Interplanetare Raumfahrtmissionen

=> "Natürliche Satelliten"

- Himmelskörper, die sich in Umlaufbahn um ein anderes Objekt größerer Masse befinden 

Himmelskörper, die:

- sich auf Umlaufbahn um Sonne bewegen

- Größe zwischen Meteoriden und Zwergplaneten

- neuere Definition => Kleinplaneten

Himmelskörper des Sonnensystems, deren mittlere Umlaufbahn jenseits der des Neptunorbits liegen

Himmelskörper, die in Sonnennähe ausgasen und Koma, meist auch leuchtenden Schweif erzeugen

Himmelskörper deren Größe zwischen interplanetarem Staub und Asteroiden liegt

zwischen Mars und Jupiter

früher: Zerfall eines Planeten 

heute: Gravieinfluss Jupiter verhinderte Planetenbildung 

- hohe Relativgeschwindigkeiten zwischen Planetesimalen (Vorläufer/Bausteine der Planeten) --> Zerfall durch Kollisionen die  Akkretion (Zusammenklumpen) überwog

Einflussgrenze der Gravitationswirkung der Sonne --> Oortsche Wolke (200.000 AU)

Starke Abbremsung solarer Teilchen durch  Wechselwirkung mit interstellarem Medium

—> fällt unter Schallgeschwindigkeit 

Wirkungsbereich Sonnenwind + mitgeführter Magnetfelder

Mischzone aus Sonnenteilchen und interstellarem Medium

- Proxima Centauri 4,24 ly

- Doppelsernsystem Alpha Centauri A und B 4,36 ly

- Barnards Pfeilstern 5,98 ly

- Sirius A und B 6,59 ly

- Wolf 1061 13,8 ly

100-300 Millarden Sternen, mit schwarzem Loch im Zentrum

- 400 Millarden Sonnenmassen sichtbar / 1,4 Billionen Sonnenmassen inkl. dunkler Materie

-100.000 -120.000 ly Durchmesser

- 3.000 - 16.000 ly "dick"

• Pioneer 10 : 123 AE, ca 12 km/s, erreicht in ca 2 Millionen Jahren Aldebaran
• Pioneer 11: 99 AE, ca 11,38 km/s, erreicht in 4 Millionen Lambda Aquilae
• Voyager 1: 143 AE, ca 17,26 km/s, 40.000 Jahre Gliese
• Voyager 2: 118 AE, ca 16,1 km/s, 296.000 Jahren Sirius
• New Horizons: 43 AE, 14,15 km/s Plutoerkundung, Heliosphäre erkunden etc 

• Raumfahrzeuge, deren Trajektorie einen heliozentrischen Orbit aufweisen
• Ausgeschlossen: Missionen um L1 & L2
• einteilar in: Flyby, Orbiter und Lander

• Erdbeobachtung
• Flyby
• Orbiter
• Lander
• Communicatons & Navigation Spacecraft
• Rover
• Sample Return
• Manned Return
• Stations / Habitats

+ keine komplexen Maneuver am Ziel nötig

+ Navigationsgenauigkeit kann an techn. Möglichkeiten durch Abstandsanpassung geändert werden

+ relativ einfaches Design des RFZ

+ keine schweren Antriebssysteme ( inkl. benötigter Treibstoff)

+ multiple Ziele in einzelner Mission anvisierbar

- nur kurze Zeit in Zielnähe

+ Zielnähe während gesamter Missionslaufzeit

- höhere Navigationsgenauigkeit erforderlich

- höhere Masse

- zeitkritische Manöver

- intensiver Ground Support

+ in situ Beobachtungen & Experimente

- extrem komplexe Missionen 

- seperates Landemodul nötig

- komplexe & schwere Subsysteme (Hitzeschilde, Fallschirme, Retrotriebwerke, Airbags, Landegestelle etc)

- in der Regel Data Relay Orbiter nötig

• Apollo - bemannt
• Hayabusa 1 - Asteroid Itokawa
• Genesis - Sonnenwindpartikel
• Stardust - Partikel aus Koma des Kometen Wild 2

