Quelle: Kyocera 31. Juli 2024.

Kyoto/Esslingen, 30. Juli 2024. Der Keramikspiegel der Kyocera Corporation aus „Fine Cordierite“ wurde für den Einsatz in Geräten zur experimentellen optischen Kommunikation zwischen der Internationalen Raumstation (ISS) und einer mobilen optischen Station auf der Erde ausgewählt. Es ist das erste Mal, dass Cordierit für einen solchen Zweck verwendet wird.

Kyoceras Keramikspiegel aus Fine Cordierite kommt in der optischen Kommunikationsantenne (Quantum-Small Optical Link, im Folgenden: QSOL) zum Einsatz, die von Sony Computer Science Laboratories, Inc. (Präsident und CEO: Hiroaki Kitano, im Folgenden: Sony CSL) entwickelt wurde. QSOL wurde im Auftrag des japanischen Ministeriums für innere Angelegenheiten und Kommunikation entwickelt. Es handelt sich dabei um die Komponente einer optischen Kommunikationsantenne für das Secure Laser Communications Terminal for Low Earth Orbit (SeCRETS) zur Demonstration der Technologie im Orbit.

Diese Demonstration wurde gemeinsam vom National Institute of Information and Communications Technology (Präsident: Hideyuki Tokuda, im Folgenden: NICT), der School of Engineering, der Universität Tokio (Dekan: Yasuhiro Kato), der Next Generation Space System Technology Research Association (Präsident: Koji Yamaguchi), der SKY Perfect JSAT Corporation (Representative Director, President und Chief Executive Officer: Eiichi Yonekura) sowie Sony CSL durchgeführt.

Hintergrund der Materialwahl
Bislang beruht der Zweiwege-Datenaustausch zwischen Erdbeobachtungssatelliten im Weltraum und den Bodenstationen auf der drahtlosen optischen Kommunikation mit Funkwellen oder sichtbarem Licht. Diese Kommunikation ist für die Erfassung von Bilddaten zur Wettervorhersage, für Katastrophenschutz und -hilfe sowie zur Überwachung der Infrastruktur unerlässlich.

Die Fortschritte bei den Sensoren der Erdbeobachtungssatelliten haben dazu geführt, dass immer mehr Beobachtungsdaten gewonnen werden können. Diese sollen anschließend möglichst schnell an Bodenstationen übertragen werden. Allerdings besteht zum aktuellen Zeitpunkt genau darin eine der zu lösenden Herausforderungen für die Weltrauminfrastruktur: die Übertragung großer Datenvolumen mit hoher Geschwindigkeit. Um dieses Problem zu lösen, setzt man auf optische Kommunikation via Laserstrahlen für eine Datenübertragungs- und -empfangsgeschwindigkeit, die nicht nur mehr als 100-mal schneller ist als die Funkwellenkommunikation, sondern auch eine deutlich höhere Kapazität zulässt.

Damit die Daten von den Satelliten ihre Bodenstationen erreichen, muss zudem der Laserstrahl mit optischen Spiegeln auf den optimalen Winkel eingestellt werden. Bisher kamen hierbei Spiegel aus Metall oder Glas zum Einsatz. Dazu muss der Laserstrahl mit einer Präzision im Nanobereich ausgerichtet werden. Daher werden Spiegel mit dauerhafter Formstabilität und der Fähigkeit, Wärmeausdehnung und Temperaturänderungen in der rauen Weltraumumgebung standzuhalten, benötigt.

Bei diesem Experiment wurde der Keramikspiegel aus Fine Cordierite von Kyocera in der QSOL installiert. Er wurde aufgrund seiner einzigartigen thermischen und mechanischen Eigenschaften, wie z. B. geringe Wärmeausdehnung und dauerhafte Formstabilität, ausgewählt.

Angesichts der erfolgreichen Durchführung dieses Experiments glauben wir, dass unsere Produkte zum Aufbau einer Weltrauminfrastruktur für die optische Satellitenkommunikation beitragen können, bei der in Zukunft große Datenvolumen mit hoher Geschwindigkeit übertragen werden können.

Kyocera wird weiterhin seine Feinkeramiktechnologie nutzen, um zuverlässige Komponenten zu entwickeln, die zur Forschung und Beobachtung in den Bereichen Astronomie und Weltraum beitragen.

Produktmerkmale von Kyoceras Keramikspiegel aus Fine Cordierite
Der Kyocera Fine Cordierite-Keramikspiegel ist das Ergebnis von 65 Jahren Entwicklungsarbeit, in denen die folgenden vier Eigenschaften für eine stabile optische Kommunikation auch im Weltraum durch das feinkeramische Material und die Brenntechnologie erreicht wurden.

1. Geringe thermische Ausdehnung
   Die Ausdehnung sowie die Formveränderungen aufgrund von Temperaturschwankungen sind extrem gering, sodass sie für optische Spiegel verwendet werden können, die Präzision im Nanobereich erfordern.
2. Hohe mechanische Festigkeit und hohe Steifigkeit
   Gegenüber Glas mit niedriger Wärmeausdehnung weist der Keramikspiegel aus Fine Cordierite von Kyocera eine 1,5- bis 2-mal höhere mechanische Festigkeit auf, die im Vergleich zu Glas eine höhere Steifigkeit bietet und so ein sehr geringes Gewicht ermöglicht.
3. Dauerhafte Formstabilität
   Gegenüber Glas mit niedrigem Wärmeausdehnungskoeffizient weist Fine Cordierite eine hervorragende Formstabilität auf, sodass es über einen längeren Zeitraum verwendet werden kann, ohne dass Formveränderungen zu befürchten sind.
4. Strahlungsbeständigkeit
   Tests zur Strahlenbelastung haben bestätigt, dass der Wärmeausdehnungskoeffizient (WAK) von Fine Cordierite unverändert bleibt. Das macht es ideal für Anwendungen im Weltraum.

Kyocera wird seinen Keramikspiegel aus Fine Cordierite auf der vom 19. bis 21. November 2024 in Bremen (Stand #T17) stattfindenden Space Tech Expo 2024 ausstellen.

Weitere Informationen über Kyoceras Keramikspiegel aus Cordierit:
https://www.kyocera-fineceramics.de/en/markets/aviation-and-aerospace-industry

Über das Experiment
SeCRETS startete am 2. August 2023 zur ISS und wurde auf der externen Experimentplattform des japanischen Experimentmoduls „Kibo“ (Intermediate Space Environment Experiment Platform [i-SEEP]) installiert. Anschließend wurde die geheime Schlüsselfreigabe unter
Verwendung einer optischen 10-GHz-Taktkommunikation von der ISS in niedriger Umlaufbahn zu einer tragbaren optischen Bodenstation am Boden durchgeführt und die sichere Kommunikation zwischen der ISS und der Bodenstation unter Verwendung des One-Time-Pad-Verfahrens zur Verschlüsselung mit dem Schlüssel erfolgreich demonstriert.

Weitere Informationen über das Experiment:
https://www.sonycsl.co.jp/en/press/prs20240423/?lang=en
SeCRETS wurde im Rahmen des „Forschungs- und Entwicklungsprojekts für IKT-Schlüsseltechnologien (JPMI00316)“ des japanischen Innenministeriums entwickelt, insbesondere für die „Forschung und Entwicklung der Quantenverschlüsselungstechnologie in der Satellitenkommunikation (JPJ007462).*3

*1 Erstmalig wurde ein Spiegel aus Cordierit-Keramik für den Einsatz in experimentellen optischen Kommunikationsgeräten auf der ISS ausgewählt, basierend auf Forschungsergebnissen von Kyocera (2024).
*2 Erfolgreicher Austausch von geheimem Schlüssel und hochsichere Kommunikation zwischen der ISS und der Bodenstation. „Gesteigerte Erwartungen an die praktische Anwendung der Satellitenquantenverschlüsselung.“ https://www.sonycsl.co.jp/press/prs20240418/ (nur auf japanisch).
*3 Pressemitteilung des Ministeriums für innere Angelegenheiten und Kommunikation vom 14. Juni 2018. Ergebnisse der öffentlichen Ausschreibung von Forschungs- und Entwicklungsvorschlägen im Bereich der Informations- und Kommunikationstechnologie 2018; https://www.soumu.go.jp/menu_news/s-news/01tsushin03_02000247.html

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• **ISS** Forschung & Forschungseinrichtungen

Der Beitrag Kyocera installiert Keramikspiegel auf der Internationalen Raumstation erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: Axelspace via Business Wire 18. Juli 2024.

Tokio –(BUSINESS WIRE)– Die Axelspace Corporation kündigte die Einführung von AxelLiner Laboratory (AL Lab) an, einem neuen Service im Rahmen des 2022 eingeführten AxelLiner. Dieser Service ist auf die In-Orbit-Demonstration von Weltraumkomponenten spezialisiert und der Verkauf soll in naher Zukunft beginnen.

Zudem wurde ein neues Memorandum zwischen Axelspace und ASPINA Shinano Kenshi Co., Ltd. unterzeichnet, einem Partner, mit dem seit 2020 an der Entwicklung eines Reaktionsrads für Mikrosatelliten gearbeitet wird. Die Unternehmen haben vereinbart, das Rad 2026 in die Umlaufbahn zu bringen und eine In-Orbit-Demonstration durchzuführen, bei der erstmals das AL Lab zum Einsatz kommt.

Deckung des wachsenden Bedarfs an In-Orbit-Demonstrationen
Mit der Einführung von AxelLiner 2022 hat sich Axelspace auf die groß angelegte Markteinführung seines Services vorbereitet. Diese Vorbereitung umfasste die Entwicklung eines vielseitigen Bussystems für Mikrosatelliten, die Gründung der Spacecraft Manufacturing Alliance für die Massenproduktion und den Bau des AxelLiner Terminal, eines Softwaresystems, das innovative Kundenerfahrungen bietet.

Seit der Markteinführung wurden hohe Erwartungen in diesen One-Stop-Mikrosatellitenservice gesetzt, mit dem Kunden ihre einzigartigen Weltraummissionen in kürzerer Zeit realisieren können, was den starken Bedarf in diesem Bereich unterstreicht.

Durch den Kontakt mit verschiedenen Akteuren der Raumfahrtindustrie konnte zudem ein starkes Interesse bei Unternehmen geweckt werden, die Komponenten für den Weltraum und Missionsausrüstung entwickeln. Um diesen Kundenstamm weiter auszubauen, hat Axelspace mit der Entwicklung eines neuen Services für AxelLiner begonnen, der auf In-Orbit-Demonstrationen spezialisiert ist.

Die japanische Regierung plant, noch in diesem Jahr den Space Strategic Fund einzurichten, der im kommenden Jahrzehnt Fördermittel in Höhe von 1 Billion Yen vergeben soll. Eines der Themen, die der Fonds unterstützen will, ist die Einrichtung einer Satelliten-Lieferkette durch die Entwicklung und Demonstration von Satellitenteilen und -komponenten. Daher wird erwartet, dass die Nachfrage nach frühen In-Orbit-Demonstrationsdiensten in Zukunft steigen wird.

Um diese bestehenden Herausforderungen bei In-Orbit-Demonstrationen meistern zu können, hat Axelspace einen Service entwickelt, der genau auf diese speziellen Anforderungen zugeschnitten ist, wobei die kurze Entwicklungszeit und die Massenproduktionskapazitäten von AxelLiner zum Tragen kommen.

AL Lab eignet sich nicht nur zum Testen von Komponenten und Missionsausrüstung im Weltraum, sondern auch für Unterhaltungszwecke oder Werbeaktionen für Unternehmen oder Produkte.

Das ursprünglich geplante Servicekonzept wird als „AxelLiner Professional (AL Pro)“ neu definiert und die Vorbereitungen für die vollständige Einführung fortgesetzt.

