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Raumfahrt => Fragen und Antworten: Raumfahrt => Thema gestartet von: Pinawoda am 16. Juni 2013, 13:14:32
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Das Team Euroluna nimmt an dem mit Preisgeldern in einer Gesamthöhe von 30 Millionen Dollar teil.
Es gibt nur einen ersten und einen zweiten Preis, sowie ein paar Bonuspreise.
Um den Preis zu gewinnen muss ein Team ohne wesentliche Staatsgelder ein Fahrzeug weich auf dem Mond landen und sich dann mit Raketenkraft oder Rädern etc mindestens 500 Meter auf der Mondoberfläche reisen und dies u.a. mit Videos dokumentieren.
Vor ein paar Tagen hat Eurluna seinen Flugplan in einem Video vorgestellt.
http://www.googlelunarxprize.org/blog/lunar-roundup-west (http://www.googlelunarxprize.org/blog/lunar-roundup-west)
Die Mondsonde soll mit einer günstigen Mitfluggelegenheit nach LEO oder GTO ins All fliegen.
Von dort soll mit Hilfe eines Ionentriebwerkes ein eigenständiger Mondflug durchgeführt werden.
Die Sonde führt keine chemischen Treibstoffe mit sich, da diese ja die wesentlich teuren anderen Nutzlasten beschädigen könnten.
Allerdings zerlegt sich die Mondsonde in Mondnähe in zwei Teile, die mit einem starken Faden verbunden sind. Diese Kombination wird mit Hilfe des Ionentriebwerkes in eine sehr heftige Rotation versetzt. Unmittelbar über der Mondoberfläche wird der Faden durchtrennt und beide Teile fliegen in gegensätzlicher Richtung auseinander.
Nehmen wir mal an die Sonde bewegt sich mit bescheidenen 6000 km/h auf die Mondoberfläche zu. Bei der Trennung beschleunigen beide Teile dann um 6000 km/h. Die Geschwindigkeitsvektoren addieren sich dann auf 12000 km/h und 0 km/h, wenn dann das Timing stimmt.
Ich sehe da zwei Gefahren.
1.)Die Geschwindigkeit stimmt nicht ganz nd die Landung ist zu hart, d.h. die Räder werden zerstört.
2.)Die Sonde wird durch den gerade durch dievorbeifkiegende Mondsonde geschlagenen Krater zerstört, bzw durch das Auswurfmaterial zerstört.
Sind die Margen nucht vuej zu klein.?
Achim
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Eine gute Idee!!
Man hat zumindest die Chance, relativ billig zum Mond zu kommen...
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Hallo,
solche "Space Tethers", also kilometerlange Kabel, haben in rotierenden Systemen immer wieder Probleme gemacht. Die Kräfte, die auf Kabel und v.a. den Entrollmechanismus wirken, sind nicht zu unterschätzen und haben selbst teure Missionen (u.a. auf dem Shuttle) scheitern lassen. Kabel reißen, die Mechanik wird überlastet und verklemmt.
Außerdem ergeben sich folgende Endgeschwindigkeiten, selbst bei kurzen Fallstrecken auf dem Mond:
100 m --> 64 km/h
200 m --> 91 km/h
1000 m --> 204 km/h
Also entweder man erlaubt wenig Toleranz bei den Fallhöhen, oder es werden trotzdem harte Aufschläge.
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vllt reichts aber mit Airbags zu landen, anstatt mit Raketenantrieben.
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Space Tethering war hier in NRW sogar ne Abiturprüfungsaufgabe im Physik LK^^
Probleme gab es einige, bei der ersten Mission stoppte das Seil nach ca 200m von 20,7km und bei der Wiederholungsmission riss es einfach durch.
Soviel dazu,
Die Resthöhe kann man sicherlich mit Raketentriebwerken abbauen, 60km/h zu bremsen sollte doch einfacher und billiger sein als 6000km/h, weniger Treibstoff, geringere Hitze die auszuhalten ist etc.
