Diskussion:Tianwen-4/Archiv

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Doppelmodus-Antrieb[Quelltext bearbeiten]

@Haplochromis: Die Beschreibung des Doppelmodus-Antriebs im Abschnitt Technische Aspekte habe ich aus mehreren, teils allgemeinen Quellen zusammengepuzzelt. Die Autoren im chinesischen Text schreiben nicht, welche Treibstoffe sie konkret verwenden wollen (das wissen sie vielleicht selbst noch nicht so genau). Dafür schreiben sie aber, dass es bei diesem Antrieb "keine Verluste beim Mischverhältnis gibt" (没有混合比的损失) und dass sie deswegen mehrere dutzend Kilo Treibstoff einsparen, ein Gewicht, das für mehr Nutzlasten verwendet wird. Ich habe keine Ahnung, was das für Verluste beim Mischverhältnis sein sollen. Wahrscheinlich meinen die das im Vergleich zu einem reinen Zweikomponenten-Antrieb mit Oxidator plus Hydrazin oder was auch immer (die zweite Antriebsvariante, mit der ich mich morgen beschäftigen werde, ist ein Ionentriebwerk wie bei Shijian 20 der im Dezember mit der Changzheng 5 hochgehen soll). An dem Artikel haben fünf Ingenieure von der Chinesischen Akademie für Weltraumtechnologie mitgeschrieben, die die Sonden dann bauen wird. Ich muss davon ausgehen, dass die wissen, wovon sie reden, und ich sie einfach nur nicht verstehe.

Falls Du von nichtchinesischen Raumflugkörpern her irgendeine Idee hast, was das für eine Verlustvermeidung beim Mischverhältnis sein soll, ich bin für alle Anregungen dankbar.

Regnart (Diskussion) 17:32, 29. Nov. 2019 (CET)[Beantworten]

Die Zeit in der Brennkammer ist sehr kurz, das heißt z. B. dass die beiden Komponenten nicht vollständig reagieren und unverbrannter Treibstoff die Brennkammer verlässt und fast nichts zum Schub beiträgt (Ein kleiner Beitrag durch Volumenausdehnung bleibt). Nicht jedes Molekül findet in der Zeit den Reaktionspartner. Das heißt der Rest verbrennt dann ohne Nutzen außerhalb der Brennkammer im Schweif. Man kann das verhindern, indem man eine Komponente etwas überdosiert, dann läuft die Verbrennung nahezu vollständig ab, aber auch dann hat man immer noch einen Überschuss einer Komponente, die unverbrannt ausgestoßen wird und nichts zum Schub beiträgt. Hydrazin oder ähnliche Treibstoffe kann man mit Oxidator als Zweikomponententreibstoff, oder als 1-Komponententreibstoff einsetzen, dabei wird der Stoff katalytisch zersetzt und bei entsprechender Hitze reagiert der Stoff dann explosionsartig noch in der Brennkammer, die erwähnten Mischungsverluste gibt es da nicht, aber dafür kommt auch etwas weniger Impuls heraus. Insgesamt sind die Verluste nur wenige Prozent, aber in der Raumfahrt ist jedes Gramm Treibstoff, dass man mitführen muss von Bedeutung und man würde lieber ein Kilo mehr Nutzlast als ein Kilo mehr Treibstoff in die Rakete packen. (nicht signierter Beitrag von Giftzwerg 88 (Diskussion | Beiträge) 13:14, 24. Dez. 2020 (CET))[Beantworten]
Herzlichen Dank für die Erläuterungen! Ich habe die alte Textpassage zunächst auskommentiert und das so hineingesetzt, das Ganze möglichst allgemein haltend. Es kristallisiert sich immer mehr heraus, dass diese Mission in größerem Maßstab durchgeführt wird. Wu Weiren und seine Kollegen gingen beim ursprünglichen Konzept von der damals existierenden und bewährten Chang'e-Technologie aus. Mittlerweile ist man aber mit dem torusförmigen Orbiter, wie er bei der Marssonde Tianwen-1 und bei Chang’e 5 zum Einsatz kam, sehr zufrieden. In letzerem Fall hat man jetzt eine Folgemission mit umfangreicheren Flugversuchen gestartet. Das mit dem Antrieb kann sich also noch ändern. Der thermoelektrische Nuklearantrieb der dritten Sonde wäre übrigens auch mit diesem Orbiter kombinierbar und befindet sich, da er auch anderswo (Abb. 9) erwähnt wird, zumindest in einer ernsthaften Konzeptphase. --Regnart (Diskussion) 16:16, 24. Dez. 2020 (CET)[Beantworten]

Missverständlicher Satz[Quelltext bearbeiten]

