Quelle: Universität Stuttgart 19. Dezember 2022.

19. Dezember 2022 – Die Startkosten in der Raumfahrt sind in den vergangenen Jahren stark gesunken. Satelliten sind teilweise nur noch so groß wie Schuhkartons oder kleiner. Ihre Sensortechnologie wird preiswerter, kleiner und besser. Und künstliche Intelligenz ermöglicht es, die großen Datenmengen effektiv zu verarbeiten und auszuwerten. Das alles trägt dazu bei, dass die Konditionen für die Raumfahrt insgesamt günstiger werden, weshalb mehr Start-ups und klein- und mittelständische Unternehmen die Chance ergreifen und sich am Raumfahrtmarkt etablieren – die sogenannte New Space Bewegung.

Früher gab es einige wenige, dafür finanziell sehr gut gestellte, institutionelle Raumfahrtprojekte. Sie konnten es sich leisten, für jede neue Satellitenmission eine eigene, größtenteils neue Software zu entwickeln. Heute ist die Entwicklung eines Betriebssystems für die Satelliten eine große Herausforderung, insbesondere für die mit Wagniskapital ausgestatteten Start-Ups. Sie stehen vor der Herausforderung, in kurzer Zeit ihre anspruchsvollen Geschäftsziele zu erreichen und das dafür notwendige Wissen aufzubauen. „Wir können uns das so vorstellen, als müssten wir mit jedem neuen Laptop-Kauf ein neues Windows-Betriebssystem entwickeln“, erklärt Florian Schilli, Teammitglied des Start-ups sat:io. Die Satellitenbetreiber*innen bräuchten ein skalierbares System, das sie mit einem geringen Integrationsaufwand immer wieder für neue Satellitenmissionen nutzen könnten. sat:io hat diesen Wandel am Markt erkannt und Lösungen entwickelt.

„Wir wollen den Satellitenbetreiber*innen eine ganzheitliche Lösung anbieten, um ihren Integrationsaufwand zu reduzieren. Statt eines großen teuren Gesamtsystems bieten wir mit unserer Toolsuite einzelne Tools an, die in oder über die einzelnen Projektphasen hinweg bedarfsgerecht eingesetzt werden können.“ Ihre Produkte bieten sie als sogenanntes Pay-as-you-go-Modell an, das bedeutet die Satellitenbetreiber bezahlen nur die Tools, die sie benötigen. Diese stehen ihnen unmittelbar zur Verfügung und sind bereits im Gesamtsystem integriert.
Vorstellen könne man es sich wie das Office-Paket für Windows. „Wir haben einzelne Tools wie Word, Outlook und Excel, deren Schnittstellen perfekt aufeinander abgestimmt sind und die zuverlässig miteinander interagieren“, sagt Schilli. Ziel sei es, die Kundinnen und Kunden möglichst entlang ihrer gesamten Wertschöpfungskette zu begleiten und einen Mehrwert zu schaffen.

Eine Herausforderung, die sat:io lösen will, ist das automatisierte Auflösen von Konflikten innerhalb der Missionsplanung. Während des Satellitenbetriebs werden Ressourcen wie elektrische Energie verbraucht und andere Ressourcen sind über ein bestimmtes Zeitfenster hinweg in Verwendung und damit nicht anderweitig verfügbar. Die Sensorik für Erdbeobachtung kann zum Beispiel immer nur eine Beobachtung ausführen. Das System berücksichtigt die Verfügbarkeit von Ressourcen innerhalb der Missionsplanung und löst Konflikte automatisiert auf. Die Basis dafür ist ein Ressourcenmanagement, das Teil einer Patentanmeldung von sat:io und der Universität Stuttgart ist.

Sat:io erhält EXIST-Forschungstransfer
sat:io ist ein Start-up des Instituts für Raumfahrtsysteme (IRS) der Universität Stuttgart. Die Gründungsmitglieder Susann Pätschke, Sebastian Wenzel und Kai Leidig sind Alumna und Alumni der Universität. Insgesamt zu siebt arbeitet das Team an seiner Idee. Für ihre Forschung haben sie im September 2022 eine EXIST-Forschungstransfer-Förderung durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz erhalten. Die Förderung unterstützt herausragende forschungsbasierte Gründungsvorhaben, die mit aufwändigen und risikoreichen Entwicklungsarbeiten verbunden sind. Ende November 2022 hat das Berliner Marktforschungsinstitut Capitol Momentum sat:io zum Start-up mit der vielversprechendsten innovativen Geschäftsidee im Bereich der New-Space-Industrie in Deutschland gewählt.

Fachliche Unterstützung erhält das Team vom IRS, insbesondere von seiner Mentorin Professorin Sabine Klinkner. Parallel zu dem Verbundprojekt EIVE entwickelt sat:io gemeinsam mit Universitäts-Kolleg*innen das Betriebssystem für den 6U CubeSat. Im Juni 2023 soll EIVE ins Weltall starten.

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• Computertechnik in der Raumfahrt

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Ein Beitrag von Daniel Schiller. Quelle: ESA.

In Washington D.C. trafen sich Vertreter von NASA, ESA, JAXA und CSA, um die Grundlagen für die internationale Kooperation bei einer Mars Sample Return Mission (Mission zur Rückführung von Marsbodenproben) zu legen. Die Gruppe nennt sich IMARS (International Mars Architecture for Return of Samples) und ist Teil von IMEWG (International Mars Exploration Working Group). Die Gruppe steht auch allen anderen raumfahrenden Nationen offen.

Die Arbeit von IMARS beschränkt sich aber nicht nur auf die direkt betroffene Technik. Vielmehr wird das Problem ganzheitlich betrachtet. Es werden also auch Planungen zu wissenschaftlichen Zielen, Koordination, Anforderungen an Forschungseinrichtungen und internationaler Rollenverteilung durchgeführt. Bei dem aktuellen Treffen wurden gegenwärtige Fortschritte bewertet und nächste Schritte spezifiziert.

Durch die erwarteten wissenschaftlichen Ergebnisse einer solchen Mission zählt sie zu den Konzepten mit höchster Priorität bei der Erforschung unseres Sonnensystems. Gleichzeitig sind aber die technologischen Herausforderungen enorm. Aus Sicht Europas kommt dieser Mission eine hohe Priorität im Rahmen des Auroraprogramms zu.

Der Beitrag Mars Sample Return – Strategieplanung erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Daniel Schiller. Quelle: JPL, NASA. Vertont von Karl Urban.