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Um wenigstens die "Räder" genug anzutreiben, sowie eine Kamera und den ausreichend (!) dimensionierten Funk zu betreiben, die Energie zu puffern und das Ganze temperaturmäßig im Griff zu haben/ zu schützen, kommt man wohl nicht unter 100 kg weg. Die Seilsteuerung und -trennung nochmal 50 kg. Heißt also 300 kg zum Mond, oder wie seht ihr das ?
Nun sollte aber das Seil doch wenigstens 2 km lang sein, um etwas Spielraum für den Auslösemoment zu haben. Denn die Präzision der Drehung und Auslösung ist proportional der Menge/Gewicht der Steuerelektronik/mechanik, die man mitbringen kann.
Ok, 2 Teile von je 150 kg an zwei km Seil bei der Drehgeschwindigkeit - wie siehts da aus mit den (Halte)kräften? Die Eigenzerreißlänge und die Strukturfestigkeit der Kästen nehmen wir mal als gegeben ausreichend an. Ich vernachlässige auch mal, daß man sowas in keinster Weise einmal testen kann...
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2 km hielte ich für übertrieben. Dann müsste man ja sicherheitshalber auch spätestens in einer Höhe von knapp 1000 Metern "loslassen". Die Auftreffgeschwindigkeit auf dem Boden läge dann bei etwa 35 m/s (mehr als 100 km/h).
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Heißt also 300 kg zum Mond, oder wie seht ihr das ?
Fliegen die nicht mit insgesamt 4 Cubesats, die dann noch aufgeteilt werden? Das geht dann wohl eher in Richtung 4 kg, oder?
Gruß
SirFalcon
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Ein CubeSat schwebt auf seiner (LEO) Bahn und brauch nichts (leistungsmäßiges) Relevantes anzutreiben oder zu manövrieren. Und die "paar Meter" zur Erde funken braucht auch nicht viel Leistung und (!) keine entspr. Antenne. Auf dem Mond herum fahren (selbst mit einer bis zum Tod entladenen Batterie einer Mindestgröße) und Bilder (keine Telemetrie) funken ist was gaaanz anderes.
Schon ein im GEO schwebender Sat wäre evtl. eine Antenne/Sender Einheit mit dranhängendem Würfel.
Was das Seil betrifft - je kürzer, desto weniger ist doch die Übergabestelle eine annähernde (!) Gerade. Damit verkleinert sich auch das Fenster zum Loslassen drastisch.
Oder sehe ich das falsch >> Die wollen doch, daß die Geschwindigkeit des Landeteils am Seil beim Loslassen in etwa der Geschwindigkeit des gerade in der Nähe befindlichen Mondbodens gleicht ? Und die auf dem Schleuder-Kreis liegende Übergabestelle muß sich doch in Bodennähe befinden ?
Bei 1000 m Höhe wäre es doch unwichtig, ob das Ding eine wie auch immer Eigenbewegung vollführt ? Da brauch man das Ganze doch garnicht machen...
Ich seh das Prinzip so ...
(http://www.letterchip.de/kramkiste/moonplonker.jpg)
Und daß hundertstel Sekunden entscheiden, ob er in einer kleinen Spalte landet oder glatt, davon rede ich nichtmal...
Auch nicht davon, daß ein Ionentriebwerk allein schon eine Mindestgröße/gewicht haben muß. Wenn der Weiterflug nämlich im Bereich von Monaten liegt, ist das Thema Batterie erledigt. Also Solarzellen + ihre nötige Elektronik - was wird das dann wohl wiegen? Oder besser die Zellen - das "Mondfahrzeug" braucht ja auch Solarzellen. Wie stehts da mit dem Gewicht? Und (!) mit Statik und Schwerpunktlage und Servo ....
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Um wenigstens die "Räder" genug anzutreiben, sowie eine Kamera und den ausreichend (!) dimensionierten Funk zu betreiben, die Energie zu puffern und das Ganze temperaturmäßig im Griff zu haben/ zu schützen, kommt man wohl nicht unter 100 kg weg. Die Seilsteuerung und -trennung nochmal 50 kg. Heißt also 300 kg zum Mond, oder wie seht ihr das ?
Guten Abend,
Team Euroluna plant die Mission als 4U-Cubesat, also miteiner Grösse von 10 x 10 x 40 cmund einem unter 4 x 1.33 kg.
