Wie kleine Satelliten das Sonnensystem untersuchen

Wie kleine Satelliten das Sonnensystem untersuchen

Seit der ersten erfolgreichen Landung auf der Marsoberfläche im Jahr 1997 wuchsen die NASA-Rover von der Größe eines Sacks Milch bis zur Größe eines riesigen Autos und wurden allmählich nicht nur größer, sondern auch leistungsfähiger. Das letzte große Projekt, der Curiosity Rover, befand sich 2012 auf der Oberfläche des Gaya-Kraters auf dem Mars und seine Mission wird wie erwartet bis zum Ende dieses Jahrzehnts andauern. Seine Beständigkeit und sein automatisches Labor für die Analyse von Gesteinen, das ihm zur Verfügung steht, kosteten jedoch mehr als 2 Milliarden US-Dollar.

Dank der Arbeit von Curiosity ist es gelungen, Spuren von organischer Substanz und Wasser auf der Oberfläche des Planeten zu entdecken. Und jetzt plant die NASA eine weitere ähnliche Mission für 2020. Aber gibt es andere Möglichkeiten, den Weltraum zu erkunden, die nicht so hohe finanzielle Kosten verursachen?

Wenn große Raumschiffe im Wert von mehreren Millionen Dollar in den Weltraum fliegen, befördern sie häufig kleine, aber nützliche Passagiere an Bord. Dies sind kleine Geräte, die KubSat (CubeSat) genannt werden. Sie haben sich seit 2003 erfolgreich niedergelassen und studieren die erdnahe Umlaufbahn. Es ist noch nicht bekannt, ob sie außerhalb unseres Planeten überleben und weiterarbeiten können. Dennoch planen die Mitarbeiter der NASA, der Europäischen Weltraumorganisation und einiger anderer Organisationen, in den nächsten Jahren Tests in diese Richtung durchzuführen.

Die ersten Tests außerhalb unserer Umlaufbahn müssen auf dem Mars durchgeführt werden. Letzte Woche hat die NASA zwei kleine Würfel namens MarCO vorgestellt, die 2016 in die Mission von InSight aufgenommen werden müssen. Während sich InSight auf der Oberfläche des Planeten befindet und seine eigenen Aufgaben erledigt, sendet MarCO regelmäßig Echtzeit-Auftragsberichte auf einer niedrigen Umlaufbahn zur Erde. Wenn diese kleinen Satelliten ihren Job machen, ist dies die erste Gelegenheit, ein manuell gesteuertes Fahrzeug auf der Oberfläche des Mars zu haben. Ein vorheriger Versuch mit dem Mars Polar Lander schlug aufgrund eines Absturzes während der Landung fehl. Zwei kleine Geräte namens Deep Space 2, die mit ihm geschickt wurden, sollten auf der Oberfläche des Planeten nach Wasser suchen.

"Wir wissen, dass sie auf der Oberfläche des Planeten gelandet sind, aber wir wissen nichts über ihren aktuellen Zustand", sagte Robert Stael, stellvertretender Manager für die Umsetzung von Konzepten im NASA Jet Propulsion Laboratory-Programm, in einem Interview. Kurz gesagt, seine Aufgabe ist es, verschiedene Werkzeuge in unser Sonnensystem zu schicken: Erde, Mars, Eissatelliten Europas und so weiter. Und heute gibt es ungefähr 15 Projekte dieses Labors, in denen Cubsat angewendet wird.

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In Zusammenarbeit mit der Aerospace Corporation betreibt Stael auch ein Forschungsprojekt namens MarsDrop - die Entwicklung eines kleinen Geräts, das an den gefährlichsten Orten auf der Marsoberfläche landen kann. Große Rover haben natürlich viele Vorteile, aber sie kommen dem Vulkan oder dem Grund des Kraters nicht zu nahe. Mini-Geräte könnten die Arbeit zur Untersuchung der Oberfläche des Planeten perfekt ergänzen.

