Mars Sample Return

.. Und das Ganze bei einer sehr dünnen Atmosphäre, die keine vernünftige Grenze hat, sondern allmählich ins Vakuum übergeht. ..

Klingt etwas merkwürdig - alle mir bekannten Atmosphären "gehen allmählich ins Vakuum über" (nach aussen/oben), und zwar stetig ohne Sprünge. "Vernünftige Grenzen" (von-Kármán ? Tropopause ?) sind willkürliche Setzungen in Zonen, in denen sich bestimmte Trends (zB Temperaturgradienten) ändern, auch das stetig.

Da hast Du natürlich recht. Aber während Du bei der Erdatmosphäre bei 150 km eine relativ klare Grenze für die praktisch machbare Raumfahrt im Sinne von Very Low Earth Orbit hast (die Kármán-Linie ist anders definiert), hast Du bei der Marsatmosphäre, eben weil sie dünner ist, einen geringer ausgeprägten Übergang. Dort ist zum Beispiel ein Atmosphäreneinfang schwieriger. Die Sowjetunion hat das 1968/1969 mit Zond 6 und Zond 7 bei Landungen auf der Erde durchgeführt. Die Chinesische Akademie für Weltraumtechnologie hat das für Tianwen-3 angedacht, dann aber als zu riskant verworfen:
https://de.wikipedia.org/wiki/Tianwen-3#Geplanter_Missionsablauf

Wenn Du die Amerikaner überzeugen willst, dann muss so was kommen:

Wir entscheiden uns dafür, zum Mars zu fliegen ... Wir entscheiden uns, in diesem Jahrzehnt zum Mars zu fliegen und die anderen Dinge zu tun, nicht weil sie einfach sind, sondern weil sie schwierig sind; denn dieses Ziel wird dazu dienen, das Beste aus unseren Energien und Fähigkeiten zu organisieren und zu messen, weil diese Herausforderung eine ist, die wir bereit sind anzunehmen, eine, die wir nicht aufschieben wollen, und eine, die wir gewinnen wollen, und die anderen auch.

JFK, modifiziert

Genau so ist es.

Es steht kein richtiger Wille dahinter, daß das schnell und bündig über die Bühne geht.

Es ist nichts Wirkliches dabei zu gewinnen. Weder finanziell an Dollars (je länger es dauert, desto mehr ist dabei zu verdienen!) noch an Macht oder großem Prestige. Es steht weder ein Präsident voll dahinter noch der Wille einer großen Vereinigung von Politikern.
Der NASA sind die Hände gebunden, die paar Wissenschaftler haben keine allzu große Lobby, die Politiker andere Sorgen und der breiten Bevölkerung ist es eh total egal.
Und das erstreckt sich nahezu auf die gesamte Raumfahrt.
 

Zitat von: alepu am 20. April 2024, 20:56:28

Es geht hier nicht speziell um den Nachweis von Leben!
Eher schon um den Nachweis, daß da früher durchaus mal die Bedingungen für die Entwicklung von Leben bestanden haben.
Das ist hauptsächlich interessant für Geologen u.ä.

Doch, geht es. Dass es früher Bedingungen für Leben gab, das kann man heute schon mit relativer Sicherheit sagen. Sollte aber Leben, unabhängig von unserem entstanden sein, dann würde das unseren Blick auf das Universum extrem beeinflussen. Man stell sich vor, man findet Leben auf dem Mars, dann kann man fast davon ausgehen, dass das Universum voll von Biologie ist.

Natürlich wäre es eine Sensation ausserirdisches Leben zu entdecken, auf dem Mars oder anderswo!
Aber der wirkliche Sinn dieser MSR-Mission ist auch nach ernsthaften Aussagen der NASA ein anderer. Wie u.a. auch Regnart und Lumpi so richtig schreiben, ist Perseverance gar nicht wirklich dafür ausgerüstet.

