Mars Sample Return

Was soll denn die "Skycrane"-Technologie sein, die angeblich erprobt ist? Ich kenne den Begriff als uralten Lastenhubschrauber...

Die beiden letzten Mars-Rover, "Curiosity" Und "Perseverance", wurden mit dem Skycrane gelandet.

https://de.m.wikipedia.org/wiki/Mars_Science_Laboratory#Abstiegsstufe

und hier nochmal das Bild dazu aus dem SpaceNews-Artikel.

Gegenüber dem bisher geplanten Lander halbiert sich dadurch die Masse. Offen bleibt, wie die Wiederaufstiegsstufe funktioniert und die Proben dort hineingelangen.
Das Docking der Aufstiegsstufe mit dem Earth Return Orbiter soll auch vereinfacht werden.


https://spacenews.com/nasa-to-study-two-alternative-architectures-for-mars-sample-return/

Das ist gemeint...
Wie diese Seilzugtechnik für eine Probenrückführung funktionieren soll, keine Ahnung.
Vermutlich meint man, anders als in WP beschrieben, die ganze Abstiegsstufe samt Antrieb, aber die hatte ja nur Kraft zum Rest-Bremsen nach massiver Fallschirmbremsung. Nicht annähernd genug Schub für einen Wiederaufstieg. Hier von erprobter Technik für MSR zu reden ist doch Augenwischerei. Das müsste um Größenordnungen hochskaliert werden, also letzlich doch eine komplette Neuentwicklung.

Edit: Überschnitten. Es geht also "nur" um die Landung einer nicht genauer spezifizierten "Rakete" für den Rückflug. Sicher ein nicht unwichtiger Teil, aber löst das Gesamtproblem nicht annähernd.

Das bisherige Lander-Konzept war zu schwer für eine SkyCrane-Landung - der jetzt vorgeschlagene "abgespeckte" Lander wäre dagegen SkyCrane-kompatibel.
Ähnlich versucht man, die Probenübernahme auf dem Mars und im Orbit (an den Earth Return Orbiter) zu vereinfachen: "The landing platform will also include a redesigned sample loading system for transferring sample tubes from Perseverance to the lander in a way that maintains backward planetary protection, or prevention of contamination back on Earth from Martian dust on the outside of the tubes. That is intended to simplify a NASA-designed capture and containment system on ESA’s Earth Return Orbiter that had also been a challenge to develop." (aus dem SN-Artikel in tomtoms post)
("Die Landeplattform wird auch ein neu konzipiertes Probenladesystem enthalten, mit dem die Probenröhrchen von Perseverance so zum Lander transportiert werden können, dass eine Kontaminierung durch Marsstaub an der Außenseite der Röhrchen auf der Erde verhindert wird. Damit soll ein von der NASA entworfenes Auffang- und Rückhaltesystem für den Earth Return Orbiter der ESA vereinfacht werden, dessen Entwicklung ebenfalls eine Herausforderung war.= )
Das Design des Capture-Mechanismus auf dem ERO war hier auch schon mal verlinkt (#347 in diesem Thread ;https://www.mdpi.com/2226-4310/11/6/456 )
Das PlanetaryProtection-Problem stellt sich bei einem kommerziellen Rücktransport netürlich genauso ..

Der Witz ist, daß sowohl auf einen zusätzlichen Probentransport-Rover, wie auf Helikopter verzichtet wird und nur Perseverance die in ihm gestauten Proben zum Lander/Aufstiegsrakete bringen soll. Die bereits abgelegten 10 Proben werden erstmal auf dem Mars verbleiben.

Noch nicht entschieden ist dagegen, wie der Lander/Aufstiegsrakete/Probenrückführbehälter auf den Marsboden kommen soll.
Da gibt es nun einmal die Möglichkeit diese bewährte "Skycrane"-Technik anzuwenden, und sie um etwa 25% zu verstärken.
Die andere Möglichkeit ist jetzt kommerzielle massive Lander wie z.B. das Starship einzusetzen. Dafür müßte man allerdings erst noch entsprechende "Entladetechniken" u.ä. entwickeln. (Soll heißen die Proben sollen nicht z.B. ins Starship eingeladen und damit transportiert werden, sondern die Wiederaufstiegsrakete/Probenrückführbehälter soll mit dem Schiff zum Mars transportiert, gelandet und ausgeladen werden, um dann selbstständig weiter zu agieren!)

