Quelle: ESA / Enabling & Support / Space Transportation / Future space transportation, 31. März 2026

Da wir Menschen uns darauf vorbereiten, mit mehr Ladung und größerer Vielseitigkeit immer weiter von unserer Sonne entfernt zu forschen, stößt unsere derzeitige Weltraumtechnologie rasch an ihre Grenzen. Der nuklear-elektrische Antrieb könnte eine große Energiequelle bieten, die Solarpanels oder herkömmliche Treibstoffe nicht leisten können.

Die „Rocketroll“-Studie (ein lockeres Akronym, das Buchstaben aus dem Ausdruck „pReliminary eurOpean reCKon on nuclEar elecTric pROpuLsion for space appLications“ entnimmt) beauftragte drei Konsortien, einen europäischen Ansatz für den nuklear-elektrischen Antrieb zu untersuchen. Die Studie ähnelt der Alumni-Studie, konzentriert sich jedoch auf den elektrischen Antrieb anstelle des nuklear-thermischen Antriebs. Bei der nuklear-elektrischen Energie wird kontrollierte Kernspaltung zur Stromerzeugung genutzt.
Die Rocketroll-Studie wurde durchgeführt, da einige Weltraummissionen einen hohen Energiebedarf haben, der nur mit Kernenergie gedeckt werden kann. Dazu gehören beispielsweise Missionen zu den äußeren Planeten oder Missionen zur Mondoberfläche, die die 14-tägige Mondnacht überstehen müssen. Die Rocketroll-Konstruktionen könnten elektrische Leistung im Bereich von mehreren hundert Kilowatt liefern, was für die europäische Schwerlastrakete Ariane 6 geeignet wäre, bis hin zu einigen Megawatt, die mit Raketen der nächsten Generation ins All befördert werden könnten.

Drei Konsortien, drei Entwürfe
Drei Teams haben sich mit den Entwürfen für kernelektrische Antriebe befasst und ihre Lösungen in drei Berichten vorgestellt; die Zusammenfassungen sind öffentlich zugänglich und unten verlinkt.
Tractebel legte einen Vorschlag vor, der auf angereichertem Uran basierte, das CNRS schlug eine Lösung auf Basis eines Salzschmelzereaktors vor, und OHB Czech Space schlug ein größeres Raumfahrzeug vor.

Neuer Blickwinkel, neue Möglichkeiten
„Die Studien zeigen deutlich, was möglich ist und wie gut sich das alles in die Langzeitstrategie 2040 der ESA einfügt“, erklärt Valère Girardin, ESA-Programmmanagerin für die Studie. „Wir wissen nun besser, welche Technologien noch fehlen und worauf wir uns in Forschung und Entwicklung konzentrieren müssen.“
Alle Studien kommen zu dem Schluss, dass der Einsatz von Nuklearantrieben neue Wege für die Weltraumforschung eröffnet: Es gibt Ziele oder Missionen, die mit herkömmlichen Raumfahrzeugantrieben schlichtweg nicht zu erreichen sind.

Die Sicherheit ist kein Problem, da alle Entwürfe auf nicht strahlungsaktiviertem Uran basieren, das erst im Orbit aktiviert wird. Das bedeutet: keine hohe Strahlenbelastung, selbst im Falle einer Explosion der Trägerrakete, eines Notwassersprungs im Ozean oder eines anderen Fehlstarts. Die Kettenreaktion des Urans wird erst im Weltraum und sicher im Orbit ausgelöst; bis dahin ist das Uran inert.
Der entscheidende Punkt bei der Konstruktion von Raumfahrzeugen liegt bei einer Leistung von etwa 100 kW: Unterhalb dieser Leistungsgrenze ist ein solarelektrisches Antriebssystem mit Sonnenkollektoren ideal, oberhalb dieser Grenze ist ein nuklearelektrisches Design die beste Wahl. Alle Konsortien planen zwei Starts: einen mit der Nutzlast und einen mit dem Raumfahrzeug, das in der Erdumlaufbahn andocken und die Reise gemeinsam im Weltraum fortsetzen würde.

„Diese Studien bringen den Prozess in Gang und setzen die atomgetriebene europäische Raumfahrt auf die Agenda“, fasst Valère zusammen. „Die Technologien, die wir benötigen, passen gut zu den industriellen Kapazitäten der ESA-Mitgliedstaaten, und der politische Wille gewinnt an Dynamik – wir haben nun ein klareres Ziel, auf das wir hinarbeiten können.“
Der nächste Schritt besteht darin, das Wissen und die Erfahrung mit jedem einzelnen System zu erweitern: dem Kernreaktor, der Strahlungsabschirmung, dem Energieumwandlungssystem, dem thermischen Heiz- und Kühlsystem sowie den elektrischen Triebwerken. Die ESA hat eine Arbeitsgruppe für nuklearen Antrieb gebildet, die die Konstruktion und den Bau von Hardware im verkleinerten Maßstab sowie Tests in Laboren beaufsichtigen wird.

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• Nukleartechnik für die Raumfahrt

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Ein Beitrag von Hans Lammersen. Quelle: Sterne und Weltraum.de.

Die Theorie der Inflation postuliert eine schnelle Expansionsbewegung zu Beginn des Universums. Sie wurde bereits in den 80er Jahren entwickelt, um ungeklärte Fragen der Urknalltheorie zu lösen. Allerdings kann man sie (bisher) nicht beweisen. Denn alles, was sich unmittelbar nach dem Urknall abgespielt hat (die Inflation soll sich in einem Zeitraum von 10-35 Sekunden nach dem Urknall ereignet haben), ist bisher einer direkten Beobachtung verschlossen gewesen. Denn erst nach etwa 380.000 Jahren wurde das Universums für Strahlung durchlässig. Wir können also nicht weiter als bis in eine Zeit von 380.000 Jahren nach dem Urknall zurückschauen. Diese Grenze wird als Mikrowellenhintergrund bezeichnet. In den letzten Jahrzehnten hat man sie aber durch verschiedene Satelliten immer genauer vermessen.

Die Forschergruppe von BICEP-2 hatte nun behauptet, im Mikrowellenhintergrund Polarisationen nachgewiesen zu haben, die nur von Gravitationswellen stammen können, die infolge der Inflation entstanden sind. Dies wäre eine außerordentlich wichtige Entdeckung. Doch diese Aussage gerät nun immer mehr unter Beschuss.

Erste Zweifel an den Aussagen wurden schon relativ schnell laut. So hielten Physiker wie William Jones (Princeton) sie für eine Überinterpretation der vorliegenden Daten. Die Zahl der Zweifler hat sich nun vermehrt, da einige Forschergruppen die Berechnungen nicht nachvollziehen konnten. Außerdem wurden und werden systematische Mängel genannt: Der Studie fehlt ein Abschnitt, in dem mögliche Fehlerquellen aufgelistet werden (der bisher auch, entgegen einem Versprechen der Forschergruppe, nicht nachgeliefert worden ist). Weiterhin fehlt bisher die Veröffentlichung in einem Journal, bei dem die Aufsätze vor der Veröffentlichung kritisch durchgesehen werden. Am schwersten wiegt aber der Vorwurf, dass die Daten möglicherweise durch Staub verfälscht worden sind. Die BICEP-2-Studie beruht auf Messungen bei einer einzigen Wellenlänge. Dabei bezogen sich die Wissenschaftler auf Daten des Satelliten Planck, der eine Karte der Staubverteilung erstellt hat. Diese Daten sind aber noch gar nicht veröffentlicht, sondern es gibt sie derzeit nur in vorläufiger Form, die eventuell noch korrigiert werden muss. Es gibt nicht wenige Astronomen, die es für verwegen halten, eine so wichtige Aussage über einen Eckpfeiler der Urknalltheorie auf der Basis von Daten zu treffen, die noch gar nicht vernünftiger Form vorliegen. Überdies hat das BICEP-2 Team auch die Störungen durch weit entfernte, staubreiche Galaxien nicht heraus gerechnet.

Der Konflikt wird wohl bald gelöst. Es gibt weitere Gruppen, die an Studien zu der Polarisation der Hintergrundstrahlung. Daher wird man in absehbarer Zeit wissen, ob man wirklich Signale vom Beginn des Universums nachweisen kann.