Die neue Mission trägt den Namen GRAIL (Gravity Recovery And Interior Laboratory). Ziel ist v.a. die Vermessung des Gravitationsfeldes des Mondes, um darüber Rückschlüsse auf dessen inneren Aufbau ziehen zu können. Hierzu sollen 2011 zwei gleichartige Sonden zum Mond starten und diesen als Tandem, also auf gleichem Orbit aber zeitlich gestaffelt, für mehrere Monate umkreisen. Diese Mission ist in Konzept und Technik mit der amerikanisch-deutschen GRACE-Mission um die Erde vergleichbar. Beide GRAIL-Sonden sollen kontinuierlich gegenseitig ihren Abstand durch ein Mikrowellensignal messen. Unvorhergesehene Abstandsänderungen bzw. Beschleunigungen einer Sonde relativ zur anderen weisen dann auf eine Gravitationsanomalie im Inneren des Mondes hin, woraufhin man dessen Modell verfeinern kann. Durch die Verbesserung unseres Bildes über den inneren Mondaufbau, versucht man auch seine Entstehungsgeschichte und die der Erde genauer nachvollziehen zu können.
GRAIL setzte sich gegen weitere Missionvorschläge durch, da es im Erdorbit erprobte Technik und Verfahren zur Gewinnung neuer Kenntnisse über den Mond nutzt. Der Kostenrahmen der Mission soll 375 Millionen US-Dollar betragen. Wissenschaftlich geführt wird die Mission durch das MIT (Massachusetts Institute of Technology).
Links:

• MIT

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Ein Beitrag von Markus Rösken und Karl Urban

Übersicht
Am 14. September 2007 startet die japanische Weltraumbehörde JAXA ihre erste Mondmission, den Orbiter Kaguya / SELENE (Selenological and Engineering Explorer). SELENE ist dabei der Konstruktionsname, Kaguya die Betriebsbezeichnung. Nach dem Start wird SELENE die Erde zweimal umrunden, um dann einen Orbit um den Mond zu erreichen. Dann wird sich der Satellit von den Subsatelliten VRAD sowie Relay Satellite trennen und den Mond aus einer Höhe von 100 Kilometern über ein Jahr beobachten. Der Mutterorbiter mit einer Masse von rund drei Tonnen stellt die technisch wie wissenschaftlich aufwändigste Mondsonde seit dem Apollo-Programm dar. Sie soll mindestens ein Jahr arbeiten.

Instrumente
An Bord befinden sich 13 wissenschaftliche Instrumente. Das Röntgenspektrometer XRS soll die am häufigsten auftretenden chemischen Elemente der Mondkruste mit einer hohen räumlichen Auflösung von mindestens 20 Kilometern pro Pixel kartieren, darunter Silizium, Magnesium, Aluminium, Kalzium, Titan, Eisen und andere. Solare Röntgenstrahlung fällt auf die Mondoberfläche und regt dort die obersten Atome an. Diese fallen wenig später in ihren Grundzustand zurück und geben dabei erneut Röntgenstrahlung ab, die elementspezifisch ist. Damit kann man die Zusammensetzung des Gesteinstyps jeder geologischen Einheit des Mondes (wie von Kratern und Maria) bestimmen. Vergleichbare Daten waren bisher nur über Gesteinsproben der sechs durchgeführten Mondlandungen möglich. Man erhofft sich, aus der globalen Verteilung der Gesteine Rückschlüsse auf den Ursprung des Mondes ziehen zu können.

Das Charged Particle Spectrometer (CPS) besteht aus zwei Komponenten, die zum einen Alphateilchen von der Mondoberfläche messen, welche Radon und Polonium bei ihrem radioaktiven Zerfall abgeben. Daraus lässt sich die Krustenbewegung in den vergangenen 50 Jahren nachvollziehen. Zum anderen wird die kosmische und galaktische Gammastrahlung um den Mond gemessen, um die Gefährdung für den Menschen besser einschätzen zu können. Das Gamma Ray Spectrometer (GRS) kann daneben die Menge der auf der Mondoberfläche vorkommenden Elemente bestimmen. So ist es möglich, eine Rohstoffkartierung des Mondes vorzunehmen. Die Daten des GRS werden die der NASA-Sonden Clementine und Lunar Prospector überprüfen, wonach es an Nord- und Südpol des Mondes Wassereisvorkommen gibt, was essentiell für eine bemannte Station auf dem Erdtrabanten ist.

An Bord befinden sich drei Instrumente zur optischen Aufnahme der Mondoberfläche. Die Terrain Camera (TC), der Multiband Imager (MI) sowie der Spectral Profiler (SP). Ähnlich wie die Marskamera HRSC der ESA an Bord von Mars Express ist die TC in der Lage, stereoskopische Aufnahmen zu machen. Dabei ist ständig ein Kameraauge nach „hinten“, ein weiteres nach „vorn“ gerichtet, so dass von der überflogenen Fläche Bilder aus verschiedenen Blickwinkeln zur Verfügung stehen, aus denen sich Stereobilder (Anaglyphen) errechnen lassen. MI blickt dagegen ständig mit zwei Teleskopen nach Nadir und lichtet den Boden in neun verschiedenen Wellenlängen direkt von oben ab. Das Spektrometer SP spaltet das ankommende Licht mit Hilfe von Gittern in 296 verschiedene Wellenlängen auf.

Die optischen Komponenten sind in der Lage, Informationen über Topografie, Geologie und Mineralogie der Mondoberfläche zu liefern. Im Rahmen der Clementine-Mission war es 1994 möglich, durch ein Schwenken der Kamera auf einem schmalen Streifen eine stereoskopische Aufnahme zu erstellen. Auf globalem Maßstab ist das aber bisher noch nicht erfolgt. Dies ist vor allem verwunderlich, als es doch seit der Mission Mars Express sogar eine Vielzahl an Anaglyphen vom Mars gibt.

Das Laseraltimeter LALT misst während des Überflugs ständig die Entfernung zwischen SELENE und dem Boden. So ist es möglich, ein globales topgrafisches Geländemodell der Mondoberfläche zu errechnen. Die Genauigkeit bisheriger Daten beträgt einige 100 Meter und soll nun auf fünf Meter verbessert werden. An der Auswertung der Altimeterdaten ist auch das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) beteiligt.