"Die erste Sonde soll im Mai 2024 zum sonnenahen Rand der Heliosphäre, der sogenannten Heliopause aufbrechen," - das klingt (vom Schreibfehler "sonnenahen" abgesehen) so, als ob die Heliopause der sonnennahe Rand sei. Die Heliopause ist aber gerenell der Rand (oder die Grenze) der Heliosphäre. -- Wassermaus (Diskussion) 15:20, 29. Jan. 2020 (CET)[Beantworten]


@Wassermaus: Der Satz war in der Tat missverständlich. Ich habe jetzt die "sogenannte Heliopause" gleich in den ersten Satz des Artikels verschoben, damit der Leser den Namen des Projekts von Anfang an versteht.

@PM3: Es ist momentan nur ein Missionsvorschlag. Der Vorteil bei der ersten der im Abschnitt Erkundung der Heliopause#Technische Aspekte aufgelisteten Varianten ist, dass sie vom Kosmodrom Xichang aus starten kann, es also keine Terminkonflikte mit den eine Langer Marsch 5 erfordernden Großprojekten gibt. Da die China National Space Administration bereits mit an Bord ist und der Symbolismus mit den 100 AE und 100 Jahren VR China unwiderstehlich ist, würde ich zumindest den ersten beiden Sonden, die den bewährten Chang’e-3-Bus verwenden (also wenig Entwicklungszeit/Kosten) eine recht hohe Chance auf Verwirklichung einräumen. Ich hätte aber auch kein Problem damit, wenn Du das in der Einleitung etwas umformulieren willst.

Regnart (Diskussion) 11:26, 4. Feb. 2020 (CET)[Beantworten]

Eiskruste durchschlagen[Quelltext bearbeiten]

@Haplochromis, Regnart: Erscheint mir auch unplausibel, aber nicht unmöglich. Eine Sonde könnte sich ja ggf. durch den Eispanzer durchschmelzen, auch wenn sie dafür wohl nuklear angetrieben sein müsste. Daher: Woher stammt die Information, und wurde sie eventuell fehlerhaft übernommen? Leider fehlen dem Abschnitt Einzelnachweise, und chinesich kann ich auch nicht. --MGChecker – (📞| 📝| Bewertung) 19:39, 26. Jul. 2020 (CEST)[Beantworten]


Die Information stammt aus meiner Hauptquelle, einem Artikel von Wu Weiren, der das Heliopausen-Projekt von Seiten der China National Space Administration betreut:
http://scis.scichina.com/cn/2019/N112018-00273.pdf

Ich habe jetzt einen Einzelnachweis mit "S. 6" eingefügt. Im Text steht tatsächlich 穿刺, wörtlich "durchstechen", was ich als "durchschlagen" interpretiert habe. Da das aber nur eine kleine Sonde ist, die von der auf dem Chang’e-3-Bus basierenden Hauptsonde ausgesetzt werden soll, wird sie sicher nicht nuklear angetrieben sein. Wenn die Wissenschaftler ein Durchschmelzen im Sinn gehabt hätten, hätten sie das wohl anders ausgedrückt.

Ich denke Haplochromis hat recht, und man muss "durchstechen" als "die oberste Schicht durchstechen und in die Eiskruste (einige Meter?) eindringen" interpretieren, mehr so im Sinne von "anstechen". Der rechte Bestandteil des Ideogramms 刺 bzw. "stechen" ist ein vereinfachtes 刀 bzw. "Messer" (das ist ein Piktogramm, ein Bild eines Messers). 刺客, wörtlich "Stechgast", bedeutet "Meuchelmörder". Die Ermordung eines Mondes :-D

Regnart (Diskussion) 11:01, 27. Jul. 2020 (CEST)[Beantworten]

Durchschmelzen macht überhaupt keinen wirklichen Sinn: Zum einen verändern sich alle Messwerte durch eine warme Sonde: die Zusammensetzung, Dichte, Temperatur, Kristallstruktur, Schichtung, Druck etc. Trockeneis, Stickstoff- oder Kohlenmonoxid-Eis würde da einfach verdampfen. Zum anderen könnte eine Sonde nach einigen Metern Tiefe nichts mehr senden, weil das umgebende Eis alles abschirmt. Es kann also nur um etwas gehen, das die Oberfläche durchstößt, um die Schicht darunter untersuchen zu können, aber immer noch im Bereich von weniger als 2 Metern und ein Teil muss zur Kommunikation an der Oberfläche bleiben.--Giftzwerg 88 (Diskussion) 17:19, 27. Jul. 2020 (CEST)[Beantworten]

Geändertes Missionsprofil[Quelltext bearbeiten]