Ankündigung von Axelspace
https://www.axelspace.com/news/axellinerlaboratory/

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• CubeSats

Der Beitrag Axelspace: AL Lab für In-Orbit-Demonstrationen erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung 7. Dezember 2023.

7. Dezember 2023 – Vor 151 Jahren traf ein gewaltiger Sonnensturm auf die Erde: Am 4. Februar 1872 meldeten Telegrafenämter in vielen Teilen der Welt stundenlange Störungen und Ausfälle; Polarlichter waren selbst in Indien, Sudan und in der Karibik zu sehen. In der Fachzeitschrift The Astrophysical Journal legt eine Gruppe von 22 Wissenschaftler*innen, die von der Universität Nagoya in Japan geleitet wurde und zu der ein Forscher des Max-Planck-Instituts für Sonnensystemforschung (MPS) in Göttingen gehört, jetzt die bisher umfassendste Untersuchung des ungewöhnlichen Ereignisses vor. Dafür werteten die Forscher*innen eine Vielzahl historischer Aufzeichnungen, Messungen und Dokumente aus Europa, Asien, Afrika, den USA und Australien aus – darunter auch bisher unbekannte Quellen. Wie die Studie zeigt, gehört der Sonnensturm von 1872 zu den drei heftigsten, die jemals direkt beobachtet wurden. Zudem konnte das Team erstmals die Region auf der Sonne identifizieren, die den Sturm ausgelöst hatte. Dies kann helfen zu verstehen, wie solch gewaltige Sonnenstürme entstehen und wie sie sich ankündigen.

In heftigen Eruptionen schleudert die Sonne immer wieder Strahlung und hochenergetische, geladene Teilchen ins All. Breiten sich diese in Richtung der Erde aus und treffen auf das irdische Magnetfeld, spricht man von einem Sonnensturm. Kleinere Stürme machen sich durch bunt leuchtende Polarlichter in hohen Breiten bemerkbar; stärkere Exemplare können in der Atmosphäre und zum Teil sogar in Bodennähe so starke elektrische Ströme induzieren, dass Funkübertragungen beeinträchtigt und Transformatoren zerstört werden. Berühmtestes Beispiel ist das so genannte Carrington-Ereignis von 1859. Als Folge des stärksten bisher bekannten Sonnensturms brach in weiten Teilen Nordeuropas und Nordamerikas das Telegrafennetzwerk zusammen; Polarlichter waren sogar in Rom, Mexiko und Kuba zu sehen.

Forschende gehen davon aus, dass ein ähnlich starker Sonnensturm heutzutage deutlich weitreichendere Konsequenzen hätte – nicht zuletzt, weil die heutige Infrastruktur empfindlich von Satelliten abhängt, die ebenfalls in Mitleidenschaft gezogen werden können. Umso drängender ist das Anliegen, heftige Ereignisse dieser Art vorhersagen zu können. „Extrem starke Sonnenstürme treten nur sehr, sehr selten auf“, erklärt MPS-Wissenschaftler Dr. Theodosios Chatzistgeros, Koautor der aktuellen Studie. „Grundsätzlich ist das natürlich gut, es erschwert aber die Erforschung dieser Ereignisse“, fügt er hinzu. Um Gesetzmäßigkeiten zu erkennen, bleibt Wissenschaftler*innen deshalb nur der Blick in die Vergangenheit.

Etwa auf den Sonnensturm vom 4. Februar 1872. Ähnlich wie beim Carrington-Ereignis waren auch 13 Jahre später Polarlichter in ungewöhnlich niedrigen Breiten zu sehen: Ein rotes, blaues oder violettes Leuchten, gleißend helle Streifen und weitere Lichterscheinungen zeigten sich Aufzeichnungen zur Folge etwa am Himmel über dem heutigen Mumbai (Indien), über Khartum (Sudan) und über der Karibik. Auch von weitreichenden Störungen des Telegraphenbetriebs wird berichtet. In der aktuellen Studie tragen Forscher*innen bereits bekannte sowie neu entdeckte Quellen zusammen und werten sie aus. Dabei blicken sie nicht nur auf die außergewöhnlichen Vorgänge, die sich am 4. Februar 1872 auf der Erde entfalteten, sondern schauen auch auf die Vorgänge auf der Sonne in den Tagen davor.

Regelmäßige Zeichnungen der Sonne
An mehreren Observatorien wie etwa in den italienischen Städten Rom, Palermo und Moncalieri gehörten im späten 19. Jahrhundert regelmäßige Sonnenbeobachtungen zum wissenschaftlichen Alltag. Die Astronomen waren vertraut mit dem etwa elfjährigen Sonnenfleckenzyklus, zeichneten Anzahl, Größe, Form und Anordnung der dunklen Gebiete auf der Sonnenoberfläche sorgsam auf und konnten zum Teil auch Eruptionen beobachten. Ihre Skizzen und Einträge lieferten den Autor*innen der aktuellen Studie entscheidende Informationen. So fertigte etwa der Jesuitenpater Angelo Secchi, Leiter der Vatikansternwarte, in den Tagen vor dem Sonnensturm detaillierte Handzeichnungen der Sonnenflecke an.

„Heute wissen wir, dass Sonnenflecken mit starken Magnetfeldern an der sichtbaren Oberfläche der Sonne einhergehen. Oftmals sind sie Ausgangspunkt von Sonneneruptionen“, erklärt Chatzistergos. Die Zeichnungen Secchis und weiterer Zeitgenossen aus den letzten Januar- und ersten Februartagen 1872 zeigen einen sprunghaften Anstieg der Anzahl der Sonnenflecken. Die Autor*innen der aktuellen Studie konnten eine Gruppe von Sonnenflecken identifizieren, die den Sonnensturm ausgelöst haben müssen. Zeit und Ort ihres Auftretens passen genau. Dabei mutet die Ansammlung dunkler Flecken zunächst eher unspektakulär an: Weder ihre Gesamtgröße noch die Abmessungen der einzelnen Flecken ist außergewöhnlich. Allerdings folgt die Anordnung der Flecken innerhalb der Gruppe nicht den typischen Gesetzmäßigkeiten. Die Magnetfeldarchitektur, auf die diese Anordnung hinweise, habe das Potential eine große Menge an Energie freizusetzen, so Chatzistergos.

Polarlichter bis zu den Tropen
Die Folgen des Ausbruchs zeigten sich auf der Erde schon bald. Am 4. Februar 1872 verkündeten Routinemessungen des Erdmagnetfeldes unter anderem aus Greenwich (England), Tiflis (Georgien) und Mumbai (Indien) das Einsetzen des Sturms. Die Daten erlauben es den Forschern einzugrenzen, wie stark der Sturm das Erdmagnetfeld abgeschwächt haben muss. Beinah noch eindrucksvoller sind die zahlreichen Sichtungen von Polarlichtern. Das Forscherteam wertete Berichte in Zeitungen, Chroniken und wissenschaftlichen Zeitschriften aus, sowie Zeichnungen, Tage- und Schiffslogbucheinträge aus Asien, Europa, Afrika, Australien und Amerika. Einige dieser Quellen waren zuvor nicht bekannt gewesen. Die äquatornächsten Polarlichtsichtungen stammen demnach aus dem karibischen Tobago, nur 11 Breitengrade nördlich des Äquators.

Insgesamt entsteht so ein umfassendes Bild des Extrem-Sonnensturms: Neben dem Carrington-Ereignis von 1859 und einem weiteren Sturm von 1921 zählt der Sonnensturm von 1872 demnach zu den drei heftigsten bisher bekannten Ereignissen. Seit Beginn des Weltraumzeitalters ist kein so starker Sturm mehr aufgetreten.

Sonnenaktivität nimmt zu
Aktuell durchläuft die Sonne ihren so genannten 25. Sonnenzyklus und nähert sich ihrem nächsten Maximum an, das sie in etwa im Laufe des nächsten Jahres erreichen dürfte. Die damit verbundenen häufigeren und stärkeren Sonnenstürme haben sich in den vergangenen Wochen auch in Deutschland und sogar in Teilen Südeuropas bemerkbar gemacht: Die kürzlich aufgetretenen Polarlichter waren sogar in Teilen von Griechenland und Italien zu sehen. Dennoch sind extreme Sonnenstürme wie das Carrington-Ereignis und der Sturm von 1972 eher seltene Phänomene – selbst in Zeiten zunehmender Sonnenaktivität. Weitere Forschung zu vergangenen Sonnenstürmen ist notwendig, um solche Ereignisse in Zukunft besser zu verstehen.

Originalveröffentlichung
Hisashi Hayakawa et al.:
The Extreme Space Weather Event of 1872 February: Sunspots, Magnetic Disturbance, and Auroral Displays,
The Astrophysical Journal, 959 23, Dezember 2023
dx.doi.org/10.3847/1538-4357/acc6cc
https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/acc6cc
pdf: https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/acc6cc/pdf

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• Sonnenstürme

Der Beitrag Sonnensturm 1872: Polarlichter über der Karibik erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quellen: GK Roskosmos, TASS.

Moskau, 6. Dezember 2023 – Die Russen denken darüber nach, ihre künftige nationale Raumstation ROS mit Panorama-Fenstern nach dem Cupola-Vorbild im amerikanischen Segment der Internationalen Raumstation ISS auszustatten. Dabei ziele man speziell auch auf beide Seiten des kommerziellen Moduls ab, heißt es in einer Mitteilung des Herstellers RKK Energija vom Dienstag. Rund um die Fenster könne man Schlafplätze, Erholungszonen, Essplätze und auch Arbeitsstellen einrichten, wird betont. Die Ausstattung des kommerziellen Moduls hänge aber von den Wünschen der Auftraggeber ab. Das Modul selbst könne in die Station integriert und auch freifliegend gestaltet werden.

Inzwischen haben die russischen Kosmonauten in der ISS mit dem japanischen Experiment Perepel (Wachtel) begonnen, das am Sonntag mit dem Frachter Progress MS-25 auf die Umlaufbahn gekommen war. Dabei werden in dem Inkubator-3 48 Wachteleier unter den Bedingungen der Schwerelosigkeit sowie künstlicher Schwerkraft ausgebrütet, die mit einer kleinen Zentrifuge erzeugt wird. Ziel des Experiments ist es, Vergleichsmaterial zu einem ähnlichen Versuch aus den 1990-er Jahren in der damaligen sowjetischen MIR-Station zu gewinnen. Dabei waren Fehlbildungen an einzelnen Organen und Systemen der Embryos aufgetreten, deren Ursachen nun ergründet werden sollen.

Gerhard Kowalski

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• ROS – neue Russische Orbital-Station
• **ISS** Hauptthema

Der Beitrag Panorama für ROS und Wachteln auf der ISS erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: DLR 12. September 2023.

Am 12. September 2023 ist es (mal) wieder so weit: Der Airbus A310 der Firma Novespace ist um 9:00 Uhr vom Flughafen Bordeaux-Mérignac aus gestartet, um Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler zusammen mit ihren Experimenten in die Schwerelosigkeit zu bringen. Es ist der erste von insgesamt drei Flügen in der 41. Parabelflugkampagne der Deutschen Raumfahrtagentur im DLR, die vom 4. bis zum 15. September 2023 in Bordeaux stattfindet. An Bord sind elf Experimente – fünf aus den Bereichen Biologie und Lebenswissenschaften, eins aus der Biotechnologie sowie drei aus der Grundlagenphysik, eins aus den Materialwissenschaften und eins aus dem Bereich Technologie.

