Hawaii hat gemeldet, den Blitz beobachtet zu haben, und auch ein Bild veröffentlicht, zusammen mit weiteren Bildern, die zeigen, dass in dem Gebiet unmittelbar vor und nach dem Blitz alles ruhig ist.

Die ursprünglich geplante Dauer von sechs Monaten für die Mondbeobachtung durch die europäische Sonde wurde durch die ESA um ein Jahr verlängert, wodurch innovative Beobachtungsmodi durchgeführt und erprobt werden konnten. Das Hauptziel der Mission war die erstmalige Erprobung eines Ionentriebwerks (solarelektrischer Antrieb) im Weltraum für einen interplanetaren Flug und die Einbringung in die Umlaufbahn um einen anderen Himmelskörper in Kombination mit Manövern zur Nutzung des Gravitationsbeschleunigungseffektes. Darüber hinaus wurden auch interplanetare Kommunikationstechniken für Raumfahrzeuge, Techniken zu deren selbständiger Navigation und miniaturisierte wissenschaftliche Instrumente getestet.

Die Mission war sowohl für die ESA als auch für die beteiligten Unternehmen ein voller Erfolg und unterstreicht wieder einmal eindrucksvoll die internationale Konkurrenzfähigkeit der Europäischen Raumfahrtbehörde und der europäischen Raumfahrtindustrie.

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Ein Beitrag von Ingo Froeschmann. Quelle: ESA.

Das Abenteuer begann im September 2003, als die Sonde an Bord einer Ariane-5-Trägerrakete von Europas Raumflughafen in Kourou (Französisch-Guayana) in eine Erdumlaufbahn startete. SMART-1 ist eine kleine, 366 kg schwere, unbemannte Raumsonde, die ohne ihre 14 m großen, beim Start zusammengefalteten Sonnensegel fast in einen nur 1 m breiten Würfel passen würde.

Nach dem Start und der Einbringung in eine elliptische Erdumlaufbahn vergrößerte SMART-1, von ihrem hochinnovativen, elektrischen Ionentriebwerk angetrieben, in immer weiteren spiralförmigen Umlaufbahnen ihren Abstand zur Erde, um nach einer ca. 14 Monate langen Reise auf eine Mondumlaufbahn zu gelangen.

Auf ihrer spiralförmigen Reise legte die Raumsonde ca. 100 Millionen km zurück, um die 385.000 km große Entfernung zwischen Erde und Mond zu überbrücken. Dabei verbrauchte das äußerst effiziente Triebwerk lediglich 60 Liter Xenon-Treibstoff! Die Sonde wurde im November 2004 vom Schwerefeld des Mondes erfasst und führt seit März 2005 auf einer elliptischen Bahn um seine Pole ihre wissenschaftlichen Beobachtungen durch. SMART-1 ist derzeit die einzige Sonde auf einer Mondumlaufbahn und soll den Weg für die ab 2007 startenden internationalen Mondorbiter ebnen.

Die Mission von SMART-1 geht nun ihrem Ende entgegen. In der Nacht von Samstag, dem 2. auf Sonntag, den 3. September wird bei einer Beobachtung des Mondes mit einem leistungsstarken Teleskop vielleicht etwas ganz Besonderes zu sehen sein. Denn wie die meisten ihrer Vorgänger wird dann auch SMART-1 ihre Entdeckungsreise mit einer relativ abrupten Landung auf dem Mond beenden. Die Sonde wird um 07.41 Uhr MESZ (05.41 Uhr GMT) in der mittleren Südregion der der Erde zugewandten Seite des Mondes in dem unter dem Namen „Lake of Excellence“ bekannten Gebiet aufschlagen; der Aufprall könnte indes bereits 5 Stunden früher erfolgen, sollte SMART-1 auf ihrer Flugbahn mit der Spitze eines bisher nicht in den Verzeichnissen erfassten Hügels kollidieren.

Der Missionsabschluss naht
Nachdem SMART-1 in einer Entfernung von 300 bis 3 000 km 16 Monate lang auf einer elliptischen Umlaufbahn der Mondpole wissenschaftliche Ergebnisse zusammentrug, geht die Mission nun ihrem Ende entgegen. Die Sonde befindet sich derzeit in einer Höhe von unter 300 km über der Mondoberfläche und wird dort einige Gebiete näher beobachten, bevor sie ihre in Ort und Zeit festgelegte Landung auf dem Mond vollziehen wird. Anschließend wird sie ihr „Leben“ beenden.