Durch die Verschiebung der Mission auf 2030 (dann wohl nicht mehr mit dem Chang'e-3-Bus sondern mit größeren Sonden) ändern sich die erreichbaren Planeten. Nach neuestem Stand soll nun nicht mehr nur Jupiter inspiziert werden, sondern auch Saturn:
https://new.qq.com/omn/20201221/20201221A0GD8Q00.html

Das in diesem Artikel dargestellte Missionsprofil ist wohl - zumindest zum Teil - nicht mehr aktuell. Ich lasse es trotzdem zunächst einmal stehen, bis mehr Details bekannt sind. Falls jemand Dinge auskommentieren will, hätte ich aber auch kein Problem damit. --Regnart (Diskussion) 12:04, 24. Dez. 2020 (CET)[Beantworten]

Bis auf weiteres ausgelagerter Bereich 1 (bis 100 AE)[Quelltext bearbeiten]

Erkundung der räumlichen Verteilung von interstellaren energetisch neutralen Atomen und interstellarem Staub[Quelltext bearbeiten]

Die Heliosphäre in der bisherigen Annahme. Das Sonnensystem bewegt sich nach links, rechts der Schweif.

Die Heliosphäre ist ein weiträumiger Bereich um die Sonne, in dem der Sonnenwind aus elektrisch geladenen Teilchen das interstellare Medium verdrängt und eine Art „Blase“ um die Sonne bildet. Die Grenze dieses Bereichs, der sich bis weit jenseits der Planetenbahnen erstreckt, dort wo der Sonnenwind auf das interstellare Medium trifft, nennt man „Heliopause“. Da sich das Sonnensystem mit einer Geschwindigkeit von 23,2 km/s bzw. 84.000 km/h durch das interstellare Medium bewegt, war die bisherige Annahme, dass sich die Heliosphäre durch den „Fahrtwind“ verformt und eine kometenähnlich Form hat, mit einem Kopf, wo die Grenzlinie zum interstellaren Raum mit 100 AE relativ nah an der Sonne liegt, und einem Schweif, der in die der Fahrtrichtung entgegengesetzte Richtung zeigt.[1] Nach Auswertung der Daten von Voyager 1 und Voyager 2, der Saturnsonde Cassini und des Satelliten IBEX scheint es jedoch so zu sein, dass die Heliosphäre keinen kometenartigen Schweif besitzt, sondern tatsächlich eher kugelförmig ist.[2]

Der Weltraumphysiker Wang Chi (王赤), bei den Voyager-Missionen der NASA verantwortlich für die Analyse der Daten des Plasmaspektrometers und die Erarbeitung eines theoretischen Modells der Heliosphäre,[3][4] hatte sich schon 2003 zusammen mit John D. Richardson vom Massachusetts Institute of Technology mit der Geschwindigkeitsabnahme des Sonnenwinds befasst, wenn er sich dem äußeren Rand der Heliosphäre nähert.[5][6]

2015 leitete die Nationale Raumfahrtbehörde Chinas Vorplanungen für eine Erkundung der Heliopause mittels Tiefraumsonden ein. Mit dem Projekt betraut waren die Chinesische Akademie für Weltraumtechnologie, die die Sonden planen und bauen würde, das Institut für Weltraumphysik und angewandte Technologie (空间物理与应用技术研究所) an der Fakultät für Erd- und Weltraumwissenschaften (地球与空间科学学院) der Universität Peking und das Nationale Zentrum für Weltraumwissenschaften der Chinesischen Akademie der Wissenschaften, wo Wang Chi mittlerweile Direktor des Nationalen Schwerpunktlabors für Weltraumwetter (空间天气学国家重点实验室) war.[7]

Links das ENA-Gebiet

Die bisherigen Tiefraumsonden der NASA, von Pioneer 10 (1972) bis New Horizons (2006) waren primär für die Planetenforschung ausgelegt und sammelten Daten aus der Heliosphäre als Nebenprodukt. Weder von den Messinstrumenten her noch vom Missionsprofil waren sie für diesen Zweck konstruiert. So flogen zum Beispiel Voyager 1, durch den Vorbeiflug am Saturnmond Titan nach Norden abgelenkt, und Voyager 2, durch den Vorbeiflug am Neptun nach Süden abgelenkt, seitlich bzw. ober- und unterhalb der Zone der energetisch neutralen Atome (ENA) vorbei, die in Bewegungsrichtung des Sonnensystems zwischen Randstoßwelle und Heliopause liegt.[8] Die chinesische Mission soll nun so ausgelegt werden, dass eine Sonde ganz gezielt genau durch die „Nasenspitze“ des ENA-Gebiets fliegen würde.[9]