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Ein Beitrag von Hans Lammersen. Quelle: University of Washington, Space.com, MSNW.

Die Entwicklung eines Nuklearantriebes ist auch ein Schwerpunkt des NIAC-Programmes der NASA NIAC steht für NASA Innovative Advanced Concept. Dieses Programm ist hervorgegangen aus dem 1997 von der NASA gegründeten Institute for Advanced Concepts, welches zukünftige Konzepte für die Luft- und Raumfahrt entwickeln sollte (das in der Öffentlichkeit bekannteste neue Konzept war der Weltraumlift). Dieses Institut wurde 2007 geschlossen, das Programm aber 2011 wieder aufgenommen, diesmal in Form von Fördergeldern, die an Firmen vergeben werden, die in diese Richtungen forschen.

Eine dieser Firmen ist MSNW, 1994 gegründet, deren Vorsitzender der Universitätsprofessor John Slough ist, einer der führenden Experten auf dem Gebiet der Fusionsantriebe. Mit Anthony Pancotti hat nun ein weiterer Vertreter dieser Firma Ende September einen Fusionsantrieb vorgestellt. Mit Hilfe dieses Antriebes könnte man die Flugzeiten nach den Worten Pancottis auf folgende Werte reduzieren: 83 Tage für den Hinflug, 30 Tage an der Oberfläche und 97 Tage für den Rückflug, so dass man auf insgesamt 210 Tage für die komplette Mission käme.

Dabei käme ein Fusionsantrieb zum Einsatz, bei dem ein Plasma aus Deuterium und Tritium in eine Kammer gespritzt wird. Dort legen sich durch Metallringe induzierte Magnetfelder um das Plasma, komprimieren es und bringen es so zur Fusion.

Die Wissenschaftler um Slough und Pancotti wiesen in ihrer Präsentation darauf hin, dass die Technik im Labor bereits beherrscht würde. Sie halten dieses Antriebssystem für das „simpelste, unkomplizierteste, preiswerteste Fusionsantriebskonzept, welches man sich vorstellen kann.“ (Pancotti).

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• Fusionsantrieb

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Ein Beitrag von Hans Lammersen. Quelle: Leibniz-Institut für Astrophysik, weltderphysik.de.

Wenn es um Leben in anderen Sonnensystemen geht, standen bisher die Exoplaneten im Zentrum des Interesses. Dagegen hat man der Bewohnbarkeit von Monden derartiger Planeten kaum Aufmerksamkeit geschenkt. Durch eine Veröffentlichung in der amerikanischen Fachzeitschrift „Astrobiology“ haben zwei Wissenschaftler, Rene Heller vom Leibniz-Institut für Astrophysik in Potsdam und Rory Barnes von der Universität Washington in den USA, nun den Fokus auf potenzielle Monde solcher Planeten, so genannte Exomonde, gelenkt.

Beispiele für Monde, die um Gasriesen kreisen und ein Potential für Leben haben, findet man schon in unserem Sonnensystem: Die Jupitermonde Ganymed, Europa, Kallisto, die Saturnmonde Titan und insbesondere Enceladus könnten flüssiges Wasser als unabdingbare Voraussetzung für Leben aufweisen.
Die beiden Forscher haben ihre Berechnungen für zwei erst vor kurzem entdeckte Exoplaneten angestellt: Kepler-22b und KOI211.01. Zwar ist nicht bekannt, ob diese Planeten Monde besitzen, aber die Berechnungen wurden auf diese Planeten bezogen.
Exomonde sind weitergehenden astrophysikalischen Einwirkungen unterworfen als Exoplaneten, weil sie nicht nur um einen Stern kreisen, sondern auch noch um einen Planeten, also quasi von zwei Seiten Einflüssen ausgesetzt sind. Die wichtigsten sind:

• Die hochenergetische Strahlung des Mutterplaneten, die insbesondere die oberen Atmosphärenschichten beeinflusst und dafür sorgen kann, dass sich die Atmosphäre schon früh verflüchtigt.
• Die Auswirkungen der so genannten gebundenen Rotation, die dazu führt, dass der Mond seinem Mutterplaneten immer die gleiche Seite zuwendet, was starke Auswirkungen auf die klimatischen Bedingungen auf dem Mond haben kann.
• Die Tatsache, dass der Mond von zwei Körpern Strahlung erhält: Von seinem Stern und von seinem Planeten.
• Die so genannte Gezeitenheizung: Damit sind die starken Auswirkungen der Gravitationskräfte des Mutterplaneten auf die Monde gemeint, die z.B. beim Jupitermond Io das Gestein bis zu 300 Meter hoch auftürmen können. Gezeitenkräfte sorgen für eine Aufheizung der Monde.

Die beiden Forscher schlagen in ihrer Studie in Analogie zum Konzept der habitablen Zone von Exoplaneten (also der Zone um einen Stern, innerhalb derer auf einem Planeten Wasser im flüssigen Zustand existieren kann) eine so genannte „habitable Kante“ vor. Um bewohnbar zu sein, muss sich die Umlaufbahn eines Exomondes um seinen Planeten außerhalb dieser habitablen Kante befinden. Damit ist also der innerste mögliche Orbit gemeint, den ein Exomond noch einnehmen kann, damit auf ihm potenziell Leben existieren könnte. Nimmt man für den oben genannten Planeten Kepler-22b eine Masse von 10 Erdmassen an, dann bedeutet dies für einen eventuellen Exomond, dass dieser dann bewohnbar ist, wenn

• die große Halbachse des Mondes mindestens 10 Planetenradien beträgt,
• seine Bahnexzentrizität kleiner ist als 0,01. Zum Vergleich: Die Bahnexzentrizität der Erde auf ihrer Umlaufbahn um die Sonne liegt bei 0,017. Wäre die Exzentrizität zu hoch, dann würde der Mond durch die Gezeitenkräfte so durchgeknetet, dass er durch übermäßige vulkanische Aktivitäten unbewohnbar würde. Andererseits sind auch Szenarien denkbar, in denen ein Exomond gerade erst durch die Gezeitenkräfte bewohnbar würde (genau das vermutet man auch bei Monden im Sonnensystem, z.B. bei Enceladus oder auch bei Europa),
• die Masse des Exomondes innerhalb bestimmter Grenzen liegt: Sie dürfte nicht weniger als ein Viertel der Erdmasse betragen (damit der Mond ein eigenes Magnetfeld besitzt, welches die gefährliche Strahlung des Mutterplaneten abschirmt und er eine tektonische Aktivität aufwiese) andererseits aber zwei Erdmassen nicht überschreiten (dann würde der Druck im Inneren zu groß und der Hitzetransport käme zum Erliegen).

Weist der Planet eine größere Masse auf, muss der Mond weiter außerhalb seine Bahn ziehen, um noch bewohnbar sein zu können. Kreist ein Mond innerhalb der habitablen Kante um seinen Mutterplaneten, dann kommt es aufgrund der dann zu stark werdenden Gezeitenkräfte zu einer Überhitzung und damit zu einem galoppierenden Treibhauseffekt, der die Atmosphäre zerstören würde. Natürlich muss auch die Umlaufbahn des Planeten innerhalb der habitablen Zone liegen.
Am Schluss geben die beiden Forscher ihrer Hoffnung Ausdruck, dass die bevorstehende ESA-Mission JUICE (Jupiter Icy Moon Orbiter) neue Erkenntnisse erbringen wird, die sich dann auch auf Exomonde übertragen lassen. Dies betrifft insbesondere die Stärke und Auswirkungen der Gezeitenkräfte, die Oberflächenchemie und den Aufbau des Gesteinsmantels, der Eisoberflächen und der Kerne.

Die Studie von Heller/Barnes in arXiv.org:

• Exomoon habitability constrained by illumination and tidal heating

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• Exoplaneten in habitabler Zone
• Exoplaneten
• Direkt beobachtbare Exoplaneten

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Ein Beitrag von Thomas Weyrauch. Quelle: Astrium, BmBF, BmWi, DLR.