Mit an Bord: ein deutsch-japanisches Experiment
„Mit an Bord der 41. Kampagne ist dieses Mal auch ein ganz besonderes Experiment: Denn wir haben ein Team aus Japan mit dabei, das gemeinsam mit einem deutschen Team der Planetenentstehung auf den Grund geht. Wir freuen uns sehr, dass unsere Flüge in die Schwerelosigkeit immer internationaler werden und auch Teams aus fernen Ländern die Chance ergreifen, ihre Experimente, in Kooperation mit deutschen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern, bei uns in die Schwerelosigkeit zu bringen“, freut sich Dr. Katrin Stang, Parabelflug-Programmleiterin bei der Deutschen Raumfahrtagentur im DLR, auf die anstehenden Flugtage. Das besagte deutsch-japanische Experiment „ice-DUST“ ist eines von drei neuen Experimenten und untersucht, wie sich Eis-Nanopartikel und Wassermoleküle zu immer größeren Staubpartikeln verklumpen, deren Entstehung dann letzten Endes zum Verständnis der Planetenentstehung beiträgt. Das ebenfalls neue Experiment „DALERA“ testet eine neue 3D-Bioprinting-Methode in Schwerelosigkeit für die medizinische und auch für die nichtmedizinische Anwendung. Das „Tears in Heaven“-Experiment untersucht, ob Messungen des Lidschlages und der Tränenfilmdynamik Rückschlüsse auf den Zustand der Augenoberfläche in Schwerelosigkeit zulassen.

Reserveastronautinnen bekommen Vorgeschmack auf Experimentieren in Schwerelosigkeit
Zwei Experimente haben auf dieser Kampagne zudem ein prominentes Teammitglied: Die deutsche ESA-Reserveastronautin Amelie Schoenenwald wird den Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern im Experiment „TRANSEUGRA“ zur Seite stehen, um mehr über diese besonderen Einzeller in Erfahrung zu bringen. Die andere deutsche ESA-Reserveastronautin Nicola Winter wird beim „SCARLETT“-Experiment unterstützen und damit dazu beitragen, das Abrutschen eines Hügels, Berges oder Kraters auf einer simulierten Marsoberfläche zu untersuchen. So können die beiden schon einmal für einen möglichen Einsatz auf der Internationalen Raumstation ISS im freien Fall experimentieren und so einen Vorgeschmack auf die Arbeit in Schwerelosigkeit bekommen.

Ice-DUST – Wie Planeten aus Eis und Staub entstehen
In den Tiefen des Weltalls entsteht in kalten Molekülwolken auf den Oberflächen kosmischer Staubpartikel Wassereis. Kommt es darüber hinaus zur Bildung weiterer Moleküle, dann scheiden sich diese hauptsächlich auf den Eisoberflächen ab. Wenn sich später eine protoplanetare Scheibe und schließlich ein neues Planetensystem aus dieser Molekülwolke bildet, erhöht sich die Temperatur zuerst, bevor die protoplanetare Scheibe wieder abkühlt. Dadurch verdampft das Eis zunächst, ehe die Wassermoleküle sich auf den Staubteilchen wieder abscheiden. Die Sublimation findet im thermischen Gleichgewicht statt, während die Kondensation als Nicht-Gleichgewichts-Prozess abläuft und die Keimbildung miteinschließt. Daher sind theoretische Vorhersagen über die Bildung von Eispartikeln in jungen Planetensystemen schwierig und die Temperatur- und Dichtebedingungen für sublimiertes Eis, das den Staub wieder bedeckt, sind nicht eindeutig. Das deutsch-japanische Forscherteam der Technischen Universität Braunschweig will im Parabelflug durch Keimbildungsexperimente an Mineralstaub die wichtigsten physikalischen Größen wie freie Oberflächenenergie und Haftwahrscheinlichkeit von Eis-Nanopartikeln in der tatsächlichen Partikelgröße im Nanometerbereich und unter realistischen Temperatur- und Druckbedingungen bestimmen, um mehr über die Entstehung von Planeten zu erfahren.

DALERA – 3D-Bioprinting in Schwerelosigkeit
Wollen wir den Mond und später auch den Mars astronautisch erforschen, muss die Besatzung an Bord von Raumschiffen medizinisch versorgt und gleichzeitig der Betrieb lebenserhaltender Systeme verbessert werden. Für beides zeigt das 3D-Bioprinting – also der 3D-Druck unter Einbeziehung lebender Zellen – großes Potenzial. So können „maßgeschneiderte“ Gewebe für Menschen autark hergestellt werden, um Verletzungen der Besatzung wie zum Beispiel Hautwunden unabhängig von der Erde im Weltraum behandeln zu können. Darüber hinaus kann diese äußerst vielseitige Technologie auch für nichtmedizinische Anwendungen wie die Schaffung von Lebenserhaltungssystemen, die Produktion von Nahrungsmitteln oder zur Arzneimittelsynthese genutzt werden – beispielsweise durch das Biodrucken von Mikroalgen oder Pflanzenzellen. Die gewonnenen Erkenntnisse dieser Parabelflug-Mission sollen helfen, den Einfluss von Schwerelosigkeit auf den Druckprozess des 3D-Bioprintings besser zu verstehen. Das Team von der Technischen Universität/Uniklinikum Dresden will mit DALERA Experimente an Bord der Internationalen Raumstation ISS vorbereiten, auf der bis Ende 2026 ein 3D-Biodrucker von der Europäischen Weltraumorganisation ESA für Forschungszwecke installiert werden soll.

Tears in Heaven – Wie Tränen in Schwerelosigkeit richtig (ab)fließen
Astronautinnen und Astronauten sind in der Schwerelosigkeit besonderen Umgebungsbedingungen ausgesetzt, die sich auf ihre alltägliche Arbeit an Bord der Raumstation auswirken können. So treten zum Beispiel häufig Probleme mit der Augenoberfläche auf, die aber bisher nicht angemessen untersucht oder behandelt wurden. Zu den Symptomen vom Trockenen Auge gehören Augenreizungen, Überanstrengung der Augen, Fremdkörpergefühl und verschwommenes Sehen. Diese Symptome werden von Astronauten häufig angegeben, wobei über 30 Prozent der Mitglieder von ISS-Crews von Reizungen und Fremdkörpergefühlen berichten. Erste Analysen anhand von Portraitaufnahmen von Astronauten ergaben, dass beispielsweise die Augenbrauenhöhe signifikant in der Mikrogravitation zunimmt. Dies könnte sich negativ auf den Lidschlagprozess auswirken. Dabei ist ein gesunder Tränenfilm – und damit eine klare Sicht – eine der Voraussetzungen für funktionstüchtige Augen und gleichzeitig die Grundlage für ein erfolgreiches Arbeiten innerhalb und vor allem auch außerhalb der ISS. Die Forschungsarbeiten des Teams der Universität des Saarlandes auf der Erde haben gezeigt, dass Messungen des Lidschlages und der Tränenfilmdynamik Rückschlüsse auf den Zustand der Augenoberfläche zulassen. In dieser ersten Phase des Projekts „Tears in Heaven“ wollen sie testen, ob und wie sich Tränenfilm und Lidschlag in der Schwerelosigkeit und der doppelten Schwerkraft untersuchen lassen.

TRANSEUGRA – Wahrnehmung von Licht- und Schwerkraft bei Einzellern
Einzeller – wie zum Beispiel die Süßwasseralge Euglena gracilis – reagieren empfindlich auf Veränderungen in ihrer Umwelt. „Da sich aus dieser Alge biotechnologisch und medizinisch bedeutsame Substanzen mit breitem Anwendungsspektrum gewinnen lassen und sie daher zunehmend eine wichtige Rolle in der Biotechnologie spielt, wollen wir mehr zu deren Orientierungsverhalten bezüglich Licht und Schwerkraft herausfinden. Nur so kann die Massenproduktion dieser Alge in Zukunft weiter verbessert werden. Da ich mich schon während meines Studiums für Astrobiologie interessiert habe, freue ich mich jetzt besonders darauf, einmal selbst in Schwerelosigkeit Hand anlegen zu können. Das geht nur im Parabelflug oder auf der ISS“, erklärt Amelie Schoenenwald, die die Universität Erlangen bei ihren Versuchen unterstützt. So schwimmen die Zellen zum Beispiel auf schwache Lichtquellen zu und von starken Lichtquellen weg. Außerdem zeigen sie bei plötzlicher Veränderung der Lichtintensität ein Taumelverhalten. Die Zellen sind zusätzlich in der Lage, Schwerkraft wahrzunehmen und ihr Schwimmverhalten entsprechend auszurichten. Ohne Licht schwimmen die Zellen entgegen der Gravitation nach oben. Da sich die Signalwege der Licht- beziehungsweise Schwerkraftwahrnehmung überschneiden, soll in den Flugexperimenten unter anderem eine mögliche Interaktion untersucht werden. Nur in Schwerelosigkeit lässt sich die Wahrnehmung des Lichts getrennt von der der Beschleunigung untersuchen, da keine Erdanziehungskräfte auf die Zellen mehr wirken.

SCARLETT – Wenn Marshänge im Parabelflug ins Rutschen geraten
Der Mars hat eine extrem dünne Atmosphäre. Herrscht auf der Erde ein Druck von etwa 1.000 Hektopascal, so ist er auf dem Marsboden im Mittel gerade einmal sechs Hektopascal schwach. Dieser geringe Druck hat Folgen: Gas bewegt sich in den Poren von kalten zu warmen Stellen, was als thermisches Kriechen bekannt ist. In unserem Sonnensystem findet man dieses Phänomen nur im Marsboden. „Schon während meines Studiums hat mich interessiert, welchen Gesetzmäßigkeiten die Planeten in unserem Sonnensystem unterworfen sind. Als ich gefragt wurde, ob ich im Parabelflug an einem solchen Experiment mitwirken will, war ich sofort mit dabei. Denn so kann ich mich sehr gut auf einen späteren Einsatz im Weltraum vorbereiten“, sagt Nicola Winter, die in Bordeaux Forscherinnen und Forscher der Universität Duisburg-Essen unterstützt. In SCARLETT wird untersucht, ob und wie der Hang eines Hügels, Berges oder Kraters oberhalb eines bestimmten Neigungswinkels durch thermisches Kriechen abrutscht. Denn auch in Marskratern beziehungsweise auf Marshängen werden diese Hänge oberhalb eines bestimmten Winkels instabil und rutschen ab. Allerdings sind diese Hänge viel flacher als erwartet. Die Forscherinnen und Forscher wollen herausfinden, unter welchen Bedingungen und bei welchem Winkel die Hänge zu rutschen beginnen.

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• Parabelflüge

Der Beitrag DLR: 41. DLR-Parabelflugkampagne startet wieder von Bordeaux erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: NASA 27. April 2023.

Bereits über 22 Jahre dauere herausragende Forschung unter Mikrogravitation an Bord der ISS an, meldete die US-amerikanische Luft- und Raumfahrtbehörde NASA. Die Menschen, die sich auf der Station aufhielten, seien zum Wohle der Menschheit tätig, heißt es in einem Blogeintrag vom 27. April 2023 auf einer Internetseite der NASA.

Die USA, Japan, Kanada und beteiligte ESA-Mitgliedsstaaten haben nach Angaben der NASA vereinbart, Betrieb und Nutzung der ISS bis 2030 zu unterstützen. Russland habe eine Mitarbeit bis inklusive 2028 zugesagt, berichtet der Blogeintrag.

Im Blogeintrag heißt es weiter, die NASA werde die Zusammenarbeit mit ihren Partnerorganisationen zur Sicherstellung einer ununterbrochenen Präsenz von Menschen im niedrigen Erdorbit also fortsetzten, und außerdem für einen gesicherten und geordneten Übergang zur Nutzung einer kommerziellen Raumstation sorgen.

Jetzt in der dritten Dekade der ISS-Nutzung sei laut Blogeintrag eine Periode maximal möglicher Nützlichkeit für die Wissenschaft erreicht.