Laut dem derzeitigen Stand der Forschung trifft das Plasma des Sonnenwinds etwa 84 bis 94 AE von der Sonne entfernt auf neutrale Wasserstoffatome aus dem interstellaren Medium, die mit einer Geschwindigkeit von 25 km/s durch die Heliopause in die Heliosphäre eingedrungen sind. Wenn ein derartiges Wasserstoffatom mit einem ultravioletten Photon aus dem Sonnenwind zusammentrifft, verliert es sein Elektron, das von einem ionisierten Atom aus dem Sonnenwind aufgenommen wird. Bei diesem Prozess verlangsamt sich der Sonnenwind von ca. 350 km/s auf 130 km/s.[10] Etwa 70 % seiner Bewegungsenergie werden bei der Ionisation der Wasserstoffatome verbraucht. Durch die Verlangsamung und das Nachströmen von weiterer Materie aus Richtung der Sonne verdichtet sich das Plasma des Sonnenwinds und erhitzt sich von etwa 11.000 K auf 180.000 K. Unterdessen werden die so gebildeten Wasserstoffionen vom Magnetfeld der Sonne nach außen getragen, weswegen sie als Pickup-Ionen, also „aufgesammelte Ionen“ bezeichnet werden. Die Pickup-Ionen kollidieren nach ursprünglicher Annahme immer wieder mit der Randstoßwelle, wobei sie an Energie gewinnen, bis sie schließlich der Randstoßwelle entkommen und in die innere Heliosphäre diffundieren. Diese beschleunigten Ionen bilden dann die sogenannte „anomale kosmische Strahlung“.[11] Die Voyager-Sonden konnten jedoch auch nach Durchquerung der Randstoßwelle und Eindringen in die Heliohülle eine weiter zunehmende Stärke der anomalen kosmischen Strahlung feststellen,[12][13] bis sie dann jenseits der Heliopause plötzlich verschwand. Dies legt nahe, dass die anomale kosmische Strahlung in Wahrheit in der Heliohülle entsteht, was nun durch weitere Messungen vor Ort bestätigt werden soll.

Durch eine Beobachtung der radialen Verteilung der Pickup-Ionen bzw. der anomalen kosmischen Strahlung innerhalb der Heliosphäre erhofft man sich ein besseres Verständnis der dynamischen Veränderungen des Sonnenwinds. Pioneer 10 flog zwar bereits in die der Fahrtrichtung des Sonnensystems entgegengesetzte Richtung, aber 2003 brach nach 81 AE der Kontakt zur Sonde ab. Bei dem chinesischen Projekt sollen laut dem ersten Konzept im Jahr 2030 zwei Sonden in entgegengesetzte Richtungen abfliegen, eine zur heliosphärischen Nase und eine in die Gegenrichtung. Später soll eine dritte Sonde senkrecht zur Ekliptik zum Nord- oder Südpol der Heliosphäre fliegen.[14] Mit dieser Methode könnte man auch die bislang nur auf Modellrechnungen beruhende Annahme eines Helioschweifs bestätigen oder widerlegen. Wenn die neutralen Atome neutral bleiben, können sie zusammen mit den Staubpartikeln des interstellaren Mediums ohne vom Magnetfeld der Sonne beeinflusst zu werden in das Innere der Heliosphäre eindringen und sollten dann von der Anziehungskraft der Sonne in einem Schweif gesammelt werden.

Erkundung der Eisriesen und ihrer Monde, der Zentauren, des Kuipergürtels und von Zwergplaneten[Quelltext bearbeiten]

Eisvulkane am Südpol des Triton

Während die dritte Sonde des Projekts mit einem 10-kW-Nuklearantrieb versehen werden soll, so dass sie aus eigener Kraft eine Geschwindigkeit von 6 AE/Jahr erreichen kann, können die ersten beiden Sonden, da sie sich in der Ebene der Ekliptik bewegen, zur Beschleunigung auf Swing-by-Manöver zurückgreifen. Hierbei soll eine der beiden ersten Sonden nach einer im Vorbeiflug durchgeführten Erkundung des Jupiter und seines vierten Mondes Kallisto[15][16] in einem Abstand von 1000 km am Neptun vorbeifliegen.[17] Die Instrumente der Sonde selbst sind primär für eine Beobachtung der Heliosphäre ausgelegt, aber beim Vorbeiflug am Neptunmond Triton, der wegen seines Kryovulkanismus für die Forscher von besonderem Interesse ist, soll die Sonde einen kleinen Penetrator aussetzen, der in die Eiskruste des Mondes einschlagen soll.[18]

Zwischen den Umlaufbahnen von Jupiter und Neptun kreisen auf Bahnen, die die Umlaufbahn eines oder mehrerer Gasplaneten kreuzen, die sogenannten „Zentauren“ um die Sonne, eine Klasse von Asteroiden und (ehemaligen) Kometen, die teilweise ein aus Eispartikeln bestehendes Ringsystem besitzen und zu deren Herkunft, Zusammensetzung, allmählichem Geschwindigkeitsverlust und – im Falle der Kometen – Gasabsonderung noch viele Fragen offen sind. Die Forscher erhoffen sich, durch Beobachtung aus der Nähe Antworten auf diese Fragen zu finden.