Der Lunar Radar Sounder (LRS) sendet kontinuierlich Radarwellen mit einer Frequenz von fünf MHz auf die Mondoberfläche. Dazu werden zwei Antennen verwendet, die der Orbiter auf eine Spannweite von 30 Metern aufspannt. Radarwellen können dazu verwendet werden, unter die mit bloßem Auge sichtbare Mondoberfläche zu blicken. Thermische Anomalien und geologische Diskontinuitäten im Untergrund reflektieren die ankommenden Radarsignale und können so erkannt werden. Mit dem Experiment soll der Mondboden mehrere Kilometer tief durchleuchtet werden.

Mithilfe der beiden Subsatelliten VRAD und Relay Satellite, deren Position durch differentielle Very Long Baseline Interferometry (VLBI) exakt bekannt ist, kann erstmals das Gravitationsfeld der erdabgewandten Mondrückseite genau vermessen werden. Gleichzeitig dient der Relay Satellite der Muttersonde zur Kommunikation mit der Erde, wenn diese sich im Mondschatten befindet.

Besitzt der Mond eine Ionosphäre, also eine Region, in der geladene Teilchen und freie Elektronen vermehrt auftreten? Diese Frage soll das Radio Science-Experiment klären. Radiosignale, die zu Kommunikationszwecken zur Erde gesendet werden, müssten durch den Einfluss einer lunaren Ionosphäre eine Frequenzänderung erfahren.

Das Magnetometer LMAG ist in der Lage, magnetische Anomalien des Mondes mit einer Genauigkeit von einem Hunderttausendstel des Erdmagnetfelds zu messen. Dadurch möchte man besser verstehen, wie die Anomalien entstanden sind und wie sie sich in der Gegenwart entwickeln. Gemeinsam mit dem Plasma Energy Angle and Composition Experiment (PACE) soll zudem die Plasmaumgebung des Erdenbegleiters untersucht werden. Jüngeren erdgebundenen Beobachtungen zufolge besitzt der Mond eine sehr dünne Atmosphäre aus Alkali-Ionen. Man geht davon aus, dass diese Teilchen aus dem Sonnenwind stammen. Allerdings könnte zumindest ein Teil von ihnen auch vom Mond selbst kommen. Für die Öffentlichkeitsarbeit befindet sich eine HDTV-Kamera mit an Bord, die unter anderem Fernsehbilder vom Aufgang der Erde über dem Mondhorizont liefern soll.

Zwei weitere Instrumente untersuchen die Erde vom Mond aus. Auf einer zweiachsigen Montierung befestigt, blicken die Upper Atmosphere and Plasma Imager (UPI) immer in Richtung Blauer Planet, wenn dieser nicht gerade durch den Mond bedeckt ist. Sie detektieren zum Leuchten angeregte Sauerstoff- und Heliumatome der Erdatmosphäre und können so den Airglow sowie Polarlichter beobachten.

Missionsziele
Wie die Erde unterliegt auch der Mond geophysischen Veränderungen, die allerdings noch relativ unbekannt sind. Herauszufinden, ob und in welchem Ausmaße es Veränderungen der Oberfläche, tektonische Aktivität und dergleichen gibt oder in der Vergangenheit gab, ist eine der Hauptaufgaben der Mission.

Weiterhin soll untersucht werden, welchen Einfluss die direkte Sonneneinstrahlung auf die Mondoberfläche hat. Sollte der praktisch atmosphärenfreie Mond dauerhaftes Ziel von Menschen werden, so ist der direkte Einfluss der Sonne einer der wichtigsten Faktoren, mit denen sich die Forschung zu beschäftigen hat. Über das Leben in Raumstationen ist durch die Erfahrungen der Mir oder der ISS bereits einiges bekannt. Eine menschliche Existenz auf einem anderen Himmelskörper stellt jedoch eine weitaus größere Aufgabe dar.

SELENE – Auswirkungen auf Japan
SELENE ist nicht die erste japanische Raumsonde zum Erdtrabanten. Bereits 1990 wurde die Hiten (Muses-A)-Mission gestartet, die einen winzigen Satelliten namens Hagoromo in den Mondorbit befördern sollte, was nicht gelang. Jedoch erreichte die Muttersonde selbst in einer erweiterten Missionsphase erfolgreich einen Mondorbit. Die Mission war primär nicht zur Erforschung des Mondes, sondern zur Sammlung erster Erfahrungen in der Weltraumnavigation gedacht. Die SELENE-Mission ist in diesem Sinne tatsächlich die erste wissenschaftliche Mondmission Japans.

Die Zukunft der japanischen Raumfahrt hängt – wie auch in allen anderen Raumfahrt-treibenden Ländern – in hohem Maße von der Bezuschussung durch staatliche und wirtschaftliche Kräfte ab sowie davon, in wie weit die Weltraumindustrie als wichtiger Wirtschaftszweig in das Zentrum der Wahrnehmung gerät.

Japan könnte aber eine wichtige Rolle spielen, den zivilen und wissenschaftlichen Faktor auch global zu manifestieren. Die japanische Raumfahrt zeichnet sich durch exzellente internationale Bindungen, einen intellektuellen und wirtschaftlich orientierten Führungsstab, technologische Spitzenqualitäten und enormen Forschungsdrang aus. Im Gegensatz zu anderen Raumfahrtprogrammen ist die japanische Raumfahrt (derzeit noch) weniger von militärischen Faktoren betroffen, sondern hat in der Region eine Führungsrolle bei der Erdbeobachtung und dem Katastrophenschutz übernommen. Zur Erforschung extraterrestrischer Körper hat das Land einige spektakuläre Missionen gestartet (Nozomi, Hayabusa). Gelingt es der JAXA tatsächlich, mit SELENE der internationalen Mondforschung einen kräftigen Anschub zu geben, dürfte nicht nur in Japan das Interesse an der Raumfahrt und an eines Tages wieder bemannten Besuchen des Erdtrabanten stark ansteigen.

Der Beitrag SELENE – oder Kaguya, die Prinzessin vom Mond erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Daniel Schiller. Quelle: NASASpaceflight.com.

Die Atlantis soll nach 2008 anscheinend zwei Flüge der anderen beiden Raumfähren übernehmen (STS-127 und STS 131). Dies berichtet NASASpaceflight.com zwei Tage nach dem Ende der vergangenen Atlantismission. Hintergrund ist, dass man die OMDP (Orbiter Maintenance Down Period) von 3,5 auf 5,5 Jahre verlängern kann. Damit wäre eine Ausmusterung 2008 nicht mehr zwingend aus Kostengründen notwendig. Von 722 Arbeitsschritten während dieser Überholung können anscheinend nur 29 nicht auf 5 Jahre verlängert werden. Diese Arbeiten können aber während der normalen Missionsvor- und -nachbereitung durchgeführt werden.
Eine aktuelle Diskussion zu diesem Thema können Sie hier verfolgen.