Es handelt sich um einen "Billigflug".
Die Mitnahme von chemischen Treibstoffen ist nicht erlaubt.
Viele Grüsse
Achim
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Hallo,
Außerdem ergeben sich folgende Endgeschwindigkeiten, selbst bei kurzen Fallstrecken auf dem Mond:
100 m --> 64 km/h
200 m --> 91 km/h
1000 m --> 204 km/h
Also entweder man erlaubt wenig Toleranz bei den Fallhöhen, oder es werden trotzdem harte Aufschläge.
Selbst bei Verwendung von Airbags gibt es da objektive Grenzen der Festkörperphysik.
Irgendwann ist Ende im Schacht.
Das zweite Problem ist der neue Monkrater.
Angenommen:
Der erste Teil der Sonde schlägt mit 12000 km/h (6000 kn/h Ursprungsgeschindigkeit + 6000 km/h (Radialgeschwindigkeit um bei anderen Körper auf 0 lm/h abzubremsen auf.
Dann schwebt derandere Teil der Sonde mit 0 km/h über den Mondoberfläche und wird mit etwa 12000 km/h schnellen Auswurfpartikel beschossen um dann eventuell direkt in einem noch "warmen" frischen Mondkrater zu landen.
Die Aufgabe ist sehr kniffelig...
Achim
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Hallo Achim,
ich bin mir nicht sicher, ob ich dir da folgen kann. Siehst du die "Geometrie" des Abwurfs so, dass im Zeitpunkt des Abwurfs das Seil horizontal zur Oberfläche ist, und sich dann eine Masse auf den Mond senkrecht zubewegt (einschlägt) und die andere stillsteht (eigentliche senkrecht wegbewegt) und dann absinkt? Ich verstehe deine Worte so, dass es darum geht die Abwärtsbewegung relativ zur Oberfläche zu kontern.
Falls ich deine Gedanken richtig wiedergegeben habe: So meinen die das nicht. Es geht darum die Vorwärtsbewegung relativ zur Öberfläche zu stoppen. Zum Zeitpunkt des Abwurfs steht das Seilt lotrecht zur Oberfläche. Eine Masse fliegt tangential horizontal voraus/davon und bleibt im Orbit oder ist ggf. sogar auf Fluchtgeschwindigkeit. Die andere Masse fliegt tangential horizontal "nach hinten" und ruht dadurch relativ zur Oberfläche. Nur die würde auf den Mond stürzen, bzw. landen.
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Eine Masse fliegt tangential horizontal voraus/davon und bleibt im Orbit oder ist ggf. sogar auf Fluchtgeschwindigkeit.
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Nochmal nachgedacht ... die obere Masse wäre sogar zwingend auf Fluchtgeschwindigkeit gegenüber dem Mond.
Der gemeinsame Schwerpunkt S beider Massen würde sich bestenfalls mit Kreisbahngeschwindigkeit vS um den Mond bewegen (eher noch höher). Auf seinem Orbit gilt dann die Fluchtgeschwindigkeit (2. kosmische Geschwindigkeit) v2. = (2)1/2vS. Das gilt auch gut angenähert auf den benachbarten Orbits der rotierenden Massen.
Da die unter Masse A entgegen der Flugrichtung rotiert und relativ zum Mond "ruhen" soll, gilt für ihre Geschwindigkeit 0 = vS + vA, woraus sich direkt ergibt vA = -vS.
Umgekehrt rotiert die obere Masse B entlang der Flugrichtung und entgegen der Richtung der Masse A. Für sie gilt dann vB = vS - vA = 2vS.
vB = 2vS ist dann größer als die Fluchtgeschwindigkeit v2. = (2)1/2vS. Damit ist Masse B auf Fluchtgeschwindigkeit.
(In der Rechnung sind ein paar zulässige Vereinfachungen drin, z.B. keine Änderung der Gravitation mit den Orbithöhen der einzelnen Massen und Rechnung in rein kartesischen Koordinaten am Punkt des Abwurfs.)