DEOS steht für „Deutsche Orbitale Servicing Mission“ und kennzeichnet ein Konzept, das zur Realisierung einer Möglichkeit führen soll, gealterte und deaktivierte Satelliten auf niedrigen Erdumlaufbahnen einzufangen und anschließend bei kontrollierten, zerstörerischen Wiedereintritten in der Erdatmosphäre zu entsorgen. Außerdem werden im Rahmen von DEOS Möglichkeiten zur robotischen Wartung und automatisch ablaufenden Nachbetankung von Satelliten im Weltraum untersucht.

Die Astrium GmbH hat jetzt die Aufgabe, mit ihren Geschäftsbereichen „Satellites“ in Friedrichshafen und „Space Transportation“ in Bremen im Rahmen einer auf ein Jahr angesetzten Designphase vorbereitende Missions- und Produktdefinitionen zu erledigen und zu koordinieren. Das Unternehmen erhält dafür 15 Millionen Euro.

Am mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Technologie finanzierten Projekt DEOS wird schon geraume Zeit gearbeitet. Dabei wurde eine Reihe von Projektphasen bereits abgeschlossen. Phase 0 begann Ende April 2007, ein Mission Definition Review (MDR) fand im Juli 2007 statt. Zu Vorschlägen für die Phase A wurde Ende Februar 2008 aufgerufen, die Studien im Rahmen der Phase A endeten im Februar 2009 unter der Systemführung der SpaceTech GmbH, Immenstaad (STI). Im Januar 2010 begann die Definitionsphase Phase B, die Gesamtsystemführung lag bei der OHB-System AG, Bremen.

Ob das Projekt tatsächlich zu einer erfolgreichen Technologiedemonstrationen führt, bei der sich zwei gemeinsam gestartete Satelliten im All in rund 550 km über der Erde zunächst voneinander trennen sollen, damit anschließend ein komplexes Testprogramm und schließlich ein gemeinsamer Wiedereintritt in die Erdatmosphäre durchgeführt werden kann, ist zum gegenwärtigen Zeitpunkt angesichts knapper Kassen alles andere als sicher. Industrievertreter rechnen mit einem Start von DEOS ab dem Jahr 2018. Im Hinblick auf die Vermarktung eines deutschen Systems zur Satellitenentsorgung hofft man seitens des DLR Raumfahrtmanagement auf eine erste Mission zu einem früheren Zeitpunkt.

Die sich zuspitzende Situation im Bereich der am intensivsten genutzten Erdorbits, insbesondere auch der niedrigen Erdumlaufbahnen macht es unbedingt erforderlich, möglichst bald über einsatzfähiges System zur Beseitigung havarierter und stillgelegter Satelliten zu verfügen. Die Wahrscheinlichkeit von Kollisionen mit oder zwischen ausgedienten Raumfahrzeugen ist wegen der bisher stetig zunehmenden Zahl der Erdtrabanten auf ein Besorgnis erregendes Maß angestiegen.

Bisher auf niedrige Erdumlaufbahnen transportierte Satelliten haben nur in seltenen Fällen ausreichend Betriebsmittel an Bord, um nach Einsatzende einen gezielten Wiedereintritt abzuwickeln. Manche der nicht entsprechend ausgestatteten Satelliten sind plötzlich und unerwartet ausgefallen, ohne dass beispielsweise Prozesse zur Sicherung von Treibstofftanks und Akkumulatoren ausgelöst werden konnten. Eine solcher, außerdem besonders massereicher und großer Satellit ist Envisat. Dieser bisher größte europäische Erdbeobachtungssatellit kreist seit dem 8. April 2012 ungesteuert in rund 774 km Höhe um die Erde. Die Wahrscheinlichkeit eines Zusammenstoßes mit einem anderen Stück Weltraumschrott liegt ausgehend von der derzeitigen Population auf niedrigen Erdorbits für die Restlebensdauer des Satelliten auf einer Bahn um die Erde im zweistelligen Prozentbereich.

Ohne Frage wäre ein möglichst bald nutzbares System zur Satellitenentsorgung für alle Raumfahrt betreibenden Nationen von Vorteil. Letztlich werden aber alle Erdbewohner profitieren. Es wäre dann nämlich auch möglich, Satelliten, deren Masse oder Aufbau vermuten lassen, dass schwere Trümmer auf den Erdboden gelangen und Menschenleben gefährden könnten, gezielt über unbewohnten Meeresregionen niedergehen zu lassen. Erst Ende Oktober 2011 stellte der deutsche Röntgensatellit ROSAT eine reale Gefahr dar. Ohne jede Möglichkeit einer beabsichtigen Beeinflussung trat der Satellit wieder in der Erdatmosphäre ein. Nur dem Zufall ist es zu verdanken, dass ROSAT nicht über dicht besiedelten Gebieten Chinas niederging, sondern über dem Golf von Bengalen.

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• DEOS (Deutsche Orbitale Servicing Mission)

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Ein Beitrag von Günther Glatzel. Quelle: NASA, Arxiv.org. Vertont von Peter Rittinger.

Die erste vorgelegte Arbeit stammt von Jason Steffen vom Zentrum für Teilchenastrophysik (Fermilab) in Batavia (USA) sowie Wissenschaftlern verschiedener Observatorien und astrophysikalischer Einrichtungen in den USA und listet 27 Exoplaneten in 13 Systemen auf. Die zweite Veröffentlichung entstand unter Leitung von Ji-Wei Xie, der gleichermaßen an der Nanjing-Universität in China und der Universität Toronto (Kanada) tätig ist und enthält 24 Transitplaneten in 12 Systemen. Einige Planeten kommen in beiden Studien vor.

Beide Studien werden noch geprüft. Danach würde die Zahl der auf der Grundlage von Daten, die mit dem NASA-Weltraumteleskop Kepler gewonnen wurden, entdeckten Exoplaneten auf 116 in 67 verschiedenen Planetensystemen anwachsen.

Die Volumina der neu entdeckten Planeten reichen von etwa Erdgröße bis zu Körpern mit dem etwa siebenfachen Radius unseres Heimatplaneten. Allerdings liegen ihre Bahnen sehr nah an ihrem jeweiligen Stern, so dass die Temperaturen auf ihren Oberflächen sehr hoch sein müssen.

Zum Nachweis der Planeten bzw. der Tatsache, dass sich mehrere Planeten im selben System befinden, wurde eine Methode verwendet, welche Variationen in den einzelnen Transits berücksichtigt (Transit Timing Variations). Diese Methode lässt sich vor allem dann gut anwenden, wenn Stern und Planeten ein vergleichsweise dicht gepacktes System bilden. Dann nämlich beeinflussen sich auch die Planeten untereinander messbar. Einmal wird ein gerade von uns aus gesehen vor seinem Stern vorbeiziehender Planet durch einen „hinter“ ihm laufenden etwas gebremst, so dass der Transit etwas später beginnt. Ein anderes Mal, läuft der Planet voraus und sorgt mit seiner Gravitation für einen zeitigeren Beginn des nächsten Transits.

Mit dieser mathematischen Modellierung haben beide Teams sogar Vermutungen angestellt, welche Planeten es noch in den betrachteten Systemen geben müsste, um weitere Verzögerungs- und Beschleunigungsphasen erklären zu können. Daraus würden sich 21 weitere Planeten ergeben, die in einem ähnlichen Größenbereich wie die jetzt entdeckten lägen.

Um eine derartige Auswertungsmethode verwenden zu können, müssen vergleichsweise viele Orbits eines Exoplaneten abgewartet werden, damit man ausreichend Transitzeiten zur Verfügung hat. Deshalb gehören die vorgelegten Daten ausschließlich zu Planeten mit geringem Abstand zu ihrem Stern. Weitere Daten könnten hier noch für manche Überraschung sorgen.

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• Exoplaneten-Thema ab 25.08.2012

Originalveröffentlichungen:

• Transit Timing Observations from Kepler: VII. Con rmation of 27 planets in 13 multiplanet systems via Transit Timing Variations and orbital stability
• Transit Timing Variation of near-resonant KOI Pairs: Confirmation of 12 Multiple Planet Systems

Der Beitrag 41 neue Kepler-Exoplaneten bestätigt erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Daniel Maurat. Quelle: NASA.

