Download - W-Seminar Mars-der rote Planet Thema: Moderne Missionen zum Mars ABSCHLUSSPRÄSENTATION.

W-SeminarMars-der rote Planet

Thema: Moderne Missionen zum Mars

ABSCHLUSSPRÄSENTATION

GLIEDERUNG

1. Aktuelle Missionen

1.1. Phobos Grunt

1.2. Curiosity

2. Geplante Missionen

2.1. MAVEN (USA) 2013

2.2. ExoMars (Europa/USA) 2018

2.3. Mars Sample Return (Europa/USA) ca. 2020

2.4. Erster bemannter Flug zum Mars 2031?

2.5. Ideen zur Erleichterung zukünftiger Missionen

3. Vergleich: Vorstellung der Marsmissionen

3.1. Heute

3.2. Vor ca. 50 Jahren

4. Abschluss

4.1. Vorstellung von Marsmissionen in ca. 50 Jahren

1. AKTUELLE MISSIONEN

1.1. PHOBOS GRUNTEntwicklung:

- Beginn 2001, wurde jedoch bis 2003 kaum finanziert, sodass der ursprünglich geplante Starttermin im Jahr 2007 nicht gehalten werden konnte

-> Bereitstellung von Geldern der russischen Regierung ab 2004

-> 2005 wurde schließlich ein Start der Sonde für Oktober 2009 anvisiert

- Enge Verhandlungen mit China -> Beschluss, chinesischen Yinghuo 1 mitzunehmen,um ihn für eigenständige Aktivitäten am Mars loszulassen

- Entwicklung der Geräte an der Hong Kong Polytechnik University

Ablauf/Ziele :

- Transfer zum Mars sollte im Normalfall ungefähr 11 Monate dauern

- Nach Eintritt in die Marsumlaufbahn -> Erfassung des Marsmondes Phobos und evtl. auch des Mars

- Best Case Szenario der Mission: Auf Marsmond landen, Bodenproben entnehmen, diese in eine Kapsel stecken, die dann evtl. auf die Erde zurückgeschickt werden kann

- Start im November 2011 geglückt -> Sonde konnte aber die Erdumlaufbahn nicht durchbrechen, da das Fregat-System (Zünden der Triebwerke) nicht funktionierte

-> Funk bzw. Fernsteuerung fiel auch aus -> alle Versuche, wieder Kontakt herzustellen, schlugen fehl

-> Sonde verglühte in Erdatmosphäre -> Absturz mitte Januar 2012 über dem Pazifik

Technisches:

- Chemischer Antrieb-> schwerere Sonde -> weniger Nutzlast

- Chromatographie-Massenspektrometer

- Gammaspektrometer, Neutronenspektrometer

- IR-Spektrometer

- Mikrometeorid-Detektor

- Detektor für kosmischen Staub

- Plasma-Experiment (ähnlich wie schon an Bord von Mars96)

- Langwellen-Planetenradar

- Thermodetektor

1.2.CURIOSITYEntwicklung:

- Der zuerst geplante Starttermin für Curiosity war in Ausnutzung des 2009er Startfensters zum Mars auf einen Termin zwischen dem 15. September 2009 und 04. Oktober 2009 festgelegt worden- Am 4. Dezember 2008 wurde von der NASA jedoch offiziell bekannt gegeben, dass Curiosity nicht mehr rechtzeitig fertig werden würde, da man die Teile nicht mehr intensiv genug testen konnte- Wegen der planetaren Orbitalgeometrie verschob sich leider dadurch der Starttermin um zwei ganze Jahre auf Herbst 2011

- Wegen der planetaren Orbitalgeometrie verschob sich leider dadurch der Starttermin um zwei ganze Jahre auf Herbst 2011

- Testzeit war nun genug zur Verfügung, allerdings ergaben sich bis dahin geplante Mehrkosten von etwa 400 Mio. $, die woanders eingespart werden mussten

- Die aktuelle Gesamtsumme der Mission beträgt also ca. 2,5 Milliarden $

Ziel/Aktuelles:

- Entscheidung, Krater Gale aufgrund von interessanten Sedimentablagerungen als Landeplatz zu verwenden