Mit einer Aufprallgeschwindigkeit von „nur“ 2 km/s (7.200 km/h) werde SMART-1 einen bescheidenen, 3 bis 10 m breiten Krater schlagen, erklärt der Projektwissenschaftler für SMART-1, Bernard Foing, und fährt fort: „Dies entspricht in etwa dem Einschlagkrater eines 1 kg schweren Meteoriten auf der bereits stark von natürlichen Einschlägen gezeichneten Mondoberfläche.“

Die letzten Minuten vor dem Aufprall werden im Satellitenkontrollzentrum der ESA (ESOC) in Darmstadt nahe Frankfurt Schritt für Schritt überwacht.

Letzte Einsatzhöhepunkte von SMART-1
Bereits im Juni wurden vom ESOC aus mehrmals die Triebwerke der Sonde gezündet, um Zeit und Ort des Aufpralls von SMART-1 auf der Mondoberfläche zu optimieren. Zu diesem Zweck mussten die Triebwerke zur Korrektur der Fluglage verwendet werden, da das gesamte Xenon des Ionentriebwerks 2005 verbraucht ist.

Durch die verschiedenen Manöver wurden Zeit und Ort des Aufpralls verändert, der sonst Mitte August auf der erdabgewandten Seite des Mondes erfolgt wäre. Nach aktuellen Schätzungen soll der Aufschlag nun am Sonntag, dem 3. September um 07.41 Uhr MESZ (05.41 Uhr GMT) auf der der Erde zugewandten Seite erfolgen.

„Die Missionskontrolleure und Flugingenieure haben die Manöverdaten analysiert, um diese Schätzungen zu bestätigen und noch detailliertere Angaben zu erhalten“, so Octavio Camino-Ramos, der Betriebsleiter für SMART-1 im ESOC. „Für den 25. August sind letzte Kurskorrekturen geplant, die sich noch auf die endgültige Aufprallzeit auswirken könnten.“

Die Beobachtung des Aufpralls wird mit mehreren großen Bodenteleskopen erfolgen. Dabei stehen folgende Ziele im Vordergrund:

• Untersuchung der physikalischen Auswirkungen (abgesprengtes Material, Aufprallmasse, -dynamik und -energie);
• Analyse der Oberflächenchemie durch die Messung der Strahlung des abgesprengten Materials („Spektren“);
• Technologische Analyse der Sonde zur besseren Vorbereitung künftiger Aufprallexperimente (z.B. dem Einsatz von Satelliten zum Abfangen von für die Erde bedrohlichen Meteoriten).

Hintergrundinformationen zur SMART-1-Mission
SMART-1 ist mit hochmodernen technischen Geräten und wissenschaftlichen Instrumenten ausgestattet. Bei ihrem Ionenantrieb wird ein stetiger Strahl geladener Teilchen (Ionen) ausgestoßen, mit dem der für die Fortbewegung der Raumsonde notwendige Schub erzeugt wird. Die Antriebsenergie wird mit Hilfe von Solarzellen gewonnen, daher auch der Ausdruck „solarelektrischer Antrieb“. Das Triebwerk erzeugt einen schwachen, stetigen Strahl, mit dem die Sonde relativ langsam vorangetrieben wird: die Beschleunigung von SMART-1 liegt bei nur 0,2 mm/s², der Schub entspricht dem Gewicht einer Postkarte.

Die Mondreise von SMART-1 erfolgte weder schnell noch auf direktem Wege, da die ESA zum ersten Mal eine interplanetare Reise zum Test eines elektrischen Antriebs simulieren wollte. Nach dem Start wurde SMART-1 auf eine elliptische Erdumlaufbahn gebracht. Dann wurde das Ionentriebwerk der Sonde gezündet und sie schraubte sich in immer weiteren spiralförmigen Erdumlaufbahnen in Richtung Mondumlaufbahn empor.

Auf ihrer spiralförmigen Reise näherte sich SMART-1 dem Mond Monat für Monat und legte dabei über 100 Millionen km zurück, obwohl dieser auf direktem Wege nur zwischen 350 000 und 400 000 km von der Erde entfernt ist.