Was da letztendlich gemacht werden soll wird erst 2026 entschieden und soll bis dahin zusätzliche 300 Mill $ kosten

Der Rücktransport vom Marsorbit zur Erde soll nachwievor die ESA bewerkstelligen.
Die Proben sollen dann direkt auf der Erde gelandet werden, ohne Umweg über den Mond/LunarGateway.

Man hofft so mit gut der hälfte der inzwischen prognostizierten 11 Mrd.$ (Option-1 6,6-7,7, Option-2 5,8-7,1) auszukommen und die Proben 2035-2039 auf der Erde zu haben (je nach Finanzierung)

https://spacepolicyonline.com/news/nasa-will-finalize-mars-sample-return-architecture-next-year

Sparen sich sich wirklich den Sammel-Rover? Dann muss Persy ja noch lange, lange durchhalten ... Das halte ich für den Zeitraum bis in die Mitte der 2030er erstmal für sehr riskant. Aber gut, sie suchen/brauchen andere/schlankere Missionsarchitekturen, um mit den Kosten irgendwie hinzukommen ...

Ja, sie gehen jetzt tatsächlich davon aus, daß Perseverance das ganz alleine schafft. Also sowohl den Rückweg unbeschadet übersteht wie die Jahre bis zum Eintreffen der Rückholrakete soweit intakt bleibt, daß er dann noch das letzte Stück zu ihr hinfahren kann.

Was ich nicht so ganz verstehe ist, wieso sie jetzt 300 Mill $ brauchen um sich in 1 Jahr endgültig zu entscheiden.
Was muß da so teuer finanziert werden? Pläne und Modelle?

Man kann es auch so sehen: Dadurch das er keine Proben mehr ablegt und die mehreren selber mitführt, muß er sowieso durchhalten. Sollte er sie mal gar nicht mehr rausbekommen spart man dann noch mal mehr. Die ganze Mission. Wer weiß was bis dahin so geschieht. So lange Zeiträume sind halt immer problematisch...

Der Vorteil des Skycrane bei den Rovern ist das einfache Deployment ohne das im Lander dafür weitere Vorrichtungen nötig waren. Bei der Landung einer Wiederaufstiegsstufe sehe ich den Vorteil nicht (nur eben in Form der vorhandenen Technik). Wenn es zwei Komponenten erfordert - Plattform und Aufstiegsstufe - sehe ich da keinen Vorteil.

RocketLab hat im NASA-Auftrag eine Studie mit konventionellem Lander und Aufstiegsstufe erstellt, ohne das da eine Aufstiegstufe aufgerichtet werden müßte, weil die Beladung mit Proben eine Anforderung darstellt.


Quelle: RocketLab
https://www.space.com/the-universe/mars/can-nasas-troubled-mars-sample-return-mission-be-saved

Auffallend, dass man jetzt gehäuft Stimmen hört, dass es ja gar nicht schlimm wäre, wenn die Chinesen als Erste Proben vom Mars zur Erde brächten - die NASA-Proben wären dafür eben viel besser/wertvoller u.s.w. Diese Einstellung wird dem MAGA-Helden im Weissen Haus vermutlich nicht gefallen ..

Diese derzeitige Planung mit einer zweiten Option mit Landung der Rückholrakete mittels Starship o.ä. sehe ich eigentlich nur als ersten Schritt hin zu einer dritten Option:
Starship landet, Luke auf, Aufzug runter, Perseverance fährt drauf, Aufzug hoch, Luke zu, Rückflug.
Wenn das Starship schon hinfliegt, wäre dies sicher die einfachste und billigste Version. Keine Probenumfüllung, keine extra Aufstiegsrakete, kein Rendezvous im Marsorbit, kein Andocken mit Umladen, keine ESA-Rückflugrakete.
Ausserdem wäre dann da noch reichlich Platz für weitere Rover und Helikopter um auch die restlichen Proben zu holen und gleich weitere Forschung zu betreiben.