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Hallo Achim,
ich bin mir nicht sicher, ob ich dir da folgen kann. Siehst du die "Geometrie" des Abwurfs so, dass im Zeitpunkt des Abwurfs das Seil horizontal zur Oberfläche ist, und sich dann eine Masse auf den Mond senkrecht zubewegt (einschlägt) und die andere stillsteht (eigentliche senkrecht wegbewegt) und dann absinkt? Ich verstehe deine Worte so, dass es darum geht die Abwärtsbewegung relativ zur Oberfläche zu kontern.
Hallo Daniel,
Ich interpretiere den vom Team Euroluna abgefilmten Comic wie folgt:
Eine Box mit den inneren Maasen von 10 x 10 x 40 cm bringt die dritte Version des Satelliten Romit nach LEO oder GTO. Eine Sprunfeder trennt Box und Mondsonde.
Nach der Trennung werden Solarflächen ausgefaltet, die den notwendigen Strom für ein Ionentriebwerk bereit stellen.
Durch längeren Betrieb des Ionentriebwerkes erweitert sich die Erdumlaufbahn so weit, dass zu einem noch nicht definierten Zeitpunkt eine Begegnung zwischen Mond und Sonde entsteht.
Rechtzeitig vor dem Aufschlag auf der Mondoberfläche wird der Mondrover mit einem Formfaktor von etwa 9 x 9 x 20 cm ausgeworfen und bleibt weiterhin mit einem etwa 2 m langen Seil verbunden. Das weiter betriebsfähige Ionentriebwerk wird benutzt um den Mondrover auf eine Kreisgeschwindigkeit in etwa der Aufprallgeschwindigkeit zu brinen. Beide Teile haben nicht zwingend die gleiche Masse. Allerdings sind ihre Massen in etwa vergleichbar. So beträgt das Maximalgewicht eines 4U-Cubesat etwa 6 kg und das Gewicht des Rovers beträgt sicherlich mindestens etwa 1 kg, da ja bereits eine Googlenutzlast von 100 g mitgeführt werden muss und dazu noch u.a. Räder eine Funkanlage zur Übertragung von Hochauflösen Videos hinzukommt.
In einer Höhe von ein paar Metern wird das Seil gekappt und beide Teile fliegen in entgegengesetzte Richtungen weg.
Der Teil mit dem nunnutzlosen Ionentriebwerk erhält eine Extrabeschleunigung in Richtung Mondoberfläche und der Rover erhält eine Beschleunigung, die ihn abbremst.
Ich nehme einen schrägen Anflug auf dieMondoberfläche an, da der Rover sonst durch den Absturz in einen frischen und heissen Mondkrater zerstört werden könnte.
Achim
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Hallo Achim,
zu kontern.
Falls ich deine Gedanken richtig wiedergegeben habe: So meinen die das nicht. Es geht darum die Vorwärtsbewegung relativ zur Öberfläche zu stoppen. Zum Zeitpunkt des Abwurfs steht das Seilt lotrecht zur Oberfläche. Eine Masse fliegt tangential horizontal voraus/davon und bleibt im Orbit oder ist ggf. sogar auf Fluchtgeschwindigkeit. Die andere Masse fliegt tangential horizontal "nach hinten" und ruht dadurch relativ zur Oberfläche. Nur die würde auf den Mond stürzen, bzw. landen.
Hallo Daniel,
an einen Weiterflug eines Teiles der Sonde ist nicht zu denken, da die Mondberge dem entgegen stehen, Ein Absturz von Berggipfelhöhe würde den Rover zerstören und bei einer Trennung in geringer Höhe käme es zu einer Kollision mit einem Berg
Achim
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Bitte nicht die Threadtitel "zwischenzeitlich" ändern. Das macht bei der Suche später Probleme.
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Hallo Achim,
um sicherzustellen, dass wir "vom selben" reden: Von welcher Vorbeifluggeometrie gehst du aus?
(Die Pfeile geben die Bewegung des Schwerpunkts relativ zur Oberfläche an und die Rotation des Systems.)
(http://i42.tinypic.com/2mynoec.png)
Ich verstehe deine Worte, dass du von Fall A (oder ähnlich) ausgehst. Ich verstehe das Konzept nach Fall B.
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Die Mitnahme von chemischen Treibstoffen ist nicht erlaubt.
