Statusthread Rosetta und Philae

Mal ne ganz doofe Frage, ich habe das Thema nicht so ganz aktiv mit verfolgt die letzten Wochen.

Wenn die dort landen, oder es zumindest versuchen, kann die Sonde nach der Landung noch angefunkt werden? Also wird die Sonde es überleben und weiterhin anfunkbar bleiben?

Und die Anflugrichtung wäre dann so etwa von rechts-unten?
Robert

Die Einzelheiten der Bahn sind noch nicht bekanntgegeben, aber :
" More details on the timeline and likely data to be taken during the descent will follow shortly." (ESA)

@hugo:

 Man rechnet damit, dass im Augenblick des Aufsetzens die Funkverbindung zur Erde abreisst, weil
 (a) die Ausrichtung der High-Gain Antenna auf die Erde nicht mehr gegeben ist und
 (b) vermutlich auch die riesigen Solarzellen-Ausleger abbrechen werden und die Stromversorgung ausfällt

@hugo:

 Man rechnet damit, dass im Augenblick des Aufsetzens die Funkverbindung zur Erde abreisst, weil
 (a) die Ausrichtung der High-Gain Antenna auf die Erde nicht mehr gegeben ist und
 (b) vermutlich auch die riesigen Solarzellen-Ausleger abbrechen werden und die Stromversorgung ausfällt

Außerdem wird vor dem Aufsetzen eine Kommandosequenz aufgespielt um den Bordsender direkt nach der Landung auszusetzen. Man muss leider die Frequenzen wieder frei machen.

ESA teilt mit, dass durch die ständig zunehmende Entfernung von der Sonne die zur Verfügung stehende Leistung der Solarpaneele so weit abnimmt,
dass jetzt gezielt einzelne nicht mehr unbedingt notwendige Subsystem abgeschaltet werden müssen.
Deshalb wird morgen um 11 h MESZ das ESS, das auch für die Verbindung zu Philae zuständige Subsystem, endgültig stillgelegt, um ausreichend Power für den Rest der Mission zu haben.

Quelle: http://blogs.esa.int/rosetta/2016/07/26/farewell-silent-philae/

Gestern gab es am MPS ein letztes :'(  Treffen der Philae-Ingenieure, bei dem einige interessante Aspekte zur Sprache kamen :
 - anders als es beim Rosetta Orbiter passieren wird, wurde Philae beim  "Schlafenlegen" nicht komplett ausgeschaltet, sondern in einen "Aufwach-Modus" versetzt, d.h. sobald die Sonnenzellen (beim nächsten Perihel in 5 Jahren??) genügend Energie liefern, wacht das CDMS auf und beginnt, mit seinem RxTx-System den Orbiter zu rufen (erst wenn der Orbiter antwortet, beginnt eine Datenübertragung; das wird aber nicht mehr passieren, da der Orbiter dann defintiv "tot" ist). Die Berechnungen zeigen aber, dass mit den Antennen des DSN dann zumindest das Trägersignal von Philae entdeckt werden könnte (!) - man würde also merken, dass Philae noch einmal aufgewacht ist. Dummerweise zeigen die gleichen Rechnungen, dass die andere Richtung (Senden via DSN; Empfang durch Philae) nicht funktionieren könnte - man kann Philae also nicht über das DSN kommandieren und zur Datenübertragung (langsam; wenige bps !) auffordern.
 -  Philae ist auf den bisherigen OSIRIS-Aufnahmen noch nicht identifiziert worden (es gibt einige "Kandidaten"...); OSIRIS wird die Absenkung der Bahn bis zum endgültigen Aufsetzen aber noch nutzen, um gezielt bessere Aufnahmen des vermutlichen Landeorts zu machen.
 - es wird spekuliert, dass die Schwierigkeiten bei der Funkverbindung nach dem Wiederaufwachen möglcherweise mit Geländeveränderungen auf C-G zu tun haben könnten, die entweder den Lander noch weiter absacken liessen oder die Horizont-Kontur so verändert haben, dass die Antennenkeule jetzt vollständiger blockert wird als unmittelbar nach der 3. Landung
 -  es gibt aber auch eine Fraktion, die annimmt, dass Philae sich gar nicht mehr auf der Oberfläche von C-G befindet, sondern bei der erhöhten Aktivität post-perihel von der Oberfläche weggeblasen wurde und deshalb nicht mehr auffindbar ist (!)

Wäre doch spannend, einige dieser Fragen noch klären zu könne, bevor die Klappe endgültig fällt...

-  Philae ist auf den bisherigen OSIRIS-Aufnahmen noch nicht identifiziert worden (es gibt einige "Kandidaten"...)

Diese "Kandidaten" würde ich gern mal begutachten wollen...