Bis dato seien über 3.300 wissenschaftliche Experimente unter Mikrogravitation an Bord der Station abgewickelt worden. Seit den Anfängen der ISS im Jahr 1998 hätten 266 Menschen aus 20 Ländern an Bord gearbeitet, summiert der Blogeintrag.

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• **ISS** Hauptthema

Der Beitrag NASA: ISS-Zusammenarbeit bestätigt erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: DLR 11. November 2022.

11. November 2022 – Die Entstehung der beiden Marsmonde Phobos und Deimos ist bisher ungeklärt. Um dieses Rätsel zu entschlüsseln, startet voraussichtlich 2024 die Mission Martian Moons eXploration (MMX) der japanischen Raumfahrtagentur JAXA zu den beiden Monden. Mit an Bord wird ein deutsch-französischer Rover sein, der die Oberfläche des rund 27 Kilometer großen Phobos detailliert erkunden wird. Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) hat nun einen wesentlichen Teil des Rovers am Standort Bremen integriert und fertiggestellt. Die in Zusammenarbeit mehrerer DLR-Institute entstandene Carbonstruktur samt Aufricht- und Fortbewegungssystem ist in dieser Woche von Bremen nach Toulouse an die französische Raumfahrtagentur CNES geliefert worden. Dort erfolgt bis zum Sommer 2023 die Fertigstellung mit dem Einbau aller Instrumente und Subsysteme. Dort erhält der MMX-Rover auch sein Radiometer miniRAD sowie sein Spektrometer RAX. Beide Instrumente wurden am DLR in Berlin gebaut und bereits zuvor nach Toulouse geschickt.

„Mit dem MMX-Rover betreten wir technisches Neuland, denn noch nie ist ein Erkundungsfahrzeug mit Rädern auf einem kleinen Himmelskörper gefahren, der nur über rund ein Tausendstel der Erdanziehungskraft verfügt“, sagt Dr. Markus Grebenstein vom DLR-Institut für Robotik und Mechatronik in Oberpfaffenhofen, der die DLR-Projektleitung für den MMX-Rover innehat. „Da der Rover im freien Fall aus dem Raumfahrzeug auf Phobos gelangt, wird er bei der Landung unbeschadet mehrere „Purzelbäume“ schlagen und in unvorhersagbarer Lage zum Liegen kommen. Aus dieser Situation heraus muss er sich autonom mithilfe des Antriebssystems aufrichten und anschließend seine Sonnensegel entfalten. Erst dann ist der Rover fahrbereit und überlebensfähig“, so Grebenstein weiter. „Fahren wird er schließlich ganz behutsam mit nur einigen Millimetern pro Sekunde, um trotz der geringen Schwerkraft mit seinen speziellen Rädern den Bodenkontakt zu halten“, ergänzt Dr. Stefan Barthelmes vom DLR-Institut für Systemdynamik und Regelungstechnik in Oberpfaffenhofen. Am Robotik und Mechatronik Zentrum des DLR in Oberpfaffenhofen wurde das Aufricht- und Fortbewegungssystem entwickelt und gebaut. Die besonders leichte Carbonstruktur hat das DLR-Institut für Faserverbundleichtbau und Adaptronik beigesteuert.

Porosität und Zusammensetzung der Oberfläche messen
Der nur 25 Kilogramm leichte MMX-Rover wird, angekommen bei Phobos, von der MMX-Muttersonde abgetrennt und etwa 50 Meter hinab zur Mondoberfläche fallen. Dies wurde in ersten Falltests am Bremer DLR-Institut für Raumfahrtsysteme bereits erprobt, wo nun auch die Integration erfolgte. Auf Phobos hat der Rover rund 100 Tage Zeit, die physikalischen und mineralogischen Eigenschaften der Oberfläche zu erkunden. Dabei kommen die beiden DLR-Instrumente miniRAD und RAX aus Berlin zum Einsatz. Das Radiometer miniRAD des DLR-Instituts für Planetenforschung wird mittels Infrarotmessungen die Oberflächentemperatur bestimmen. Zudem ermöglicht es Rückschlüsse auf die Porosität des Oberflächenmaterials, um diese mit Asteroiden- und Kometenproben zu vergleichen. Das Raman-Spektrometer RAX (RAman spectroscopy for MMX) ist eine Entwicklung unter Führung des DLR-Instituts für Optische Sensorsysteme mit Beteiligung der JAXA und der spanischen Raumfahrtagentur INTA. RAX wird entlang der Roverstrecke die mineralogische Zusammensetzung der Phobos-Oberfläche ermitteln. Die Minerale eines Himmelskörpers stehen eng mit seiner Entstehung und Geschichte im Zusammenhang und Vergleiche mit Messungen anderer Rover auf dem Mars helfen den Wissenschaftlern, das Mars-System mit seinen Monden besser zu verstehen.

Neben den beiden DLR-Instrumenten werden in den nächsten Monaten bei der CNES in Toulouse auch zwei Radkameras montiert, die Räder und Untergrund im Blick behalten und dabei wissenschaftliche Daten zum Aufbau der Phobos- Oberfläche sammeln, sowie zwei Navigationskameras integriert. Zudem bauen die Ingenieurteams die Solarpanele, das Energiesystem, das Funksystem für den Kontakt zur Erde, sowie den Bordcomputer in den Rover ein. Dann stehen umfangreiche Tests des vollständigen Rovers an hinsichtlich seiner Funktionen sowie seiner Beständigkeit gegenüber den Vibrationen des Raketenstarts und der extremen Temperaturschwankungen von mehr als 200 Grad Celsius auf Phobos. Die Tests unter Weltraumbedingungen wird der MMX-Rover zusammen mit dem Verbindungs- und Separationssystem zum Mutterschiff, genannt „MECSS“ (Mechanical and Electrical Connection and Support System) absolvieren. Dieser Adapter wird ebenfalls vom DLR bereitgestellt.

Ein Stück Marsmond zur Erde bringen
Die MMX-Raumsonde besteht insgesamt aus drei Modulen. Das Explorationsmodul verfügt über Landebeine, Probennehmer und einige Instrumenten sowie den mitgeführten MMX-Rover. An das Explorationsmodul schließt sich das Return-Modul mit der Kapsel zur Probenrückführung an, gefolgt von einem Antriebsmodul mit den Treibstofftanks und Raketentriebwerken. Der Start der japanischen Raumsonde ist derzeit für 2024 mit einer H-3-Rakete vom japanischen Weltraumbahnhof in Tanegashima geplant. Ungefähr ein Jahr nach dem Verlassen der Erde wird die Sonde dann 2025 in eine Umlaufbahn um den Mars eintreten, um Phobos und Deimos zu beobachten. Anschließend wird sie in einen Quasi-Orbit um den Marsmond Phobos einschwenken, dort wissenschaftliche Daten sammeln, den mitgeführten MMX-Rover absetzen und Proben von der Mondoberfläche nehmen. Nach der Probenentnahme kehrt das Raumfahrzeug mit dem auf Phobos gesammelten Material zur Erde zurück. Die Landung des MMX-Rovers auf Phobos ist für 2027 geplant und die Rückkehr zur Erde mit den Proben im Jahre 2029. Die Messungen und Bilder des Rovers auf der Phobos-Oberfläche werden auch als Referenz für die Orbiter-Instrumente dienen und helfen, die Landung des Explorationsmoduls für die Probennahme vorzubereiten.

Woher kamen „Furcht“ und „Schrecken“?
Phobos und Deimos (zu Deutsch: Furcht und Schrecken), in der griechischen Mythologie die Begleiter des Kriegsgottes Ares, der in der römischen Antike seine Entsprechung im Kriegsgott Mars hatte, begleiten als kleine Monde den Planeten Mars. Entdeckt wurden sie 1877 vom amerikanischen Astronomen Asaph Hall. Aufgrund ihrer geringen Größe (Phobos 27 Kilometer, Deimos 15 Kilometer) sind beide Monde unregelmäßig geformt und erinnern mit ihrer Gestalt eher an Asteroiden. So besagt eine Theorie, dass der Mars die beiden, womöglich im Asteroidengürtel entstandenen Körper in der Vergangenheit „einfing“. Allerdings sind damit die sehr engen und fast kreisrunden Bahnen beider Monde in der Äquatorebene des Planeten nur schwer zu erklären. Diese wären besser nachvollziehbar, wenn Phobos und Deimos Überbleibsel eines riesigen Meteoriteneinschlags auf dem Mars wären. MMX soll dieses schon lang diskutierte Rätsel der Planetenforschung lösen. Die Entstehung des Mars-Systems ist zudem ein Schlüssel, um die Prozesse der Planetenbildung im Sonnensystem insgesamt besser zu verstehen. In jedem Fall dürften Spuren von Gesteinen des Mars auf der Oberfläche von Phobos zu finden sein, die als Auswurfsmaterial späterer Asteroideneinschläge auf Phobos landeten. Damit könnte dann mit den Proben von Phobos auch Material vom Mars in der Rückkehrkapsel zur Erde und damit in irdische Labore gelangen.

MMX – Martian Moons eXploration
MMX ist eine Mission der japanischen Weltraumorganisation JAXA mit Beiträgen von NASA, ESA, der französischen Raumfahrtagentur CNES und dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR). CNES und DLR steuern zusammen einen 25 Kilogramm schweren Rover bei. Der deutsch-französische MMX-Rover wird unter gemeinsamer Leitung der beiden Partner entworfen und gebaut. Das DLR übernimmt dabei insbesondere die Entwicklung des Rover-Fahrwerks samt Carbonstruktur sowie des gesamten Aufricht- und Fortbewegungssystems. Zudem steuert das DLR das Verbindungs- und Separationssysten zur Muttersonde bei und stellt ein Raman-Spektrometer sowie ein Radiometer als wissenschaftliche Experimente. Diese werden die Oberflächenzusammensetzung und -beschaffenheit auf Phobos messen. Die CNES leistet wesentliche Beiträge mit Kamerasystemen zur räumlichen Orientierung und Erkundung auf der Oberfläche sowie zur Untersuchung der mechanischen Bodeneigenschaften. Darüber hinaus entwickelt die CNES das zentrale Service-Modul des Rovers inklusive des Onboard-Computers sowie des Energie- und Kommunikationssystems. Nach dem Start der MMX-Mission wird der Rover von Kontrollzentren der CNES in Toulouse (Frankreich) und des DLR in Köln betrieben.

Seitens des DLR sind unter der Leitung des Instituts für Robotik und Mechatronik zudem die Institute für Systemdynamik und Regelungstechnik, für Faserverbundleichtbau und Adaptronik, für Raumfahrtsysteme, für Optische Sensorsysteme, für Planetenforschung, für Softwaretechnologie sowie das Nutzerzentrum für Weltraumexperimente (MUSC) beteiligt.

Die Mission MMX steht in der Tradition einer bereits langjährigen erfolgreichen Kooperation der Partner JAXA, CNES und DLR. Sie knüpft an die Vorgängermission Hayabusa2 an, bei der die JAXA eine Raumsonde zum Asteroiden Ryugu schickte mit dem deutsch-französischen Lander MASCOT an Bord. Am 3. Oktober 2018 landete MASCOT auf Ryugu und sendete spektakuläre Bilder einer faszinierenden zerklüfteten Landschaft aus Geröll und Steinen. Hayabusa2 nahm Proben von Ryugu und brachte diese am 6. Dezember 2020 zurück zur Erde.

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• MMX Phobos Sample Return (JAXA)
• Marsmonde Phobos und Deimos
• DLR

Der Beitrag Fahren bei minimaler Schwerkraft: Ein Rover für den Marsmond Phobos erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: Excellence Cluster ORIGINS 22. Juni 2022.

22. Juni 2022 – Die Forschenden überwanden die experimentelle Herausforderung durch den Einsatz einer neuen Methode: Dabei wurden ein radioaktiver neutronenreicher ⁸He-Strahl und eine schnelle hochenergetische Reaktion mit einem Proton eingesetzt.

