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

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  • W-Seminar Mars-der rote Planet Thema: Moderne Missionen zum Mars ABSCHLUSSPRSENTATION
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  • GLIEDERUNG 1. Aktuelle Missionen 1.1. Phobos Grunt 1.2. Curiosity
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  • 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 zuknftiger Missionen
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  • 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
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  • 1. AKTUELLE MISSIONEN
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  • 1.1. PHOBOS GRUNT Entwicklung: - Beginn 2001, wurde jedoch bis 2003 kaum finanziert, sodass der ursprnglich geplante Starttermin im Jahr 2007 nicht gehalten werden konnte -> Bereitstellung von Geldern der russischen Regierung ab 2004 -> 2005 wurde schlielich ein Start der Sonde fr Oktober 2009 anvisiert - Enge Verhandlungen mit China -> Beschluss, chinesischen Yinghuo 1 mitzunehmen,um ihn fr eigenstndige Aktivitten am Mars loszulassen - Entwicklung der Gerte an der Hong Kong Polytechnik University
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  • Ablauf/Ziele : - Transfer zum Mars sollte im Normalfall ungefhr 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 zurckgeschickt werden kann
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  • - Start im November 2011 geglckt -> Sonde konnte aber die Erdumlaufbahn nicht durchbrechen, da das Fregat-System (Znden der Triebwerke) nicht funktionierte -> Funk bzw. Fernsteuerung fiel auch aus -> alle Versuche, wieder Kontakt herzustellen, schlugen fehl -> Sonde verglhte in Erdatmosphre -> Absturz mitte Januar 2012 ber dem Pazifik
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  • Technisches: - Chemischer Antrieb-> schwerere Sonde -> weniger Nutzlast - Chromatographie-Massenspektrometer - Gammaspektrometer, Neutronenspektrometer - IR-Spektrometer - Mikrometeorid-Detektor - Detektor fr kosmischen Staub - Plasma-Experiment (hnlich wie schon an Bord von Mars96) - Langwellen-Planetenradar - Thermodetektor
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  • 1.2.CURIOSITY Entwicklung: - Der zuerst geplante Starttermin fr 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 wrde, 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
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  • - Testzeit war nun genug zur Verfgung, allerdings ergaben sich bis dahin geplante Mehrkosten von etwa 400 Mio. $, die woanders eingespart werden mussten - Die aktuelle Gesamtsumme der Mission betrgt also ca. 2,5 Milliarden $
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  • Ziel/Aktuelles: - Entscheidung, Krater Gale aufgrund von interessanten Sedimentablagerungen als Landeplatz zu verwenden - Mehr ber Geschichte des Mars erfahren - Rover soll im Umkreis des Aelus Mons nach eventuellen Beweisen des frheren Lebens suchen - Ende Oktober 2012 konnte der Rover schlielich mit seiner Baggerschaufel die vierte Bodenprobe entnehmen
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  • - Zwei Tage spter 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 Klrung der Frage, ob der Mars einstmals ber Bedingungen verfgte, welche theoretisch die Entstehung von Leben ermglichten, ist eines der obersten wissenschaftlichen Ziele der Mission
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  • Technik - ChemCam: Instrument, dass durch Laser Gestein sprengenbringen kann und die Bestandteile analysieren kann - MastCam: Hochauflsende 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 whrend des Fluges, Messung der Strahlenbelastung, die dazu dienen, potentielle Gefahren bei einem bemannten Flug zum Mars zu erkunden
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  • 2.GEPLANTE MISSIONEN
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  • 2.1.MAVEN Entwicklung: - Struktur von Mars Reconaissance Orbiter bzw. Mars Odysse - Einschu in den Marsorbit ist fr den 16. September 2014 geplant - Mission wird betreut von Wissenschaftlern fr Atmosphren- und Weltraumphysik der Universitt von Colorado, Missionsdurchfhrung obliegt der NASA Goddard Space Flight Center. - Mission sollte nicht mehr als 485-650 Mio $ kosten