Bei der Annäherung an ihr Ziel nutzte die Sonde die Schwerkraft des Mondes, um an den Punkt zu gelangen, von dem aus sie im November 2004 von dessen Schwerefeld erfasst wurde. Anschließend begann SMART-1 im Januar 2005, sich auf ihre endgültige Einsatzbahn hinabzuschrauben, um den Mond auf einer elliptischen, polaren Umlaufbahn mit einem Periselen (mondnächster Punkt) von 300 km und einem Aposelen (mondfernster Punkt) von 3.000 km zu umrunden und ihre wissenschaftlichen Beobachtungen durchzuführen.

Was gab es noch Unbekanntes zu entdecken?
Trotz der Anzahl der Raumsonden, die bereits eine Mondreise unternommen haben, blieben viele wissenschaftliche Fragen zu unserem natürlichen Satelliten unbeantwortet, insbesondere in Bezug auf seinen Ursprung und seine Entwicklung sowie die Entstehung von felsigen Himmelskörpern durch den Einfluss von Tektonik, Vulkanismus, Kraterbildung und Erosion.

Dank SMART-1 verfügen die europäischen Wissenschaftler nun über die schärfsten Aufnahmen, die jemals aus der Mondumlaufbahn gemacht wurden, sowie über fundiertere Kenntnisse über die Mondminerale. Zum ersten Mal konnten vom Orbit aus mittels Röntgenaufnahmen Kalzium und Magnesium nachgewiesen sowie Veränderungen in der Zusammensetzung von Zentralbergen in Kratern, Vulkanebenen und riesigen Einschlagbecken gemessen werden. Zudem untersuchte SMART-1 Einschlagkrater, Vulkangebilde und Lavakanäle und beobachtete die Polregionen. Bei ihren Beobachtungen stieß die Sonde ferner auf ein Gebiet in der Nähe des Nordpols, in dem die Sonne immer, auch im Winter, scheint.

SMART-1 kreiste über den Mondpolen, sodass eine Kartierung des gesamten Mondes, auch seiner sehr viel weniger bekannten, erdabgewandten Seite möglich war. Die noch relativ unerforschten Pole sind für die Wissenschaftler von besonderem Interesse. Einige in den Polregionen auftretende Gebilde haben zudem eine andere geologische Geschichte als die näher erforschten Äquatorregionen, in denen alle bisherigen Mondsonden gelandet sind.

Mit SMART-1 und den gesammelten Missionsdaten leistet Europa einen beträchtlichen aktiven Beitrag zum internationalen Mondexplorationsprogramm der Zukunft. Zudem helfen die Ergebnisse der Mission von SMART-1 bei der Vorbereitung künftiger Mondmissionen wie der indischen Mission Chandrayaan-1, die die gleichen Infrarot- und Röntgenspektrometer wie SMART-1 nutzen wird.

SMART-1 ist mit völlig neuen Instrumenten ausgestattet, die noch nie in Mondnähe eingesetzt wurden. Diese umfassen eine Miniaturkamera sowie Röntgen- und Infrarotspektrometer zur Beobachtung und Erforschung des Mondes.

Die Solarzellenpaneele der Sonde verfügen über hochentwickelte Galliumarsenid-Solarzellen, die herkömmlichen Siliziumzellen vorgezogen wurden. Eines der Experimente an Bord von SMART-1 ist OBAN, mit dem ein neues Navigationssystem getestet wird, das künftigen Raumfahrzeugen gestatten soll, ohne Bodenkontrolle selbständig zu navigieren.

Die von SMART-1 getesteten Instrumente und Techniken zur Mondbeobachtung werden der ESA-Raumsonde BepiColombo bei ihrer Erforschung des Planeten Merkur zu Gute kommen.

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Ein Beitrag von Ingo Froeschmann. Quelle: ESA.