- Mehr über Geschichte des Mars erfahren

- Rover soll im Umkreis des Aelus Mons nach eventuellen Beweisen des früheren Lebens suchen

- Ende Oktober 2012 konnte der Rover schließlich mit seiner Baggerschaufel die vierte Bodenprobe entnehmen

- Zwei Tage später wurden auch hiervon Teile auf den Beobachtungstablett platziert und in der Folgezeit fotografisch dokumentiert, der Rest dieser vierten Probe soll im Verlauf der Zeit ebenfalls zum CheMin weitergeleitet und dort analysiert werden

- Die Klärung der Frage, ob der Mars einstmals über Bedingungen verfügte, welche theoretisch die Entstehung von Leben ermöglichten, ist eines der obersten wissenschaftlichen Ziele der Mission

Technik

- ChemCam: Instrument, dass durch Laser Gestein „sprengen“bringen kann und die Bestandteile analysieren kann

- MastCam: Hochauflösende Kamera

- DAN: Untersuchung des Marsbodens, speziell nach Wasserstoff in den Gesteinen durch Neutronenstrahlen, die von Mineralen im Boden gestreut werden

- REMS: Untersuchung des Wettergeschehens durch spezielle Sensoren

- RAD: Aktiv schon während des Fluges, Messung der Strahlenbelastung, die dazu dienen, potentielle Gefahren bei einem bemannten Flug zum Mars zu erkunden

2.GEPLANTE MISSIONEN

2.1.MAVENEntwicklung:

- Struktur von Mars Reconaissance Orbiter bzw. Mars Odysse

- Einschuß in den Marsorbit ist für den 16. September 2014 geplant

- Mission wird betreut von Wissenschaftlern für Atmosphären- und Weltraumphysik der Universität von Colorado, Missionsdurchführung obliegt der NASA Goddard Space Flight Center.

- Mission sollte nicht mehr als 485-650 Mio $ kosten

- Orbiter soll Mars in einer Höhe von 150 bis 6000 km Höhe umkreisen

- Die Arbeit am Raumschiff ist momentan im Zeitplan, auch die Budgetplanung erweist sich momentan als einhaltbar, sodass das Raumfahrzeug in nächster Zeit an die NASA geliefert werden könnte

- Eines der realistischten Marsprojekte in diesem Jarzehnt

Ziele:

- genaue Untersuchung der Zusammensetzung der Marsatmosphäre

-> dadurch Rückschlüsse auf das dortige Klima und deren Entwicklung

- die dramatische Entwicklung einer einst dichten Marsatmosphäre, die flüssiges Wasser an der Oberfläche ermöglichte, zur heutigen dünnen und trockenen Atmosphäre, besser verstanden werden

- Untersuchungen organischer Substanzen in der Marsatmosphäre im Laufe der Zeit

- Untersuchungen der Atmosphäre und deren Wechselwirken mit dem Sonnenwind

- Erfassung der Verlustraten von Gasen ins Weltraum und durch das Herausfinden der Anteile stabiler Isotope in der Atmosphäre

Technik:

3 Gruppen:

Particles and Field (P&F) Package:

-Solar Wind Electron Analyser (SWEA): Messung des Solarwindes und der ionosphärischen Elektronen

-Solar Wind Ion Analyser (SWIA): Messung von Ionendichte und -geschwindigkeit des Sonnenwindes

-Suprathermal and Thermal Ion Composition (STATIC): Messung von thermischen Ionen

-Solar Energetic Particle (SEP): Untersuchung der Auswirkungen solarer Partikel auf die obere Atmosphäre

-Langmuir Probes and Waves (LPW): Bestimmung von ionospärischen Kräften und Eintrag von Energie in die Atmosphäre durch den Sonnenwind

-Magnetometer (MAG): Messung von Magnetfeldern in der oberen Atmosphäre

Remote Sensing (RS) Package:

- Imaging Ultraviolet Spectrometer (IUVS): Messung der globalen Charakteristik/Zusammensetzung der oberen Atmosphäre und der Ionosphäre

Neutral Gas and Ion Mass Spectrometer (NGIMS):