Bisher bleibt das Hauptproblem die Stabilität derartiger kleiner Geräte gegenüber verschiedenen Bedingungen. Kubsaty habe viele Vorteile in Bezug auf die Computertechnologie, aber ihre Gebäude und inneren Teile könnten trotz der Tatsache, dass die in der Produktion verwendeten Materialien in der Praxis getestet wurden, nicht unbedingt einer großen Strahlung standhalten, betont Robert. Während sich die Fahrzeuge in erdnaher Umlaufbahn befinden, sind sie durch die Erdatmosphäre vor dem zerstörerischen Einfluss von Strahlung geschützt. Sobald sie jedoch nach draußen fallen, nimmt der Strahlungshintergrund exponentiell zu. Eine der wichtigsten Aufgaben von MarCO wird es daher sein, zu testen, wie lange die Elektronik an Bord unter den rauen Raumbedingungen überleben kann. In diesem Fall ist Mars nicht das einzige Ziel für Fahrzeuge dieses Typs. Im Labor der Technischen Hochschule von Vermont arbeiten sie an einem Kubsat-Projekt, das die Grundlage für ein kleines Mondmodul sein könnte. Im Jahr 2020 plant die NASA, mehrere Fahrzeuge nach Europa zu schicken, um das Eis von der Umlaufbahn aus zu untersuchen und Ozeane in der Tiefe zu suchen. Im Oktober wurden 10 Universitäten ausgewählt, die mit der Erstellung und Einreichung ihrer eigenen Jungen für den Wettbewerb beauftragt wurden. Sie sollten in der Lage sein, alle Aufgaben auszuführen. Von der Landung von Sonden auf der Oberfläche kosmischer Körper und Planeten bis zur Messung des Magnetfelds.

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Gleichzeitig plant die Europäische Weltraumorganisation, zwei Asteroiden im Rahmen ihrer eigenen AIM-Mission zu erforschen. Im Rahmen dieses Projekts gibt es sechs Landeplätze, die von verschiedenen Cubes für den Versand an Asteroiden besetzt werden können. Warten auf den Start des Projekts der Interplanetary Space NanoAparator-Studie unter verschiedenen Umgebungsbedingungen (kurz INSPIRE), das die Sonne jenseits der Grenzen des Erdmagnetfelds beobachten soll.

Aufgrund der Tatsache, dass die Herstellung dieser Raumfahrzeuge viel billiger ist und ihre Arbeit unter verschiedenen Bedingungen im Vergleich zu älteren Brüdern noch nicht so gut untersucht und getestet wurde, treten manchmal unerwartete Vorfälle auf. Stael erinnert sich an die Zeit, als drei Würfel in eine erdnahe Umlaufbahn geschossen wurden. Zwei von ihnen, die von der University of Michigan und der University of Montana entwickelt wurden, hatten Magnete an Bord, die ihnen dabei helfen sollten, das Erdmagnetfeld im Orbit auszugleichen. Aus irgendeinem Grund erwiesen sich die Magnete jedoch als etwas stärker als nötig, und infolgedessen wechselten die Satelliten ihren Kurs zum Gegenteil und waren nur miteinander verbunden.

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„Es war natürlich möglich zu sagen, dass dies das erste automatische Treffen und das erfolgreiche Andocken des Kubsat war, aber die Aufgabe war etwas anders“, scherzt Robert.

Die aktive Entwicklung des Kubsat begann in den frühen 90er Jahren, als die NASA das Programm „Schneller, besser, billiger“ startete, in dem jeder Wissenschaftler seine eigene kleine Mission organisieren konnte. Dies erregte die Aufmerksamkeit kleiner Teams, die mit kommerziellen Proben von Mikroelektronik versuchten, die Kosten für die Einführung von Geräten zu minimieren.

Robert Stael argumentiert, dass sowohl große, teure und langfristige Projekte als auch kurzfristige, aber spezifischere Aufgaben für die Weltraumforschung wichtig sind. Beide Arten von Projekten sind an wichtigen Missionen beteiligt, jedoch in völlig unterschiedlichen Ebenen. Die einzige Frage, die offen bleibt, ist, wie gut die kleinen Missionen ihre kleinen Missionen außerhalb der Erdatmosphäre erfüllen werden.

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