Noch funktioniert SMART 1 sehr gut. Aber die 82 kg Xenon-Treibstoff des Ionentriebwerks sind nahezu aufgebraucht, so dass die für einen weitergehenden Einsatz der Hightechsonde erforderlichen Bahnkorrekturen nicht mehr möglich sind. 100 Millionen Kilometer Flugstrecke hat Europas kleine Mondsonde bereits hinter sich gebracht.
Um der Wissenschaft dennoch einen letzten Dienst zu erweisen, leiteten die Flugingenieure am Europäischen Satellitenkontrollzentrum ESA/ESOC am 19. Juni eine Serie von Kurskorrekturen der Mondsonde ein. Dabei hoben sie den mondnächsten Punkt der Umlaufbahn ein letztes Mal um 90 Kilometer an. Das Verfahren war recht aufwändig: Jeweils im mondfernsten Punkt des elliptischen Orbits wurden die Düsen des Lagekontrollsystems gezündet. Nach 66 aufeinander folgenden Umläufen war die Zielhöhe erreicht, ursprünglich waren 74 geplant.

Für diese Manöver stand noch ein Restbestand von 5,8 Kilogramm Treibstoff des Lagekontrollsystems zur Verfügung. Ziel der am 2. Juli abgeschlossenen Aktion war es, den Zeitpunkt des Aufschlags von SMART 1 so zu verändern, dass die Raumsonde auf der erdzugewandten Seite des Mondes niedergeht. Derzeit analysieren die Flugbahnspezialisten die neue Bahn und werden diese, wenn nötig, noch einmal nachjustieren. Dafür sind weitere Korrekturzündungen am 25. August sowie am 1. und 2. September geplant.

Das Ende: Eine Mondstaubwolke
SMART 1 wird am frühen Morgen des 3. September auf der Mondoberfläche aufschlagen. Der Einschlag soll durch mehrere erdgebundene Großteleskope und die weltweite Gemeinde der Amateurastronomen in einer koordinierten Aktion beobachtet werden, wovon sich die Wissenschaftler neue Erkenntnisse über die Zusammensetzung der Mondoberfläche erhoffen. „Zum anderen“, so der zuständige ESA-Projektwissenschaftler Bernard Foing, „konnten durch die Orbitanhebung einige Wochen Beobachtungszeit bei äußerst günstigen Beleuchtungsverhältnissen gewonnen werden.“

Dennoch nähert sich die Raumsonde rasant der Mondoberfläche. Das permanente Absinken wird den weiteren Betrieb ihrer Bordsysteme und Beobachtungsinstrumente in zunehmendem Maße beeinträchtigen. Das SMART-Team in der lunaren Steuerzentrale am ESOC in Darmstadt will jedoch alles tun, um die Mondsonde so lange wie möglich funktionstüchtig zu halten.

Ob die Beobachtung der beim Aufschlag hochgeschleuderten Materie tatsächlich in größerem Maße neue Erkenntnisse über die Beschaffenheit der Mondoberfläche bringen wird, bleibt abzuwarten. Zweifellos aber hat SMART 1 als Demonstrationsmission neuer Technologien der europäischen Raumfahrt zu vielen wertvollen Erkenntnissen und unschätzbaren Erfahrungen verholfen, von denen zukünftige Forschungsmissionen der ESA, wie der Solar Orbiter (Start 2015) und BepiColombo zum Merkur (Start 2013) mit Sicherheit profitieren werden. Insoweit ist es gerechtfertigt, die Mission von SMART 1 bereits vor ihrem spektakulären Ende als einen großen Erfolg zu bezeichnen.

Hintergrund von Europas erster Mondmission
Der Start der 367 kg schweren Hightech-Sonde SMART 1 erfolgte – zusammen mit zwei weiteren Satelliten – mit einer Ariane 5 am 27. September 2003 vom Europäischen Weltraumhafen Kourou in Französisch-Guyana. SMART 1 verkörpert den Prototyp des neuen ESA-Programms „Small Missions for Advanced Research and Technology“, bei dem es um die Erprobung innovativer Technologien für Wissenschaft, Forschung und deren Anwendung geht. Ziel des Programms ist es, neue Lösungen zu finden, um die Kosten für Weltraummissionen zu senken, der europäischen Industrie Wettbewerbsvorteile zu verschaffen und die Spitzenposition der europäischen Raumfahrt in technischem Know-how zu verteidigen. Hauptaugenmerk wird daher auf die Miniaturisierung gelegt. So steht SMART auch für klein, kostengünstig und kompakt.

SMART 1 führt zehn Experimente mit, die der Erprobung neuer Geräte und Verfahren für künftige Missionen sowie der Erforschung des Mondes dienen. Hauptaufgabe ist der Test des neuartigen solar-elektrischen Antriebssystems für den interplanetaren Raum, besser bekannt als Ionenantrieb. Hierbei handelt es sich um eine Schlüsseltechnologie, durch die kommende ESA-Missionen erst ermöglicht werden.