Jo, ist mir bekannt
....also miteiner Grösse von 10 x 10 x 40 cmund einem unter 4 x 1.33 kg
Das wären also nach der Trennung 2,66 kg für den Mond.
Da geht dann noch ein bissel weg für Behälter + Auswurfmechanismus. Sagen wir mal, der Rover hat 2 kg.
Frage : Kann man in 2 kg -
- eine Funkanlage + Antenne unterbringen , die es vom Mond bis zur Erde schafft? Also nicht grad Erdorbit. Und das mit (Zitat) "hochauflösenden Bildern"?
- dazu Solarzellen für Elektronik, Funk und Räder + Ausklappmechanismus + der zugehörigen stabilen Befestigung
an einem Punkt, der die Fahrtauglichkeit bei dem geplanten "schwingenden" Fahrprofil nicht stört?
- die Elektronik dafür + einem kleinen Pufferakku oder einem entspr. Supercap?
- ein Fahrgestell, das das alles trägt mit etwas Reserven für Steinchen auf dem Weg?
- Kamera + strahlungssicherer (!) Elektronik? Das ist ja schließlich alles lange unterwegs...
- eine Elektronik + Sensorik, die die passenden Parameter (Geschwindigkeit, Höhe, Auslösezeitpunkt etc.) für die Trennung berechnen kann?
- ein Trennmechanismus, der im Zusammenspiel mit der Elektronik den Rover auf tausendstel Sekunde genau losläßt? (Zitat) "2m Seil"...
Das Ganze muß dann ja auch stabil genug sein, den Stress beim Start zu überstehn und - man hat keinen Versuch. Es muß klappen.
Nein, ich will das Projekt als solches nicht schlechtreden. Ich würde sogar vor Vergnügen hopsen, wenns klappt. Da wär sogar eine Spur Schadenfreude gegenüber den "Großen" dabei.
Aber ich kann exact dieses Konzept einfach nicht als erfolgversprechend ansehn.
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Noch mal was grundsätzliches zu der Methode und den möglichen Anfluggeometrien:
- Beim "Sturzflug", wahrscheinlich leicht schräg zur lokalen Oberfläche, kann man auf der Erdseite des Mondes landen. Gleichzeitig hat man immer eine horizontale Bewegungskomponente, außer man fliegt genau lotrecht auf die lokale Oberfläche zu. Man bekommt nicht beide Komponenten (horizontal + vertikale) gleichzeitig zu Null relativ zur Oberfläche.
- Beim tangentialen Vorbeiflug kann man eigentlich nur auf der Rückseite des Mondes landen. Vielleicht schafft man aber auch einen tangentialen Vorbeiflug vor der Erdseite des Monds? Hier schafft man es aber auf jeden Fall im Vorbeiflug sowohl horizontale als auch vertikale Geschwindigkeit des Landes auf Null relativ zur Oberfläche zu bringen. Er fällt dann wirklich lotrecht runter. Die vertikale Bewegungskomponenten wird durch den tangentialen Vorbeiflug am Absetzpunkt zu Null, die horizontale durch die angeregte Rückrotation des Landers am Seil.
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Bitte nicht die Threadtitel "zwischenzeitlich" ändern. Das macht bei der Suche später Probleme.
Oh Sorry,
als alter Mausnetter ab 1990 hatte ich die Existenz einer wirksamen Kommentarverkettung nach dem Standard von ... internalisiert.
Grüsse Achim
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Hallo Achim,
um sicherzustellen, dass wir "vom selben" reden: Von welcher Vorbeifluggeometrie gehst du aus?
(Die Pfeile geben die Bewegung des Schwerpunkts relativ zur Oberfläche an und die Rotation des Systems.)
(http://i42.tinypic.com/2mynoec.png)
Ich verstehe deine Worte, dass du von Fall A (oder ähnlich) ausgehst. Ich verstehe das Konzept nach Fall B.
Hallo Daniel,
Ich gege von Fall A aus. Aufgrund der "Rauigkeit" der Mondoberfläche kann ich mir nur Fall A vorstellen.