-Messung der Teilchenzusammensetzung und Isotopenverhältnisse der neutralen und ionischen Atmosphärebestandteilen

2.2.EXOMARSEntwicklung:

- Offizieller Beginn ca. im Jahr 2006

- reine Landermission, nach den ersten Planungen besteht die Sonde aus einem Lander, einem Abstiegsmodul und einer interplanetaren Einheit, welche beim Eintritt in die Marsatmosphäre verglüht

- Kosten für Projekt werden zum Problem: von 500 Mio. $ bis später mehr als 1 Mrd $

- Später Zusammenarbeit mit NASA: 2 Starts: Einer 2016 mit einem Kommunikationsorbiter, gebaut von ESA und NASA mit so vielen europäischen Bauteilen wie möglich, und einem kleinen NASA Lander und ein zweiter Start 2018 mit dem eigentlichen Lander

- Finanzierung schien wieder möglich

- Durch Probleme und Meinungsverschiedenheiten: NASA stellte sich quer, Projekt wieder teurer -> seitdem nur noch langsamer Fortschritt und mehrere Planungen

- Momentan keine weiteren Fortschritte

- Instrumente zur Messung der ionisierenden UV Strahlung und ein Gerät um die Größe von Staubteilchen, ihre Ablagerungsrate und Bewegung und die Menge an Wasserdampf auf ihnen mit hoher Präzision zu messen- Eine Nahkamera wird Proben aus wenigen cm Entfernung untersuchen mit Auflösungen von weniger als 1mm liefern können- Spurengasen in der Marsatmosphäre bestimmen, wie z.B: Methan, Wasser, Stickoxide und Acetylen- Insbesonders die Details zu den vor einiger Zeit entdeckten Methanvorkommen auf dem Mars sind von großem Interesse- Nach Spuren früheren Lebens soll gesucht werden, dafür kann er bis zu 2 m tief bohren - Daten von der Oberfläche werden vom Carrier empfangen und zur Erde weitergeleitet

-zentraler Raumschiffkern

-Antriebssystem mit einem Hauptmotor für den Orbiteinschuß und weitere Manöver danach

-Solarzellen zur Energieversorgung mit einem Freiheitsgrad für eine Rotationsbewegung während des Orbits

-2 Module mit Lithiumionenbatterien, um die Abdeckungsphasen des Orbiters von der Sonne während eines Orbits zu neutralisieren

- Antenne mit einem Zweiachsenpositionierungssystem und einem TWTA (Travelling Wave Tube Amplifier) Verstärker für die Erdkommunikation

-Thermische 3-Phasen Steuereinheit, um die Nutzlastbestandteile von der Sonne abschirmen zu können

-125 kg Nutzlastkapazität

2.3. MARS SAMPLE RETURNEntwicklung:

- MSR ist momentan nur ein Konzept, dessen Realisierung in Planung ist

-Vorschlag: drei Missionen, der erste 2018, der zweite 2022 und der dritte 2024

- Erste Mission untersucht Mars und sucht nach guten Stellen für Proben

- Zweite Mission sucht an den Stellen, die der erste für gut befunden hat und nimmt proben bzw. speichert sie in einem Sample Return Kanister

- Dritte soll Sample Return Kanister zurückholen

Ziel:

- Das Hauptziel dieser Mission besteht v.a. darin, Proben vom Mars zur Erde zur Analyse zurückzuschicken

- Durch Analyse auf Erde kann enorm viel zur Geschichte des Mars herausgefunden werden

Technik:

- Momentan wurde zur technischen Ausstattung von MSR nicht viel veröffentlicht

- Hier einige geplante Einzelteile:

-Panorama-Kameras (Pancam),

-Emissions-Spektrometer (Minites),

-Alpha Proton Röntgenspektrometer (APXS)

-Mössbauer-Spektrometer

- Der Rover soll nach ersten Plänen ein 6-Radfahrzeug mit knapp 100kg Masse werden, ca. 131cm lang, 110cm breit und 150cm hoch. [15] [16]

2.4. ERSTER BEMANNTER FLUG ZUM MARS 2031?- Heutzutage wird viel darüber geredet, wie bzw. wann eine bemannte Marsmission stattfinden kann

