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Weltraummissionen zu den Planeten

Weltraummissionen zu den Planeten. Vortrag im Seminar Terrestrische Planeten und Asteroiden 03.06.2005. Uwe Beckmann MPI für Kernphysik. Inhalt. 1. Motivation – Warum Weltraummissionen? 2. Vorbeiflüge an Planeten 3. Landungen auf Planeten 4. Orbiter um Planeten 5. Missionen zum Mond

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Weltraummissionen zu den Planeten

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Presentation Transcript

  1. Weltraummissionen zu den Planeten Vortrag im Seminar Terrestrische Planeten und Asteroiden 03.06.2005 Uwe Beckmann MPI für Kernphysik

  2. Inhalt 1. Motivation – Warum Weltraummissionen? 2. Vorbeiflüge an Planeten 3. Landungen auf Planeten 4. Orbiter um Planeten 5. Missionen zum Mond 6. Missionen zu Asteroiden 7. Zukünftige Missionen

  3. Motivation Untersuchung der Planeten Entstehung des Sonnensystemes Zusammensetzung der Planeten und Asteroide Entwicklung der Planeten Entstehung von Leben auf der Erde Kollisionswahrscheinlichkeiten Nutzbarkeit der Planeten und Asteroide Labore mit anderen Randbedingungen

  4. Vorbeiflüge an Planeten Merkur Mariner 10 - bisher einzige abgeschlossene Mission - Launch: 03.11.1973 - 3 Vorbeiflüge: 29.03.1974 (704 km) 21.09.1974 (48 Tkm) 16.03.1975 (327 km) - Instrumente: Kamera Magnetometer Plasma-/IR-Radiometer UV-Spektrometer - Ergebnisse: Nahaufnahmen kleines Magnetfeld relativ großer Eisenkern Atmosphärenbestimmung - Sonstiges: erste gravity-assist Mission

  5. Vorbeiflüge an Planeten Merkur Mariner 10 - bisher einzige abgeschlossene Mission - Launch: 03.11.1973 - 3 Vorbeiflüge: 29.03.1974 (704 km) 21.09.1974 (48 Tkm) 16.03.1975 (327 km) - Instrumente: Kamera Magnetometer Plasma-/IR-Radiometer UV-Spektrometer - Ergebnisse: Nahaufnahmen kleines Magnetfeld relativ großer Eisenkern Atmosphärenbestimmung - Sonstiges: erste gravity-assist Mission

  6. Vorbeiflüge an Planeten Venus Mariner 2 - erster Vorbeiflug an einem Planeten - Launch: 27.08.1962 - Vorbeiflug: 14.12.1962 (34 Tkm) - Instrumente: Magnetometer Staub – Detektor Plasma-, Mikrowellen-, IR-Spektrometer - Ergebnisse: nicht erdähnlich kein Magnetfeld hoher Oberflächendruck hohe Temperaturen

  7. Vorbeiflüge an Planeten Venus - weitere Vorbeiflüge Mariner 5 - Launch: 14.06.1967 - Vorbeiflug: 19.10.1967 (4 Tkm) Mariner 10 - Launch: 03.11.1973 - Vorbeiflug: 05.02.1974 (4,2 Tkm)

  8. Vorbeiflüge an Planeten Mars Mariner 4 - Launch: 28.11.1964 - Vorbeiflug: 15.07.1965 (10 Tkm) - Instrumente: Magnetometer Kamera Ionisationskammer Staub – Detektor Strahlungs – Detektor - Ergebnisse: 22 Bilder (1%) Mond-ähnliche Oberfläche (nicht typisch) kein Magnetfeld Oberflächendruck 5 mbar

  9. Vorbeiflüge an Planeten Mars Mariner 4 - Launch: 28.11.1964 - Vorbeiflug: 15.07.1965 (10 Tkm) - Instrumente: Magnetometer Kamera Ionisationskammer Staub – Detektor Strahlungs – Detektor - Ergebnisse: 22 Bilder (1%) Mond-ähnliche Oberfläche (nicht typisch) kein Magnetfeld Oberflächendruck 5 mbar

  10. Vorbeiflüge an Planeten Mars - weitere Vorbeiflüge Mariner 6+7 - Launch: 24.02.+27.03.1969 - Vorbeiflug: 31.07.1969 (3,5 Tkm) 05.08.1969 (3,5 Tkm) - Ergebnis: CO2-Eis am Südpol