SMART 1 geriet Ende Oktober 2003 in einen der stärksten Sonnenstürme. Das Bombardement der energiereichen Teilchen von der Sonne wirkte sich besonders auf die strahlungsempfindliche Elektronik aus. Es traten Probleme mit einem Sternensensor auf, der für die Lagesteuerung der Raumsonde unerlässlich ist. Es folgte ein extrem langer Flug durch den die Erde umgebenden gefährlichen Van-Allen-Strahlungsgürtel.

Das ESOC-Team hat alle Probleme hervorragend gemeistert. SMART 1 absolvierte den gut einjährigen Flug zum Mond mit Bravour. Im November 2004 wurde die Sonde von der Schwerkraft unseres natürlichen Trabanten in einen ersten Mondorbit gelenkt. Es folgten eineinhalb erfolgreiche Jahre, in denen eine Vielzahl wissenschaftlich interessanter Aufnahmen und Messdaten vom Erdmond übermittelt wurden.

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Ein Beitrag von Michael Stein. Quelle: ESA.

Am 27. September 2003 wurde die kleine Experimentalsonde von der Größe einer Waschmaschine als wohlwollend geduldeter dritter Passagier an Bord einer Ariane 5-Trägerrakete vom europäischen Weltraumbahnhof Kourou aus auf die Reise zum Mond geschickt. Der Flug verlief bis zum Einschwenken in eine Mondumlaufbahn alles andere als ruhig und problemlos, was gleich mehrere Ursachen hatte: Die Neuartigkeit vieler der in dieser Raumsonde eingesetzten Technologien, der aufgrund des antriebsschwachen Ionenmotors lange Flug durch den die Erde umgebenden gefährlichen Van-Allen-Strahlungsgürtel, und zu allem Überdruss geriet SMART-1 Ende Oktober 2003 auch noch in einen der stärksten bis dahin registrierten Sonnenstürme.

Doch allen Problemen zum Trotz meisterte die Raumsonde den gut einjährigen Flug zum Mond und wurde im November 2004 von der Schwerkraft unseres natürlichen Trabanten in einen ersten Mondorbit gelenkt. Nach eineinhalb erfolgreichen Jahren, in denen nicht nur eine Vielzahl wissenschaftlich interessanter Mondaufnahmen und Messdaten von unserem nächtlichen Begleiter gewonnen werden konnten, sondern auch und vor allem weitere wertvolle Erfahrungen über das Funktionieren der verschiedenen Systeme und Instrumente der Raumsonde gemacht worden sind, geht die Mission von SMART-1 nun unweigerlich ihrem Ende entgegen. Die Raumsonde funktioniert zwar noch sehr gut, aber der Xenon-Treibstoff des Ionentriebwerks ist mittlerweile vollständig aufgebraucht, so dass für einen weiteren Einsatz von SMART-1 erforderliche Korrekturen und Anhebungen der Umlaufbahn nicht mehr möglich sind.

Um der Wissenschaft noch einen letzten Dienst zu erweisen, hat am Montag dieser Woche eine Serie von Kurskorrekturen begonnen, die mit Hilfe der kleinen Lagekontrolldüsen durchgeführt werden. Bis zum 7. Juli soll der mondnächste Punkt der Umlaufbahn des Orbiters durch mehrere Triebwerkszündungen ein letztes Mal um 90 Kilometer angehoben werden, indem am mondfernsten Punkt des elliptischen Orbits die Lagekontrolltriebwerke während 74 Umläufen immer wieder gezündet werden. Für diese Zündungen der Lagekontrolldüsen steht noch ein Restbestand von 5,8 Kilogramm Treibstoff zur Verfügung. Ziel dieser Aktion ist es, den Zeitpunkt des Aufschlags von SMART-1 auf die Mondoberfläche soweit zu verändern, dass die Raumsonde auf der erdzugewandten Seite des Mondes einschlägt. Der Einschlag soll durch mehrere erdgebundene Teleskope beobachtet werden, wodurch sich die Wissenschaftler neue Erkenntnisse über die Mondoberfläche erhoffen.