-  es gibt aber auch eine Fraktion, die annimmt, dass Philae sich gar nicht mehr auf der Oberfläche von C-G befindet, sondern bei der erhöhten Aktivität post-perihel von der Oberfläche weggeblasen wurde und deshalb nicht mehr auffindbar ist (!)

Hätte man nicht spätestens bei einer evtl. "Flucht" von Tschuri wenigstens kurzzeitig Kontakt zum Lander haben müssen? Tschuri wäre in diesem Fall ja nicht mehr vom Kometen verdeckt gewesen und würde frei durchs All torkeln... 

Zitat von: SpaceMech am 06. August 2016, 17:30:44

-  es gibt aber auch eine Fraktion, die annimmt, dass Philae sich gar nicht mehr auf der Oberfläche von C-G befindet, sondern bei der erhöhten Aktivität post-perihel von der Oberfläche weggeblasen wurde und deshalb nicht mehr auffindbar ist (!)

Hätte man nicht spätestens bei einer evtl. "Flucht" von Tschuri wenigstens kurzzeitig Kontakt zum Lander haben müssen? Tschuri wäre in diesem Fall ja nicht mehr vom Kometen verdeckt gewesen und würde frei durchs All torkeln... 

Das könnte ja just in einer Phase gewesen sein, als Rosetta gerade weiter weg vom Kometen flog.

Oder, andere Erklärung: Philae wurde mit entladenen Batterien weggeschleudert und bis mal wieder genug Sonnenlicht sporadisch auf die Panels gefallen war, dass er senden konnte, war er schon zu weit weg von Rosetta?

Aber was ist dann mit dem DSN? Hätte das DSN ihn dann nicht gelegentlich empfangen können, zumindest den Carrier, wie erwähnt?

Zitat von: SpaceMech am 06. August 2016, 17:30:44

-  Philae ist auf den bisherigen OSIRIS-Aufnahmen noch nicht identifiziert worden (es gibt einige "Kandidaten"...)

Diese "Kandidaten" würde ich gern mal begutachten wollen...

Zitat von: SpaceMech am 06. August 2016, 17:30:44

-  es gibt aber auch eine Fraktion, die annimmt, dass Philae sich gar nicht mehr auf der Oberfläche von C-G befindet, sondern bei der erhöhten Aktivität post-perihel von der Oberfläche weggeblasen wurde und deshalb nicht mehr auffindbar ist (!)

Hätte man nicht spätestens bei einer evtl. "Flucht" von Tschuri wenigstens kurzzeitig Kontakt zum Lander haben müssen? Tschuri wäre in diesem Fall ja nicht mehr vom Kometen verdeckt gewesen und würde frei durchs All torkeln...

Naja, es gab ja mehrmals nochmal kurz Kontakt,eventuell gerade beim Wegfliegen?
Reicht denn die Kraft der ausströmenden Gase, um so eine Masse auf Fluchtgeschwindigkeit "wegzupusten"?

Philae nochmal übers DSN zu hören, wäre schon echt klasse!

...Reicht denn die Kraft der ausströmenden Gase, um so eine Masse auf Fluchtgeschwindigkeit "wegzupusten"?

Es gab ja schon bei der Planung der Landung die Bedenken, dass die abströmenden Gase Philae evtl in der Schwebe halten würden, so dass er gar nicht bis zur Oberfläche herunter käme - deshalb sollte dann die ADS-Düse helfen.
Philae kam mit ca 1 m/s auf der Oberfläche an, das ist ungefähr auch die Fluchtgeschwindigkeit (deshalb war es so wichtig, Energie über das Landegestell wegzunehmen ("inelastischer Stoß"), so dass die Geschwindigkeit beim evtl. Abprallen unter der Fluchtgeschwindigkeit blieb)
Der Orbiter kommt mit 0,5 m/s auf der Oberfläche an - selbst bei perfekt elastischem Stoß (ohne Energieverlust) bliebe er beim Abprallen unter der Fluchtgeschwindigkeit und damit garantiert auf dem Kometenkern.

-  Philae ist auf den bisherigen OSIRIS-Aufnahmen noch nicht identifiziert worden (es gibt einige "Kandidaten"...); OSIRIS wird die Absenkung der Bahn bis zum endgültigen Aufsetzen aber noch nutzen, um gezielt bessere Aufnahmen des vermutlichen Landeorts zu machen.

Im Portalartikel von Andreas Weise ist nachzulesen, dass man lt. Stephan Ulamec Bilder mit einer Auflösung von 6-7cm/ Pixel besitzen würde. Darauf müsste doch schon so "einiges"  von Philae zu erkennen sein?  (Falls er noch da ist, was ich aber annehme.) https://www.raumfahrer.net/news/raumfahrt/10082016160156.shtml

Naja , die 6-7cm Auflösung müßte man halt auf mehreren Bildern bei unterschiedlichem Sonnenstand haben. Wenn man zufällig nur ein paar hätte, wo Phil im Schlagschatten sitzt, das wär wirklich Pech. Aber ich denk mal, da werden die Jungs doch noch Einiges erreichen.