(Müssten sich nur was einfallen lasse, wie das Starship zu genügend Treibstoff kommt  )

Nur dass Perseverance die Proben schon teilweise abgelegt hat. Muss er dann wieder einsammeln...

@alepu, schön dass du die "kleine" Nebenbedingung noch im letzten Satz in Klammern erwähnt hast.
Deine dritte Option ist eigentlich die erste auf Basis kommerzieller Anbieter wie SpaceX oder Blue Origin, mit denen man auch in Verhandlung ist, dazu aber nichts sagen will oder kann.

RocketLab kritisiert die NASA, dass die nach zwei Jahren des Projektstopps und Prüfung immer noch keine Entscheidung getroffen haben und stattdessen ein weiteres Jahr verschiedene Optionen prüfen wollen. Sie wollen einen kommerziellen Wettbewerb, nicht die Agentur soll weitere Studien durchführen, sondern die Industrie das Design entwickeln.

https://spacenews.com/rocket-lab-asks-nasa-to-open-up-msr-to-commercial-competition/

Ja, das leidige Problem mit dem mangelden Treibstoff für den Rückflug wird SX noch öfter beschäftigen, sei es mit Fracht oder bemannt!

@tomtom
Diese von mir angeführte dritte Option hat tatsächlich nur äusserlich mit der von der NASA ins Gespräch gebrachten zweiten Option (Landung der separaten Aufstiegsrakete/Transportbehälter mittels SX/BO) zu tun und überhaut nix mit der ersten Option (Landung der Aufstiegsrakete/Transportbehälter mittels Skycrane)

RocketLab hat ja eine eigene Option angeboten, in der sie die MSR total in eigener Regie anbieten, einschließlich Lander, Aufstiegsrakete, Rückflugrakete, (plus Kommunikationssatellit!) und das noch viel billiger (4 Mrd.$) und schneller (2031). Zu ihrem Leidwesen wurde ihr Angebot jetzt anscheinend nicht weiter beachtet und da sind sie verständlicherweise etwas sauer. 

https://www.rocketlabusa.com/missions/mars-sample-return


Ich sehe da inzwischen auch noch eine 4. Option:

Die NASA sagt zur Industrie:
"Schaut, daß ihr die Proben zurückbringt, wie auch immer, wir "kaufen" sie euch dann ab."

(Wäre voll im Sinn von RocketLab, aber werden sie natürlich nicht machen, da ihnen das Risiko zu hoch ist und sie ja tatsächlich bereits Eigentümer der Proben sind (lassen ja nichtmal J.Isaacman zum Hubble!), aber wäre doch ne elegante Lösung!)

Super Idee

Speitionsauftrag.

Abholort auf dem Mars und Zielort NASA stehen Fest.
Wert der Lieferung 60 Millionen je Probe. Bei Nichtlieferung oder Zertörung muss diser Betrag ersetzt werden.
Anlieferung am 01.01 2030 im NASA Hauptquartier
Vertragsstrafe bei Verzug 1 Million pro Tag.

Ja, so ungefähr, nur ist der Preis wohl erheblich höher, sonst beißt da keiner an!
Mehr als 30 Probenröhrchen werden das erstmal nicht sein, da müßte dann eins mindestens 150 - 200 Mill. bringen.

Der Preis kann dann  doch der Anbieter bei der Submission reinschreiben.

Wenn jemand  von sich überzeugt ist, dann kann er die Risiken ja ignorieren. Wer eh ein Marsschiff baut kann die Entwicklung ignorieren. Könnte mir Vorstellen das RocketLab BO und SX abgeben werden. Der Billigste bekommt es.

Auch im Portal:

"NASA prüft zwei Landeoptionen für die Rückführung von Proben vom Mars

Um die Chancen zu maximieren, die ersten Gesteins- und Sedimentproben vom Mars zum Nutzen der Menschheit erfolgreich zur Erde zu bringen, kündigte die NASA am Dienstag einen neuen Ansatz für ihr Mars Sample Return Program an. Die Behörde wird bei der Ausarbeitung zwei Landearchitekturen oder strategische Pläne gleichzeitig verfolgen, um Wettbewerb und Innovation sowie Kosten- und Zeitplaneinsparungen zu fördern. Eine Pressemitteilung der NASA."



