• vom 09.10.1998, 00:00 Uhr

Kompendium

Update: 01.03.2005, 16:53 Uhr

Astronomie

Deep Space One




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Von Christian Pinter

  • Ein Raumschiff wie aus dem Science-fiction-Roman

Mit einer Flotte aus sechs revolutionären Raumschiffen bricht die NASA ins nächste Jahrtausend auf. Das New Millennium Program dient der Erprobung neuester Technologien. Premiere sollte am


15. Oktober 1998 sein, wenn Deep Space One, kurz "DS1" genannt, in den Himmel über Cape Canaveral schießt. Nicht nur der Name erinnert an Science Fiction: erstmals funktioniert der Antrieb mit

Elektrizität. Wie bei Raumschiffen aus utopischen Romanen reitet die Sonde auf einem blau glimmenden Ionenstrahl · gesteuert von einem Bordcomputer, der wie HAL 9000 aus "2001: Odyssee im Weltraum"

selbständig Entscheidungen trifft.

Auf Kurs zu einem Kleinplaneten, einem aktiven und einem "schlafenden" Kometen erprobt DS1 ein ganzes Bündel neuer Techniken. Bewähren sie sich, zählen sie wohl bald zur Standardausstattung von

Raumsonden des frühen 21. Jahrhunderts.

Von 0 auf 100 km/h

Um Ziele weiter draußen im Sonnensystem zu erreichen, muß man Raumsonden beschleunigen. Chemische Antriebe erzielen mit starkem Schub rasch hohe Geschwindigkeit. Doch nach wenigen Augenblicken ist

ihr Brennstoff erschöpft.

Deep Space One setzt auf sanfte Kraft. Zunächst werden Xenonatome mittels Elektrizität ionisiert. Ein elektrisches Feld beschleunigt dann die positiv geladenen Ionen. Sie schießen mit 110.000 km/h

aus dem 30 cm kleinen Triebwerk. Die Masse der Teilchen ist gering. Daher entsteht bloß ein Schub von 0.09 Newton. Das ähnelt dem Druck eines Blatt Papiers, das man auf die Handfläche legt.

Man würde 10.000 solcher Motoren benötigen, um mit der Kraft eines chemischen Sondenantriebs wetteifern zu können. Von 0 auf 100 km/h braucht DS1 zweieinhalb Tage. Doch im All bewirkt selbst diese

geringe Beschleunigung hohe Endgeschwindigkeit, da sie lange wirken kann. Während chemische Triebwerke rasch mit leerem Tank aufgeben müßten, kommt der Ionenantrieb mit 75 kg Xenon mehrere tausend

Stunden aus. So siegt er letztlich in punkto Effizienz. Zur Überwindung des irdischen Schwerefelds braucht DS1 freilich fremde Hilfe. Sie läßt sich von einer schubstarken Feststoffrakete ins All

hieven.

Stromsparen im All

Die elektrische Energie liefern Solarzellen. Vorgeschaltete, neue Silikonlinsen bündeln das Licht, sparen Kosten und Gewicht. Den Großteil der erzeugten 2.600 Watt verschlingt der Antrieb, der

Rest geht an Bordelektronik und wissenschaftliche Geräte.

Zahlreiche Baugruppen sind in der besonders leichten Trägerstruktur integriert. Die 1,5 m hohe DS1 bringt ohne Treibstoff nur 375 kg auf die Waage. Zum Vergleich: die Jupitersonde Galileo wiegt das

Sechsfache. Da jedes Kilogramm die Startkosten um eine Viertelmillion Schilling erhöht, macht "Abspecken" Sinn. Die NASA hält es sogar für möglich, in zehn Jahren Sonden mit bloß 25 kg zu bauen. Dazu

müßten auch die ausladenden Solarzellenträger stark verkleinert werden. Ein Teil der Elektronik von DS1 begnügt sich schon jetzt mit außergewöhnlich niedriger Spannung. Stromsparen ist auch im All

angesagt.

Zum wissenschaftlichen Instrumentarium zählt eine Miniaturkamera mit eingebautem Spektrometer. Ihre Sensoren arbeiten im visuellen, im UV- und im Infrarotbereich und gestatten Ferndiagnosen über die

Zusammensetzung der Oberflächen anvisierter Himmelskörper. Zu den Aufgaben der Kamera gehört es aber auch, Lichtpünktchen verschiedener Kleinplaneten aufzunehmen. Ihr scheinbarer Ort vor dem fernen

Sternenhintergrund ist von der aktuellen Position des Raumschiffs abhängig. Der perspektivische Effekt erlaubt DS1 die exakte, automatische Navigation.

Das Ionen- und Elektronenspektrometer widmet sich dem Sonnenwind. Dies ist ein Strom geladener Teilchen, den unser Zentralgestirn ins All bläst. In der Erdatmosphäre zeichnet er für Polarlichter

verantwortlich. Interessant, wie er mit dem Ionenstrahl der Sonde interagieren wird. Aber auch die ausgestoßenen Xenonionen selbst werden unter die Lupe genommen. Sie könnten wissenschaftliche

Messungen verzerren.

Riskante Mission

Zur Kommunikation mit der Bodenstation bedient sich DS1 erstmals des sogenannten Ka-Bands. Ein spezieller Sender erlaubt die Verwendung viermal höherer Funkfrequenzen als bisher, macht die

Übertragung größerer Datenmengen mit kleineren Antennen möglich. Das nimmt den Technikern in Zukunft manche Sorge ab. Ausladende Antennenschirme müssen beim Start gefaltet werden. Das Aufspannen im

All geht nicht immer glatt. Galileo müht sich im Jupitersystem wegen kaputter Hauptantenne mit der kleinen, langsamen Hilfsantenne ab. Zu testen ist, wie stabil der neue Sender arbeitet und wie stark

irdisches Wettergeschehen den Empfang im Ka-Band beeinträchtigt.

Beschleunigungskräfte beim Start, extreme Temperaturunterschiede, Vakuum und harte Weltraumstrahlung setzen den Komponenten von Weltraumsonden zu. Nicht alles läßt sich im Labor simulieren. Statt

teure und besonders wichtige Missionen mit unzureichend geprüften Innovationen zu gefährden, hat man bei DS1 gleich 12 davon "unter einen Hut" gepackt. Die meisten werden sich noch heuer bewähren

müssen. In spätestens zwei Jahren will man vollständige Klarheit haben, welche taugen, welche modifiziert werden müssen und auf welche man im All besser verzichtet.

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Astronomie

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Dokument erstellt am 1998-10-09 00:00:00
Letzte Änderung am 2005-03-01 16:53:00


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