- Szenario: Mission muss zum heutigen Stand der Technik von der Erde aus nur in der Nähe seiner Oppositionsstellungen zum Mars erfolgen

- Option: Start von der Erde oder der Umlaufbahn

- Astronauten benötigen jahrelanges Training

- Es bietet sich an, neben einer Landefähre (ausreichend für ein paar Tage auf der Marsoberfläche) ein weiteres Wohnmodul mit 20 Tonnen (Versorgungsgüter und Marsauto zur Vergrößerung des Bewegungsradius) vorzusehen

- Dieses Modul ermöglicht einen Aufenthalt von mehr als einem Jahr auf unserem Nachbarplaneten und bleibt später auf der Oberfläche zurück

- In einer Abschätzung der amerikanischen Raumfahrtbehörde NASA wurden 400 Mrd. US-Dollar für einen bemannten Flug zum Mars für diese Variante veranschlagt

- Eine bemannte Mission ist zum aktuellen Zeitpunkt schwer durchzuführen und wird dies auch bleiben

2.5. IDEEN ZUR ERLEICHTERUNG ZUKÜNFTIGER MARSMISSIONEN- Als Beispiel kann man das HEMP- (High Efficiency Multi Stage Plasma)-triebwerk nennen, ein Plasmaantrieb, der die heutzutage benutzten Triebwerke ersetzen soll

- HEMP ist leichter -> Mehr wichtigere Dinge können als Nutzlast verwendet werden

- HEMP hat höheren spezifischen Impuls als normale Triebwerke

- HEMP ist leichter zu handhaben

- HEMP soll 2014 an Satelliten getestet werden

• Zwischenlandung auf dem Mond

• Mobile Raumstation hinter dem Mond ein Sprungbrett für künftige Marsmissionen werden

• Raumfahrtbehörde NASA plant, das Raumschiff an einer exakt berechneten Stelle zu „parken“

• An dieser Stelle im All balancieren sich die Anziehungskräfte der Erde und des Mondes aus, sodass eine Raumfähre dort ohne großen Energieaufwand an einem exakten Punkt in der Schwebe gehalten werden kann

• Aufgrund des neu erschlossenen Raumes wären bemannte und unbemannte Missionen zum Mond und zu Asteroiden oder auch zum Mars einfacher und schneller möglich

• Kosten sind allerdings so hoch, dass dieser Plan fast unmöglich scheint

3. VERGLEICH: VORSTELLUNG VON MARSMISSIONEN

3.1. HEUTE- Technik bietet weitere Möglichkeiten, den Mars zu erforschen

- Akt. Beispiel Curiosity

- Vorstellung der Marsmissionen hat sich verändert: Früher dachten einige, bereits heute könnte der Mars mit Menschen besiedelt werden

- Heute ist eine Vorstellung von bemannten Missionen erst in den nächsten Jahrzehnten möglich, wenn überhaupt in diesem Jahrhundert

- Heute haben viele Hauptmissionsländer (Amerika, Europa etc.) mit extremen Geldproblemen zu kämpfen, sodass die Finanzierung auch schwer sein würde

3.2. VOR CA. 50 JAHREN• Vor ca. 50 Jahren war Vorstellung der Marsmissionen war zur damaligen Zeit

sehr ehrgeizig

• Viele Länder versuchten, die ersten zu sein, die gute Bilder liefern wollten bzw. nah an den Mars heranfliegen oder gar auf ihm landen wollten.

• In den 60ern war man also darauf fokussiert, den Mars schnell mit vielen Missionen zu erforschen, diese schlugen zwar größtenteils fehl, aber dennoch waren einige gute Erfolge zu verzeichnen, wie bereits dargelegt.