Diese Fotomontage zeigt Röhren mit Proben vom Mars, die vom Marsrover Perseverance der NASA gesammelt wurden. Das Mars Sample Return Program der NASA plant, diese Proben zurückzubringen, um sie in hochmodernen Einrichtungen auf der Erde zu untersuchen.
(Bild: NASA/JPL-Caltech/MSSS)

Weiter in der Pressemitteilung der NASA:


Viele Grüße
Rücksturz

PS. Das eingebundene Foto ist das offiziell von der NASA mit dieser Pressemitteilung verteilte Bild der auf der Marsoberfläche abgelegten Proben.
Wenn nach aktueller Planung aber erst mal nur noch die Proben zurückgebracht werden sollen, die Perseverance "im Bauch" hat, dann ist das Bild etwas irreführend...

Interessanter Artikel von J. Whitehead in der aktuellen Ausgabe von SpaceNews zu der weiterhin ungelösten Problematik des Mars Ascent Vehicle (MAV) bei den Konzepten für Mars Sample Return:

https://spacenews.com/missing-link-still-needed-to-save-mars-sample-return/

Wenn man bedenkt, dass er einen ähnlichen Artikel bereits 2012 (!) geschrieben hat, kann man sich nur über die Projektplanung wundern:
Letter: Mars Sample Return Key Link Still Missing (vom 08.05.2012)

Spontan erinnert mich das Ganze an diesen (Wissenschafts)-Comic:
"Then a miracle occurs..."

Interessanter Artikel von J. Whitehead in der aktuellen Ausgabe von SpaceNews zu der weiterhin ungelösten Problematik des Mars Ascent Vehicle (MAV) bei den Konzepten für Mars Sample Return:

https://spacenews.com/missing-link-still-needed-to-save-mars-sample-return/

Hied wird das Problem mit MSR praktisch auf den Punkt gebracht:

Obwohl von Anfang an beabsichtigt und klar war, daß man die Proben zurückbringen will, hat sich die NASA eigentlich bisher nicht wirklich mit der Entwicklung eines dafür benötigten MAV ("Mars Ascent Vehicle"), bzw. dem dafür nötigen Triebwerk, beschäftigt. Es war faktisch eine "heiße Kartoffel" die Niemand anfassen wollte. So gibt es bis heute kein MAV, dessen Funktionsfähigkeit darüberhinaus auf jeden Fall auch noch in der hohen Erdatmosphäre getestet werden müßte. Die Fehleranfälligkeit und Ausfallwahrscheinlichkeit einer solchen totalen Neuentwicklung wären bei einem ersten Einsatz auf dem Mars so hoch, daß man sich auch scheuen würde ihm die so mühsam erworbenen und höchst wertvollen 30 Proben anzuvertrauen.

Dann ist da auch noch das Problem des Landens auf dem Mars.
Um das MAV mit der bisher angewandten und erprobten Methode zu landen dürfte das Gewicht nicht höher als 350 kg sein. 80% des MAV-Gewichts müßen dabei alleine für den Treibstoff gerechnet werden, was für die Hardware nur 70 kg läßt, was wiederum die Entwicklung bislang noch nicht vorhandener Materalien und Fertgungstechniken erfordern würde. Machbar wäre heute ein MAV mit einem Gewicht von mindestens 1 Tonne, was aber eine noch nicht vorhandene neue Landemethode erfordern würde.

Es wird interessant sein zu verfolgen, wie sich die NASA letztendlich aus diesem Konflikt herauswindet.

Auf jeden Fall zeigt sich hier einmal mehr die verfehlte Strategie der NASA:
"Laßt uns die Proben erstmal einsammeln, irgendwie werden wir sie dann schon zur Erde bringen"

Eine Möglichkeit wäre jetzt natürlich noch die Proben einfach auf dem Mars zu lassen und zu warten, bis es dort ein entsprechendes Labor gibt.