Nach derzeitigem Stand der Planung wird SMART-1 am frühen Morgen des 3. September gegen 03:26 Uhr (MESZ) auf der Mondoberfläche aufschlagen. Bereits um den 20. Juli herum wird sich die Raumsonde der Oberfläche auf 200 Kilometer genähert haben, was in zunehmendem Maße Beeinträchtigungen für den Betrieb der Sondensysteme und Beobachtungsinstrumente mit sich bringen wird. Zwei Tage vor dem Aufschlag der Raumsonde ist ein letztes Korrekturmanöver geplant, bevor sich SMART-1 mit 1,2 Kilometer je Umkreisung weiter der Mondoberfläche nähert.

Ob die Beobachtung des Aufschlags tatsächlich in größerem Maße neue Erkenntnisse über die Beschaffenheit der Mondoberfläche bringen wird, bleibt abzuwarten. Zweifellos aber hat SMART-1 als Demonstrationsmission neuer Technologien der europäischen Raumfahrt zu vielen wertvollen Erkenntnissen und unschätzbaren Erfahrungen verholfen, von denen zukünftige Forschungsmissionen der ESA mit Sicherheit profitieren werden; insoweit ist es sicher gerechtfertigt, SMART-1 bereits vor dem spektakulären Ende der Mission als einen großen Erfolg zu bezeichnen.

Der Beitrag SMART-1: Der Anfang vom Ende hat begonnen erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Florian Stremmel. Quelle: ESA.

In Zusammenarbeit mit der australischen Universität ANU in Canberra hat das ESA Advanced Concept Team (ACT) ein neues Design des Ionen-Antriebs für Raumfahrtzeuge getestet. Das Ergebnis ist eine dramatisch gestiegene Leistung gegenüber heutigen Ionen-Triebwerken und markiert damit einen großen Schritt voran bei den Antriebsfähigkeiten im All.

Der Ionen-Antrieb gehört zu den elektrischen Antrieben und sorgt für Fortbewegung, in dem er mittels eines elektrischen Feldes einen Strahl positiv geladener Partikel (Ionen) vom Raumfahrtzeug weg beschleunigt. Ein aktuelles Beispiel ist die europäische Mondsonde SMART-1. Der neue Antrieb soll allerdings zehn Mal effizienter sein als derjenige von SMART-1. Traditionelle Ionen-Antriebe verwenden drei nah beieinander liegende perforierte Gitter, die über Tausende von millimetergroßen Löchern mit einer Kammer verbunden sind, in der sich die geladenen Teilchen befinden. Das erste, also näher an der Ionen-Kammer gelegene Gitter steht unter einer Spannung von mehreren Tausend Volt, wohingegen das zweite und dritte Gitter mit niedriger Stromspannung operieren. Der somit in der Lücke zwischen den beiden Gittern vorhandene Spannungsunterschied erzeugt ein elektrisches Feld welches in einem Schritt die Ionen aus der Kammer heraus extrahiert und in den Weltraum beschleunigt. Hierbei gilt: je höher die Spannungsdifferenz, desto schneller werden die Teilchen ausgestoßen und desto größer ist die Effizienz des Antriebs. Übersteigt die Differenz allerdings 5000 Volt, können einige Ionen beim Beschleunigen mit dem zweiten Gitter kollidieren, was zur Beschädigung des Gitters und damit zu begrenzter Lebenszeit des Motors im All führt.
Der neue Experimentalantrieb DS4G (Dual-Stage 4 Grid), der in einer sehr kurzen Zeit von vier Monaten entworfen und gebaut wurde, nutzt ein etwas verändertes Konzept, welches zuerst im Jahr 2001 von David Fearn, einem britischen Pionier im Bereich der Ionen-Triebwerke, vorgeschlagen wurde. Der neue Antrieb entkoppelt den Prozess des Extrahierens und Beschleunigens in dem er auf vier Gitter zurückgreift. In einer ersten Stufe werden zwei sehr nahe bei einander gelegene Gitter unter sehr hohe Spannung gesetzt, wobei eine vergleichsweise geringe Differenz von 3000 Volt das Herausfördern der elektrischen Teilchen aus der Ionenkammer ermöglicht ohne dabei die Gitter zu beschädigen. Dahinter befinden sich in der nun folgenden zweiten Stufe in etwas größerer Entfernung zwei weitere, unter niedriger Stromspannung operierende Gitter. Auf diese Weise kann ein größerer Spannungsunterschied ein stärkeres elektrisches Feld erzeugen, welches die Ionenpartikel kraftvoller beschleunigt.