• Bereits kleine Erfolge wie das Schicken eines Bildes hat man euphorisch gefeiert

• Damals dachte man in der Euphorie, dass die Technik sich noch schneller entwickeln würde und dass evtl. heute bemannte Marsmissionen möglich gewesen wären

4. ABSCHLUSS

4.1. VORSTELLUNG VON MARSMISSIONEN IN CA. 50 JAHREN

- Die Vorstellungen der Marsmissionen in 50 Jahren oder später gehen weit auseinander

- Während die einen glauben, dass der Mars bereits besiedelt sein könnte und solche Missionen stattfinden, die bereits in Mengen Menschen transportieren, denken die anderen, dass wir in diesem Jahrhundert keinen Fuß auf den Mars setzen werden

- Die Missionen in den nächsten 50 Jahren werden darauf hinzielen, zu beweisen, dass es Leben auf dem Mars gab oder noch möglich ist

- Außerdem wird alles dafür getan, Menschen erfolgreich zum Mars zu transportieren

- Es ist aktuell schwer zu sagen, welche Technologien in 50 Jahren existieren, um außergewöhnliche, für uns momentan undenkbare Missionen zu meistern

- Außerdem kann man kaum vorhersehen, welche weiteren Eigenschaften das Leben auf der Erde prägen werden, also wie sie sich in der Zeit entwickelt hat, welche Probleme es gibt (Klima, Wirtschaft, Kriege, …)

- Ich glaube, die Technologie in 50 Jahren könnte so weit fortgeschritten sein, dass ein bemannter Flug zum Mars finanzierbar sein wird, um eine solche Mission zu realisieren. Allerdings setzt dies eine große Kooperationsbereitschaft der beteiligten Mächte voraus

QUELLEN

http://de.wikipedia.org/wiki/Fobos-Grunt; Aufrufdatum 09.09.2012

http://www.astrokramkiste.de/phobosgrunt, Aufrufdatum 09.09.2012

http://www.marspages.eu/index.php?page=287; Aufrufdatum 10.09.2012

Zeitschrift Sterne und Weltraum, Ausgabe 08/2012, Seite 50-57

http://www.raumfahrer.net/news/raumfahrt/24102012220204.shtml; Aufrufdatum 27.10.2012



http://www.space.com/15477-nasa-mars-mission-maven-construction.html; Aufrufdatum 28.09.2012

http://www.astronews.com/news/artikel/2008/09/0809-023.shtml; Aufrufdatum 28.09.2012

http://www.radiohamburg.de/var/ezflow_site/storage/images/radiohh/deutschland-und-die-welt/panorama/2012/august/curiosity-landung-auf-dem-mars-am-montag/01-mars-curiosity/22998240-1-ger-DE/01-mars-curiosity_image_660.jpg

http://www.mps.mpg.de/images/projekte/exomars/exomars02_xl.jpg

http://translate.googleusercontent.com/translate_c?depth=1&hl=de&langpair=en%7Cde&rurl=translate.google.de&twu=1&u=http://nssdc.gsfc.nasa.gov/nmc/spacecraftDisplay.do%3Fid%3DMAVEN&usg=ALkJrhijL6pvXSqdigmZAg1WtSOk3ELmPw; Aufrufdatum 28.09.2012




http://translate.google.de/translate?hl=de&langpair=en%7Cde&u=http://acquisition.jpl.nasa.gov/rfp/msr01/MSRArch-Paper.pdf; Aufrufdatum 03.10.2012

http://www.esa.int/esaMI/Aurora/SEM1PM808BE_0.html; Aufrufdatum 03.10.2012

http://www.thomas-muetsch.de/mars.html; Aufrufdatum 29.10.2012

Zeitschrift DLR Newsletter Countdown, Heft 3/2012 Juli 2012 Nr.19, Seite 6-7

http://www.bild.de/news/ausland/mond/der-mond-bekommt-ein-hinterzimmer-26391382.bild.html; Aufrufdatum 31.10.2012

http://www.br.de/themen/wissen/mars-missionen-chronologie-100~_page-4_-9cb1d520890ce11d99f1073a7fad010983e9dbf0.html; Aufrufdatum 30.10.2012

http://translate.google.de/translate?hl=de&langpair=en%7Cde&u=http://whitehouse.georgewbush.org/news/2004/011504.asp ; Aufrufdatum 01.11.2012

• http://www.morgenpost.de/img/web-wissen/crop108649110/7780696259-ci3x2l-h307/Vision-von-Kolonialisierung-des-Mars.jpg

• http://regmedia.co.uk/2012/08/07/curiosity_nasa.jpg