Terrestrische Planeten und Asteroiden

Präsentation zum Thema: "Terrestrische Planeten und Asteroiden"—  Präsentation transkript:

1 Terrestrische Planeten und Asteroiden
Weltraummissionen zu den Planeten Vortrag im Seminar Terrestrische Planeten und Asteroiden 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: - 3 Vorbeiflüge: (704 km) (48 Tkm) (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: - 3 Vorbeiflüge: (704 km) (48 Tkm) (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: - Vorbeiflug: (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: - Vorbeiflug: (4 Tkm) Mariner 10 - Launch: - Vorbeiflug: (4,2 Tkm)

8 Vorbeiflüge an Planeten Mars
Mariner 4 - Launch: - Vorbeiflug: (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: - Vorbeiflug: (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: - Vorbeiflug: (3,5 Tkm) (3,5 Tkm) - Ergebnis: CO2-Eis am Südpol

11 Landungen auf Planeten Venus
Venera 4 - erste Atmosphären-Sonde - Launch: - Ankunft: - 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: - Landung: - 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
- erste Landung - Launch: - Landung: - sendete 20s Viking 1+2 - Launch: - Landung: - 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: - Landung: - Lander + Rover Mars Exploration Rovers - Launch: - Landung:

19 Landungen auf Planeten Mars
- weitere Landungen Mars Pathfinder - Launch: - Landung: - Lander + Rover Mars Exploration Rovers - Launch: - Landung:

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

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

22 Orbiter um Planeten Venus Pioneer 12 Venera 15+16 Magellan
- weitere Orbiter Pioneer 12 - Launch: - Orbiteintritt: - RADAR – Kartierung Venera 15+16 - Launch: - Orbiteintritt: Magellan - Launch: - Orbiteintritt:

23 Orbiter um Planeten Venus Pioneer 12 Venera 15+16 Magellan
- weitere Orbiter Pioneer 12 - Launch: - Orbiteintritt: - RADAR – Kartierung Venera 15+16 - Launch: - Orbiteintritt: Magellan - Launch: - Orbiteintritt:

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

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

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

27 Viking 1+2 Lander

28 Orbiter Lander 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 kg davon Instrumente 17 kg Treibstoff Orbiter kg Lander kg davon Instrumente 91 kg Treibstoff Lander 73 kg Aeroshell kg Bioschild 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 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 kg davon Instrumente 17 kg Treibstoff Orbiter kg Lander kg davon Instrumente 91 kg Treibstoff Lander 73 kg Aeroshell kg Bioschild kg Adapter zum Orbiter 14 kg

31 Viking 1+2

32 Viking 1+2

33 Bio-Experimente des Landers
Viking 1+2 Bio-Experimente des Landers

34 Bio-Experimente des Landers
Viking 1+2 Bio-Experimente des Landers

35 Bio-Experimente des Landers
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 Ergebnis der Bio-Experimente
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 Ergebnis der Bio-Experimente
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 Luna 2 Luna 3 Luna 9 Luna 10
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 Luna 2 Luna 3 Luna 9 Luna 10
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 ( )

41 Missionen zum Mond Apollo 8 - Launch: 21.12.1968
- Orbiteintritt: - Erdankunft: - 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: - Erdankunft: - Besatzung: N. Armstrong, M. Collins, E. Aldrin - Ergebnis: erste Menschen betreten Mond Mitnahme von Mondgestein :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 Luna 16,20,24
- 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 Clementine (1994) Hinweise auf Wassereis
- 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: - Vorbeiflug: Mathilde ( ) - Orbiteintritt: Eros ( ) - Landung: Eros ( )

49 Missionen zu Asteroiden
NEAR - Launch: - Vorbeiflug: Mathilde ( ) - Orbiteintritt: Eros ( ) - Landung: Eros ( )

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

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

52 Zukünftige Missionen Bepi-Colombo

53 Bepi-Colombo Zukünftige Missionen - Launch: 2012
- zwei Orbiter um Merkur - Lander aus Kostengründen gestrichen - Ziele: Suche nach Wassereis Magnetfelduntersuchung Kartographierung Einfluss der Sonnenaktivitäten

54 Zukünftige Missionen Venus Express

55 Venus Express Zukünftige Missionen - Launch: 2005 - Orbiter um Venus
- Ziele: Atmospherenuntersuchung Magnetfelduntersuchung Suche nach Vulkanismus Suche nach seismischen Wellen Einfluss des Sonnenwindes - weitere Orbiter: Planet-C VESAT VESPER - geplante Lander: Venera D VAMP

56 Mars Reconnaissance Orbiter
Zukünftige Missionen Mars Reconnaissance Orbiter

57 Mars Reconnaissance Orbiter
Zukünftige Missionen Mars Reconnaissance Orbiter - Launch: - Orbiter um Mars - Ziele: Hochauflösende Fotos (20cm/px) Suche nach Wasser- und Eisvorkommen Suche nach hydrothermalen Quellen Suche nach geeigneten Landestellen Relaisstation für spätere Landemissionen - weitere Marsmissionen: Phoenix (Lander, Eisuntersuchung) Mars Science Laboratory (Rover, Gesteinsuntersuchung) ExoMars (Rover, biologische Umwelt, Technologietest) Mars Telecommunications Orbiter (Orbiter, Kommunikation) Fobos-Grunt (Sample Return, Lander auf Phobos) ab 2013 mehrere Sample Return Missionen ab 2030 bemannte Missionen Terraforming und Kolonisation

58 Ende