Getestet wurde der DS4G-Antrieb schließlich zum ersten Mal im holländischen Noordwijk im Labor für elektrische Antriebe des europäischen Test- und Technologie-Zentrums (ESTEC) und konnte bei einem Spannungsunterschied von über 30.000 Volt einen Ionenstrahl produzieren, der eine Austrittsgeschwindigkeit von über 210.000 Meter pro Sekunde aufwies. Das ist vier mal schneller als heutige Antriebe die Ionen zu beschleunigen vermögen. Der neue Antrieb ist also vier Mal effizienter und ermöglicht zusätzlich ein kompakteres Design bzw. eine größere Auslegung zu den Maßen heutiger Motoren. Auf Grund der sehr hohen Beschleunigung war der Ionenstrahl im Vergleich zu heutigen Modellen fünffach schmaler und divergierte nur um 3 Grad. Das führt zu einem niedrigeren Bedarf an für die Korrektur der Raumfahrtzeug-Position notwendigem Treibstoff, der für die Berichtigung kleiner Abweichungen in der Schubrichtung verbraucht wird.

Bis zur tatsächlichen Verwendung im All ist es aber noch ein langer Weg. Der nächste Schritt besteht darin, den Experimental-Antrieb in Zusammenarbeit mit der Industrie zur Praxisreife zu bringen und Missionen zu definieren, bei denen dieser Antrieb verwendet werden könnte. Viel Zeit brauchen auch die Tests eines flugtauglichen Modells, schließlich können Tausende von Betriebsstunden nur gewährleistet werden, wenn diese in einer Vakuumeinrichtung am Boden überprüft wurden.

Dieser Zeit- und Arbeitsaufwand lohnt jedoch, denn ein auf dem Prinzip vom DS4G basierender Antrieb wäre in der Lage, eine zukünftige Raumsonde zu den äußeren Planeten und sogar aus unserem Sonnensystem heraus zu befördern. Auch könnte mit einer Clusteranordnung von mehreren Antrieben ein bemanntes Raumschiff zum Mars und zurück befördert werden, vorausgesetzt natürlich, der große Bedarf an elektrischer Leistung kann befriedigt werden.

Der Beitrag Durchbruch mit neuem Ionen-Antrieb erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Axel Orth. Quelle: ESA.

„Walking on the moon“ ist ein Song, der einen der frühesten Träume der Menschheit beschwört. Im Juli 1969 wurde er Wirklichkeit, als Neil Armstrong mit einem kleinen Satz von der Leiter der Mondlandefähre auf die Oberfläche des Mondes sprang und seine mittlerweile historischen, oft zitierten Worte über den großen Schritt sprach, den dies für die Menschheit bedeutete.

Derzeit bemüht sich eine andere lunare Forschungsmission, den Weg für eine Rückkehr zum Mond zu bereiten. Seit dem Start von Kourou im September 2003 hat sich die ESA-Raumsonde SMART-1 nach und nach dem Mond angenähert und mittlerweile ihre geplante Umlaufbahn erreicht.

„Unser Ziel ist es, die Art und chemische Zusammensetzung der Mondoberfläche aus einem polaren Orbit heraus zu vermessen“, erklärt Bernard Foing, der Projektwissenschaftler der Mission. „Beispielsweise werden wir eine detaillierte Karte des Mondes erstellen, indem wir viele Mosaike aus den Bildern der Bordkamera zusammen fügen.“

Das „Space“-Magazin von EuroNews hat das SMART-1-Wissenschafts- und Technologie-Operationszentrum im ESA-Zentrum ESTEC in Noordwijk in den Niederlanden besucht. Von hier aus werden die Beobachtungen durch die sieben Instrumente an Bord des neuen Mondsatelliten programmiert.
Der Operationsingenieur Jim Volp vergleicht es mit dem Fernsteuern eines Autos aus großer Entfernung. „Wir machen uns keine Sorgen über den Motor oder sonstige Teile des Autos, sondern sind mehr mit den Passagieren beschäftigt, also der wissenschaftlichen Nutzlast. Instrumente sollen auf verschiedene Dinge ausgerichtet werden. Das eine soll nach links schauen, das andere nach rechts – und zwar möglichst gleichzeitig. Wir müssen diese Dinge harmonisieren.“

Dank voller Funktionsfähigkeit seit der Ankunft im Mondorbit ist die Moral der Projekt- und Wissenschaftsteams hoch. Die Mission sollte ursprünglich bereits im kommenden August enden, aber am 15. Februar wurde sie um ein Jahr verlängert. Für die zweite Phase ihrer wissenschaftlichen Beobachtungen wird die Raumsonde einen tieferen Orbit einnehmen.