  11. Landungen auf Planeten Venus Venera 4 - erste Atmosphären-Sonde - Launch: 12.06.1967 - Ankunft: 18.10.1967 - Instrumente: Thermometer Barometer Höhen- und Dichtemesser Gasanalysatoren - Ergebnisse: Temperaturprofil Zusammensetzung und Dynamik der Atmosphäre

  12. Landungen auf Planeten Venus - weitere Landungen Venera 5+6 Venera 7 - Launch: 17.08.1970 - Landung: 15.12.1970 - erste sanfte Landung Venera 8 - Wolken- und Lichtintensitätsmessung Venera 9-14 - erste Fotos der Oberfläche

  13. Venera 9

  14. Venera 9 Instrumente des Landers Panorama – Kamera Thermometer Barometer Massenspektrometer Anemometer Photometer Nephelometer Gammastrahlenspektrometer Strahlendetektor Beschleunigungsmesser

  15. Venera 9 Instrumente des Landers Panorama – Kamera Thermometer Barometer Massenspektrometer Anemometer Photometer Nephelometer Gammastrahlenspektrometer Strahlendetektor Beschleunigungsmesser

  16. Venera 9 Instrumente des Landers Panorama – Kamera Thermometer Barometer Massenspektrometer Anemometer Photometer Nephelometer Gammastrahlenspektrometer Strahlendetektor Beschleunigungsmesser

  17. Landungen auf Planeten Mars Mars 3 - erste Landung - Launch: 28.05.1971 - Landung: 02.12.1971 - sendete 20s Viking 1+2 - Launch: 20.08.+09.09.1975 - Landung: 20.07.+03.09.1976 - Instrumente: Kameras Spektrometer Gas-Chromatograph Bio-Experimente Meteorologie-Exp. Seismometer - Ergebnisse: erste Bilder der Oberfläche kein Leben auf dem Mars keine Marsbeben

  18. Landungen auf Planeten Mars - weitere Landungen Mars Pathfinder - Launch: 04.12.1996 - Landung: 04.07.1997 - Lander + Rover Mars Exploration Rovers - Launch: 10.06.+07.07.2003 - Landung: 04.01.+25.01.2004

  19. Landungen auf Planeten Mars - weitere Landungen Mars Pathfinder - Launch: 04.12.1996 - Landung: 04.07.1997 - Lander + Rover Mars Exploration Rovers - Launch: 10.06.+07.07.2003 - Landung: 04.01.+25.01.2004

  20. Orbiter um Planeten Merkur MESSENGER - Launch: 03.08.2004 - Orbiteintritt: 18.03.2011 - Orbitdauer: ca. 1Jahr

  21. Orbiter um Planeten Venus Venera 9+10 - Launch: 08.+14.06.1975 - Orbiteintritt: 22.+25.10.1975 - Instrumente: Magnetometer Spektrometer Radiometer Photometer Ionenfalle - Ergebnisse: erste Kartierung

  22. Orbiter um Planeten Venus - weitere Orbiter Pioneer 12 - Launch: 20.05.1978 - Orbiteintritt: 08.12.1978 - RADAR – Kartierung Venera 15+16 - Launch: 02.+07.06.1983 - Orbiteintritt: 10.+14.10.1983 Magellan - Launch: 04.05.1989 - Orbiteintritt: 10.08.1990

  23. Orbiter um Planeten Venus - weitere Orbiter Pioneer 12 - Launch: 20.05.1978 - Orbiteintritt: 08.12.1978 - RADAR – Kartierung Venera 15+16 - Launch: 02.+07.06.1983 - Orbiteintritt: 10.+14.10.1983 Magellan - Launch: 04.05.1989 - Orbiteintritt: 10.08.1990

  24. Orbiter um Planeten Mars Mariner 9 - erster Mars – Orbiter - Launch: 30.05.1971 - Orbiteintritt: 14.11.1971 - Instrumente: Kamera Spektrometer Radiometer - Ergebnisse: erste Mars – Kartierung

  25. Orbiter um Planeten Mars - weitere Orbiter Mars 2+3+5 Viking 1+2 - Launch: 20.08.+09.09.1975 - Orbiteintritt: 19.06.+07.08.1976 - Mars – Kartierung - Flußtäler - Staubstürme Mars Global Surveyor Mars Odyssey - Entdeckung von Wassereis Mars Express - 3D-Bilder der Oberfläche

