Interplanetare Raumfahrt - Missionen und Konzepte

• RTG

• Startracker
• Sonnensensoren
• IMU's

• 19.1.2006
  • ab 2.2. wäre Fly-by am Jupiter nicht mehr möglich gewesen

• Missionskritisch: Okkulation von Sonde, Pluto/Charon sowie Sonne/Erde
• bei Fehlschlag keine Messungen der Atmosphärenzusammensetzung sowie Großteil der kartographischen Vermessung
• Plutos genau Position war unbekannt

• Stern- und Sonnensensoren → absolute Lage
• IMU's (Accelerometer, Gyroskope) → Geschwindigkeits- und Lageänderungen

• Kombination aus Funkpeilung (NASA Deep Space Network) und optischer Navigation
• LORRI-Kamera fotografiert Pluto und Monde gegenüber galaktischem Hintergrund 
  • Berechnung der Position der Sonde und Pluto sowie von Kurskorrekturmanövern auf der Erde

• Karten von Pluto und Charon erstellt
• Messung der Temperaturverteilung
• Atmosphäre von Pluto analysiert

→ heiße Messphase dauerte nur 3 Stunden

• für Größenbestimmung über scheinbare Helligkeit müssen Abstand und Reflexionsgrad (Albedo) bekannt sein
• 2010: Beobachtung der Sternenbedeckung (Okkultation) auf Basis der Bedeckungszeit und Abstände der Teleskope
  • Größe weiter korrigiert

• Pioneer 10/11
• Voyager 1/2

• Hypothetische Ansammlung astronomischer Objekte 
• ca. 100000 AU groß
• mgl. Quelle langperiodischer Kometen

• größtenteils hügelig
• Vulkangestein
• keine Ozeane, Flüsse oder Seen
• staubtrockener Boden
• Zusammensetzung erdähnlich

• retrograd
• zwei Venus-Tage nur etwas länger als ein Venusjahr
• kein nennenswertes Magnetfeld (geringe Rotation)

• Landung:
  • dichte Atmosphäre erleichtert Abbremsen
  • Zonen starker Turbulenzen
  • häufig Gewitter, Hurricanes, Stürme
  • in 20 km Höhe ist Atmosphäre überkritisch (Eigenschaften einer Flüssigkeit, 1mm dick)
  • schwierige Umweltbedinugen → Schwefelsäurewolken, T>= 470 °C, p > 90 bar

• 40, 20 erfolgreich
• Mariner 2: erster Vorbeiflug
• Venera 7: erste Landung
• Venus Express
• BepiColombo → möglicher Fly-by

• Beobachtung der Atmosphäre im durchgehenden Wellenlängenbereich UV-IR
• Untersuchung der Ionosphäre
• Beobachtung Atmosphärentemperatur und -bewegung
• Untersuchung Magnet- und Gravitationsfeld

• Messung im niederen Orbitteil
• Funken im Apozentrum

• Vulkanische Aktivität?
• Superrotation erhöht sich über der Zeit
• Schnee auf der Venus?
• Ozonschicht
• wasserlos
• Formverschiebung der polaren Wirbel
• Venusdrehung in langsamerem Tempo

• BepiColombo (2017, möglicher Fly-by)
• verschiedene Konzepte:
  • Luftschiffe

• Pioneer 10/11
• Voyager 1/2
• Ulysses
• Galileo
• Cassini
• New Horizons
• Juno
• Juice

• Low-Cost-Wegbereiter-Mission für Voyager
  • kann unbeschadet den Asteroidengürtel durchdringen?
    • Exp.: 50/50-Chance → 2 Sonden
  • Strahlung am Jupiter unbeschadet überleben?

• erste Mission, die über Marsbahn hinaus ging

• Fly-by

• RTG

• Spin-stabilisiert
• 6 Hydrazin-TW für Lage- und Bahnkorrektur

• kann Asteroidengürtel unbeschadet durchfliegen
• erste Nahaufnahmen von Jupiter und galil. Monden (außer Io)
• Vermessung des Strahlungsgürtel (5000x stäker als Van-Allen-Gürtel)
• Erstellung von Druckkarten und Bestimmung der Atmosphärentemperatur
• Einblicke in innere Struktur (keiner oder nur kleiner fester Kern 
• Entdeckung Ionosphäre auf Io

• erste Fotos der Polarregion
• Magnetosphäre ändert Grenzen (je nach Intensität des Solar Windes)

• Erkundung des Jupiter- und Saturnsystems sowie Erkundung Uranus und Neptun
  • Atmosphäre → Zirkulation, Zusammensetzung, Struktur
  • Geomorphologie, Geologie und Zusammensetzung der Monde
  • Masse, Größe und Form der Planeten, Monde und Ringe genauer bestimmen
  • Magnetfelder
  • Zusammensetzung der geladenen Teilchen und des Plasmas
  • Io (Jupiter) und Titan (Saturn) besonders genau

• 3 RTG's

• Vorbeiflug an allen 4 Monden in nur 30 h
• Detaillierte Bilder von Jupiter und seinen Monden
• größere Atmosphärenaktivitäten (Turbulenzen) des Jupiters festgestellt als durch Pioneer 10/11 → Überarbeitung der Atmosphärenmodelle, um neue Phänomene beschreiben zu können
• Io: Entdeckung von 8 aktiven Vulkanen (aktivster Körper im SS)
  • Vulkanismus durch Stauchung und Zerrung von Io durch 42h-Orbit um Jupiter
• Entdeckung eines dünnen Rings
• erste Fotos von Amalthea, Io
• Entdeckung weiterer Monde
• Entdeckung von Blitzen auf der Nachtseite von Jupiter → heftige Gewitter

• weiter Fotos vom gesamten Jupitersystem
• neue Fotos von Jupiter und Io um zu untersuchen, welche Veränderungen aufgetreten sind
• bessere Aufnahmen von Europa und seinen Rissen in der Kruste
• 14. Mond
• 3. Komponente des Planetenrings

• Raumsonde zur Erkundung der Sonne
  • Jupiter genutzt um mittels GA aus der Ekliptik zu gelangen und polaren Orbit um Sonne einzuschlagen
• Sekundäres Missionsziel:
  • Jupiters Magnetfeld untersuchen

• Zirkulation und Dynamik der Jupiteratmosphäre
• obere Atmosphäre und Ionosphäre
• Morphologie, Geologie und physikalischer Zustand der Monde
• Zusammensetzung und Verteilung von Oberflächenmaterialien auf den galiläischen Monden
• Gravitations- und Magnetfeld der galiläischen Monde bestimmen
• Atmosphäre, Ionosphäre und ausgeworfene Gaswolken der galil. Monde bestimmen
• Interaktion des Jupiter-MF mit dem der Monde
• Magnetfeldvektor, Energieverteilung, Zusammensetzunf und Bewegungsrichtung der geladenen Teilchen und des Plasma bsi Entfernung ca. 150 Jupiterradien

• Chem. Zusammensetzung der Jupiteratmosphäre bestimmen
• Struktur der Atmospähre bis zu einer Tiefe von 10 bar bestimmen
• Wolkenpartikel, Wolkenposition und Struktur untersuchen
• Wärmehaushalt Jupiter
• Blitz und Fluss der energetisch geladenen Teilchen

RTG