Nautilus-X steht hierbei für Non Atmospheric Universal Transport Intended for Lenghly United States – Exploration, was so viel heißt wie Nicht-atmosphärischer Universaltransport bestimmt für langdauernde Erforschung durch die USA. Bei Nautilus-X handelt es sich um ein modular aufgebautes Raumschiff, dass nur im Weltraum operieren soll und z.B. auch als „Fähre“ zwsichen Erde und z.B. einer Kolonie auf dem Mars dienen kann. Auch soll es Forschungmissionen im Sonnensystem durchführen können. Es soll eine Besatzung von sechs Astronauten aufnehmen können sowie alle benötigten Arten von Fracht (Nahrung, Wasser, Ersatzteile etc.) sowie über Operationsfahrzeuge wie Lander.

Nautilus-X hat folgende Hauptkomponenten, wobei die genauen Maßen noch nicht bekannt sind:

• Das Hauptmodul soll das größte Modul von Nautilus-X sein. Das 14 m lange und im Durchmesser 6,5 m große Modul soll als universelles Modul dienen, das zu Forschung etc. genutzt werden kann. Es ähnelt somit den Raumstationen des Saljut-Types, bei dem auch alle Funktionen in einem Modul vereint waren. Es wird zudem über eine seperat gestartete Luftschleuse verfügen, über die Astronauten eine EVA durchführen und das Raumschiff warten können. Von dem Hauptmodul soll ein Zugangstunnel ausgehen, der die gesamte Länge des Raumschiffs bis zur Triebwerkseinheit überbrücken soll. An diesem Zugangstunnel sollen sich zudem mehrere Knotenmodule befinden, die Kopplungspunkte für bis zu vier weitere Bestandteile bieten. Zudem wird es an der Front einen Kopplungsadapter für Zubringerraumschiffe, wie der US-Raumkapsel Orion oder einem noch zu entwickeldem europäischem Raumschiff, besitzen.
• Das Kommando- und Observationsmodul soll das Gehirn der Nautilus-X sein: es soll an das Zentralmodul angekoppelt werden und über das Cockpit des Raumschiffes sowie über eine Aussichtskuppel, ähnlich der der Internationalen Raumstation ISS, nämlich Cupola, verfügen.

Eine Besonderheit des Raumschiffes soll seine Zentrifuge sein, in der die Astronauten wohnen werden. Sie wird entweder im Durchmesser von 30 Fuß (ca. 9,10 m) oder 40 Fuß (ca. 12,20 m) haben und in der Lage sein, bis zu 0,6 g (60% der Erdschwerkraft) zu erzeugen. Die Zentrifuge soll dazu dienen, dass die Körper der Astronauten beim Flug nicht zu viel Muskel- und Knochenmasse abbauen. Um dem Drehmoment der Zentrifuge entgegenzuwirken, soll diese über eine gegenläufig rotierende Masse verfügen. Die Zenitrifuge soll aus einem stabilen Kern und Zugangstunnel zur Zentrifugenröhre bestehen sowie aus einem ähnlich wie die Module von Bigelow Aerospace aufgebauten Zentrifugenröhre, in der die Schwerkraft wirken soll. Dies spart viel Masse und Startvolumen ein.

Die Lagermodule sollen, wie der Name schon sagt, Fracht für die Mission lagern. Die Module sind ähnlich aufgebaut wie die aufblasbaren Stationsmodule von Bigelow Aerospace: Beim Start sind sie noch zusammengepackt und haben nur einen Bruchteil ihres späteren Volumens. Erst im Weltraum werden sie mittels Druckluft aufgepumpt und bieten damit einen großen Lagerraum. Dabei werden sie in maximal Vierer-Gruppen an dem zentralen Kopplungspunkten des Zugangstunnels plaziert Je nachdem, wie lange eine Mission dauert, können zwischen 3 und 14 dieser Lagermodule am Raumschiff angebracht werden.

Die Raumschiffdepots sind richtige Hangar für weitere kleinere Raumschiffe, wie einem Mond- oder Marslander oder einem Erkundungsraumschiff für erdnahe Asteoriden (NEOs). In ihnen können die Raumschiffe auch, so weit es geht, gewartet und getestet werden. Auch sie sind an den Kopplungspunkten des Zugangstunnels angebracht.

Das Antriebsmodul soll eines der wichtigsten Teile der Nautilus-X werden. Mit ihm sollen die Astronauten zu ihren Zielen gebracht werden. Es soll sich am Ende des Zugangstunnels befinden. Zur Zeit ist geplant, eine verbesserte Version des VASIMR-Triebwerks, das z.Z. von Ad Astra Technologies entwickelt wird und auf der ISS getestet werden soll, als Antriebseinheit zu nehmen. Das VASIMR-Triebwerk basiert darauf, dass Plasma mittels Magnetfelder ausgestoßen wird und somit einen höheren Wirkungsgrad bringen soll als bisherige chemische Triebwerke.

Die Energieversorgung soll, ähnlich wie bei der ISS, über Solarzellen laufen. Diese sollen am Hauptmodul angebracht werden. Diese Art der Energieversorgung ist aber nur im inneren Sonnensystem möglich. Für spätere Flüge zu den äußeren Planeten bräuchte man eine andere Energiequelle.

Schließlich soll das Raumschiff, ähnlich wie die ISS, auch über einen eigenen Roboterarm verfügen. Dieser soll dann, wie sein Pendant auf der ISS, die Astronauten bei Reparaturarbeiten unterstützen.

Seinen Ursprung hat das Konzept in der Asche des Constellation-Programms und der Entscheidung der US-Regierung, dass vermehrt das gesamte innere Sonnensystem einschließlich der Erforschung erdnaher Asteoriden (NEOs) in den Blickpunkt fallen sollte. Darauf begann man mit der Konzeption eines Raumschiffes, dass solche Missionen möglich machen kann. Auch dachte man darüber nach, eine „Raumstation“ an den Lagrange-Punkten L1 und L3 des Erde-Mond-Systems zu plazieren, um dort z.B. ein „Bahnhof“ für Mondmissionen zu sein. Nautilus-X ist ein Konzept, dass sowohl die Anforderungen eines „Weltraumbahnhofes“ als auch die eines Raumschiffes erfüllt. Das Raumschiff soll in der Lage sein, sechs Astronauten (so viel kann eine Orion-Kapsel starten) zwischen einem und 24 Monaten zu versorgen und mit diesen zu ihrem Bestimmungsort und wieder zurück zur Erde zu kommen.

Es gibt sogar schon erste Pläne zum Test einiger Komponenten. So soll in den nächsten Jahren ein im Maßstab verkleinertes Modell der Zentrifuge zur ISS gestartet werden, um diese zu testen. Dieses soll dann an PMA 2 angekoppelt werden.

Verwandte Websites:

• Präsentation auf Google docs
• Präsentation zu Nautilus-X

Raumcon:

• NASA – Nautilus-X

Der Beitrag Ein interplanetares Raumschiff für die NASA erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: JPL. Vertont von Peter Rittinger.

Im Rahmen der Erforschung des Saturnsystems durch die Raumsonde Cassini entdeckten Wissenschaftler im Juli 2005, dass der Saturnmond Enceladus geologisch aktiv ist. Diese Aktivität konzentriert sich auf vier nahezu parallel verlaufende Einschnitte in der Südpolregion des Mondes, welche sich über eine Länge von jeweils 130 Kilometern erstrecken und dabei eine Breite von jeweils fast zwei Kilometern erreichen. Aus diesen so genannten Tigerstreifen treten Fontänen aus Wasserdampf und Eiskristallen aus.

Als Energiequelle für diese Aktivität vermuten die Planetenforscher Gezeitenwechselwirkungen mit dem benachbarten Saturnmond Dione und eine Erwärmung des Inneren von Enceladus durch den Zerfall von dort befindlichen radioaktiven Nukliden. Das Austreten der Fontänen hat einen erhöhten Temperaturausstoß in der unmittelbaren Umgebung der Tigerstreifen zur Folge.

Im Rahmen einer früheren Studie im Jahr 2007 wurde die dabei zur Verfügung stehende Energieleistung ursprünglich auf einen Wert von etwa 1,4 Gigawatt berechnet. Rund 1,1 Gigawatt würden dabei durch die Gezeitenwechselwirkungen mit Dione freigesetzt werden, weitere 0,3 Gigawatt durch die Erwärmung mittels des radioaktiven Zerfalls im Inneren des Mondes.