Der Beitrag Atlantis fliegt vielleicht doch bis 2010 erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Michael Stein. Quelle: ESA.

Nach dem Columbia-Unglück im Februar 2003 stand diese lange geplante letzte Service-Mission mehrmals auf der Kippe: Die NASA-Verantwortlichen wollten die Anzahl der Shuttle-Flüge bis zur Außerdienststellung der gesamten Raumfähren-Flotte im Jahr 2010 so gering wie möglich halten, um sowohl die enormen Kosten des Shuttle-Programms als auch das damit verbundene Risiko auf das absolut notwendige Maß zu beschränken. Monatelang sah es daher so aus, als würden die amerikanischen Raumfähren nur noch Missionen zur Internationalen Raumstation (ISS) fliegen.

Erst unter der Regie des im Frühjahr 2005 ernannten NASA-Direktors Michael Griffin keimte wieder Hoffnung auf, die Einsatzdauer des erfolgreichen amerikanisch-europäischen Weltraumteleskops Hubble durch eine letzte Service-Mission noch einmal verlängern zu können. Immerhin sind bereits mehr als fünf Jahre vergangen, seit im März 2002 im Rahmen der Service-Mission SM3B letztmalig ausgefallene Komponenten des Teleskops ausgewechselt und leistungsfähigere Beobachtungsinstrumente eingebaut worden sind.

Doch spätestens mit der nun erfolgten Veröffentlichung des konkreten Starttermins für die „Service-Mission SM4“ stehen die Zeichen endgültig auf grün. Im September nächsten Jahres wird eine siebenköpfige Mannschaft an Bord des Orbiters Atlantis das schon leicht betagte Weltraumteleskop noch einmal warten, so dass eine weitere Nutzung bis 2013 realistisch erscheint. Um das Risiko für die „Weltraum-Mechaniker“ so weit wie möglich zu minimieren, wird mit der Endeavour eine zweite Raumfähre während der Service-Mission einsatzbereit gehalten, da die Atlantis von der Hubble-Umlaufbahn aus im Falle ernsthafter Schwierigkeiten die ISS nicht erreichen können wird. Sollte sich also während der Mission herausstellen, dass eine Rückkehr zur Erde für die Atlantis wegen schwerer Beschädigungen des Hitzeschutzschildes nicht möglich ist, wird das Schwesterschiff Endeavour zu einer Rettungsmission aufbrechen und die Atlantis-Crew zur Erde zurückholen.
Der nun ausgewählte Starttermin wurde nach monatelangen Analysen so festgelegt, dass sich die Service-Mission möglichst reibungslos in die kommenden ISS-Aufbauflüge einfügt. Im Rahmen der geplanten Service-Mission sind fünf „Weltraumspaziergänge“ geplant, die angesichts der dabei zu erledigenden Aufgaben allerdings doch eher als handfeste Arbeitseinsätze zu bezeichnen sind: Neben der Installation von zwei neuen Beobachtungsinstrumenten steht der Austausch verschiedener weiterer Komponenten auf dem Programm der sieben Shuttle-Astronauten.

Der Beitrag Hubble-Servicemission: Startdatum festgelegt erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Axel Orth

Seit über zehn Jahren ist die Menschheit am Planeten Mars, dem erdähnlichsten des Sonnensystems, mit Raumfahrzeugen ständig präsent. Alle zwei Jahre sind diese Raumfahrzeuge von der Erde abgeschnitten, volle zwei Wochen lang. Der Grund dafür ist die so genannte „solare Konjunktion“. Mit diesem Begriff bezeichnet man die Anordnung von Erde, Sonne und Mars auf einer Linie, und es ist leicht nachvollziehbar, dass dann der riesige, feurige Sonnenball Radiowellen in die eine wie in die andere Richtung zuverlässig abblockt oder zumindest verfälscht. Und da der Mars für einen Umlauf um die Sonne doppelt so lange braucht wie die Erde, tritt die Konjunktion eben alle zwei Erdenjahre auf. Mit dem gleichen Rhythmus, nur zeitlich um ein Jahr versetzt, kommen sich Erde und Mars ja auch besonders nahe und dann ist auf der Erde Hochsaison für den Start von Marsmissionen, wie etwa 2001 Mars Odyssey, 2003 Mars Express und die Mars Rover, 2005 Mars Recon Orbiter, 2007 Phoenix Lander und so weiter. Dieses Jahr war hingegen mal wieder eine solare Konjunktion fällig, und zwar gerade in den letzten zwei Wochen.

Die Missionsteams auf der Erde reagieren auf den unvermeidlichen Kommunikationsabriss unterschiedlich. Sie stellen einige Instrumente ab. Sie lassen andere Instrumente weiter laufen und ihre Daten zwei Wochen lang zwischenspeichern und rufen sie dann en gros ab. In manchen Fällen lassen sie die Instrumente auch weiter ihre Daten senden und nehmen eben in Kauf, dass teilweise Daten verlorengehen – sonst geradezu ein Verbrechen für ehrgeizige Wissenschaftler.

Aber niemand ist so dumm, während einer Konjunktion neue Instruktionen zum Mars zu senden. Es ist unmöglich vorherzusagen, welche Information durch Wechselwirkung der Radiowellen mit geladenen Sonnenpartikeln nun gerade verloren geht und welche bei der Raumsonde ankommt, so dass die verstümmelte Information die Sonde gefährden könnte. Anstelle dessen senden die Ingenieure Instruktionen für zwei Wochen und… warten.

Dies mag riskant erscheinen. Aber über die Jahre, fast schon Jahrzehnte haben Ingenieure Erfahrung damit gesammelt, Marssonden sich selbst zu überlassen. Wie Eltern, die ihre Sprösslinge aufziehen und sie schließlich erste kleine Ausflüge mit ihren Freunden unternehmen lassen, so können auch Weltraumforscher ihre Sonden eine Weile sich selbst überlassen und davon ausgehen, dass sie sie nach der Konjunktion gesund und munter vorfinden, bereit, die Arbeit wieder aufzunehmen.

Das ist hier die Frage: Rasten …

„Wir sind ein bisschen besorgt, da es immer möglich ist, dass etwas Unvorhergesehenes passiert“, sagte Jake Matijevic, Leiter des Ingenieurteams des Marsrover. „Aber die Rover haben es schon durch ihre erste Konjunktion geschafft und wir denken, es wird auch diesmal gut gehen.“

Während der Konjunktion werden Spirit und Opportunity den Marshimmel nach Wolken absuchen, atmosphärischen Staub messen, ihre Spektrometer-Analysen umliegender Felsen und des Bodens fortsetzen und natürlich Bilder aufnehmen. Beide Rover werden ihre Daten speichern und sie später zur Erde übermitteln. Somit ist die Konjunktionsphase für einige Teammitglieder eine Gelegenheit für einige wohl verdiente freie Tage.