  26. Orbiter um Planeten Mars - weitere Orbiter Mars 2+3+5 Viking 1+2 - Launch: 20.08.+09.09.1975 - Orbiteintritt: 19.06.+07.08.1976 - Mars – Kartierung - Flußtäler - Staubstürme Mars Global Surveyor Mars Odyssey - Entdeckung von Wassereis Mars Express - 3D-Bilder der Oberfläche

  27. Viking 1+2 Lander

  28. Viking 1+2 Ziele+Aufgaben Kommunikationssatellit Kartierung Atmosphärentemperatur Wasserdampfgehalt Orbiter Ziele+Aufgaben Suche nach Leben Oberflächenaufnahmen Gesteinsuntersuchungen Atmosphärenuntersuchung Wetterbeobachtung Marsbeben Lander

  29. Viking 1+2 Missionsdaten Personalaufwand ca. 2200 Menschen Kosten 914,5 Mio$ (Inflation ca. 3,5 Mrd$) Nutzlastgrenze der Trägerrakete Weiterentwicklung der Trägerrakete Titan 3E Nutzlast 3900kg Viking-Sonde 3525kg Gewicht: Orbiter 883 kg davon Instrumente 17 kg Treibstoff Orbiter 1445 kg Lander 590 kg davon Instrumente 91 kg Treibstoff Lander 73 kg Aeroshell 269 kg Bioschild 130 kg Adapter zum Orbiter 14 kg

  30. Viking 1+2 Brennstufen der Trägerrakete Stufe 0: Treibstoff ca. 190t (2x) Brennzeit 115s Stufe 1: Treibstoff ca. 110t Brennzeit 146s Stufe 2: Treibstoff ca. 30t Brennzeit 210s Stufe 3: Treibstoff ca. 14t (H2,O2) Brennzeit 450s Missionsdaten Personalaufwand ca. 2200 Menschen Kosten 914,5 Mio$ (Inflation ca. 3,5 Mrd$) Nutzlastgrenze der Trägerrakete Weiterentwicklung der Trägerrakete Titan 3E Nutzlast 3900kg Viking-Sonde 3525kg Gewicht: Orbiter 883 kg davon Instrumente 17 kg Treibstoff Orbiter 1445 kg Lander 590 kg davon Instrumente 91 kg Treibstoff Lander 73 kg Aeroshell 269 kg Bioschild 130 kg Adapter zum Orbiter 14 kg

  31. Viking 1+2

  32. Viking 1+2

  33. Viking 1+2 Bio-Experimente des Landers

  34. Viking 1+2 Bio-Experimente des Landers

  35. Viking 1+2 Bio-Experimente des Landers Nachweis von Leben indirekt durch 3 Experimente Veränderung der Umwelt Photosynthese Kohlenstoffaufnahme aus Atmosphäre (C14) Stoffwechsel Nahrungsaufnahme (C14) und Kohlenstoffabgabe (ausatmen) Gasaustausch Veränderung der Atmosphäre Nachweisgeräte Geigerzähler Gaschromatograph Massenspektrometer

  36. Viking 1+2 Ergebnis der Bio-Experimente Bisher kein Leben auf dem Mars nachgewiesen Referenzmessungen vor Ort mit 160°C erhitzten Blindproben Photosynthese erstes Experiment schwach positiv konnte bei weiteren Versuchen nicht bestätigt werden erhöhter Wasserdampf im ersten Versuch Blindprobe mit Wasser lieferte gleiches Ergebnis Stoffwechsel alle Experimente ergaben positive Ergebnisse aber: Proben unter Steinen produzieren weniger Rückgang bei nochmaliger Nährstoffzufuhr Gasaustausch Sauerstoffentwicklung aus instabilen Super- /Peroxiden erklärt Stoffwechselexperiment reine chemische Ursache