Auf dem Weg zum Rand der Heliosphäre müssen die ersten beiden Sonden den Kuipergürtel durchqueren der sich jenseits der Neptunbahn in einer Entfernung von 30 bis 50 AE nahe der Ekliptik erstreckt. Von den schätzungsweise mehr als 70.000 Objekten mit mehr als 100 km Durchmesser, die dort um die Sonne kreisen, interessieren sich die Forscher besonders für den Zwergplaneten (50000) Quaoar, der sich um 2040 in der Nähe der heliosphärischen Nase befinden wird und daher von der ersten Sonde im Vorbeiflug erforscht werden kann. Es soll ein dreidimensionales Bild des Zwergplaneten aufgenommen werden und vor allem das Methan-Eis auf seiner Oberfläche untersucht werden, seine Dicke und die Frage, welchen Anteil Methan im Verhältnis zu dem auf der Oberfläche ebenfalls vorhandenen Ethan-, Ammoniumhydroxid- und Stickstoff-Eis hat. Außerdem sollen mittels bildgebender Verfahren Aufnahmen der Eisvulkane auf Quaoar gemacht werden und spektrografische Analysen der wohl für diese verantwortlichen Mantelplumes durchgeführt werden.

Alle drei Sonden sollen mit Staubdetektoren die radiale Verteilung des interplanetarischen Staubes kontinuierlich messen. Dadurch erhofft man sich Aufschlüsse über die Herkunft dieses Staubes, die Mechanismen, die zu seiner Entstehung führen, seine Isotopenzusammensetzung und die Frage, ob alle Planeten bzw. ihre Monde in dieser Beziehung gleich oder unterschiedlich sind.

Beobachtung des extragalaktischen Hintergrundlichts[Quelltext bearbeiten]

Durch die Streuung des Sonnenlichts am interplanetarischen Staub entsteht das sogenannte „Zodiakallicht“, das eine Beobachtung des extragalaktischen Hintergrundlichts stört. Die Stärke des Zodiakallichts nimmt mit der Entfernung von der Sonne rapide ab. Die Mission zur Heliopause bietet somit eine Gelegenheit, das von Galaxien jenseits der Milchstraße kommende Hintergrundlicht, seine Intensität und seinen spektralen Verlauf zu beobachten. Das extragalaktische Hintergrundlicht stellt einen signifikanten Anteil der durch nukleare und gravitative Prozesse freigesetzten elektromagnetischen Strahlung seit dem Zeitalter der Rekombination 400.000 Jahre nach dem Urknall dar; von seiner Beobachtung erhoffen sich die Forscher tiefere Einblicke in die Entstehung und Entwicklung des Weltalls.[9] (nicht signierter Beitrag von Regnart (Diskussion | Beiträge) 11:14, 31. Mär. 2021 (CEST))[Beantworten]

Bereich 2 (bis 200 AE)[Quelltext bearbeiten]

Gesetzmäßigkeiten der Wechselwirkung zwischen Sonnenwind und interstellarem Medium[Quelltext bearbeiten]

Lange Zeit dachte man, dass es jenseits der Heliopause eine Bugstoßwelle gibt. Nach den Messungen der Voyager-Sonden liegt jedoch die Strömungsgeschwindigkeit des Sonnenwindes außerhalb der Heliopause unterhalb der Schallgeschwindigkeit. Das würde bedeuten, dass es keine Bugstoßwelle, sondern nur eine einfache Bugwelle gibt. Die erste Sonde soll diese Annahme bei ihrem Flug durch die heliosphärische Nase verifizieren oder widerlegen, um so zu einem besseren Verständnis der Wechselwirkung zwischen Heliosphäre und interstellarem Medium zu kommen. Es scheint so zu sein, dass sich zwischen Heliopause und Bugwelle eine Schicht aus erhitzten neutralen Wasserstoffatomen befindet, die sogenannte „Wasserstoff-Wand“.[19][20] Durch Beobachtungen vor Ort sollen nun die Mechanismen ihrer Bildung, ihre Dicke und räumliche Verteilung, ihre Zusammensetzung, Dichte und Temperatur ermittelt werden sowie der Frage nachgegangen werden, ob diese Werte in verschiedenen Richtungen gleich oder unterschiedlich sind und ob sie von der jeweiligen Sonnenaktivität beeinflusst werden. (nicht signierter Beitrag von Regnart (Diskussion | Beiträge) 13:56, 31. Mär. 2021 (CEST))[Beantworten]