Das Experiment wurde an der Beschleunigeranlage für radioaktive Strahlen (RIBF) am RIKEN-Forschungszentrum in Japan durchgeführt. Beteiligt an der großen internationalen Kollaboration waren neben der Technischen Universität München (TUM) und des Exzellenzclusters ORIGINS auch Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der TU Darmstadt, des RIKEN Nishina Centers sowie des GSI Helmholtzzentrums für Schwerionenforschung in Darmstadt. Das Experiment lieferte ein zweifelfreies Signal für die erste Beobachtung des Tetra-Neutrons. Das Resultat wurde in der Fachzeitschrift „Nature“ veröffentlicht.

Verwandtschaft im Universum
Die Bausteine von Atomkernen sind die Nukleonen, die in zwei Arten vorkommen, den neutralen Neutronen und den positiv geladenen Protonen – den beiden sogenannten Isospin-Zuständen des Nukleons. Gebundene Kerne, die ausschließlich aus Neutronen aufgebaut sind, wurden bisher noch nie eindeutig nachgewiesen. Die einzigen bekannten gebundenen Systeme, die fast ausschließlich aus Neutronen bestehen, sind die Neutronensterne. Dabei handelt es sich um Endstadien der Sternentwicklung mit einem typischen Durchmesser von etwa zehn Kilometer. Diese Sterne sind stabil (gebunden) durch die Gravitation, die zu einer sehr hohen Neutronendichte im Inneren der Sternleichen führt. Atomkerne wiederum sind durch die starke Wechselwirkung gebunden, mit Präferenz eine vergleichbare Zahl an Neutronen und Protonen zu binden – das ist bekannt von den stabilen Kernen, wie sie auf unserer Erde zu finden sind.

Die Erforschung von reinen Neutronen-Systemen ist aber von großer Bedeutung, da sich nur so experimentelle Erkenntnisse über die Wechselwirkung mehrerer Neutronen untereinander und damit über die nukleare Wechselwirkung gewinnen lassen. Die Erforschung der bisher hypothetischen Teilchen könnte zudem helfen, die Eigenschaften von Neutronensternen besser zu verstehen. Herauszufinden, ob solche Neutronen-Systeme als Resonanzzustände oder gar gebundene Kerne vorliegen, ist daher ein seit langem bestehendes Bestreben der Kernphysik. Das internationale Team von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern hat dazu nun einen neuen Anlauf genommen und eine neue experimentelle Methode eingesetzt, die sich von allen bisherigen Versuchen unterscheidet.

Referenzwert für die Theorie
„Dieser experimentelle Durchbruch liefert einen Referenzwert für die Theorie zum Verständnis der Wechselwirkungen von Isospin-reinen Nukleonen-Verbünden und damit auch der Eigenschaften neutronenreicher Kerne. Die nukleare Wechselwirkung zwischen mehr als zwei Neutronen konnte bisher nicht experimentell geprüft werden, während theoretische Vorhersagen zu sehr verschiedenen Ergebnissen führen“, berichtet Dr. Meytal Duer vom Institut für Kernphysik der TU Darmstadt.

Die experimentelle Untersuchung von reinen Neutronen-Systemen stellt eine große Herausforderung dar, da es keine Möglichkeit gibt ein Neutronen-Target herzustellen. Um nun ein Multi-Neutronen-System in einem Volumen zu erzeugen, so dass die Neutronen untereinander über die kurzreichweitige Kernkraft (wenige Femtometer, 10^-15 Meter) in Wechselwirkung treten können, müssen Reaktionen eingesetzt werden. Dabei besteht die Gefahr, dass die Neutronen mit anderen Teilchen, die an der Reaktion beteiligt sind, im Endzustand wechselwirken, was wiederum das eigentliche Signal verändert oder unsichtbar macht. Die Forschenden haben diese Schwierigkeit durch den Einsatz eines hochenergetischen ⁸He-Strahls gelöst. Der 8He-Kern besteht aus einem kompakten Alpha-Teilchen, das von vier Neutronen umgeben wird. Das Alpha-Teilchen wird nun in einer schnellen Reaktion mit großem Impulsübertrag durch Stoß mit einem Proton des Flüssigwasserstoff-Targets aus dem ⁸He-Kern herausgeschossen: Die verbleibenden vier Neutronen sind plötzlich frei und alleine und können untereinander wechselwirken.

Eine geniale Idee
„Nur eine optimale Verbindung unterschiedlicher Faktoren haben die erfolgreiche Entdeckung des Tetra-Neutrons möglich gemacht. Da ist die geniale Idee genau die richtige Reaktion zu wählen, die weltweit leistungsfähigste Anlage für leichte exotische Strahlen, ein Experimentaufbau der genau für diese Reaktion entwickelt und optimiert wurde, und nicht zuletzt ein Team aus begeisterten Wissenschaftlern die sich zu 100 Prozent mit der Aufgabe identifizieren“, führt ORIGINS PI Dr. Roman Gernhäuser des Zentralen Technologielabors am Physik Department der TUM aus.

Die Arbeit zur Entdeckung des Tetra-Neutrons wurde von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) über den Sonderforschungsbereich 1245 und dem Exzellenzcluster ORIGINS, EXC-2094 – 390783311 gefördert.

Publikation
M. Duer, T. Aumann, R. Gernhäuser et al.: „Observation of a four-neutron resonance“, Nature (2022), doi.org/10.1038/s41586-022-04827-6.
https://www.nature.com/articles/s41586-022-04827-6

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• physikalische Grundlagenforschung

Der Beitrag Lange gesuchtes Teilchen aus vier Neutronen entdeckt erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: IAC 2018, JAXA.

Die Unterzeichnung erfolgte im Lichte der erfolgreichen Mission des Asteroidenlanders MASCOT (Mobile Asteroid Surface Scout), den die Japanische Agentur für Luft- und Raumfahrtforschung (Japan Aerospace Exploration Agency, JAXA) an Bord ihrer Sonde Hayabusa 2 für das Französische nationale Raumfahrtzentrum (Centre national d’études spatiales, CNES) und das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) zum Asteroiden Ryugu gebracht hatte.

Passend zur Bezeichnung MMX (Martian Moons eXploration) will man unter der Führung der JAXA eine Mission vorbereiten, die das Ziel hat, die Marsmonde Phobos und Deimos zu untersuchen, Lander auf ihnen abzusetzen und Proben zur Erde zurückzubringen. Den für MMX vorgesehenen Rover zur Vorerkundung sollen CNES und DLR beisteuern.

Der MMX-Rover soll vor dem Lander mit der Hardware für die Probenrückführung abgesetzt werden. Ihm kommt nämlich eine wichtige Aufgabe zu: Um die Wahrscheinlichkeit einer erfolgreichen Probenentnahme und die Chance auf relvante wissenschaftliche Ergebnisse zu vergrößern, soll der Rover eine detaillierte Vorerkundung des Regoliths auf der Oberfläche von Phobos oder Deimos durchführen. Auf welchem der Monde man schließlich landen möchte, wird derzeit noch untersucht. Die Menge des zurückzuführenden Materials steht aber fest: Mindestems 10, im Idealfall 100 Gramm Material aus einer Tiefe von rund 10 cm sind einzusammeln.

Im Gegensatz zu MASCOT, dessen chemische Primärzellen seine aktive Lebensdauer auf etwa einen Tag begrenzten (MASCOT arbeitete auf Ryugu schließlich ~17 Stunden), ist für den MMX-Rover eine Versorgung mit elektrischer Energie durch Solarzellen vorgesehen. Die Auslegung will man derart gestalten, dass der Rover mehrere Monate aktiv und mobil sein kann.

Die in Bremen am 3. Oktober 2018 getroffene Vereinbarung unterzeichneten für die JAXA deren Präsident Hiroshi Yamakawa, für das CNES dessen Präsident Jean-Yves Le Gall, sowie die DLR-Vorstandsvorsitzende Pascale Ehrenfreund, außerdem das DLR-Vorstandsmitglied Hansjörg Dittus, im Vorstand zuständig für den Bereich Raumfahrtforschung und -technologie.

Aus Frankreich kommt ein weiterer Beitrag für MMX. Das Infrarot-Spektrometer MacrOmega (Macroscopique Observatoire pour la Minéralogie, l’Eau, le Glaces et l’Activité) vom Institut d’Astrophysique Spatiale (IAS) in Orsay bei Paris ist laut seiner Bezeichnung ein makroskopisches Observatorium für Mineralorgie, Wasser, Eis und Aktivität. Es kann Emissionen im nahen Infrarot bis zu Wellenlängen von 4 µm erfassen. Gewonnene Daten können Informationen über die Verteilung von wasserhaltigen und organischen Substanzen auf einem Marsmond enthalten. Solche Informationen will man bei der Auswahl von zu beprobenden Stellen an der Oberfläche nutzen.

Auch die US-amerikanische Luft- und Raumfahrtagentur (NASA) beteiligt sich an MMX. Sie will im Rahmen ihres Discovery Programms ein Neutronen- und Gammastrahlenspektrometer beisteuern. Das MEGANE für Mars-moon Exploration with GAmma rays and NEutrons genannte Instrument wird vom Labor für angewandte Physik (Applied Physics Laboratory, APL) der Johns Hopkins Universität (JHU) entwickelt. Es ist dafür gedacht, durch die Bestimmung der Energien von vom Mond Phobos ausgesandter Neutronen- und Gammastrahlung Schlüsse auf die chemische Zusammensetzung der Oberfläche von Phobos zu ermöglichen. So gewonnene Daten will man mit denen, die man bei der Untersuchung zurückgeführter Bodenproben gewinnen kann, vergleichen.

Aus Japan kommt der Circum-Martian Dust Monitor (CMDSM). Das Instrument zur Bestimmung der Häufigkeit von Staubpartikeln >= 10 µm entsteht unter der Leitung des Zentrums für Planetenforschung des Chiba-Instituts für Technologie. Die selbe Einrichtung bereitet auch einen Laserentfernungs- und Geschwindigkeitsmesser vor. Der LIDAR (Light Detection and Ranging) ist dafür gedacht, Daten zur Oberflächenstruktur und den Rückstrahleigenschaften (Albedo) von Marsmonden zu liefern.

Die private japanische Rikkyō-Universität stellt ein im Bereich des sichtbaren Lichts arbeitendes Weitwinkelkamerasystem (Wide Angle Multiband Camera, WAM) namens OROCHI. OROCHI steht für Optical RadiOmeter composed of CHromatic Imagers. Die Arbeitsfrequenzen der einzelnen bildgebenden Detektoren liegen bei 390 nm, 480 nm, 550 nm, 650 nm, 700 nm, 800 nm, und 950 nm, zusätzlich gibt es ein panchromatisches Sensorsystem. Das Kamerasystem soll die Topographie der Monde abbilden und Daten über die Materialzusammensetzung der Oberfläche liefen.

Ebenfalls von der Rikkyō-Universität kommt die Teleskopkamera (Telescopic Camera, TL) TENGOO mit einer Fokuslänge vom 950 mm. Entsprechend ihrer Bezeichnung TElescopic Nadir imager for GeOmOrphology kann die Kamera Oberflächennahaufnahmen erstellen. Dabei will man mit dem Ritchey-Chretien-Teleskop mit seinem 120-mm-Hauptspiegel und dem CCD-Sensor der Kamera eine räumliche Auflösung im Bereich von 40 cm erreichen, aus einem abgesenkten Orbit in 11 km sogar 13 cm. Die Nahaufnahmen sollen unter anderem bei der Auswahl von zu beprobenden Stellen helfen. Im Besonderen ist TENGOO der Suche nach jungen geologischen Strukturen gewidmet.