• Sputnik 5 - Erde 1960
• Luna 9 - Mond 1966
• Venera 7 - Venus 1970
• Mars 2 - 1971
• Huygens - Titan 2005

• Sputnik 1  - Erde 1957
• Lunik 10 - Mond 1966
• Mariner 9 - Mars 1971
• Galileo - Jupiter 1995
• Cassini - Saturn 2004
• Messenger -  Merkur 2011

• Planck
• James Webb
• Hubble 
• Kepler
• Herschel
• Euclid

• lange Signallaufzeiten
• kein aktives Eingreifen in Echtzeit möglich
• lange Flugzeiten mit langen Gleitphasen + kurze Phasen sehr hoher Aktivität
• lange Zeiten ohne Funkkontakt
• sehr hohe Genauigkeit erforderlich
• hohe Verwundbarkeit des RFZ
• komplexe Navigation

• Orbit
• Masse
• Größe
• Dichte 
• Form
• Temperatur
• Magnetfeld
• Oberflächenzusammensetzung
• Atmosphärenstruktur & -zusammensetzung

Orbit eines Himmelskörpers ist bestimmt durch Position und Geschwindigkeit relativ zum Zentralgestirn zu gegebenem Zeitpunkt

Planeten bewegen sich auf Ellipsen, in deren Brennpunkt die Sonne steht

Der von der Sonne zum Planeten gezogene Strahl überstreicht in gleichen Zeiten gleiche Flächen

DIe Quadrate der Umlaufzeiten P1 & P2 zweier Planeten des gleichen Zentralgestirns verhalten sich wie die dritten Potenzen der großen Halbachsen a1 &a2 ihrer Umlaufbahnen 

P1²/P2² = a1³ / a2³

- bestimmbar durch die Gravitationskraft die er auf andere himmelskörper ausübt

- ohne Monde: Auswirkungen auf Bahnen anderer Himmelskörper

- beste Ergebnisse mit Sonden, da Dopplerverschiebung und Periodizität sehr gut Messbar

- gröbere Abschätzung bei Kometen durch Messung von Orbitänderungen infolge von asymmetrischen Ausgasungen 

- Bestimmung der Masseverteilung über Gravitationsfelder bei Kenntniss der Rotationsgeschwindigkeit

- bestimmbar aus scheinbarer Größe und Abstand zum Beobachter

- Radarmessungen für nahe, feste Körper

- Triangulation zwischen Orbitern und Landern

- zusätzliche Beobachtungen im IR-Bereich --> Eliminierung Albedoeffekt

- bei Sternenokkulationen:

• scheinbare Geschwindigkeit des Sterns bei Kenntnis des Orbits des verdeckten Sterns berechenbar
• aus Okkulationsdauer, scheinbarer Geschwindigkeit und Abstand => Durchmesser

- bei Kenntnis von Masse und Größe berechenbar

- Kenntniss lässt grobe Abschätzungen auf die Zusammensetzung zu

• ~1g/cm³ --> äußere Gasplaneten und Kometen
• 1-2 g/cm³ --> äußere Monde (Mischung Eis & Fels)
• 3,5-5,5 g/cm³ --> Gesteinsplaneten mit metallischen Anteilen

- Masse + Größe = Fluchtgeschwindigkeit

- Dichte + Temperatur = Fähigkeit Atmosphäre zu halten

- aus Beobachtungen markanter Oberflächenstrukturen ( bei Atmosphäre nur bedingt)

- aus Periodizität von Helligkeitsschwankungen:

• Unterschiede im Albedo
• Unterschiede in Projektionsflächen bei unregelmäßig geformten Körpern

=> zwischen 3h und paar Tage, außer Merkur (59) + Venus (243)

- durch Vermessung der Magnetosphäre

- mittels Dopplereffekt bei Kenntnis des Radius

--> Richtung: Winkel zwischen Rotationsachse und Orbitebene: 

<90° --> prograde

>90° --> retrograde

• direkte Abbildung
• Sternenokkulationen
• Analyse von Radarechos
• Analyse von Lichtkurven (von versch. Standorten)
• Form des "central Flash" bei Okkulationen