Bis auf weiteres ausgelagerte Technische Aspekte[Quelltext bearbeiten]

Für die ersten beiden Sonden ist laut dem ersten Konzept geplant, auf den bewährten Chang’e-3-Bus zurückzugreifen, angepasst an die wissenschaftlichen Ziele der Mission. Da sich die Sonden sehr weit von der Sonne entfernen, dient als Stromversorgung für die Nutzlasten und die Betriebssysteme eine Radionuklidbatterie mit einer Leistungsabgabe von 200 W. Derzeit sind zwei Antriebsvarianten im Gespräch:

  • Ein chemischer Antrieb, der auf zwei verschiedene Arten arbeiten kann, entweder mit einem Oxidator oder als katalytisch zersetzter Einkomponententreibstoff. In dieser Variante hätte die Sonde ein Startgewicht von 3,3 t, davon 910 kg für die Sonde selbst (50 kg davon Nutzlastgewicht), der Rest ist Treibstoff. Wie bei den Mondsonden Chang’e-3 und Chang’e-4 würde der Start mit einer dreistufigen Trägerrakete von Typ Changzheng 3B erfolgen, die ihr eine hyperbolische Exzessgeschwindigkeit von 20 km²/s² verleiht.
  • Ein Ionenantrieb mit einer Leistung von 0,5 – 5 kW, der eine Schubkraft von 20 – 200 mN erzeugt; der gewichtsspezifische Impuls eines solchen Triebwerks würde bei 2580 – 4000 s liegen. Zur Stromversorgung des Ionentriebwerks, das zu Beginn der Mission 20.000 Stunden, also gut zwei Jahre im Dauerbetrieb läuft, dienen Solarpanele. Wenn die Sonde den Jupiter erreicht hat, erfolgt die Beschleunigung dann nur noch durch Swing-by-Manöver. Bei dieser Antriebsvariante müsste die Sonde mit der schweren Trägerrakete Changzheng 5 vom Kosmodrom Wenchang aus gestartet werden, die ihr eine hyperbolische Exzessgeschwindigkeit von 77 km²/s² verleiht. Für Bahnkorrekturmanöver hätte die Sonde zusätzlich zum Elektroantrieb noch chemische Triebwerke mit Monergol-Treibstoff. Das Startgewicht in dieser Variante wäre mit 800 kg (davon 50 kg Nutzlastgewicht) wesentlich geringer als bei dem rein chemischen Antrieb.

In beiden Varianten hätten die Sonden am Ende der Beschleunigungsphase eine Geschwindigkeit von 4 AE/Jahr, womit sie bei einer Lebensdauer von mindestens 30 Jahren die 100 AE entfernte Heliopause Mitte der 2050er Jahre erreichen würden.[21][14] Die dritte Sonde kann, da sie sich bereits zu Missionsbeginn senkrecht aus der Ekliptikebene herausbewegt, nicht auf Swing-by-Manöver zur Beschleunigung zurückgreifen. Hier will man einen Ionenantrieb verwenden, der seinen Strom entweder aus einem kleinen Kernreaktor mit 10 kW Leistung bezieht, oder aus einer neu zu entwickelnden Radionuklidbatterie mit entsprechender Leistungsabgabe. Bei einer Startmasse von 2,8 t (davon 100 kg Nutzlastgewicht) würde die Sonde nach dem Ende einer dreijährigen kontinuierlichen Beschleunigungsphase eine Geschwindigkeit von 6 AE/Jahr erreichen und könnte damit innerhalb ihrer geplanten Mindestlebensdauer von 35 Jahren eine Strecke von 200 AE zurücklegen, also bis in den interstellaren Raum vordringen.