Ein wesentlicher Grund für die Erweiterung ist das hoch effiziente solar-elektrische Antriebssystem der Sonde. Dieser kleine Motor, der einen Ionen-Plasmastrahl erzeugt und dazu die über die Solarzellen eingefangene Sonnenenergie sowie an Bord gespeichertes Xenon-Gas nutzt, beförderte SMART-1 in ihren jetzigen Mondorbit.

„Der Schub beträgt nur 7 Gramm, das Gewicht einer Postkarte“, erinnert Bernard Foing. „Aber durch ständigen Einsatz des Triebwerks mit diesem sanften Schub – wie wenn jemand sechs Monate lang gegen Ihre Hand bläst – war es möglich, nach und nach in Spiralen bis zum Mond zu fliegen.“

Die zauberhafte Reise in immer weiteren Kreisen hat die kleine, nur 370 Kilogramm schwere SMART-1 über etliche Millionen Kilometer befördert, bis sie von der Schwerkraft des Mondes eingefangen wurde.

Durch Studium der Oberflächengeologie und -chemie wird die Mission unser Verständnis der Entstehung und frühen Entwicklung des Mondes verbessern. Die derzeit favorisierte Theorie geht davon aus, dass sich der Mond aus Trümmern formte, die bei dem Einschlag eines riesigen Asteroiden auf die Erde vor über 4 Milliarden Jahren entstanden.

Indem sie die dunkleren Teile des Mondsüdpols untersucht, wird die Sonde auch versuchen, eine endgültige Antwort auf die schon lange offene Frage nach der Existenz von Wasser auf dem Mond zu finden. Wasser in gefrorener Form, das von Asteroiden und Kometen stammt, könnte dort heute noch vorhanden sein.

„In der Region des Südpols gibt es viele Krater“, führt Bernard Foing an einem großen Modell der Mondoberfläche aus. „Einige dieser Krater sind so geartet, dass das Sonnenlicht niemals ihren Boden erreicht hat und erreichen wird. Dort herrscht ewige Dunkelheit. Die Temperaturen dort dürften zu den tiefsten im Sonnensystem zählen, um minus 200 Grad Celsius, so dass Wassereis, das einmal dorthin gelangte, für immer dort gefangen bleibt. Entlang der Kraterränder gibt es hingegen einige Gipfel, die ständig von der Sonne beschienen werden.“

Dies seien ideale Bedingungen, um neue Monderforschung zu starten: „Permanent beleuchtete Gebiete und Wasser nahebei hätten enorme Vorteile für zukünftige Missionen. Wir können Rover zu diesen Gipfeln ewigen Lichts schicken, die Mondstationen für uns errichten, denen einerseits permanente Sonnenenergie und andererseits Wasser aus dem Eis in den tiefen Kratern zur Verfügung stehen.“

Die SMART-1-Daten werden anderen internationalen Mondmissionen zur Verfügung gestellt. „Unsere Sonde soll dabei helfen, die nächste Generation von robotischen und bemannten Missionen zum Mond zu definieren und zu planen.“ Für Bernard Foing und das SMART-1-Team ist die Vorstellung, auf dem Mond zu gehen, sogar dort ständig zu leben, nicht länger ein Traum, sondern bereits nahe Gewissheit.
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Dieser Bericht läuft derzeit 21mal wöchentlich als kurze „Space“-Reportage auf EuroNews, freitags und samstags auch zur Hauptsendezeit. Jeden zweiten Freitag startet ein neues Programm, das in Zusammenarbeit mit der ESA produziert wird.

Der Beitrag SMART-1: Vorbote neuer Mondmissionen erschien zuerst auf Raumfahrer.net.