Durch neue Datenanalysen kommen die an der Cassini-Mission beteiligten Wissenschaftler jetzt aber zu dem Ergebnis, dass der Energieausstoß in Wirklichkeit um mehr als das Elffache höher auszufallen scheint. Demzufolge wird in der Südpolregion des Mondes ein Wärmeausstoß von mehr als 15,8 Gigawatt erzeugt. Zum Vergleich: Die heißen Quellen des Yellowstone-Nationalparks in den Vereinigten Staaten von Amerika erzeugen eine Wärmeleistung, welche um das rund 2,6-fache niedriger ausfällt. Durch welche Prozesse unter der Oberfläche des Mondes so viel Energie erzeugt wird, kann momentan allerdings noch nicht erklärt werden.
„Der zugrundeliegende Mechanismus, der in der Lage ist, diese beobachtete große Energiemenge zu erzeugen, bleibt für uns gegenwärtig noch ein Rätsel“, so Carly Howett vom Southwest Research Institute in Boulder im US-Bundesstaat Colorado, die Hauptautorin der neuen Studie. „Er stellt eine Herausforderung für die gegenwärtig bestehenden Modelle bezüglich der Wärmeerzeugung unter der Oberfläche von Enceladus dar.“ Die neuen Resultate beruhen auf der Auswertung von Messdaten, welche seit dem Jahr 2008 von den beteiligten Wissenschaftlern mit dem Composite Infrared Spectrometer (CIRS), einem Infrarot-Spektrometer für Temperaturmessungen an Bord der NASA-Sonde Cassini, gesammelt wurden.

Eine von dem Forscherteam um Carly Howett für möglich gehaltene Erklärung wäre, dass die durch die orbitale Interaktion mit Dione und Saturn auf Enceladus einwirkenden Gezeitenkräfte zeitlichen Schwankungen unterworfen sind. Eventuell hat Cassini dabei die Temperatur auf der Südhemisphäre von Enceladus zufällig gerade zu einem Zeitpunkt einer ungewöhnlich hoher Aktivität vermessen.

Der gemessene hohe Hitzefluss lässt es jetzt noch wahrscheinlicher erscheinen, dass unter der Oberfläche von Enceladus flüssiges Wasser vorhanden ist, welches sich zwischen der vereisten Oberfläche und dem Felskern des Mondes in Form eines unterirdischen Ozeans oder eines unter dem Südpol befindlichen Sees angesammelt hat. Diese Annahme wird zusätzlich von neueren Untersuchungen der chemischen Zusammensetzung der durch die Geysire der Tigerstreifen ausgestoßenen Eispartikel gestützt. Einige dieser Eiskristalle beinhalten verschiedene Salze. Diese Salzminerale, so die Wissenschaftler, könnten zuvor durch flüssiges Wasser aus dem mineralhaltigen Felskern des Mondes herausgewaschen worden sein.

„Die mögliche Existenz von flüssigem Wasser, das Vorhandensein einer Energiequelle und die Beobachtung von organischen, kohlenstoffhaltigen Stoffen in den von Enceladus ausgehenden Geysiren machen den Mond zu einem besonders interessanten Beobachtungsobjekt für die Astrobiologen“, so Carly Howett.

Die hier kurz vorgestellten Forschungsergebnisse wurden letzte Woche in Houston/ Texas im Rahmen der diesjährigen „Lunar and Planetary Science Conference“ (LPSC 2011) bekanntgegeben und zudem am 4. März 2011 in der Fachzeitschrift „Journal of Geophysical Research“ publiziert.

Raumcon-Forum:

• Saturnmond Enceladus
• Raumsonde CASSINI

Verwandte Seiten:

• Cassini-Huygens Sonderseite
• Cassini-Huygens Newsarchiv

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Ein Beitrag von Thomas Weyrauch. Quelle: NASA.

Das Gammastrahlen-Weltraumteleskop Fermi hatte seit seinem Start am 11. Juni 2008 als GLAST (Gamma-ray Large Area Space Telescope) 16 der bei der Analyse berücksichtigten Pulsare entdeckt. Fermi ist das erste Raumfahrzeug, das in der Lage ist, Pulsare allein anhand ihrer Gammastrahlenemission auszumachen.

Die von Fermi gefundenen Pulsare wurden im Rahmen einer ausgedehnten Suche nach periodischen Fluktuationen von Gammastrahlung entdeckt, Daten aus fünf Beobachtungsmonaten wurden unter Zuhilfenahme von neuartigen Computerberechnungsmethoden ausgewertet.

Vor dem Start von Fermi hatte man noch geglaubt, das Weltraumteleskop werde im Laufe seiner Mission etwa eine Handvoll neue Pulsare finden, nun wurden schon in den ersten fünf Monaten 16 neue Pulsare entdeckt, was alle ursprünglichen Erwartungen übertrifft.

Ein Pulsar ist der übriggebliebene Kern eines explodierten Sternes, rotiert sehr schnell und weist ein sehr starkes Magnetfeld auf. Die meisten der bisher entdeckten rund 1.800 Pulsare wurden aufgrund ihrer periodischen Aussendung von Radionstrahlung entdeckt, die, wie man, glaubt, aus dem Bereich der magnetischen Pole der Pulsare kommt.

Während die von einem Pulsar ausgesandte Gammastrahlung rund 10 Prozent oder mehr der abgestrahlten Gesamtenergie ausmacht, stellt die Radiostrahlung nur einige wenige Millionenstel der abgestrahlten Gesamtenergie dar. Eine Radioteleskop auf der Erde kann einen Pulsar anhand seiner Radiowellenemission nur dann ausmachen, wenn der stark gebündelte Strahl gerade über die Erde streicht.

Der Pulsar Vela (PSR B0833-45 bzw. PSR J0835-4510) mit etwa 11 Umdrehungen pro Sekunde ist die stärkste Quelle von Gammastrahlung am Himmel. Trotzdem erreicht nur ein sehr geringer Anteil dieser Strahlung die Erde und ihre Satelliten. Fermis Large Area Telescope (LAT) sieht nur etwa alle zwei Minuten ein einzelnes Gamma-Photon von Vela.

Etwa alle tausend Rotationen von Vela erreicht also ein Gamma-Photon das LAT. Von den im Rahmen der Studien untersuchten Pulsaren sind die Schwächsten solche, von denen nur zwei Gamma-Photonen am Tag empfangen werden.

Fermi konnte aufklären, dass auch Pulsare mit Rotationsperioden im Bereich von Millisekunden Gammastrahlung aussenden können. Man geht nun davon aus, dass bei normalen Pulsaren und Millisekundenpulsaren trotz aller Unterschiede der gleiche Zusammenhang für die Abgabe der Gammastrahlung verantwortlich ist.

Die Strahlungsabgabe eines Pulsars führt zu einer allmählichen Reduzierung der Rotationsgeschwindigkeit, was letztlich zum Verlust des für einen Pulsar charakteristischen Abstrahlverhaltens führt. Im Radiowellenbereich bereits beobachtete Pulsare, die durch Materiezugewinn durch von einem nahen zweiten Objekt abgezogenes Material wieder ausreichende Rotationsgeschwindigkeit erreichten, waren auch für Fermi im Gammastrahlenbereich sichtbar.

Raumcon Astronomie:

• Weltraumteleskop Fermi (ehemals GLAST)

Der Beitrag Fermi und die Pulsare erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Günther Glatzel. Quelle: Nowosti Kosmonawtiki, Westi, RIA Nowosti, Raumcon, Wikipedia.

In der Wikipedia wird mit dem Wort Rus sowohl ein Gebiet als auch ein Volk bezeichnet, aus dem die heutigen Russen hervorgegangen sind. Das in Russland neu zu entwickelnde Gespann aus Trägerrakete und Raumschiff trägt – zumindest vorläufig – diese traditionsbewusste Bezeichnung. Damit wird ein modernes System für die nächsten Jahrzehnte entwickelt, das komplett russische Ressourcen verwendet. Hinzu kommt der bereits seit 1995 in Entwicklung befindliche modulare Träger Angara.