Bei den ersten beiden Sondenantrieben handelt es sich um existierende Technologie; ein Ionenantrieb mit 5 kW, 200 mN Schub und 4000 s spezifischem Impuls ist seit dem 27. Dezember 2019 auf dem Technologieerprobungssatelliten Shijian 20 im Einsatz.[22] Die dritte Sonde wäre dagegen eine völlige Neukonstruktion, bei der der Kernreaktor in einer eigenen, abgeschirmten Einheit von der eigentlichen Sonde getrennt untergebracht und mit dieser nur durch eine ausfahrbare Gitterträgerkonstruktion verbunden wäre. Das Ganze hätte dann in etwa die Form einer Hantel bzw. eines Weberschiffchens. Als Reaktor ist hier an einen schnellen Brüter gedacht,[23][24] der über Thermoelektrizität den Strom für den Ionenantrieb erzeugt, ähnlich wie 1965 beim Snapshot-Satelliten der NASA. Das hätte gegenüber einer Radionuklidbatterie den Vorteil einer höheren Leistung, eines besseren Masse-Leistungs-Verhältnisses und eines niederen Preises. Mit einem Kernreaktor könnte nicht nur die Antriebsleistung stark erhöht werden, sondern es stünde auch mehr Strom für den Betrieb der wissenschaftlichen Nutzlasten und die Datenübertragung zur Erde zur Verfügung. Ein solches System müsste aber erst entwickelt und auf der Erde sowie im Orbit getestet werden. Daher rechnet man mit dem Start der dritten Sonde nicht vor 2030.[25]

Als Alternative machte Zhang Yuhua (张玉花, * 1968), die bei der Shanghaier Akademie für Raumfahrttechnologie als Abteilungsleiterin für den Orbiter der Marssonde Tianwen-1 zuständig war,[26][27] im Sommer 2020 den Vorschlag, diesen Orbiter als Universalbus zu verwenden, in dessen zentraler Öffnung wahlweise ein chemisches Triebwerk, ein konventioneller Ionenantrieb oder der nuklear-elektrische Antrieb montiert werden könnte.[28] Stand November 2020 denkt man darüber nach, ab 2030 für Tiefraummissionen die in Entwicklung befindliche Trägerrakete Changzheng 9 zu verwenden, die mit ihrem großen Durchmesser und einer Tragkraft, die mehr als fünfmal so hoch ist wie die der Changzheng 5, auch sehr große und schwere Sonden auf die Bahn bringen könnte.[29]

Einzelnachweise[Quelltext bearbeiten]