Achim
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A ist aus Orbitmechanikgründen aber äußerst unwahrscheinlich meiner Meinung nach
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Die Mitnahme von chemischen Treibstoffen ist nicht erlaubt.
Jo, ist mir bekannt
....also miteiner Grösse von 10 x 10 x 40 cmund einem unter 4 x 1.33 kg
Das wären also nach der Trennung 2,66 kg für den Mond.
Da geht dann noch ein bissel weg für Behälter + Auswurfmechanismus. Sagen wir mal, der Rover hat 2 kg.
Frage : Kann man in 2 kg -
- eine Funkanlage + Antenne unterbringen , die es vom Mond bis zur Erde schafft? Also nicht grad Erdorbit. Und das mit (Zitat) "hochauflösenden Bildern"?
- dazu Solarzellen für Elektronik, Funk und Räder + Ausklappmechanismus + der zugehörigen stabilen Befestigung
an einem Punkt, der die Fahrtauglichkeit bei dem geplanten "schwingenden" Fahrprofil nicht stört?
- die Elektronik dafür + einem kleinen Pufferakku oder einem entspr. Supercap?
- ein Fahrgestell, das das alles trägt mit etwas Reserven für Steinchen auf dem Weg?
- Kamera + strahlungssicherer (!) Elektronik? Das ist ja schließlich alles lange unterwegs...
- eine Elektronik + Sensorik, die die passenden Parameter (Geschwindigkeit, Höhe, Auslösezeitpunkt etc.) für die Trennung berechnen kann?
- ein Trennmechanismus, der im Zusammenspiel mit der Elektronik den Rover auf tausendstel Sekunde genau losläßt? (Zitat) "2m Seil"...
Das Ganze muß dann ja auch stabil genug sein, den Stress beim Start zu überstehn und - man hat keinen Versuch. Es muß klappen.
Nein, ich will das Projekt als solches nicht schlechtreden. Ich würde sogar vor Vergnügen hopsen, wenns klappt. Da wär sogar eine Spur Schadenfreude gegenüber den "Großen" dabei.
Aber ich kann exact dieses Konzept einfach nicht als erfolgversprechend ansehn.
Guten Abend,
ja die Anforderungen sind zumindest in der Summe ausgesprochen knifflig denn:
Es ist nicht sicher ob Euroluna das Maximalgewicht ausschöpft.
Der verbrauchte Treibstoff für das Ionentroebwrk, das Gewicht des Seiles und der Airbags etc und der Münze und des Datenträgers von Google muss noch abgerechnet werden.
Die Leistungsfähigkeit der Funkanlage ergibt sich aus der Leistungsfähigkeit der Empfangsanlage auf der Erde. Effelsberg bringt da mehr als eine Funkgurke die einfach in der Hand gehalten wird und die Daten auf den Laptop überträgt.
Konkuriende Teams rechnen mit wesentlich höheren und teureren Landegewichten auf dem Mond. Deren Finanzmodelle beruhen allerdings zu grossen Teilen auf der Mitnahme von Fracht zu einem Kilopreis von etwa 2 Millionen Dollar.
Das Team Angelicum will mit seiner Kleinausgabe unter 1 kg seines Dandelionrovers gewinnen. Angelicum landet mit dem Lander von Omega Envoy. Omega packt seinen Rover aus und gewinnt den ersten Preis. Danach packt Angelicum seinen Rover aus und gewinnt den zweiten Preis. Ich schötze die Kosten von Eurluna für etwa 2 Millionen Dollar. Das beinhaltet dann die Startkosten für zwei 2U Testsatelliten, die Kosten des 4U Satelitten und ein paar Extrakosten. Dem gegenüber steht ein möglicher Preisgewinn und Einnahmen aus Videorechten.
Diese Einnahmebn fallen auch an wenn die anderen gewinnen. Manche Einnahmen können sogar vor dem ersten und letzten Startverszch anfallen. Euro luna könnte z.B. mit seinem Iosentriebwerk der beiden Testsatelliten einenen fremden Satelliten besuchen und ihn filmen. Das könnte ein paar 100.000 Dollar bringen. Wie wäre es mit ein paarPortraitfotos eines NSA-Abhörsatelliten?
Achim
Achim
H