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  • - Orbiter soll Mars in einer Hhe von 150 bis 6000 km Hhe umkreisen - Die Arbeit am Raumschiff ist momentan im Zeitplan, auch die Budgetplanung erweist sich momentan als einhaltbar, sodass das Raumfahrzeug in nchster Zeit an die NASA geliefert werden knnte - Eines der realistischten Marsprojekte in diesem Jarzehnt
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  • Ziele: - genaue Untersuchung der Zusammensetzung der Marsatmosphre -> dadurch Rckschlsse auf das dortige Klima und deren Entwicklung - die dramatische Entwicklung einer einst dichten Marsatmosphre, die flssiges Wasser an der Oberflche ermglichte, zur heutigen dnnen und trockenen Atmosphre, besser verstanden werden - Untersuchungen organischer Substanzen in der Marsatmosphre im Laufe der Zeit - Untersuchungen der Atmosphre und deren Wechselwirken mit dem Sonnenwind - Erfassung der Verlustraten von Gasen ins Weltraum und durch das Herausfinden der Anteile stabiler Isotope in der Atmosphre
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  • Technik: 3 Gruppen: Particles and Field (P&F) Package: -Solar Wind Electron Analyser (SWEA): Messung des Solarwindes und der ionosphrischen 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 Atmosphre -Langmuir Probes and Waves (LPW): Bestimmung von ionosprischen Krften und Eintrag von Energie in die Atmosphre durch den Sonnenwind -Magnetometer (MAG): Messung von Magnetfeldern in der oberen Atmosphre
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  • Remote Sensing (RS) Package: - Imaging Ultraviolet Spectrometer (IUVS): Messung der globalen Charakteristik/Zusammensetzung der oberen Atmosphre und der Ionosphre Neutral Gas and Ion Mass Spectrometer (NGIMS): -Messung der Teilchenzusammensetzung und Isotopenverhltnisse der neutralen und ionischen Atmosphrebestandteilen
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  • 2.2.EXOMARS Entwicklung: - 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 Marsatmosphre verglht - Kosten fr Projekt werden zum Problem: von 500 Mio. $ bis spter mehr als 1 Mrd $
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  • - Spter Zusammenarbeit mit NASA: 2 Starts: Einer 2016 mit einem Kommunikationsorbiter, gebaut von ESA und NASA mit so vielen europischen Bauteilen wie mglich, und einem kleinen NASA Lander und ein zweiter Start 2018 mit dem eigentlichen Lander - Finanzierung schien wieder mglich - Durch Probleme und Meinungsverschiedenheiten: NASA stellte sich quer, Projekt wieder teurer -> seitdem nur noch langsamer Fortschritt und mehrere Planungen - Momentan keine weiteren Fortschritte
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  • - Instrumente zur Messung der ionisierenden UV Strahlung und ein Gert um die Gre von Staubteilchen, ihre Ablagerungsrate und Bewegung und die Menge an Wasserdampf auf ihnen mit hoher Przision zu messen - Eine Nahkamera wird Proben aus wenigen cm Entfernung untersuchen mit Auflsungen von weniger als 1mm liefern knnen - Spurengasen in der Marsatmosphre bestimmen, wie z.B: Methan, Wasser, Stickoxide und Acetylen - Insbesonders die Details zu den vor einiger Zeit entdeckten Methanvorkommen auf dem Mars sind von groem Interesse - Nach Spuren frheren Lebens soll gesucht werden, dafr kann er bis zu 2 m tief bohren - Daten von der Oberflche werden vom Carrier empfangen und zur Erde weitergeleitet
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  • -zentraler Raumschiffkern -Antriebssystem mit einem Hauptmotor fr den Orbiteinschu und weitere Manver danach -Solarzellen zur Energieversorgung mit einem Freiheitsgrad fr eine Rotationsbewegung whrend des Orbits -2 Module mit Lithiumionenbatterien, um die Abdeckungsphasen des Orbiters von der Sonne whrend eines Orbits zu neutralisieren - Antenne mit einem Zweiachsenpositionierungssystem und einem TWTA (Travelling Wave Tube Amplifier) Verstrker fr die Erdkommunikation -Thermische 3-Phasen Steuereinheit, um die Nutzlastbestandteile von der Sonne abschirmen zu knnen -125 kg Nutzlastkapazitt
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  • 2.3. MARS SAMPLE RETURN Entwicklung: - 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 fr Proben - Zweite Mission sucht an den Stellen, die der erste fr gut befunden hat und nimmt