Spirit hat am 26. Oktober seinen 1000. Sol auf dem Mars verbracht. Ursprünglich geplant waren nur 90 Sols! Dass es überhaupt so lange gut gegangen ist, liegt daran, dass sich die Staubablagerung auf den Solarzellen als längst nicht so gravierend erwiesen hat wie ursprünglich angenommen. Allerdings zeigt der Rover mittlerweile doch Zeichen von Verschleiß – vor allem ist eines seiner sechs Räder „gelähmt“ – und hat sich wegen des geringen Lichteinfalls im noch andauernden Marswinter schon seit Monaten nicht mehr von der Stelle bewegt.

Auch Opportunity wird in wenigen Tagen die 1000-Sol-Grenze durchbrechen. Bei ihm macht vor allem der Instrumententragarm Probleme und ist ein Rad nicht mehr steuerbar, aber wegen der größeren Nähe zum Äquator und daher mehr Sonnenlicht kann er seine laufende Untersuchung des „Victoria-Kraters“ sofort wieder aufnehmen.

… oder nicht rasten?

Für das Team des Mars Reconnaissance Orbiter ist es hingegen hart, gerade jetzt die Arbeit einstellen zu müssen. Schließlich ist der Satellit eben erst frisch beim Mars angekommen, daher fiebern die Forscher natürlich geradezu darauf, die Instrumente auf interessante Bodenziele zu richten und sie mit bisher ungekannter Präzision neu zu untersuchen. Die HiRISE-Kamera wird zwar während der Konjunktion abgeschaltet, aber andere Instrumente werden weiter Daten sammeln.

Auch das Team von Mars Odyssey wird keine Ruhepause einlegen. Es bereitet einen Aufnahmemodus „Off-Nadir“ vor, der ab Dezember angewandt werden soll: Anstelle senkrecht nach unten zu blicken, werden die Navigatoren die Sonde so rotieren lassen, dass sie mit ihrer Thermalkamera dasselbe Terrain unter leicht verschiedenen Blickwinkeln aufnehmen kann und so Infrarot-Stereo-Aufnahmen machen kann.

Manches geht im Alter besser

Womit die einen gerade erst anfangen, ist für die Profis alles schon Routine. Mars Global Surveyor, der Großvater unter den Marssonden, kartiert den Mars ununterbrochen seit 1999. Aufnahmen mit raffinierten Drehmanövern dieses Satelliten haben schon geholfen, verschollene Landesonden ausfindig zu machen, als andere Sonden erst im Versuchsstadium waren, und Sonnenkonjunktionen kennen sie ebenfalls schon zur Genüge. Die diesjährige Konjunktion – ihre fünfte – fällt ihnen noch wesentlich leichter als vorherige, denn ein früheres ärgerliches Antennenproblem hat sich mittlerweile von selbst gegeben.

Lange Jahre hindurch, so erläuterte Projektmanager Tom Thorpe, behinderte eine Blockierung die Bewegungsfreiheit der Hochgewinn-Antennenschüssel, die Daten zur Erde sendet. Um das Problem zu umgehen, mussten die Navigatoren die Schüssel in einer komplizierten Prozedur zur Erde ausrichten, die sie „Beta Supplement“ nannten. Dabei galt es aufzupassen, dass die Antenne nicht gegen den Ausleger stößt, auf dem sie befestigt ist.

Letztes Jahr verschwand die Blockierung plötzlich. Die Ingenieure schlossen daraus, dass das Problem wahrscheinlich von einem Knick in der Verkabelung her rührte und nicht, wie bis dahin angenommen, von einer lockeren Schraube, die sich beim Start losgerappelt haben könnte.

„Wir sind jetzt in unserem fünften Marsjahr“, sagte Thorpe. „Also fast zehn Erdenjahre – und wir machen nach all der Zeit immer noch neue Entdeckungen.“

Der Beitrag Solare Konjunktion erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

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.

Der Beitrag Europa mit SMART-1 auf Mondentdeckung erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

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.

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Ein Beitrag von Florian Stremmel. Quelle: NASA/JPL.

Als Teil der nun beginnenden Zusammenbau-, Test- und Start-Operations-Phase verbindet das Phoenix-Team komplexe Subsysteme wie zum Beispiel den Bordcomputer, Systeme zur Energieversorgung sowie wissenschaftliche Instrumente mit der Hauptstruktur des Raumflugkörpers. Die Arbeiten umfassen gemeinsame Anstrengungen von Lockheed Martin Space Systems, der University of Arizona und dem Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA in Kalifornien.

„Alle Untersysteme und Instrumente der großen Vielzahl von Zulieferern wurden separat getestet, doch nun beginnen wir mit der entscheidenden Stufe, die einzelnen Einheiten einzubauen und herauszufinden, wie sie miteinander funktionieren“, erläutert Barry Goldstein, der JPL-Projekt-Manager für Phoenix.
Einmal am Mars angekommen, soll Phoenix nahe der Eiskappe des Nordpols landen, um dort entnommene Stichproben des eisigen Bodens zu untersuchen. „Wir wissen, dass in der Oberfläche der hohen Breiten viel gefrorenes Wasser vorhanden ist. Darum haben wir Phoenix so ausgelegt, dass er uns mehr über diese Region als einen möglichen Lebensraum berichten kann“, so Peter Smith von der University of Arizona.

Bei dem Landegerät handelt es sich um die erste Mission von NASAs „Mars Scout Program“, das mehrere neue, relativ günstige Missionen zum Mars vorsieht. Zur Zeit holt man sich Vorschläge für eine weitere Mission im Jahr 2011 ein. Phoenix, ausgewählt 2003, spart insofern Geld, indem auf eine Struktur samt Subsystem-Komponenten und Hitzeschild zurückgegriffen wird, die eigentlich für eine Lander-Mission aus dem Jahre 2001 vorgesehen war, aber in der Entwicklungsphase gestrichen wurde. Das Budget für Phoenix beträgt, einschließlich seinem Start, annehmbare 386 Millionen US-Dollar.