Die Universität Osaka arbeitet am Massenspektrometer MSA (Mass Spectrum Analyzer), das Ionen erfassen könnte, die entstehen, wenn Wasser ausgast. Von ihm erwartet man sich weitere Informationen zu Eisvorkommen auf Marsmonden, Verwitterungseffekten und dem Verlust von Atmosphärensubstanz.

Aktuelle Planungen sehen eine Ankunft des Orbiters und der an Bord befindlichen Landegeräte in einer Bahn um Mars im Jahr 2025 vor. Als Gesamtstartmasse werden aktuell rund 3.400 Kilogramm genannt, von denen laut JAXA rund 1.350 Kilogramm auf das Rückkehrgerät und 150 Kilogramm auf ein Forschungsmodul entfallen. Eine Rückkehr zur Erde ist derzeit für das Jahr 2029 geplant (bei Abflug vom Mars 2028). Die zu verwendende Rückkehrkapsel könnte eine Masse von rund 50 kg besitzen, sowie einen Durchmesser von 60 cm.

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• MMX Phobos Sample Return (JAXA)

Der Beitrag IAC 2018: JAXA, CNES, DLR wollen Marsmonde erforschen erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Axel Nantes. Quelle: ELS 2018, ESSC/ESF, ISAS, JAXA.

Am 9. August 2018 wurde die Entscheidung für einen gemeinsamen Start im japanischen Finanzjahr 2021, also ab dem 1. April 2021, auf einer Besprechung des japanischen Wissenschaftsministeriums mitgeteilt. Ein entsprechender Beschluss erfolgte aber bereits 2017. Man verspricht sich von ihm Kostenvorteile, da eine eigene Rakete für SLIM eingespart werden kann. Durch die Entwicklung von XARM verzögern sich andere japanische Raumfahrtprogramme, denen die eingesparten Kosten zu Gute kommen sollen.

Zwischenzeitlich war geplant, den Mondlander SLIM auf einer von IHI gebauten Rakete vom Typ Epsilon zu starten und ihn im Finanzjahr 2018 auf dem Mond aufsetzen zu lassen. Auch ein Start an Bord auf einer Falcon-9-Rakete des US-amerikanischen Herstellers SpaceX war einmal in Erwägung gezogen worden.

SLIM steht für Smart Lander for Investigating Moon. Der Lander hat die besondere Aufgabe, an einer bestimmten Stelle auf dem Mond selbstständig besonders punktgenau aufzusetzen. Dabei beträgte die tolerierte maximale Abweichung vom Zentrum der geplanten Landestelle bei 13,3 Grad südlicher Breite und 25,5 Grad östlicher Länge im Mare Nectaris 100 Meter.

Am Schluss des Endanflugs, der mit autonomer Bilderkennung, Auswertung und Flugweganpassung bei Erkennung eines Hindernisses erfolgen soll, ist ein vertikales Aufsetzen mit anschließendem Umlegen auf eine Seite des Landers geplant. Die Seite des Landers, die bei gelungener Landung in richtiger Lage zum Mondboden zeigt, ist dafür mit fünf Landebeinen ausgestattet. Die gegenüberliegende Seite ist mit Solarzellen bedeckt, um auch auf der Mondoberfläche Sonnenlicht zur Stromerzeugung nutzen zu können.

Auf dem Boden der Landestelle hofft man unter anderem Amphibol-Minerale vom Mantel des Mondes entdecken zu können. Ein entsprechendes Vorkommen bzw. sein Fehlen könnte die Vorstellung von der Entstehung des Mondes verändern. Die aktuell vorherrschende Einschätzung, der Mond sei bei einem Einschlag eines großen Objektes auf der Erde vor rund 4,5 Milliarden Jahren entstanden, will man durch den Vergleich von Vorkommen bestimmter Mantelmaterialien des Mondes und der Erde überprüfen.

Die Startmasse von SLIM darf auf Grund der Leistungsreserven der stärkeren Trägerrakete nun ansteigen. Ursprünglich hatte man dem Lander bei einer Gesamtmasse von rund 600 Kilogramm eine Leermasse ohne Betriebsstoffe von rund 130 Kilogramm zugedacht, jetzt ist eine Leermasse im Bereich von 200 Kilogramm möglich.

Anfang 2018 wurden für eine Variante mit einer Leermasse von 120 Kilogramm eine Treibstoffmenge von 520 Kilogramm angegeben. In einer aktuellen Pressemitteilung spricht die japanische Agentur für Luft- und Raumfahrtforschung (Japan Aerospace Exploration Agency, JAXA) von einer Leermasse von rund 200 Kilogramm und einer Gesamtmasse von rund 730 Kilogramm.

Die Triebwerke von SLIM und sein Kamerasystem könnten nun leistungsfähiger ausfallen. Auch das Mitführen eines zusätzlichen autarken robotischen Geräts, das in etwas Entfernung Lander und Landestelle beobachten kann, fand Eingang in die aktuellen Planungen.

XARM ist die Ersatzmission für das nach wenigen Einsatztagen gescheiterte japanische Röntgenteleskop Hitomi alias Astro-H und wird demzufolge auch schon mal als ASTRO-H2 bezeichnet. XARM steht für X-Ray Astronomy Recovery Mission. Ihre aktuelle Bezeichnung lautet mittlerweile X-Ray Imaging and Spectroscopy Mission (XRISM).

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• SLIM – Landung in einer eingestürzten Mondhöhle

Der Beitrag Japan: SLIM und XARM starten im Finanzjahr 2021 erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Axel Nantes. Quelle: JAXA, Mitsubishi Heavy Industries, Ltd., NHK, The Japan Times.

Das IGS-Programm …
… verfügt seit 2003 über Satelliten zur Informationsgewinnung im Weltraum. Die Bezeichnung der Satelliten folgt ihren Aufgaben: IGS steht für Information Gathering Satellite (情報収集衛星, jōhō shūshū eisei), die Ergänzung Optical oder Radar weist auf die konkrete Ausrüstung eines Raumfahrzeugs der Serie hin.

Anfangs erfolgte der Einsatz der Raumfahrzeuge des IGS so, dass jeweils ein mit optischen Bilderfassungssystemen und ein mit einer Radaranlage ausgerüsteter Satellit hintereinander Stellen von Interesse am Erdboden untersuchten. Seit Anfang 2013 nutzt man je zwei Satelliten mit optischen Bilderfassungssystemen und mit Radaranlagen zusammen in einer Konstellation, die es ermöglicht, jeden Punkt am Erdboden mindestens ein mal pro Tag abzutasten.

Im All befanden sich nach Angaben der japanischen Fernsehgesellschaft NHK vor dem heutigen Start vier Radarsatelliten und drei mit optischen Bilderfassungssystemen. The Japan Times hat 2017 gemeldet, Japan verfüge über jeweils drei kontrollierte Satelliten beider Bauarten. Jeweils ein Satellit beider Bauarten diene als Backup.

Mit Datum vom 12. Juni 2018 berichtete The Japan Times, Japans Regierung betreibe vier Radarsatelliten und zwei mit optischen Bilderfassungssystemen. Die Satelliten würden benutzt, um zum Beispiel militärische Einrichtungen in Nordkorea zu überwachen und um Bilder von Gebieten aufzunehmen, die von Naturkatastrophen betroffen sind. Ziel sei es, schließlich eine Gruppe von zehn einsatzfähigen Satelliten zu bekommen, unter denen sich dann auch Relaissatelliten befinden sollen.

Die Erde umkreisen die Satelliten auf annähernd polaren, rund 98 Grad gegen den Erdäquator geneigten Umlaufbahnen in Höhen zwischen 480 und 500 Kilometern. Betrieben werden sie im Auftrag des japanischen Kabinetts von dessen Zentrum für Satellitenaufklärung. Der Nutzen des Systems liegt japanischen Angaben zufolge insbesondere in der Erkennung möglicher Gefahren, die in den Nachbarstaaten Japans entstehen.

Neben der Aufklärung möglicherweise bedenklicher Aktivitäten in den Nachbarstaaten, wie zum Beispiel der Vorbereitung von Starts militärischer Raketen, wird eine Nutzung des Satellitensystems auch für zivile Zwecke behauptet. Unter anderem soll das System japanische Hilfskräfte in humanitärem Einsatz bei der Bewältigung von großen Unfällen und Naturkatastrophen unterstützen können.

Die Bodenauflösung der Radarsatelliten, die auch bei Bewölkung den Boden abtasten können, liegt nach Angaben aus Japan vermutlich im Bereich eines Meters. Schärfere Bilder erfassen können die Satelliten mit optischen Bilderfassungssystemen, sie sind allerdings auf geeignete Wetterbedingungen am zu beobachtenden Ort angewiesen. Hersteller bzw. Hauptauftragnehmer für den Bau der Satelliten ist die japanische Mitsubishi Electric Corporation (MELCO).

Der Start von IGS Radar 6 …
… erfolgte auf einer von Mitsubishi Heavy Industries (MHI) gebauten Rakete vom Typ H-IIA. Der in der Version 202 eingesetzte Raumfahrtträger war seiner Versionsbezeichnung entsprechend mit zwei seitlich an der Zentralstufe montierten Feststoffboostern vom Typ SRB-A3 ausgerüstet.

Zuletzt war der Start für den 11. Juni 2018 geplant. Wegen der Ausbildung einer möglicherweise ungeeigneten Wettersituation verschob man den Start am 9. Juni schließlich auf den 12. Juni 2018. Am 12. Juni 2018 um exakt 4:20 Uhr Weltzeit (6:20 Uhr MESZ) hob die Rakete dann am Anfang eines 13 Minuten und 57 Sekunden umfassenden Startfensters von der Rampe Nummer 1 des Yoshinobu-Startkomplexes (YLP-1) an der Südküste der japanischen Insel Tanegashima ab.

Konkrete Daten zum Ablauf des Fluges der H-IIA mit der Flugnummer F39 machten japanische Stellen nicht. Es ist jedoch davon auszugehen, dass die beim Abheben gezündeten Feststoffbooster der Anfangs rund 53 Meter hohen Rakete nach rund einer Minute und 48 Sekunden Flug abgeworfen wurden. Anschließend muss das flüssigen Wasserstoff mit flüssigem Sauerstoff verbrennende Haupttriebwerk vom Typ LE-7A am Heck der ersten Stufe, das vor dem Abheben gezündet worden war, alleine für den weiteren Gewinn an Geschwindigkeit und Flughöhe gesorgt haben.

Rund vier Minuten nach dem Abheben dürfte die Nutzlastverkleidung abgetrennt worden sein, nach rund sechseinhalb Flugminuten schließlich auch die erste Stufe der Rakete. Danach begann die zweite Stufe mit einem Triebwerk des Typs LE-5B, das ebenfalls flüssigen Wasserstoff mit flüssigem Sauerstoff verbrannte, mit ihrer Arbeit.

Vermutlich rund 20 Minuten nach dem Abheben wurde IGS Radar 6 dann von der zweiten Stufe nach einer einzigen Brennphase auf einer Erdumlaufbahn ausgesetzt. Nach Angaben der japanischen Agentur für Luft- und Raumfahrtforschung (Japan Aerospace Exploration Agency, JAXA) und des Raketenherstellers MHI verlief der Flug der Rakete wie geplant, die korrekte Abtrennung des IGS Radar 6 sei bestätigt worden.

Verwandte Meldung bei Raumfahrer.net:

• Japan: Neuer Radar-Aufklärer IGS Radar 5 im All (18. März 2017)

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• JAXA

Der Beitrag Japan: Neuer Radar-Aufklärer IGS Radar 6 im All erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Axel Nantes. Quelle: Cabinet Office, Government of Japan, National Space Policy Secretariat, JAXA.