Nachdem dieser in seinen Anfangsjahren wegen spärlicher Finanzausstattung nur langsam von der Idee zur Realität wurde, geben Chrunitschew und Auftragnehmer (darunter Energomasch und Poljot) jetzt ordentlich Gas. Startrampen werden in Plessezk, Baikonur und zukünftig in Wostotschni gebaut, die erste wird wohl im nächsten Jahr fertig sein. Die universellen Raketenmodule URM 1 und URM 2 befinden sich bereits in der Testphase.

Ein cleveres Konzept sieht eine ganze Raketenfamilie vor, das aus nur zwei Standardeinheiten in verschiedenen Konfigurationen Raketen für unterschiedlich schwere Nutzlasten und nahezu beliebige Bahnen modular zusammenstellt. Die Nutzlasten reichen dabei von 1,5 t bis etwa 24,5 t (evtl. sogar 40 t) für niedrige Erdorbits. Das URM 1 ist mit einem Triebwerk des Typs RD 191 ausgerüstet und wird für die erste Stufe sowie für 2 bis 5 (evtl. 7) Booster, die um diese längere Hauptstufe herum gruppiert werden können, verwendet. Das URM 2 hingegen ist mit vier RD-0124A-Triebwerken als universelle Oberstufe konzipiert. Beide Module verwenden Kerosin und flüssigen Sauerstoff als Treibstoffkomponenten in den zugehörigen Tanks. Durch die Universalität kann die Massenfertigung für vergleichsweise niedrige Kosten sorgen. Auch die Startplattformen sind universell, von der kleinsten bis zur größten Variante wird derselbe Komplex eingesetzt.

In der Diskussion waren auch wiederverwendbare Triebwerke bzw. Booster oder die Verwendung von Dreikomponenten-Treibstoff (Kerosin, Wasserstoff, Sauerstoff). Technische Entwicklungen in dieser Richtung wurde ebenfalls geleistet. Zu Beginn aber wird man wohl auf bewährte Technik zurückgreifen. Bisher zumindest hat sich Wiederverwendbarkeit stets als starker Kostentreiber bemerkbar gemacht.

Beim neuen Raumschiff mit der Projektbezeichnung „Rus“ will Energia nun aber möglicherweise das Gegenteil beweisen. „Es könnte eine Kapsel sein …“. Mit dieser Aussage wollte Anatoli Perminow, seines Zeichens Chef der russischen Raumfahrtbehörde Roskosmos, wohl andeuten, dass man für das gleiche Geld auch ein anderes Konzept annnehmen würde, wenn es im vorgegebenen Zeit- und Sicherheitsrahmen bleibt und für Mondflüge geeignet ist. Prompt sieht man im russischen Fernsehen ein Auftriebskörperkonzept, das stark an den bereits seit 2000 entwickelten Klipper erinnert. Besatzungskabine und Hitzeschutz könnten modular eingesetzt werden. Wenn beides wiederverwendbar ausgelegt ist, könnte ein zu stark abgenutzter Hitzeschutz bei derselben Kabine durch einen anderen ersetzt werden. Man könnte aber auch ablative Materialien verwenden und damit bei jedem Flug einen neuen Hitzeschild anbringen, je nachdem, was sich als günstiger für Sicherheit und Kosten herausstellt.

Das Raumschiff für 4 bis 6 Personen und maximal eine halbe Tonne Fracht startet auf jeden Fall an der Spitze einer Rakete und besitzt nur ein Antriebssystem für Bahnmanöver und den Bremsimpuls für die Rückkehr zur Erde. Komplexe und schwere Antriebskomponenten wie beim Space Shuttle entfallen damit. Außerdem könnte ein neues Rettungssystem unter dem Raumfahrzeug zum Einsatz kommen, das aber im Normalfall zur Zirkularisierung des Orbits verwendet wird und damit nicht mehr nutzlos verlorengeht. Die Landung soll nicht per Fallschirm erfolgen. Stattdessen sollen Landetriebwerke in der Endphase das weiche Aufsetzen garantieren. Außergewöhnliche aerodynamische Steuermöglichkeiten könnten für eine verlängerte Flugbahn sorgen, in deren Verlauf präziser gesteuert werden kann. Außerdem würden die Belastungen gegenüber dem heutigen Konzept deutlich reduziert. Auf jeden Fall soll das Raumschiff relativ punktgenaue Landungen ohne große Vorbereitungen erlauben.

Wie die dazu erforderliche Steuerfähigkeit gewährleistet werden soll, bleibt zunächst ein Geheimnis. Offiziell will Energia im Augenblick noch keine detaillierten Informationen bekanntgeben. Zunächst finanziert Roskosmos mit 800 Millionen Rubeln (17 Millionen Euro) eine Machbarkeitsstudie, die bis Mitte/Ende 2010 abgeschlossen sein soll. Entwicklung und Bau des Raumschiffes sowie Boden- und Abwurftests sollen bis 2015 abgeschlossen sein. Den ersten bemannten Start nimmt man derzeit für 2018 ins Visier.

Der dazu passende Träger für bemannte Missionen soll von Progress, dem Hersteller der Sojus-Trägerrakete, unter Beteiligung von Energia und Makajew entwickelt werden. Er verwendet bewährte, bereits existierende Komponenten. In der ersten Stufe und den Boostern (2. Stufe) sollen RD 180 aus Kerosin und Sauerstoff den nötigen Schub produzieren. Die Oberstufe wird kryogen, verwendet also flüssigen Wasserstoff und flüssigen Sauerstoff als Antriebsmedien. Hier soll die für die Energia-Trägerrakete in den Achtziger Jahren entwickelte Technologie verbessert werden und zum Serieneinsatz kommen. Die RD-0146-Triebwerke stehen ebenfalls schon zur Verfügung. Aufgrund dieser Tatsachen erscheint ein Ersteinsatz um 2015 durchaus realistisch.

Raumcon:

• Thread Russische Raumfahrt ab 31. März
• Angara
• Klipper

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Quelle: ESA.

Der Auswahlprozess, der mit 5.600 Bewerbern begonnen hatte, wurde mit der gestrigen Vorstellung der letzten 4 Teilnehmer im ESA Hauptquartier in Paris abgeschlossen.
„Diese vier Männer sind hoch motiviert!“ sagt Jennifer Ngo-Anh, Mars500-Programm-Managerin der ESA. „Natürlich sind sie abenteuerlustig und sehr ambitioniert aber sie sind nicht übermäßig konkurrenzbetont. Sie haben sich als gute Teamplayer gezeigt, was sie auch zu idealen Studienteilnehmern macht“.

Erste und zweite Crew
Nach einem zweimonatigen Training für ihre Mission werden zwei der Teilnehmer als Hauptbesatzung ausgewählt. Diese werden gemeinsam mit den von russischer Seite bestimmten Crewmitgliedern die speziell entworfene Isolations-Station in Moskau beziehen.

In einem Kooperationsprojekt zwischen dem ESA-Direktorat für bemannte Raumfahrt und dem russischen Institut für Biomedizinische Probleme (IBMP), wird die sechsköpfige Crew 105 Tage lang in der kürzlich fertiggestellten Einrichtung leben, essen, schlafen und arbeiten.

In dieser Zeit wird die Crew Teile einer simulierten Mars-Mission durchführen. Ihr Aufenthalt gehört zu den Vorbereitungen der vollen Mars500-Studie, die später im Jahre 2009 starten wird. Darin wird eine andere sechsköpfige Crew von der Außenwelt isoliert eine komplette 520-Tage-Marsmission erfüllen.

Ziel der Mars500-Studie ist es, Daten, Wissen und Erfahrungen zu sammeln, die dabei helfen, eine reale Marsmission vorzubereiten. Die Teilnehmer werden an wissenschaftlichen Experimenten teilnehmen, die den Effekt der Isolation auf verschiedene psychische und physische Aspekte wie Stress, Hormonregulierung, Immunität, Schlaf, Stimmung sowie die Effizienz von Nahrungsergänzungsmitteln untersuchen.