Es gibt doch einen der sagt, dass er zum Mars will und gerade eine riesige Infrastruktur schafft, mit der das alles verwirklicht werden soll…🤔

Die USA sind ein reiches Land. Aber wenn eine demokratisch gewählte Regierung gestützt auf zahllose Meinungsumfragen zu dem Schluss kommt, dass es wichtiger ist, islamistisch-kommunistische Bedrohungen abzuwehren, als ein paar Kilogramm Gestein von einem fremden Planeten herbeizuschaffen, dann muss man das respektieren. Wir Foristen werden daran nichts ändern

Volle Zustimmung.

Robert Zubrin hat in "SpaceNews" ein radikal verschlanktes Konzept für Mars Sample Return vorgeschlagen:
- Landung mit SkyCrane-Konzept inkl. leichtem Fetch-Rover und 2-stufigem MAV (Mars Ascent Vehicle)
- MAV besorgt nicht nur den Aufstieg in die Marsumlaufbahn, sondern auch den Einschuss in die Trajektorie zurück zur Erde (kein Umladen im Orbit)
Abschätzung: 5 kg Proben werden geholt; benötigen 477 kg Treibstoff für das MAV.
In einer zweiten Variante wird nur der Wasserstoff (78 kg) für die Methan-Komponente des Treibstoffs von der Erde mitgebracht; vor Ort wird aus dem CO₂ des Mars der benötigte Sauerstoff bzw das CH₄ hergestellt: Damit wären 25 kg Proben rückholbar.
Interessanter Ansatz.

https://spacenews.com/practical-approach-mars-sample-return-mission/

Es scheint so ein Reflex der US-Raumfahrt zu sein, seinen Partnern die Schuld zu geben wenn man seinen Kram selbst nicht hinbekommt.
Ganz abgesehen davon: Ein komplett anderes MAV Design vorzuschlagen, dass von Grund auf neu entwickelt werden muss, zeugt für mich von einem mangelnden Verständnis des IRB Reports.

Mal so ein paar Zitate:

A delay of SRL past the 2030 launch period greatly reduces the likelihood of mission success using the present
architecture because of the aging Perseverance rover and the surface mission timeline challenges.

The mindset should be simplicity in design, taking advantage of heritage design and approaches,
examining mission classification specific to each project element, and execution of a robust cross-cutting
V&V program.

Accept ESA’s ability to successfully accomplish ERO, recognizing ERO’s importance to ESA and its goals in
Mars exploration.

(Wow, an einigen Stellen in dem Report wird eine gewisse Arroganz gegenüber ESA angedeutet, aber das ist wirklich sehr deutlich)

Unabhängig vom Zubrin-Vorschlag ein weiteres Zitat, dass ich besonders erschreckend finde

For example, SRL, MAV, and CCRS are not presently subject to a review process that meets the
standards that are expected of a Class A mission of this magnitude and complexity

(interessant, dass ausgerechnet der ESA-geführte ERO in der Auflistung fehlt)

Insgesamt sehr empfehlenswert, sich mal den Report selbst durchzulesen, nicht nur die Berichterstattung darüber:
https://www.nasa.gov/wp-content/uploads/2023/09/msr-irb-report-final-copy-v3.pdf?emrc=6642391bab1f1

M.Khan berichtet in seinem Blog "Go for launch" über den ersten Industrie-Vorschlag (von Boeing) für ein Redesign der MSR-Mission:
massives Landeelement (25 Tonnen; mit aufblasbarem Decelerator zum Abbremsen in der Marsatmosphäre); zweistufiges MAV (11,5 Tonnen) zum Aufstieg in Marsumlaufbahn und anschliessenden Einschuss in Trajektorie zur Erde (wie bei Zubrin). Start auf SLS (!).
Kein Earth Return Orbiter mehr (und damit keine ESA-Beteiligung)

https://scilogs.spektrum.de/go-for-launch/msr-vorschlag-von-boeing/

Will Boeing das SLS für lau starten? Ansonsten sind wir doch auch gleich wieder bei 10 Mrd. Dollar.