  37. Viking 1+2 Ergebnis der Bio-Experimente Bisher kein Leben auf dem Mars nachgewiesen Referenzmessungen vor Ort mit 160°C erhitzten Blindproben Photosynthese erstes Experiment schwach positiv konnte bei weiteren Versuchen nicht bestätigt werden erhöhter Wasserdampf im ersten Versuch Blindprobe mit Wasser lieferte gleiches Ergebnis Stoffwechsel alle Experimente ergaben positive Ergebnisse aber: Proben unter Steinen produzieren weniger Rückgang bei nochmaliger Nährstoffzufuhr Gasaustausch Sauerstoffentwicklung aus instabilen Super- /Peroxiden erklärt Stoffwechselexperiment reine chemische Ursache

  38. Missionen zum Mond Luna 1 Vorbeiflug (6 Tkm) (1959) Luna 2 Einschlag auf Mondoberfläche (1959) Luna 3 Erstes Foto der erdabgewanten Mondseite (1959) Luna 9 Erste sanfte Mondlandung (1966) Luna 10 Erster Mondorbiter (1966)

  39. Missionen zum Mond Luna 1 Vorbeiflug (6 Tkm) (1959) Luna 2 Einschlag auf Mondoberfläche (1959) Luna 3 Erstes Foto der erdabgewanten Mondseite (1959) Luna 9 Erste sanfte Mondlandung (1966) Luna 10 Erster Mondorbiter (1966)

  40. Missionen zum Mond Ranger 1-9 (1961-1965) Surveyor 1-7 (1966-1968) Lunar Orbiter 1-5 (1966-1967)

  41. Missionen zum Mond Apollo 8 - Launch: 21.12.1968 - Orbiteintritt: 24.12.1968 - Erdankunft: 27.12.1968 - Besatzung: F. Borman, J. Lovell, W. Anders - Ergebnis: erste Menschen umkreisen Mond Test für bemannte Landungen

  42. Missionen zum Mond Apollo 11 - Launch: 16.07.1969 - Mondlandung: 20.07.1969 - Erdankunft: 24.07.1969 - Besatzung: N. Armstrong, M. Collins, E. Aldrin - Ergebnis: erste Menschen betreten Mond Mitnahme von Mondgestein - 21.07.1969 02:56:20 UT: N.A. betritt den Mond “That's one small step for man, [but] one giant leap for mankind.” “Es ist ein kleiner Schritt für einen Menschen, aber ein großer Schritt für die Menschheit!”

  43. Missionen zum Mond Apollo 12,14-17 - fünf weitere erfolgreiche bemannte Mondlandungen - drei davon mit Rovern - aus Kostengründen eingestellt Luna 16,20,24 - unbemannte Sample – Return – Missionen - insgesamt brachten Apollo – und Luna – Missionen ca. 382 kg Mondgestein zur Erde - diente u.a. zur Altersbestimmung und Kalibrierung der Kraterzählmethode

  44. Missionen zum Mond Landeplätze

  45. Missionen zum Mond - weitere Mondmissionen Clementine (1994) Hinweise auf Wassereis Lunar Prospektor (1998) Nachweis von Wassereis SMART 1 (2003) SELENE (2006) Lunar A (2006)

  46. Missionen zum Mond Mondbasis - Erklärung von G.W.Bush und ESA zum Bau einer Mondbasis - Zweifel der Realisierung durch hohe Kosten und wenig Nutzen - Ziele: Startbasis für bemannte Marsflüge wiss. Experimente unter andern Bedingungen Kolonisationstest Montage und Start von Großraumschiffen Rohstofflieferant von Helium-3 Weltraumbeobachtungen Mondobservatorium

  47. Missionen zu Asteroiden

  48. Missionen zu Asteroiden NEAR - Launch: 17.02.1996 - Vorbeiflug: Mathilde (27.10.1997) - Orbiteintritt: Eros (14.02.2000) - Landung: Eros (12.02.2001)

  49. Missionen zu Asteroiden NEAR - Launch: 17.02.1996 - Vorbeiflug: Mathilde (27.10.1997) - Orbiteintritt: Eros (14.02.2000) - Landung: Eros (12.02.2001)

  50. Missionen zu Asteroiden NEAR - Launch: 17.02.1996 - Vorbeiflug: Mathilde (27.10.1997) - Orbiteintritt: Eros (14.02.2000) - Landung: Eros (12.02.2001) Galileo Gaspra (1991) und Ida (1993) Deep Space 1 Braille (1999) Messung eines Magnetfeldes Stardust Annefrank (2002) Hayabusa Itokawa (2005) Sample Return (2007)

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