Dann hoffe ich doch mal, dass Philae nach einem 5-jährigen Aufenthalt fern der Sonne so tot ist, dass wir von ihm keinen Pieps empfangen können. Ansonsten hätten wir dort einen unkontollierbaren Störsender, der evtl. monatelang auf einer Frequenz sendet, auf der mittlerweile eine andere Sonde ihre Daten übermitteln soll.

Robert

Ich denke nicht, daß der zum Störsender werden würde. So wie die Nasa sich geäußert hat, sind die Signale so schwach, daß man sie gerade eben noch empfangen könnte, wen man die Antennen genau auf den Kometen ausrichtet.

Bisher konnten sie doch auch nichts empfangen.
Warum sollte sich das in fünf Jahren plötzlich ändern?

Würde nicht besser ein Konzept der Raumsonde für die Kometenerforschung  wie die Raumsonde Voyager-1 von der NASA entwickeln. Voyager-1 ist in Betrieb fast seit 40 Jahren. Die Sonde befindet sich heute in dem äußeren Bereich des Sonnensystems aber sendet regelmäßig die Daten zur Erde.
Es ist unwirtschaftlich 10 Jahre zum Komet zu fliegen,  2 Jahre zu erforschen und dann das teuer Programm zu schließen. Die Sonde könnte bei unabhängigem von der Sonnenenergie Konzept noch mehrere Jahre das Komet  erforschen.

Voyager ist Atomgetrieben. Die ESA hat leider keinen Zugriff auf diese Technik.

Unwirtschaftlich ist es eigentlich nicht, wenn man 10 Jahre hin fliegt. Die Zeit für den Flug kostet ja (fast) nichts.

Voyager ist Atomgetrieben. Die ESA hat leider keinen Zugriff auf diese Technik.

Ist es ESA verboten? Oder hat ESA keine technische Möglichkeit, keine Technologien  ein RTG für Raumfahrt zu entwickeln?

Man benötigt dafür Plutonium-238. Es geht auch mit einigen wenigen anderen Stoffen, aber PU-238 ist eigentlich der Hauptbrennstoff dafür. Und um den zu bekommen, muss man ganz schön viel machen. Die USA haben seit Jahrzehnten nichts neues mehr hergestellt, weil es zu kompliziert ist.

Ich denke nicht, daß die ESA das mal eben so aus dem Ärmel schüttelt. Von der atomrechtlichen Genehmigung, welche dafür benötigt wird, mal ganz zu schweigen.

Die USA haben seit Jahrzehnten nichts neues mehr hergestellt, weil es zu kompliziert ist.

Ich hab das immer so verstanden, dass es eher politisch schwierig als technisch schwierig wäre. Gerade in Europa soll es politisch ein "No-go" sein, hieß es immer.

Frankreich beherrscht die Atomwaffe und Technologien. Großbritannien hat auch die Erfahrung der RTG Technologien. Warum Amerikaner, Chinesen, Russen machen RTG für Planetenroboter, Europa aber fürchtet diese Richtung zu entwickeln?
Wie man zum Beispiel zum Mond ohne RTG kommt? Für ein Roboter auf dem Mond würde es sehr kompliziert die Mondnacht (14 Tagen) ohne die RTG-Energie überleben.

Naja, das ist schon ein bisschen komplizierter.

PU-238 (der Standardstoff für RTGs) wird in der Regel aus abgebrannten Brennelementen in einer Wiederaufarbeitungsanlage erzeugt. Diese Brennelemente werden nur kurz eingesetzt, um eine optimale Konzentration an gewünschten Isotopen zu erhalten. Der Preis liegt in der Größenordnung von etwa 5.000,- €/g Pu-238, war früher deutlich günstiger, da das Plutonium aus alten Atombomben verwendet wurde, ist aber mittlerweile aufgebraucht.

RTGs erzeugen eine Wärmeleistung von ca. 450 W/kg Pu, die mittels Pelletierelementen Elektrizität mit einem Wirkungsgrad von ca. 8 % liefern. Für 1 kW elektrischer Leistung benötigt man also ca. 30 kg Pu-238 zum Preis von über 150 Mio €.

In der Höhe des Erdorbits ist für dieselbe elektrische Leistung ca. 5 qm PV-Fläche erforderlich.