QZSS steht für Quasi-Zenith Satellite System. Die Bezeichnung beschreibt im Ansatz die Position der Satelliten über Japan. Die Satelliten stehen auf Japan bezogen alle mehr oder weniger im Zenit. Das hat den Vorteil, dass die Signale von den Satelliten auch in den bergigen Regionen Japans mit engen Tälern und in den Hochhausschluchten der Großstädte gut empfangen werden können.

Drei Erdtrabanten, QZS 1, QZS 2 und QZS 4, befinden sich auf 24-Stunden-Orbits mit Bahnneigungen zwischen 40 und 45 Grad, auf denen sie den Äquator regelmäßig kreuzen. QZS 3, der von der Anomalie unmittelbar betroffene Satellit, ist im Geostationären Orbit bei 127 Grad Ost positioniert.

Die Bahn von QZS 3 in durchschnittlich 35.786 Kilometern über der Erde ist unter 0,1 Grad gegen den Erdäquator geneigt und besitzt eine Exzentrizität von unter 0,00001. Manöver zum Erhalt dieser Bahn muss der Satellit etwa alle 23 Tage ausführen.

Das Raumfahrzeug in der Block-2-Variante kann im Gegensatz zum Block 1 (der nur den Erstling QZS 1 umfasst) auch Navigationssignale des Typus L5S senden. Die Verwendung solcher Signale soll künftig innerhalb eines DFMC-SBAS für Dual-Frequency Multi-Constellation Satellite-Based Augmentation System genannten Konzepts insbesondere durch Luftfahrzeuge erfolgen. Für die Ausstrahlung derartiger Signale sind zwei redundante Verstärker an Bord von QZS 3 vorhanden, zwischen denen ein Schalter hin- und herschalten kann. Eben jener Schalter hat am 2. Juni 2018 unerwarteter Weise vom einen auf den anderen Verstärker umgeschaltet, und seine Funktion anschließend eingestellt.

Schalter vom Typ desjenigen, der an Bord von QZS 3 das beschriebene Verhalten zeigte, sind auch an Bord von QZS 2 und QZS 4 verbaut. Um die Schalter zu untersuchen, wurde die Ausstrahlung von L5S-Signalen durch die Satelliten unterbrochen. Bevor die Ausstrahlung von L5S-Signalen wieder aufgenommen wird, wollen Experten einen auf die Umstände angepassten Betriebsmodus erarbeiten, gab das Sekretariat für Raumfahrtangelegenheiten des japanischen Kabinetts am 5. Juni 2018 bekannt.

Zuletzt war vorgesehen, dass das QZSS im November 2018 den Regelbetrieb aufnimmt. Ältere Planungen waren von einer Überführung in den Regelbetrieb im April 2018 ausgegangen. Die reguläre Bereitstellung von SBAS-Signalen soll 2020 beginnen.

QZS 3 kreist seit seinem Start auf der H-IIA-Rakete mit der Flugnummer F35 am 19. August 2017 um die Erde. Die Auslegungsbetriebsdauer des von der Mitsubishi Electric Corporation (MELCO) auf Basis des Bus´ DS-2000 gebauten Raumfahrzeugs beträgt 15 Jahre. Die Startmasse betrug rund 4.700 Kilogramm. Als die Einsatzposition im Geostationären Orbit bezogen war, waren davon noch 2.715,3 Kilogramm übrig. Bei Betriebsende erwartet man eine Restmasse (Satellitenhardware und übrige Betriebsstoffe) von 1.961,4 Kilogramm (Bus unbetankt 1.200 Kilogramm, Nutzlast 475 Kilogramm).

Vom Block I unterscheidet sich QZS 3 abgesehen von der Möglichkeit, L5S-Signale zu senden, durch Solarzellenausleger mit drei statt zwei Paneelen (wie bei QZS 1) pro Ausleger. Die Ausleger geben QZS 3 eine Spannweite von rund 19 Metern und sollen zusammen maximal 6,3 Kilowatt elektrische Leistung bereitstellen. Der Speicherung von Energie an Bord dienen Lithium-Ionen-Akkumulatoren von der GS Yuasa Technology Ltd. (GYT).

Eine Besonderheit von QZS 3 sind Antennen für das S- und das K_u-Band, die der Verbreitung von Kurznachrichten eines Dienstes namens QZSS Safety Confirmation Service (Q-ANPI) dienen, welcher zum Beispiel Informationen über Standorte und Verfügbarkeit von Schutzräumen für den Katastrophenschutz übertragen kann. Die S-Band-Antenne hat einen Durchmesser von rund 3,2 Metern, die K_u-Band-Antenne von rund einem Meter. Die Navigationsnutzlast von QZS 3 hat mit rund 475 Kilogramm eine größere Masse als die der anderen Satelliten im QZSS (Masse Navigationsnutzlast QZS 2 und QZS 4 je rund 380 Kilogramm).
QZS 3 alias Michibiki 3 ist katalogisiert mit der NORAD-Nr. 42.917 und als COSPAR-Objekt 2017-048A. Er besitzt die Space Vehicle ID (SV-ID) 7 und die PRN 199. (PRN steht für pseudo-random noise – ein Signal, das neben weiteren Informationen eine spezifische Satellitennummer innerhalb der GPS-Konstellation enthält.)

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• H-2A mit Michibiki-3 von Tanegashima

Der Beitrag Japan: Navsat QZS 3 hat L5S-Problem erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Axel Nantes. Quelle: Arianespace, B-SAT, Space Systems/Loral.

Am 19. April 2018 gab Arianespace den Auftragseingang bekannt. Nach Angaben von Arianespace wird es der 10. Satellit sein, der für B-SAT auf einer Ariane-Rakete ins All gebracht wird.

Der Satellitenbauer SS/L aus dem US-amerikanischen Bundesstaat Kalifornien will BSAT 4b auf Basis des Satellitenbus 1300 aufbauen und das Raumfahrzeug mit 24 K_u-Band-Transpondern ausrüsten. Die Auslegung des Satelliten erfolgt so, dass mindestens 15 Jahre Regelbetrieb möglich sein sollten.
Den Transport in den Weltraum wird also der europäische Startanbieter Arianespace übernehmen. Arianespace meldete am 19. April 2018, dass man BSAT 4b mit einer voraussichtlichen Startmasse im Bereich von 3.520 Kilogramm an Bord einer Ariane-5-Rakete von Kourou in Französisch Guayana aus ins All bringen werde.

Nach dem derzeit für das Jahr 2020 geplanten Start will die Broadcasting Satellite System Corporation (B-SAT) aus Japan BSAT 4b bei 110 Grad Ost im Geostationären Orbit einsetzen. Dort soll er unter anderem als Backup für den auf einer Ariane-5-Rakete 2017 gestarteten BSAT 4a fungieren und die gleichen Ausleuchtzonen wie BSAT 4a bedienen.

Insbesondere ist BSAT 4b dafür gedacht, die Ausstrahlung der Fernsehberichterstattung zu den Olympischen Spielen 2020 aus Tokio abzusichern. Die Berichterstattung will man in besonders hochauflösender Qualität (4K/8K) verbreiten.

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• neue Verträge

Der Beitrag SS/L baut, Arianespace startet BSAT 4b erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Axel Nantes. Quelle: Arianespace, Avanti, JSAT, Orbital ATK.

Verwendet wurde eine Ariane-5-ECA von Airbus Safran Launchers (ASL), die von Kourous Startrampe ELA-3 zum 2. Flug einer Ariane 5 im Jahr 2018 abhob. Transportiert wurden bei der Mission VA242 der Kommunikationssatellit DSN 1 / Superbird 8 (Masse beim Start 5.348 kg) und der Kommunikationssatellit Hylas 4 (Startmasse 4.050 kg).

Beide Satelliten waren zusammen unter einer 17 Meter hohen Nutzlastverkleidung mit einem Durchmesser von 5,4 Metern und einer Masse von 2,4 Tonnen untergebracht. DSN 1 / Superbird 8 wurde als erster der Satelliten etwa 28 Minuten nach dem Start ausgesetzt, er saß zuoberst auf der 6,4 Meter hohen Nutzlasttragstruktur SYLDA 5 A (SYLDA ist die Abkürzung von „Système de Lancement Double Ariane“, Ariane-Doppelstartvorrichtung). Nach Abstoßen der SYLDA 5 A wurde Hylas 4 rund 34 Minuten nach dem Start freigegeben.

Die zwei Satelliten werden aus dem Geotransferorbit (GTO) mit einem Perigäum von 252 km über der Erde (geplant 250,00 km) und einem Apogäum von 35.710 km über der Erde (geplant 35.786 km) mit eigenen Antrieben den Geostationären Orbit (GEO) ansteuern. Die Antriebe müssen auch den Abbau der Rest-Inklination, der verbliebenen Neigung der Bahn gegen den Erdäquator, von geplanten und erreichten 3 Grad bewerkstelligen.

DSN 1 / Superbird 8 ist eine Konstruktion des japanischen Mischkonzerns Mitsubishi Electric Corporation (MELCO) und basiert auf der Satellitenplattform DS2000. Der Satellit wird von einem in Japans Hauptstadt Tokio ansässigen Joint-Venture der SKY Perfect JSAT Corporation (JSAT) mit der NEC Corporation, der NTT Communications Corporation (NTT Com) und der Maeda Corporation namens DSN Corporation insbesondere zur Bereitstellung von Kommunikationsverbindungen für die Japanischen Selbstverteidigungskräfte (Japan Self-Defence Forces, JSDF) – das japanische Militär – eingesetzt werden.

JSAT fungiert im DSN-Programm als Hauptauftragnehmer und organisiert Beschaffung, Start und Betrieb der Satelliten. NEC organisiert den Bau von Kommunikationsnutzlasten und Satelliten und kümmert sich um die Anpassung von Bodenstationen. NTT Com wartet und organisiert die Bodenstationen, Maeda widmet sich erforderlichen Bauarbeiten. Am 15. Januar 2013 hatte JSAT mitgeteilt, dass die DSN Corporation mit der Umsetzung des entsprechenden Programms beauftragt worden ist.

Die ursprüngliche Planung sah vor, DSN 1, eigentlich nur ein Teil der Kommunikationsnutzlast des kommerziellen Kommunikationssatelliten Superbird 8 alias Superbird B3, im Dezember 2015 auf einer Ariane-5-Rakete ins All transportieren zu lassen.

Planmäßig gelangte DSN 2 alias Kirameki 2 ins All. Der ausschließlich staatlichen bzw. militärischen Aufgaben gewidmete Satellit wurde am 24. Januar 2017 auf der japanischen H-IIA-Rakete mit der Flugnummer F32 von Tanegashima aus in den Weltraum transportiert.

DSN 1 / Superbird 8 wurde beim ersten Transport zum Startzentrum Kourou beschädigt. Wäre sein Start termingerecht erfolgt, wäre laut Plan im März 2016 der Beginn seines Regelbetriebs und im April 2030 das Ende seines Regelbetriebes zu erwarten gewesen.

Ein Be- bzw. Entlüftungsventil am Transportcontainer mit DSN 1 / Superbird 8 war während des Lufttransports nach Kourou offenbar von einer Abdeckplane blockiert. Ungeeignete Druckverhältnisse führten deshalb zu einer Beschädigung des Satelliten bzw. seines Antennensystems. Mitte 2016 ging man davon aus, dass sich der Start von DSN 1 / Superbird 8 alias Kirameki 1 daher um rund zwei Jahre verzögern wird. Dass man jetzt etwas früher starten konnte als zwischenzeitlich erwartet, dürfte alle Beteiligten freuen.