Landen wird der Roboter mit Hilfe von Düsen, die vor dem Aufsetzen die Geschwindigkeit drosseln. Die zur Zeit die Marsoberfläche erkundenden Rover sind noch mit Hilfe von Luftpolstern gelandet. Während Phoenix im Mai 2008 mit Hilfe eines Fallschirms durch die Atmosphäre fliegt, wird eine Kamera an Bord Bilder vom Umfeld des Landeplatzes machen. Im Gegensatz zu seinen fleißigen aktuellen Kollegen auf unserem Nachbarplaneten wird Phoenix jedoch stationär sein und keine Möglichkeit zur Fortbewegung besitzen.

Ausgestattet wird er jedoch mit einem ca. zwei Meter langen zwei-gelenkigen Roboterarm, der wiederum über eine Kamera und eine Schaufel verfügen wird. Bis zu 50 Zentimeter tiefe Löcher soll er graben können, um Bodenproben zu entnehmen, die dann mit entsprechenden Instrumenten vor Ort hinsichtlich chemischer und physikalischer Zusammensetzung analysiert werden sollen. Eine Farbkamera wird des Weiteren das Terrain des Landeplatzes unter die Lupe nehmen und Positionierungs-Informationen für den Roboterarm liefern. Zudem wird mit kanadischen Wetterinstrumenten das lokale Klima untersucht werden.

„Das Antriebs-System und die Verkabelung wurden bereits in den Raumflugkörper integriert“, so Ed Sedivy, Phoenix-Programm-Manager für Lockheed Martin. „In den nächsten Tagen werden wir die Flugsoftware auf den Bordcomputer laden. Die Software ist sehr viel ausgereifter als sonst üblich für solch ein Programm in diesem Stadium. Sobald der Computer angepasst wurde, können wir dem Raumflugkörper Strom zuführen.“ Komponenten zur Navigation und Kommunikation werden in den nächsten Wochen integriert, darauf folgen im Sommer dann die wissenschaftlichen Instrumente.
Im Mai 2007 wird Phoenix dann zum Kennedy Space Center verschifft, um dort für den Start vorbereitet zu werden. Davor jedoch muss sich das Gerät in Colorado Simulationen unterziehen, bei denen der Lander, sofern dies möglich ist, auf die zu erwartenden Bedingungen hin getestet werden soll.

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Ein Beitrag von Eric Honstrass. Quelle: NASA. Vertont von Dominik Mayer.

Der Lunar Crater Observation and Sensing Satellite wird vom Orbiter unabhängig reisen, um seine Suche nach Wassereis durchzuführen. Die vom Ames Research Center vorgeschlagene Mondsonde wird als zweite Nutzlast des Evolved Expendable Launch Vehicle mitfliegen, das den LRO vom Kennedy Space Center aus starten wird.

Zunächst wird die zum Verlassen der Erde nötige Oberstufe in einen ständig im Schatten liegenden Krater am Südpol des Mondes gelenkt (wo sie einschlägt), wodurch eine Materiewolke entsteht, die auch für erdgebundene Teleskope sichtbar ist. Als nächstes untersucht die Sonde diese Wolke und wird durch sie hindurchfliegen, wobei sie mit mehreren Instrumenten nach Wasser suchen wird. Schließlich wird die Sonde selbst auf dem Mond einschlagen und dadurch eine zweite Wolke verursachen, die sowohl von der Erde aus, als auch vom Mond-Orbiter beobachtet werden kann.

LRO ist die erste von vielen robotischen Missionen zum Mond, die die NASA zwischen 2008 und 2016 vornimmt – mit dem Ziel, die Mondoberfläche zu kartographieren, sie zu studieren und mehr über sie zu lernen, als Vorbereitung für die Rückkehr menschlicher Präsenz auf dem Mond. Diese frühen Missionen werden einerseits helfen, Landeplätze zu bestimmen und andererseits herausfinden, ob und wo natürliche Rohstoffquellen wie für Sauerstoff, Wasserstoff und Metalle, die für langfristige Ziele der Monderforschung genutzt werden sollen, verfügbar sind.

Die Anforderungen der NASA an die zweite Nutzlast waren, dass sie das robotische Mondprogramm unterstützt, nicht mehr als 80 Millionen Dollar kosten und nicht mehr als eine Tonne wiegen darf.

Eine Animation der geplanten Mission finden Sie auf der NASA-Seite.

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Ein Beitrag von Eric Honstrass. Quelle: DLR. Vertont von Dominik Mayer.

Eintritt in den Orbit

Sie ist seit etwa fünf Monaten unterwegs und wird hoffentlich in ein paar Tagen in einen langgestreckten Venusorbit einschwenken. Die Rede ist von der am 9. November des Vorjahres gestarteten europäischen Raumsonde Venus Express. Die etwa 400 Millionen Kilometer weite Reise begann in Baikonur, einem russischen Weltraumbahnhof in Kasachstan. An ihrem Ziel, der Venus, angekommen, wird die Sonde ihre Geschwindigkeit um 1.310 Meter pro Sekunde reduzieren, um nicht an der Venus vorbeizuschießen, sondern den geplanten Orbit zu erreichen. Das hierfür entscheidende Bremsmanöver erfolgt durch das etwa schuhkartongroße Haupttriebwerk der Sonde und dauert insgesamt 51 Minuten. Das Triebwerk entwickelt dabei einen Schub von bis zu 400 Newton, was etwa einer Leistung von 850 PS entspricht.
Langsame Annäherung an den Planeten

Die zunächst erreichte Umlaufbahn (Initialorbit) ist hochelliptisch, wodurch sich die Sonde einerseits bis auf 250 Kilometer der Venusoberfläche nähert und andererseits sich von ihr bis zu 220.000 Kilometer entfernt. Fünf Tage nach der Ankunft wird das Haupttriebwerk am 16. April 2006 bei der größten Annäherung an die Venusoberfläche nochmals gezündet, um den fernsten Punkt des Orbits auf 66.000 Kilometer abzusenken. Weitere Zündungen werden folgen, bis letztlich ein 24-stündiger, polarer Orbit erreicht ist. Zur Feinsteuerung werden dann nur noch acht kleine Lageregelungstriebwerke dienen, die jeweils zehn Newton Schub liefern.