Robert

Hallo rok,
aus rein ökonomischen Gründe sieht die Anwendung der radioaktiven Komponenten als RTg oder Hitzer im ersten Blick ziemlich teuer aus.
Ziehen wir aber in Betracht ein Beispiel. Mars Rover Spirit ist gestorben wann die Energieproduktion pro Tag unter 140 W gefallen ist. Spirit benutzte für die Heizung 8 radioaktiven Tabletten. Jede Tablette ist 2,7 g schwer und produziert 1 W Wärmeenergie. Zusätzlich brauchte der Marsrover für die Heizung während der Nacht 140 W Energie von elektrochemischen Batterien. Pro Stunde brauchte Spirit (bei der Nacht ca. 12 Std.) 140/12=11,6 Wh Energie der Batterien.  Zusammen mit radioaktiven Tabletten brauchte Spirit für die Heizung ca. 20 Wh.
Für diese Wärmeleistung mit Hilfe der radioaktiven Tabletten benötigt man 20 Tabletten. Weil jede Tablette 2,7 g wiegt, kosten 20 Tabletten 2,7*20*5000=270000 Euro.
Wenn man  das WEB des Marsrover während der Marsnacht nur mit elektrischen Energie beheizen  würde, würde man ca. 240 W Energie brauchen. Ein Li-Ion Akku mit dieser Leistung wiegt nach meiner Schätzungen ca. 2,5-3 kg. 1 kg Last  in der  interplanetaren Raumfahrt zu befördern kostet ca. 50000 Euro. Also ergibt es sich die Summe 50000*2,5=250000 für die rein elektrische Heizung solches Marsrover wie Spirit.
Also kann man sehen, dass für ein Marsrover die Kosten der radioaktiven Komponenten und elektrischer Heizung ungefähr gleich wäre. Für die Beheizung mit der elektrischen Energie braucht man aber mehr Platz auf dem Rover für Batterien. Und man muss mehr Gewicht mitfahren.
Machen wir grob diese Vergleichung zum Beispiel für den Mond. Für den Mond braucht man die Heizung während 14 Tage. Deshalb multiplizieren wir die Kapazität und dementsprechend die Masse der Batterien des Rover d.h. 2,5kg*14=35 kg. Launch dieser Masse würde 35*50000=1750000 kosten.
Die radioaktiven Tabletten würden dabei wie bei Mars Rover 270000 Euro kosten.
Also zeigen die einfachste ökonomische Berechnungen die Effizienz der Anwendung der radioaktiven Komponenten.

Naja, das ist dann doch eher ne Milchmädchenrechnung. Kosten pro kg. sind nämlich immer so ne Sache, da oft die Nutzlastgrenze nicht erreicht wird. Wäre InSight dieses Jahr gestartet, hätte man weitere 1000kg zum beeindruckenden Preis von 0 Euro da hoch schießen können. Hätte man aber noch 1020kg gebraucht, hätte man zusätzlich 150Mio für ne 2. Atlas zahlen müssen.

Im Fall von Rosetta ist das aber irrelevant, da Europa diese Technik nicht besitzt und du daher Entwicklungskosten ect. auch berücksichtigen musst. Und so viele Tiefenraummissionen macht die ESA jetzt auch wieder nicht.
Dazu kommt, dass man bei radioaktiven Komponenten Träger und Pad zertifizieren muss, also zusätzliche relativ hohe Investitionen.

Die NASA hat ja gerade erst ihre Produktion wieder aufgenommen und es dauert noch einige Jahre, bis hier relevante Mengen erzeugt werden. Allein der 2020 Mars-Rover benötigt mehr als 50% der noch vorhandenen Reserven. Daran wird auch klar, warum man für Rosetta nix beommen hätte, die NASA braucht jedes noch verfügbare Gramm. Bei den Russen wird es sicher ähnlich aussehen.

Ich hab auch immer mal wieder gehört, dass die ESA sogar anfänglich auf eine RTG der NASA gehofft hatte, diese aber abgelehnt wurde, aber ich bin mir nicht sicher ob das stimmt.


So oder so ist aber aktuell das Konzept, überall auf RTGs zu verichten, wo es möglich ist. Das zeigt ja auch die JUNO Sonde, obwohl sie von der NASA ist, die Zugriff auf diese Technologie hätte. Und Rosetta hat auf einen beeindruckende Art und Weise die Grenze des technisch Machbaren erweitert und RTGs hätten nichts geändert! (Außer bei Philae, aber die RTG wäre sowieso an Bord von Rosetta gewesen.)

Für den Mond Rover mit Größe wie Spirit muss man in meiner Berechnung korrigieren, weil für Mars die Nacht 12 Stunden angenommen wurde. Auf dem Mond dauert die Nacht 14 Tage. Also muss es sein:
2,5kg*2*14=70 kg. Launch dieser Masse würde 70*50000=3500000 Euro kosten. 
Über Kosten kann man diskutieren. Aber 70 kg Akkus für Wärmeerzeugung  während Mondnacht bei einem Rover Typ Spirit mitzufahren sieht nicht gut aus.