Der neue dreiachsstabilisierte Satellit soll im GEO eine Position im Bereich von 162 Grad Ost beziehen, um von dort als Nachfolger von Superbird B2 Empfänger vor allem in Japan, aber auch im mittleren Osten, Afrika und Südamerika zu versorgen. Dafür ist er mit einer Kommunikationsnutzlast mit K_a– und K_u-Band-Transpondern ausgerüstet. Passend zur Bezeichnung DSN 1 bzw. X-Band Defense Communication Satellite-1 besitzt das Raumfahrzeug außerdem eine im X-Band arbeitende Kommunikationsnutzlast für das Militär Japans, die unter anderem zur Verbindung mit Flugzeugen und Schiffen der Streitkräfte benutzt werden soll.
DSN 1 / Superbird 8 ist der 19. von Ariancespace für JSAT in den Weltraum transportierte Satellit. Das japanische Verteidigungsministerium bestätigte am 6. April 2018 den erfolgreichen Start und teilte mit, man wolle den neuen Satelliten ab Juli 2018 im GEO im Rahmen der ihm zugedachten Aufgaben benutzen.

Bei Hylas 4 handelt es sich um ein von Orbital ATK aus Dulles im US-amerikanischen Bundesstaat Virginia auf Basis des Satellitenbus´ GeoStar 3 entworfenes und gebautes Raumfahrzeug, dessen Grundkörper Maße von rund 5,18 auf 3,33 auf 3,1 Meter aufweist.

Der dreiachsstabilisierte Satellit ist dazu gedacht, Wiederverkäufern von Breitbandverbindungen bzw. Internetserviceprovidern (ISPs), Mobilfunknetzbetreibern (Mobile Network Operators, MNOs), staatlichen Stellen sowie anderen Kommunikationssatellitenbetreibern Kapazitäten zur Verfügung zu stellen.

Unter anderem sollen zahlreiche Gebiete im mittleren Osten und dem Norden Afrikas (middle east, northern africa, MENA) via Hylas 4 mit breitbandigen Kommunikationsdiensten versorgt werden, unter dem Titel „Hylas 4 Africa“ (dt. Hylas für Afrika) z.B. mit Anbindungen an das Internet. Dementsprechend ist die Kommunikationsnutzlast von Hylas 4 mit insgesamt 66 K_a-Band-Transpondern für 53 gleichzeitig bedienbare Ausleuchtzonen und vier Verbindungen zu Gateways (irdische Netzknoten mit Satellitenverbindung, Gateway Earth Stations, GES) ausgestattet. Sie sollen eine Gesamtbandbreite von bis zu 28 Ghz und einen Gesamtdurchsatz von bis zu 120 Gbit/s ermöglichen.
Mit vier richtbaren Antennen will man von einer Position bei 33,5 Grad West im GEO außerdem Empfänger in anderen Region Afrikas und in Lateinamerika erreichen. Der Flexibilität des Satelliten ist sein Name angepasst: Hylas steht für Highly Adaptable Satellite, was soviel wie besonders anpassbarer Satellit bedeutet.

Die Energieversorgung der Satellitensysteme von Hylas 4 erfolgt durch zwei Solarzellenausleger, die dem Raumfahrzeug eine Spannweite von rund 32 Metern geben. Am Ende der projektierten Einsatzdauer von mindestens 15 Jahren (rechnerisch technisch möglich sind rund 19 Jahre) sollen die Solarzellenausleger von Hylas 4 noch mindestens 8 Kilowatt elektrische Leistung bereitstellen können. Für die Stromspeicherung besitzt der Satellit Lithium-Ionen-Akkumulatoren.

Der mit Monomethylhydrazin (MMH) und einer Mischung von Stickstoffoxiden (MON-3, Stickstofftetroxid mit 3% Stickstoffmonooxid) betriebene Apogäumsmotor von Hylas 4 vom Typ BT-4 kommt von IHI Aerospace aus Japan und besitzt einen Nominalschub von 450 Newton. Für die Lageregelung sowie das Halten oder Verändern der Position des Satelliten besitzt das Raumfahrzeug außerdem eine Anzahl von 22 Newton starken, MMH und MON-3 verwendenden Zweistofftriebwerken und vier elektrische Hall-Triebwerke von Aerojet Rocketdyne vom Typ XR-5. Letztere wären prinzipiell auch für Bahnanhebungsmanöver qualifiziert und nutzbar, werden auf Hylas 4 aber nur zum Positionshalten eingesetzt.

Orbital ATK meldete am 6. April 2018, dass man nach ersten Tests nach dem Start sehr bald sicher war, dass alle Subsysteme des Satelliten funktionieren wie vorgesehen. Der Satellit sei bereit für die anstehenden Bahnanhebungsmanöver und die darauf folgende umfangreiche Test- und Inbetriebnahmephase.

Hylas 4 ist nach Hylas 2 der 2. auf einer GeoStar-Plattform basierende Satellit für Avanti, und wurde zum 2. der mit einer europäischen Ariane-Rakete ins All gelangte. Hylas 4 ist nach dem Startauftrag vom September 2014 der 3. Satellit, den Arianespace für Avanti transportierte, und der 28. von Orbital ATK bzw. der Orbital Sciences Corporation (OSC) gebaute Satellit auf einer Rakete von Arianespace. Ursprünglich war einmal vorgesehen, dass Hylas Anfang 2017 den Weltraum erreicht. Er ist also wie sein Mitflieger ein Nachzügler.

VA242 mit DSN 1 / Superbird 8 und Hylas 4 auf der Rakete L5102 war die 98. Ariane-5-Mission. Bei der Mission VA242 wurde bei einer Gesamtstartmasse von rund 780 Tonnen eine Gesamtnutzlast von 10.260 kg transportiert, von denen 9.398 kg auf die beiden Satelliten entfielen. Mit den beiden neuen Erdtrabanten wurden jetzt insgesamt 200 Satelliten von Ariane-5-Raketen in den Weltraum gebracht.

Die Objekte, die nach dem Start Umlaufbahnen um die Erde erreichten, sind wie folgt katalogisiert:

• DSN 1 / Superbird 8 NORAD Nr. 43.271, COSPAR-Objekt 2018-033A
• Hylas 4 NORAD Nr. 43.272, COSPAR-Objekt 2018-033B
• Nutzlasttragstruktur NORAD Nr. 43.273, COSPAR-Objekt 2018-033C
• Oberstufe NORAD Nr. 43.274, COSPAR-Objekt 2018-033D

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• Ariane VA242 mit Superbird 8/DSN 1 & Hylas 4

Der Beitrag Ariane-5-Start mit DSN 1 / Superbird 8 und Hylas 4 erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Axel Nantes. Quelle: JAXA, NHK, Raumfahrer.net, The Japan Times.

Das IGS-Programm …
… verfügt seit 2003 über Satelliten zur Informationsgewinnung im Weltraum. Die Bezeichnung der Satelliten folgt ihren Aufgaben: IGS steht für Information Gathering Satellite, die Ergänzung Optical oder Radar weist auf die konkrete Ausrüstung eines Raumfahrzeugs der Serie hin.

Anfangs erfolgte der Einsatz der Raumfahrzeuge des IGS so, dass jeweils ein mit optischen Bilderfassungssystemen und ein mit einer Radaranlage ausgerüsteter Satellit hintereinander Stellen von Interesse am Erdboden untersuchten. Seit Anfang 2013 nutzt man je zwei Satelliten mit optischen Bilderfassungssystemen und mit Radaranlagen zusammen in einer Konstellation, die es ermöglicht, jeden Punkt am Erdboden mindestens ein mal pro Tag abzutasten.

Im All befinden sich nach Angaben der japanischen Fernsehgesellschaft NHK jetzt vier Radarsatelliten und drei mit optischen Bilderfassungssystemen. The Japan Times meldete, Japan verfüge jetzt über jeweils drei kontrollierte Satelliten beider Bauarten. Jeweils ein Satellit beider Bauarten diene als Backup. Der jetzt gestartete Radarsatellit sei als Nachfolger eines der Satelliten – vermutlich aus einem Start von 2011 – vorgesehen.

Die Erde umkreisen die Satelliten des IGS auf annähernd polaren, rund 98 Grad gegen den Erdäquator geneigten Umlaufbahnen in Höhen zwischen 480 und 500 Kilometern. Betrieben werden sie im Auftrag des japanischen Kabinetts von dessen Zentrum für Satellitenaufklärung. Der Nutzen des Systems liegt japanischen Angaben zufolge insbesondere in der Erkennung möglicher Gefahren, die in den Nachbarstaaten Japans entstehen.

Neben der Aufklärung möglicherweise bedenklicher Aktivitäten in den Nachbarstaaten, wie zum Beispiel der Vorbereitung von Starts militärischer Raketen, wird eine Nutzung des Satellitensystems auch für zivile Zwecke behauptet. Unter anderem soll das System japanische Hilfskräfte in humanitärem Einsatz bei der Bewältigung von großen Unfällen und Naturkatastrophen unterstützen können.

Die Bodenauflösung der Radarsatelliten, die auch bei Bewölkung den Boden abtasten können, liegt nach Angaben aus Japan vermutlich im Bereich eines Meters. Schärfere Bilder erfassen können die Satelliten mit optischen Bilderfassungssystemen, sie sind allerdings auf geeignete Wetterbedingungen am zu beobachtenden Ort angewiesen. Hersteller bzw. Hauptauftragnehmer für den Bau der Satelliten ist die japanische Mitsubishi Electric Corporation (MELCO).

Der Start von IGS Radar 5 …
… erfolgte auf einer von Mitsubishi Heavy Industries (MHI) gebauten Rakete vom Typ H-IIA. Der in der Version 202 eingesetzte Raumfahrtträger war seiner Versionsbezeichnung entsprechend mit zwei seitlich an der Zentralstufe montierten Feststoffbooster vom Typ SRB-A ausgerüstet.

Zuletzt geplant war der Start am 16. März 2017 zwischen 1:00 und 3:00 Uhr Weltzeit. Wegen einer wetterbedingten Verschiebung um circa 24 Stunden ist die Rakete am 17. März 2017 um exakt 1:20 Uhr Weltzeit (2:20 Uhr MEZ) am Anfang eines rund 14 Minuten umfassenden Startfensters von der Rampe Nummer 1 des Yoshinobu-Startkomplexes (YLP-1) an der Südküste der japanischen Insel Tanegashima abgehoben.

Konkrete Daten zum Ablauf des Fluges der H-IIA mit der Flugnummer F33 machten japanische Stellen nicht. Es ist jedoch davon auszugehen, dass die beim Abheben gezündeten Feststoffbooster der Anfangs rund 53 Meter hohen Rakete nach rund einer Minute und 48 Sekunden Flug abgeworfen wurden. Anschließend muss das flüssigen Wasserstoff mit flüssigem Sauerstoff verbrennende Haupttriebwerk vom Typ LE-7A am Heck der ersten Stufe, das vor dem Abheben gezündet worden war, alleine für den weiteren Gewinn an Geschwindigkeit und Flughöhe gesorgt haben.

Rund vier Minuten nach dem Abheben dürfte die Nutzlastverkleidung abgetrennt worden sein, nach rund sechseinhalb Flugminuten schließlich auch die erste Stufe der Rakete. Danach begann die zweite Stufe mit einem Triebwerk des Typs LE-5B, das ebenfalls flüssigen Wasserstoff mit flüssigem Sauerstoff verbrannte, mit ihrer Arbeit.

Vermutlich rund 20 Minuten nach dem Abheben wurde IGS Radar 5 dann von der zweiten Stufe nach einer einzigen Brennphase auf einer Erdumlaufbahn ausgesetzt. Nach Angaben der japanischen Agentur für Luft- und Raumfahrtforschung (Japan Aerospace Exploration Agency, JAXA) verlief der Flug der Rakete wie geplant, die korrekte Abtrennung des IGS Radar 5 sei bestätigt worden.

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• IGS Radar 5 auf H-IIA 202 F33 von Tanegashima

Der Beitrag Japan: Neuer Radar-Aufklärer IGS Radar 5 im All erschien zuerst auf Raumfahrer.net.