M. Khan in seinem Blogbeitrag :
"Für den Start schlägt Boeing den Einsatz der Großrakete SLS vor. Diese ist zwar mit Startkosten von mindestens 2 Milliarden $ sehr teuer, Boeing erhofft sich aber, dass diese Kosten durch die Einsparungen des vereinfachten Konzepts mehr als ausgeglichen würden. Zudem wäre hier auch nur ein einziger Start erforderlich."
Startkosten sind das, was für einen Start verlangt wird. Ob das auch (entwicklungs-)kostenmässig stimmig ist, bleibt aussen vor.
(Wikipedia sagt dazu , unter "SLS" :
Cost per launch     Over US$2 billion excluding development (estimate) ) 

NASA vergibt jetzt sieben Industriestudien, die über 90 Tage (!) laufen sollen, zu alternativen, schnelleren und preisgünstigeren Varianten von Mars Sample Return-Konzepten. Die beteiligten Firmen sind:
 Lockheed-Martin , Space X (mit Starship), Aerojet Rocketdyne, Blue Origin, Quantum Space, Northrop Grumman, Whittinghill Aerospace
Alles wohlbekannte Namen, mit voraussichtlich wohlbekannten Ergebnissen ..

https://www.jpl.nasa.gov/news/nasa-exploring-alternative-mars-sample-return-methods

Die Studien sollen Mitte Juli beginnen, nach 45 Tagen gibt es einen Zwischenreport. Allerdings wird man sich wahrscheinlich erst Anfang 2025 entscheiden, ob und wenn ja, wie die Mission dadurch abgeaendert werden soll.

Aerojet, Northrop und Whittinghill stellen sich wohl eine Verbesserung des Mars Ascent Vehicle (MAV) vor. Hier gab es ja in der Vergangenheit z.B. schon Ideen, ob man mit einem besseren MAV vielleicht den Return-Orbiter einsparen kann.

SpaceX wird verstaendlicherweise sein Starship mit ins Spiel bringen. Blue Origin wird wahrscheinlich eine abgewandelte Version seines Mondlanders vorschlagen.
Was Lockheed-Martin und Quantum Space vorschlagen werden laesst sich aus den Titeln ihrer Studien nicht erkennen. Wobei Quantum Space eine Recht neue Firma ist, die sich auf Zugbringer im All konzentriert. Hier koennte also eine Alternative fuer die Orbiter vorgeschlagen werden.

https://spacenews.com/nasa-selects-seven-companies-for-msr-studies/

Es ist sicher eine gute Idee jetzt die Industrie zu beteiligen und auf Komponenten zurück zu greifen, die in abgewandelter Form bereits in Bau sind, und/oder relativ kostengünstig und schnell bereitgestellt werden können.
Wenn diesem Projekt aber Erfolg beschieden sein soll, müssen sie auf jeden Fall die Fehler vermeiden, die sie z.B. beim Artemisprogramm (SLS, Kapsel, Lander, Raumanzüge) und dem Starliner gemacht haben, sonst wird es auch nicht viel billiger und geht auch nicht schneller.

Für Technikinteressierte: hier ein Fachartikel zur Entwicklung des Kamerasystems für MSR, das die Übergabe der Orbiting Samples an den Earth Return Orbiter ermöglichen und überwachen soll, nachdem das Mars Ascent Vehicle die Samples in der Marsumlaufbahn abgeliefert hat: zwei Kameras und zwei "Scheinwerfer", die die Szene ausleuchten sollen.
"Vision System for the Mars Sample Return Capture Containment and Return System (CCRS)"
https://www.mdpi.com/2226-4310/11/6/456
Sicher nur ein kleiner Teilaspekt, aber missionskritisch - und deshalb recht aufwändig in der Entwicklung ..
(Hinweis gefunden auf unmannedspaceflight)