Venusdaten
Unser Nachbarplanet ist mit Oberflächentemperaturen von bis zu 480 Grad Celsius ausgesprochen ungastlich und ließe damit sogar Blei und Zinn schmelzen. Die Venus bietet dem Naturschauspielbegeisterten zudem Stürme in Hurricane-Stärke, Riesenvulkane, Hitzetäler, Geröllwüsten und einen gegenüber der Erde rund neunzigfach höheren Druck. Weiterhin gibt es beispielsweise Schwefelsäureregen, der aber Dank der viel zu hohen Temperatur nicht den Boden erreicht. Die Atmosphäre besteht überwiegend aus Kohlendioxid, was einen ungeheuren Treibhauseffekt nach sich zieht und die höchsten planetaren Temperaturen im Sonnensystem verrursacht.

Venus Express soll herausfinden, wie der der Erde hinsichtlich Größe und Masse so ähnliche Planet eine so vollkommen unterschiedliche Entwicklung vollziehen konnte und wie der Planet zu der heißen Welt wurde, die er heute ist.

Die Venus hatte in der Vergangenheit bereits mehrfach Besuch: Magellan kartografierte den Planeten Anfang der 90er Jahre und bereits Anfang der 70er Jahre platzierte die damalige Sowjetunion ihre Venera-Lander auf der Planetenoberfläche und sandte die ersten und einzigen vom Boden aus aufgenommenen Bilder zur Erde. Auch die Sonden Pioneer Venus 1 und Pioneer Venus 2 brachten neue Erkenntnisse und die erste (etwas unscharfe) Karte der Venusoberfläche. Den Anfang machte allerdings im Jahre 1962 die Sonde Mariner 2 mit ihrem Vorbeiflug.

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Ein Beitrag von Martin Ollrom und Michael Stein . Quelle: NASA. Vertont von Julian Schlund.

Das NASA-Management hat am Montag die Bevölkerung über die Entscheidung informiert, dass die Mission Dawn zu den größten Asteroiden im Sonnensystem doch nicht aufgegeben wird. Die Mission wurde am 2. März aufgrund technischer Probleme und Budgetproblemen gestrichen (Raumfahrer.net-Newsmeldung). Die Mission wurde so benannt, weil sie tief in die Vergangenheit des Sonnensystems blicken soll („Dawn“ bedeutet übersetzt etwa „Aufbruch“, „Beginn“ – also zum Beginn des Sonnensystems blicken).

Dawn soll zu den Asteroiden Vesta und Ceres fliegen, die größten Asteroiden im Sonnensystem. Die Bahnen dieser beiden Asteroiden liegen im Asteroidengürtel zwischen Mars und Jupiter. Früher wurden die beiden Asteroiden sogar als Planeten angesehen, ehe man entdeckte, dass es tausende ihrer Art zwischen Mars und Jupiter gibt.

Dawn wird einen elektrischen Ionen-Antrieb haben, um die diversen Objekte zu umrunden.

Die Mission selbst wurde im Dezember 2001 beschlossen, und der geplante Starttermin war für Juni 2006 angesetzt worden. Auf Grund großer technischer Probleme und anderen Verzögerungen musste der Start auf Juli 2007 verlegt werden. Auch das Budget musste von 373 Millionen Dollar auf 446 Millionen Dollar aufgestockt werden. Die Entscheidung, Dawn am 2. März zu streichen, fiel sehr schwer, zumal bereits 257 Millionen Dollar in die Raumsonde geflossen sind. Eine weitere Aufstockung des Budgets um 14 Millionen Dollar ist nötig, um die Raumsonde starten zu lassen.

Warum wurde die Mission Dawn wiederbelebt?
Dies resultierte aus einem Prozess, der von NASA-Chef Michael Griffin persönlich angeordnet wurde. Hier sollte man die Machbarkeit und Probleme erörtern und Lösungen vorschlagen. Schlussendlich konnten die NASA-Techniker die NASA-Administration davon überzeugen, dass die Probleme lösbar wären und dass man nur minimal mehr Geld brauchen würde. Scheinbar hat sich der Einsatz von Michael Griffin und anderer Personen bezahlt gemacht.

Doch sicherlich hat auch der Einsatz der an der Mission wesentlich beteiligten deutschen und italienischen Partner zu der nun verkündeten Entscheidung geführt. Der Vorstandsvorsitzende des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR), Prof. Sigmar Wittig, kommentiert die Wiederaufnahme dann auch wie folgt: „Mit der erneuten Bestätigung der Mission Dawn durch die NASA […] werden der europäischen Planetenforschung neue Wege in der Erkundung von Asteroiden eröffnet. Über diese Entscheidung freue ich mich besonders, da Dawn die erste amerikanische Mission ist, auf der die beiden Hauptexperimente aus Europa stammen.“ Eines der beiden Hauptinstrumente, die Framing Camera, stammt aus Deutschland und wurde maßgeblich vom DLR in Berlin-Adlershof und dem Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung in Lindau entwickelt – wenig verwunderlich also, dass es ein vitales deutsches Interesse an der Realisierung dieser Mission gibt.

Nun können wir hoffen, dass Dawn seine Sache gut macht und freuen uns auf eine erfolgreiche Mission.

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Autor: Axel Orth

Sie machten Geschichte in mehr als einer Weise.

Nicht nur, weil sie zwei Robot-Geologen auf dem Mars landeten.

Nicht nur, weil sie zwingende Beweise erbrachten, dass auf dem Roten Planeten einst Wasser floss.

Das JPL-Team, das dieses Jahr zwei Rover zum Mars schickte, machte Geschichte, weil sie in dreieinhalb Jahren schafften, wozu Missionsplaner sonst üblicherweise mit sieben Jahren rechnen. Sie belebten ein kränkelndes planetarisches Erforschungsprogram, das die NASA nach dem katastrophalen Verlust von zwei Raumsonden auf dem Weg zum Mars neu aufbauen musste. Sie taten dies ungeachtet ihres Wissens, dass Landungen auf dem Mars immer eine extreme Herausforderung sind, speziell mit einem so kurzen Entwicklungszeitplan.

Größte Annäherung in 60.000 Jahren

Pete Theisinger, der erste Projektmanager, führte eine erfahrene Gruppe von Planetenwissenschaftlern und Raumfahrtingenieuren an, die das Projekt bei der NASA durchsetzen wollten. Während einer Podiumsdiskussion, die vom California Institute of Technology veranstaltet wurde, dem geschäftstragenden Institut des JPL, fragte er ironisch: „Ach ja, was soll schon schiefgehen, auch wenn der Start schon in 37 Monaten ist?“ Das Publikum brach in großes Gelächter aus.