Eine einzigartige Erfahrung
Es ist keine Überraschung zu hören, dass alle vier Männer stolz sind, ausgewählt worden zu sein. „Ich fühle mich geehrt und bin neugierig darauf, das Projekt durchzuführen“ sagt der Franzose Cedric Mabilotte (34) aus Paris. „Es ist eine einzigartige Erfahrung im Zentrum der derzeitigen Aktivitäten in der bemannten Raumfahrt. Das sind Geschichten, die wir noch unseren Enkeln erzählen werden!“

„Damit ist natürlich auch eine große Verantwortung verbunden“ fügt Airline-Pilot Cyrille Fournier (40) aus Frankreich hinzu. „Ich weiß, dass das Mars500-Programm wichtig für die ESA ist und – so hoffe ich – auch für die Erkundung des Weltraums. Man trägt also eine ziemlich große Verantwortung dafür, dass alle Experimente korrekt ablaufen und interessante Ergebnisse liefern.“

Die meisten von uns würden die Aussicht, 15 Wochen auf engstem Raum mit fünf anderen Menschen zu verbringen, wohl nicht genießen. Aber Arc`hanmael Gaillard (32), Elektronik-Ingenieur aus Rennes in Frankreich, ist überzeugt, die Herausforderung zu meistern. „Ich habe mehrere Jahre in Reinräumen gearbeitet, ich bin an enge Umgebungen gewöhnt“, sagt Gaillard. „Ich freue mich darauf, Lösungen vorzuschlagen, die letztlich die Bedingungen während einer echten Marsmission verbessern können.“

Die Teilnehmer haben bereits angefangen darüber nachzudenken, welche persönlichen Gegenstände sie mit in die Einrichtung nehmen wollen. Da der Platz beschränkt ist, kann nur pro Teilnehmer nur ein Standardkoffer mit persönlichen Gegenständen mitgenommen werden. Wie die anderen drei Teilnehmer, plant auch der Deutsche Oliver Knickel (28), ein Maschinenbauingenieur der Bundeswehr, nichts Großes mitzunehmen: „Vermutlich einige Familienfotos, Musik und Bücher. So kann ich lesen, um mir die Zeit zu vertreiben.“

Herausforderungen
Alle vier stimmen darin überein, dass es schwierig sein wird, so lange Zeit von Freunden und der Familie getrennt zu sein. Allerdings glaubt Knickel, dass die vollständige Beendigung der Studie seine größte Herausforderung darstellt. „Einzusteigen und erfolgreich teilzunehmen“, erklärt Knickel. „Nicht aufzugeben und die gesamte Mission erfüllen.“

„Das Schwierigste werden wahrscheinlich die kleinen Ereignisse des Alltags sein. Dinge, die wir nicht erwarten“, ergänzt Fournier. „Es ist einfacher sich auf Ereignisse einzustellen und sie zu planen, aber wenn unerwartete Dinge geschehen, die man nicht vorhersehen kann, muss man darauf eingestellt sein, damit klar zu kommen.“

„Der menschliche Faktor ist für mich am interessantesten und am komplexesten. Es wird eine tiefe soziale Erfahrung werden“, sagt Mabilotte. „Es wird keine Herausforderung im Sinne von „Schwierigkeit“ sein, sondern im Sinne einer wertvollen Erfahrung.“

Die vier Teilnehmen werden ihr Training im Januar in Moskau aufnehmen. Die sechsköpfige Crew soll die 105-Tage-Studie in der Isolations-Einrichtung am 24. März beginnen.

Interview mit dem deutschen Teilnehmer Oliver Knickel
ESA: Du bist unter den letzten vier Kandidaten, wie fühlst Du dich?

Knickel: Ich bin definitiv stolz darauf, unter den letzen Vieren zu sein. Es ist ein großartiges Gefühl, noch immer an der Studie teilzunehmen und die Möglichkeit zu haben, am Training in Moskau teilzunehmen.

E: Was war Deine Motivation, an Mars500 teilzunehmen?

K: Ich dachte, es wäre eine großartige Gelegenheit, in Etwas eingebunden zu sein, was am Ende dazu führt, dass Menschen den Mars erreichen können. Es ist auch toll in eine Studie eingebunden zu sein, die sich mit realen Weltraumfragen beschäftigt – und wie echte Astronauten zu trainieren.

E: Wie hast Du Dich, Deine Freunde und Familie darauf vorbereitet, so lange fort zu sein?

K: Das ist der schwierigste Teil. Ich bekomme viel Unterstützung von meiner Familie und meiner Freundin. Sie denken auch, dass es großartig ist, an dem Projekt teilzunehmen zu können. Natürlich wird es hart, so lange von ihnen getrennt zu sein.

E: Was wird Deine größte persönliche Herausforderung sein?

K: Die gesamte Studie an sich, denke ich. Einzusteigen und Teil davon zu werden. Die Mission erfolgreich zu bestreiten und die Probleme zu lösen, vor die wir gestellt werden. Während der langen Zeit nicht aufzugeben und die gesamte Mission erfolgreich abzuschließen.

E: Was denkst Du über die Station?

K: Die Anlage macht einen tollen Eindruck. Es war noch eine Baustelle und ich konnte sehen, welche Anstrengungen unternommen wurden, sie zu errichten. Die Station wuchs und entwickelte sich. Es ist eine hochtechnologisch ausgestatte Anlage – ich bin davon beeindruckt. Innen allerdings ist es tatsächlich ziemlich eng. Aber ich denke, ich muss diese Herausforderung annehmen.

E: Und der Kommandant?

K: Er ist ein Prachtkerl! Ein echter russischer Kosmonaut. Wir haben mit ihm zu Mittag gegessen und er hat uns die Station gezeigt. Ein interessanter und kluger Mensch.

E: Wie gut ist Dein Russisch?

K: Nicht annähernd so flüssig wie mein Englisch, aber ich denke, zum Kommunizieren reicht es.

Meldung von www.esa.de übernommen

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Raumcon:

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

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

Ein Beitrag von Günther Glatzel. Quelle: Lawrence Livermore National Laboratory.

Bisherige Modellrechnungen ergaben eine Obergrenze der konventionellen Sternentstehung bei etwa 40 Sonnenmassen. Eine riesige interstellare Gaswolke zieht sich aufgrund ihrer eigenen Gravitation zusammen, im Zentrum verdichtet sich das Gas bis es zur Zündung von Kernverschmelzungsprozessen kommt. Die dabei frei werdende Energie wird in alle Richtungen abgestrahlt. Der Strahlungsdruck wirkt der Gravitation entgegen. Irgendwann wird ein Gleichgewicht erreicht, der Stern kann keine weitere Masse aus der umgebenden Akkretionsscheibe mehr aufnehmen.
Astronomen kennen aber seit langem massivere Sterne bis zu 120 Sonnenmassen. In der neuen Computersimulation wurden nun physikalische Prozesse in mehrjähiger Arbeit detaillierter berücksichtigt und modelliert. Dabei zeigten sich mehrere neue Effekte.

Zum einen entstanden zunächst in der Akkretionsscheibe mehrere Konzentrationspunkte, die sich auch zu mehreren Sternen entwickeln konnten. Zumeist wurden sie aber bereits in einem Vorstadium vom zentralen Protostern geschluckt. In der Simulation, die 57.000 Jahre Sternentstehung umfasste, bildeten sich trotzdem drei Sterne, von denen einer in einen weiten Orbit geschleudert wurde und später mit dem Hauptstern verschmolz. Am Ende blieben zwei massive Sterne mit 41,5 bzw. 29,2 Sonnenmassen übrig. Die Daten der Simulation lassen aber den Schluss zu, dass Mehrfachsysteme bei der Entstehung massiver Sterne häufig sein sollten.

„Ursprünglich erforschten wir nur die Physik der Entstehung massiver Sterne“, sagte Richard Klein, Wissenschaftler vom Lawrence Livermore National Laboratory. „Dabei fanden wir heraus, dass gravitative Instabilitäten dafür verantwortlich sind, dass sich um massive Sterne Begleitsterne bilden.“

Hauptergebnis der Studie ist aber, wie es – entgegen der bisher belegten Theorie – überhaupt zu so massiven Sternen kommen kann. Die bereits erwähnten Instabilitäten im Gravitationsfeld innerhalb der Akkretionsscheibe verursachen fingerähnliche Kanäle, durch die auch dann noch Materie zum Stern strömt, wenn der Strahlungsdruck übermächtig erscheint. An bestimmten Stellen bilden sich nämlich optisch dünne Blasen, aus denen der Hauptteil der vom Kern kommenden Strahlung austritt. Dadurch entstehen die strahlungsarmen Kanäle, in denen die Materie aufgrund der nach wie vor wirkenden Gravitation zum Stern strömt.