  1. ↑ Benjamin Knispel: Die Entdeckung der Langsamkeit. In: spektrum.de. 11. Mai 2012, abgerufen am 25. November 2019.
  2. ↑ Sarah Frazier: NASA’s Cassini, Voyager Missions Suggest New Picture of Sun’s Interaction with Galaxy. In: nasa.gov. 7. August 2017, abgerufen am 25. November 2019 (englisch).
  3. ↑ 王赤. In: spaceweather.ac.cn. Abgerufen am 26. November 2019 (chinesisch).
  4. ↑ E. C. Sittler: Plasma electron analysis: Voyager Plasma Science Experiment. In: inis.iaea.org/. Abgerufen am 26. November 2019 (englisch).
  5. ↑ Wang Chi und John D. Richardson: Determination of the solar wind slowdown near solar maximum. In: agupubs.onlinelibrary.wiley.com. 4. Februar 2003, abgerufen am 26. November 2019 (englisch).
  6. ↑ Richardson, John D. In: space.mit.edu. Abgerufen am 26. November 2019 (englisch).
  7. ↑ 简介. In: spaceweather.ac.cn. Abgerufen am 26. November 2019 (chinesisch).
  8. ↑ STEREO Creates First Images of the Solar System's Invisible Frontier. In: nasa.gov. 2. Juli 2008, abgerufen am 26. November 2019 (englisch).
  9. ↑ a b 吴伟仁 et al.: 太阳系边际探测研究. (PDF) In: scis.scichina.com. 9. Januar 2019, abgerufen am 31. März 2021 (chinesisch).
  10. ↑ Wang Chi et al.: Properties of the termination shock observed by Voyager 2. In: agupubs.onlinelibrary.wiley.com. 9. Oktober 2008, abgerufen am 27. November 2019 (englisch).
  11. ↑ Anomalous Cosmic Rays. In: helios.gsfc.nasa.gov. 7. April 2011, abgerufen am 26. November 2019 (englisch).
  12. ↑ A. C. Cummings et al.: Anomalous Cosmic Rays in the Heliosheath. In: aip.scitation.org. Abgerufen am 27. November 2019 (englisch).
  13. ↑ A. C. Cummings et al.: Voyager 2 Observations of the Anisotropy of Anomalous Cosmic Rays in the Heliosheath. (PDF) In: icrc2019.org. Abgerufen am 27. November 2019 (englisch).
  14. ↑ a b 着陆火星？！天问一号还有几道难关需要闯. In: cnsa.gov.cn. 29. Oktober 2020, abgerufen am 14. November 2020 (chinesisch).
  15. ↑ Andrew Jones: Jupiter Mission by China Could Include Callisto Landing. In: planetary.org. 12. Januar 2021, abgerufen am 12. Januar 2021 (englisch).
  16. ↑ 探月工程嫦娥五号任务有关情况发布会. In: cnsa.gov.cn. 17. Dezember 2020, abgerufen am 18. Dezember 2020 (chinesisch).
  17. ↑ 外日球层与星际空间入选2020年宇航领域十大科学问题与技术难题. In: nssc.cas.cn. 19. September 2020, abgerufen am 15. November 2020 (chinesisch).
  18. ↑ 吴伟仁 et al.: 太阳系边际探测研究. (PDF) In: scis.scichina.com. 9. Januar 2019, abgerufen am 27. Juli 2020 (chinesisch). S. 6.
  19. ↑ Jeffrey L. Linsky und Brian E. Wood: The alpha centauri line of sight: D/H ratio, physical properties of local interstellar gas, and measurement of heated hydrogen (The ‘Hydrogen Wall’) near the heliopause. (PDF) In: ntrs.nasa.gov. 20. Mai 1996, abgerufen am 29. November 2019 (englisch).
  20. ↑ Brandon Q. Morris: New-Horizons-Sonde sieht die Wasserstoff-Wand am Ende des Sonnensystems. In: hardsf.de. 15. August 2018, abgerufen am 29. November 2019.
  21. ↑ Zong Qiugang et al.: Interstellar Heliosphere Probes（IHPs）. (PDF) In: meetingorganizer.copernicus.org. Abgerufen am 30. November 2019 (englisch).
  22. ↑ 一夜星辰: 我国510所研制的LIPS-300大功率离子推力器系统在实践20上完成全面验证. In: zhuanlan.zhihu.com. 23. April 2020, abgerufen am 13. Mai 2020 (chinesisch).
  23. ↑ 王立鹏 et al.: 热管式空间快堆精细化燃耗计算分析. In: kns.cnki.net. Abgerufen am 30. November 2019 (chinesisch).
  24. ↑ 一种非能动高温热管快堆堆芯传热系统. In: patents.google.com. 5. April 2017, abgerufen am 30. November 2019 (chinesisch).
  25. ↑ 2017 war die China Aerospace Science and Technology Corporation davon ausgegangen, dass ein Nuklearantrieb für Transportaufgaben im interplanetaren Raum erst 2040 einsatzfähig sein würde: 2020长八首飞、2030重型火箭首飞、2040核动力穿梭机重大突破……未来30年中国火箭发展重磅干货都在这. In: calt.com. 16. November 2017, abgerufen am 5. Januar 2020 (chinesisch).
  26. ↑ 张玉花：与“嫦娥”相伴的“最美”科学家. In: news.sciencenet.cn. 12. September 2019, abgerufen am 21. November 2020 (chinesisch).
  27. ↑ 下个任务是嫦娥五号的采样返回. In: k.sina.com.cn. 22. Juni 2019, abgerufen am 21. November 2020 (chinesisch).
  28. ↑ 张玉花 et al.: 我国首次自主火星探测任务中环绕器的研制与实践. (PDF; 2 MB) In: spaceflightfans.cn. 22. Juni 2020, S. 8, abgerufen am 21. November 2020 (chinesisch).
  29. ↑ Zhao Lei: Mighty Long March 9 carrier rocket set to debut in 2030. In: chinadailyhk.com. 26. November 2020, abgerufen am 29. November 2020 (englisch).

Konfusion[Quelltext bearbeiten]

Aus gegebenem Anlass hier eine Klarstellung:
Wu Weiren, einer der Initiatoren des Projekts, hat kürzlich in einem Interview bestätigt, dass weiterhin die Absicht besteht, 2049, zum 100ten Geburtstag der Volksrepublik China eine Distanz von 100 AE zu erreichen und dass die Erforschung der Grenzschicht zwischen Heliosphäre und interstellarem Raum weiterhin ein Hauptziel der Mission ist:
https://mp.weixin.qq.com/s/rAc80ojWologY8mkZJGm3w

Er hat aber nicht gesagt, in welchem Jahr die Mission starten soll, und ob mit einer oder zwei Sonden geflogen werden soll. Andrew Jones hat hier aus dem Interview geschlossen, dass das ursprüngliche Missionskonzept mit zwei Sonden, die 2024 starten, weiterhin gilt. Das mit den zwei Sonden ist im Prinzip möglich, aber der Starttermin widerspricht den neueren Ansagen der Nationalen Raumfahrtbehörde Chinas. Wenn man das Interview mit den Informationen aus der Parlamentssitzung zusammenkombiniert, dann kommt immer noch der umstehende Artikel heraus. --Regnart (Diskussion) 07:38, 21. Apr. 2021 (CEST)[Beantworten]

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