Der Plan des Teams war es, Hardware und Software zu verwenden, die sich bereits bei früheren Raummissionen bewährt hatte. Sie mussten sich beeilen, um die größte Annäherung zwischen Erde und Mars in 60.000 Jahren auszunutzen. „2003 war geometrisch optimal, diese Gelegenheit durfte man einfach nicht verstreichen lassen“, sagte Theisinger. In der Tat war diese Gelegenheit derart optimal, dass, als sie gerade eben beschlossen hatten, denselben Lander zu verwenden wie Mitte der 90er Jahre bei der erfolgreichen Mission Pathfinder, der damalige NASA-Chef Dan Goldin mehr wollte.

Die NASA zahlt die Rechnung

„Wir erhielten einen Telefonanruf. ‚Wieviel mehr würde ein zweiter Rover kosten? Sie haben 45 Minuten Bedenkzeit.'“, erinnert sich Theisinger. Theisinger war der Mann, der den Kontakt mit den hohen Tieren bei JPL und NASA hielt, der dafür sorgte, dass von Anfang an genug Geld da war und das Projekt lief wie ein gut geschmiertes Getriebe. Theisinger war ein hervorragender Projektleiter, und er legt Wert darauf, allen die ihnen gebührende Anerkennung zu zollen, eingeschlossen sein gesamtes Team und seine Frau für ihre moralische Unterstützung. Es ist bereits beschlossene Sache, dass er auch bei der nächsten Marsrover-Mission, die 2009 starten wird, wieder das Steuer übernehmen wird. Und bei der NASA gab Goldin die Befehle, die die Ressourcen aus dem NASA-Budget zu den beiden Mars-Rovern strömen ließ. Damit war das JPL-Team nun offiziell unterwegs.

Selbst die durchdachtesten Pläne…

Der Schlüssel zu ihrem Erfolg war, dass sie ein hochmotiviertes Team von Forschern waren, die einen Sinn für Humor hatten für die Respekt einflößende Aufgabe, die vor ihnen lag. Ohne dass sie es da schon wissen konnten, würde ihnen dieser Humor durch einige schwierige Zeiten helfen, die ihnen noch bevor standen. Alles lief wie geplant für etwa fünf Monate. Im Oktober 2000 dann führten sie eine Designprüfung durch, eine technische Besprechung, bei der Ingenieure, Wissenschaftler und Manager ihre Fortschritte erläuterten und beurteilen mussten, ob die Mars-Lander funktionieren würden. Und damals war es, als das Team entdeckte, dass deren Nutzlast, die Rover, zu groß geraten waren. Weil die neuen Marsrover einen größeren Satz an wissenschaftlichen Instrumenten tragen sollten und mehr Computerausstattung als ihr Vorgänger, waren sie auch sperriger und wogen mehr. Das Team musste eine neue Plattform aus sich entfaltenden Segmenten, ähnlich den Blättern eines Blütenkelchs, konstruieren. Diese Plattform musste auf jeder ihrer sechs Seiten gut fünf Zentimeter länger sein und aus einem leichteren Verbundwerkstoff gefertigt werden. Diese Änderungen waren nicht unmöglich, aber würden die Aufgabe, es rechtzeitig auf die Startrampe zum Mars zu schaffen, wesentlich schwieriger machen. Damit stimmte die Richtung nun wieder. Aber ihre größten Probleme standen ihnen erst noch bevor.

Rennen gegen die Uhr

„Dies hielt uns für die nächsten zweieinhalb Jahre auf Trab“, sagte Richard Cook, Theisingers Stellvertreter und Nachfolger seit Februar diesen Jahres. Cook hat wie Theisinger einen großen Sinn für Humor – ein unverzichtbares Attribut für jemanden mit einer solch anspruchsvollen, manchmal unvorhersehbaren Aufgabe. „JPL und NASA haben über die Jahre eine strukturierte Methode entwickelt, die Dinge anzugehen.“ sagte er. „Wenn Sie eine Terminkrise haben wie wir sie damals hatten, dann stehen Sie mächtig unter Druck und es ist fast unmöglich, es hinzukriegen. Das Team musste neue Wege erfinden und sehr flink bleiben, um die Arbeit zu erledigen.“

Komplizierte Herausforderungen für Ingenieure

Das erste große Problem war Masse. Das Team musste die Rover verkleinern, damit sie in die Lander passten. Zum Beispiel gestalteten sie die Räder nun innen hohl, so dass sie leicht und kompakt gerieten und doch robust genug für das rauhe marsianische Terrain. Wenn Ingenieure sonst ein Raumfahrzeug umkonstruieren, dann lassen sie mindestens 30 Prozent Reserveraum, um auf alles vorbereitet zu sein. Diesmal hatten sie aber nur zehn Prozent. Sie imitierten die Reality-Show „Survivor“ („Feldmesser“), indem sie Gerichtstribunale abhielten, um die Masse im Zaum zu halten. „Ich wollte allen Ernstes Leute aus dem Raumfahrzeug werfen, aber bekam nie die Chance dazu“, scherzte Cook. Natürlich waren keine Leute an Bord des Raumfahrzeugs, nur Sachen. „Wir sorgten dafür, dass jeder im Team mithalf, die Masse von allen und jeden Teilen so gering wie möglich zu halten.“

Testen, verbessern, und wieder testen

Im August 2002, weniger als ein Jahr vor dem Start, begann das Team damit, die Mars-Lander zusammenzubauen. Sie arbeiteten permanent in zwei Schichten, um die Lander rechtzeitig zum Abtransport nach Cape Canaveral in Florida fertig zu stellen. Und selbst nachdem sie die Lander schon ausgeliefert hatten, testeten sie noch an ihren Systemen herum. Einmal hatten sie Probleme mit den Schneidevorrichtungen, die die Rover von ihren Fesseln auf der Plattform befreiten. Ein andermal hatten sie Probleme mit der Elektronik, die die Rover steuerte. Wie technische Wunderkinder, die begeistert Radios und Computer auseinander nehmen und wieder zusammenbauen, zerlegten sie zweimal ihre Mars-Lander und setzten sie wieder zusammen.

Jede Minute zählt

„Die Leute fragen immer ‚Wie konnten Sie wissen, dass Sie es schaffen würden?‘ Wir taten auch nur dasselbe, was wir bei all den vorherigen Problemen getan haben – wir arbeiteten einfach weiter“, sagte Cook. Theisinger fügte hinzu: „Zwischen Sommer 2002 und dem Start 2003 hatte das Team ein einziges Wochenende von zwei Tagen frei und das war Thanksgiving, der wichtigste Feiertag in den USA.“ Was konnte so schwierig sein, dass es Menschen fast ein Jahr lang Tag und Nacht arbeiten lassen konnte, auch an Wochenenden und in Ferien?

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