Die Studie wurde von der National Science Foundation der USA, der NASA und dem US-Energieministerium unterstützt.

Der Beitrag Entstehung massiver Sterne simuliert erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Hans J. Kemm. Quelle: DLR/ESA.

Die von den zuständigen Ministern der 18 Mitgliedstaaten sowie dem assoziierten Mitgliedsland Kanada gefassten Beschlüsse stellen einen wichtigen Schritt dar, um die ESA mit den notwendigen Mitteln auszustatten, sich den globalen Herausforderungen zu stellen.

In Anbetracht der Bedeutung der Raumfahrt und ihrer Wichtigkeit für die Unabhängigkeit, die Sicherheit und den Wohlstand Europas haben die Minister vier Entschließungen formuliert und angenommen:

• die Rolle der Raumfahrt bei der Verwirklichung der globalen Ziele Europas, die die politischen und programmatischen Höhepunke der Ratstagung auf Ministerebene zusammenfasst.
• das Mittelvolumen der obligatorischen Tätigkeiten der Organisation für ihre weltraumwissenschaftlichen Programme und grundlegenden Tätigkeiten im Zeitraum 2009–2013 festzusetzen.
• Erneuerung des Beitrags der ESA-Mitgliedstaaten zu den laufenden Kosten des Raumfahrtzentrums Guayana, Europas Raumflughafen im südamerikanischen Französisch-Guayana.
• die weitere Entwicklung der Organisation, die von der Finanzmanagementreform über das Beschlussfassungsverfahren und die Industrie- und Beschaffungspolitik bis hin zur weiteren Entwicklung der Standortinfrastruktur reicht.

Insgesamt wurden von den Mitgliedsstaaten Programme im Wert von gut 10 Milliarden Euro beschlossen. Davon zeichnet die Bundesrepublik Deutschland allein für die kommenden Jahre insgesamt 2,7 Milliarden Euro und bleibt damit die größte Raumfahrtnation im europäischen Verbund. Bereits 2008 war Deutschland mit 603 Millionen Euro stärkster ESA-Partner und trägt auch in Zukunft rund ein Viertel aller Beiträge.
Weitere Punkte des jetzt beschlossenen Programms sind unter anderen die Gewährleistung des autonomen Zugangs zum All mit wettbewerbsfähigen Trägersystemen, die dritte Generation des Wettersatelliten Meteosat und die zukünftige Nutzung der internationalen Raumstation ISS.

Europa wird in Zukunft mit drei Trägern einen autonomen Zugang zum All haben. Hierdurch kann Europa ungehindert und unabhängig von anderen Raumfahrtnationen das All in so wichtigen Bereichen wie der Erdbeobachtung, Meteorologie, Aufklärung, Kommunikation und Navigation nutzen. Als Kernziele der Weiterentwicklung der Ariane 5 soll zum einen die Nutzlastkapazität um etwa 1,5 Tonnen gesteigert werden, um mittelfristig Doppelstarts für die kommerzielle Vermarktung des Trägers garantieren zu können. Zum anderen soll das System durch eine wiederzündbare, kryogene Oberstufe aus Deutschland flexibler werden, um unterschiedliche Zielorbits zu erreichen. Die ESA unterstützt zudem die künftigen Starts der russischen Sojus-Raketen vom europäischen Weltraumstartplatz Kourou sowie den Einsatz der Trägerrakete Vega für Lasten bis zu 1.500 Kilogramm ab 2009.

Für die Wetterbeobachtung beschloss der Ministerrat die dritte Generation des europäischen Satellitensystems Meteosat (MTG, Meteosat Third Generation), die in den Jahren 2009 bis 2020 verwirklicht werden soll. MTG besteht aus sechs geostationären Satelliten. Sie setzen die Datenreihe der bisherigen Generationen mit besserer zeitlicher, räumlicher und spektraler Auflösung fort. Zudem wird die Unwetterwarnung durch die Beobachtung von Blitzen erweitert und die Verteilung von Temperaturen, Feuchtigkeit und Winden dreidimensional erfasst.

Die ESA bekräftigte nochmals, die ISS auch künftig zu nutzen. Der Start des europäischen Labors Columbus und die erfolgreiche Mission des Automatischen Transfer Vehicle (ATV) haben die hervorragende Kompetenz Europas auf diesem Gebiet der Raumfahrt weltweit sichtbar gemacht. Im Rahmen des ESA-Programms für den Betrieb der Raumstation von 2008 bis 2012 sind rund 562 Millionen Euro festgeschrieben. Finanziert wird hiermit der Betrieb von Columbus, Bau, Start und Betrieb der künftigen ATVs, Integration und Betrieb von Nutzlasten sowie Ausbildung und Unterstützung der europäischen Astronauten.
Weiterhin beschlossen die Minister eine Studie zur Fortentwicklung des ATV für den sicheren Wiedereintritt in die Erdatmosphäre sowie eine Studie für eine robotische Landemission auf dem Mond.

Die Kosten für die europäische Mars-Mission ExoMars waren von ursprünglich geplanten 593 Millionen auf 1,2 Milliarden Euro angestiegen. Für das Programm wurde eine Neukonzipierung bei maximal einer Milliarde Euro beschlossen. Der Start ist für das Jahr 2016 vorgesehen. ExoMars soll die Marsoberfläche nach Spuren von Leben untersuchen und die geophysikalischen Eigenschaften des Planeten erkunden.

Auf dieser Tagung haben die Minister der ESA-Mitgliedstaaten die Gelegenheit genutzt, um auf den jüngsten Erfolgen und Errungenschaften Europas in der Raumfahrt aufzubauen. Es wurde aber auch über die Finanzierung des Programms zur Weiterentwicklung des Globalen Navigationssatellitensystems Galileo verhandelt, sowie über die Finanzierung der Inangriffnahme eines Programms zur Erfassung der Weltraumlage, mit dem Informationen zum Schutz der europäischen Weltraumsysteme gegen Weltraummüll und gegen die Einflüsse ungünstigen Weltraumwetters bereitgestellt werden sollen.

Der Beitrag ESA-Ministerrat entscheidet über Raumfahrtzukunft erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Karl Urban. Quelle: DLR.

Ein Aufenthalt in Schwerelosigkeit während Weltraummissionen führt zu verschiedenen Veränderungen von Funktionen und Systemen des menschlichen Körpers und kann die Gesundheit und Leistungsfähigkeit von Astronauten nachteilig beeinflussen. Durch den Wegfall der Schwerkraft und der daraus resultierenden fehlenden mechanischen Belastung kommt es im All zu einem massiven Abbau von Muskel- und Knochenmasse. Besonders betroffen sind davon vor allem die unteren Extremitäten des Körpers. Ein Wegfall der Schwerkraft führt gleichzeitig auch zur Verschiebung der Flüssigkeiten des Organismus´ (z. B. Blut) in die oberen Körperareale, was sich vor allem auf das Herz-Kreislaufsystem auswirkt, so dass dieses in Schwerelosigkeit in seiner Funktion geschwächt wird.
Aus diesem Grund sucht das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) derzeit nach Probanden für eine Bettruhestudie. Dabei geht es um kürzere, rund zwei Wochen andauernde stationäre Phasen, bei denen verschiedene Strategien dem Muskelschwund im All zu begegnen, getestet werden sollen. Die stationären Phasen müssen zweimal wiederholt werden. Freundlich für Studenten ist die terminliche Ausrichtung auf Semesterferien.

Mehr Informationen zur Bettruhestudie finden Sie in dieser PDF-Datei sowie bei DLR Probandensuchen.

Der Beitrag DLR sucht Probanden für Bettruhe-Studie erschien zuerst auf Raumfahrer.net.