Mondprobenrückführung – sowjetische Luna Sonden der E 8 Serie

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Offline dksk

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Da es vor einiger Zeit im CE5 Thread ja doch schon ein paar Diskussionsansätze und Vergleiche zu den Mondproben Rückführungsmissionen der Luna-E 8 Serie gab, macht es Sinn hier ein paar weitere Infos dazu zusammenzustellen.
Die bisherigen Luna Teilbeiträge hab ich auch mal zusammengesucht, damit hier auch eine Querverbindung da ist.
https://forum.raumfahrer.net/index.php?topic=4230.msg218734#msg218734
https://forum.raumfahrer.net/index.php?topic=4230.msg218655#msg218655
https://forum.raumfahrer.net/index.php?topic=222.msg1701#msg1701
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Basierend auf dem schweren Luna Sonden-Baukasten der E8 Serie, gab es auch eine Variante mit Lander und Mondprobenrückführungsmodul.
Von diesen zur Probenrückführung genutzten E-8 Sonden gab es wiederum 2 Haupttypen. E-8-5 sowie E-8-5-M
In der E-8 Übersichtstabelle ist hier nur die E-8-5 Variante dargestellt (jeweils rechte Spalte).
Startkonfiguration

Hauptbaugruppenmatrix


Die Ausführungen E-8-5 und E-8-5-M unterschieden sich hauptsächlich durch das Bohrsystem und dessen Peripherie (Zuführeinheit der Probe in die Rückkehrkapsel, Kamerasystem). Bei den ersten Sonden lag der Schwerpunkt auf einer sicheren Gewinnung von „oberflächennahen“ Proben. Bei den Folgemissionen bestand die MODIFIKATION darin, aus tieferen Schichten Proben zu gewinnen. Dies war komplizierter und stellte ein höheres Risiko dar.
Die beiden Grundtypen sind hier zu sehen:

E-8-5 – Prinzipdarstellung mit Bohrsystem in Arbeitsstellungr

Bildquelle: https://images.raumfahrer.net/up018317.jpg

E-8-5-M – Prinzipdarstellung beim Start des Rückkehrmoduls

Bildquelle: https://images.raumfahrer.net/up018322.png

Darstellung des Grundaufbaus am Beispiel einer E-8-5 Sonde.

Bildquelle: https://images.raumfahrer.net/up034132.jpeg
1.   Gerätebehälter auf Landestufe
2.   Vernierdüse der Rückstartstufe
3.   Treibstoffbehälter der Rückstartstufe
4.   Antenne
5.   5.Gerätebehälter der Rückstartstufe
6.   Rückkehrkapsel
7.   Bohranlage
8.   Schwenkarm der Bohranlage
9.   Kamera zur Fernbeobachtung des Bohrvorgangs
10.   Treibstoffbehälter des Landemoduls
11.   Triebwerk des Landemoduls
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Insgesamt gab es innerhalb des E-8-5/E-8-5M Projektes 11 Versuche Mondbodenproben zu gewinnen und zur Erde zurückzuführen. Davon waren 3 Missionen erfolgreich.
Die 3 Missionen stellen sich wie folgt dar:
Luna-Nr.     Flugjahr     Masse   Tiefe                           Gebiet            Bemerkung
Luna 16     1970     ca. 101 g   ca.   35 cm     Mare Fecunditatis      Mondmeer
Luna 20     1972     ca.   55 g   ca.   25 cm     Terra Apollonius      Gebirge
Luna 24     1976     ca. 170 g        ca. 200 cm        Mare Crisium               Mondmeer
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Die obigen Angaben zu Masse und Tiefe können je nach Quelle schwanken. Zum einen aufgrund unterschiedlicher Maßeinheiten und zum anderen durch die Schräge der Bohrung (Kernlänge ist Hypotenuse und  Schichttiefe Ankathete) sowie die teilweise Kompaktierung des Bohrkerns beim Transport.
Weitere 5 Missionen „scheiterten“ nach dem Start bzw. auf dem Weg zum Mond und 3 auf der Mondoberfläche. Der „hohe Verbrauch“ der Ressource Proton-Rakete innerhalb des E-8-5/E-8-5M Projektes ist aus meiner Sicht auch die Hauptursache warum die (8EL Nr. 205)  Lunochod 3/Luna 25 Mission schlussendlich nicht gestartet, und die Proton einer anderen Verwendung zugeteilt wurde.
Gleichzeitig zeigt dieser Umstand aber auch die hohe Priorität (Projekt/Zeitdruck und Aktionismus)  und den unbedingten Willen auf, eine ausreichend große Basis an Mondmaterial zur eigenen Untersuchung auf der Erde zu gewinnen.
Aus den „gescheiterten“ Missionen ergaben sich aber fast immer wichtige neue Erkenntnisse, die sich je nach dem Erreichungsgrad des Gesamtzieles gestalteten. Daraus  ergibt sich bei den insgesamt 8 Versuchen eine z.T. komplexe Namensgebung die darauf Bezug nimmt. Da in den Quellen teilweise unterschiedliche Logik/Struktur (erreichen Erdorbit/Mondorbit etc.) für die Namensgebung auftaucht habe ich eine Zusammenstellung versucht.
Proton Luna Starts
Datum                                   Aufstiegsbahn/Erdorbit         Mondoberfläche       Erde-Landung                         
14.06.1969 Е-8-5    №402 ----- Luna (1969 B)
13.07.1969 Е-8-5    №401 ------------------------------------------- Luna-15
23.09.1969 Е-8-5    №403 –---  Kosmos 300
22.10.1969 Е-8-5    №404 –---  Kosmos 305
06.02.1970 Е-8-5    №405 –---  Luna (1970 A)
12.09.1970 Е-8-5    №406 ----------------------------------------------------------------------- Luna 16
02.09.1971 Е-8-5    №407 ------------------------------------------- Luna 18
14.02.1972 Е-8-5    №408 –--------------------------------------------------------------------- Luna 20
28.10.1974 Е-8-5М №410 –----------------------------------------- Luna 23
16.10.1975 Е-8-5М №412 --–-  Luna (1975 A)
09.08.1976 Е-8-5М №413 –--------------------------------------------------------------------- Luna 24

dksk

Offline dksk

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Re: Mondprobenrückführung – sowjetische Luna Sonden der E 8 Serie
« Antwort #1 am: 11. Januar 2015, 13:25:17 »
Die folgenden Informationen beziehen sich hauptsächlich auf die 3 erfolgreichen Missionen.
Zur Übersichtsinformation gibt es hier gleich mal 3 Filme. Zum Inhalt habe ich eine entsprechend Zusammenfassung geschrieben.
Film zur Vorbereitung und Flug und Rückkehr von Luna 16
http://fs.net-film.ru/fs34110.mp4
-   Test der Bohreinheit am Auslegerarm – Seiten und Höhenbewegung möglich
-   Bohrbehälter hat an Vorderkante Aufsetzanschlag um einen Mindestabstand für den Materialauswurf zu gewähren
-   Am Ende wird der Bohrer in den Behälter zurückgefahren
-   Bohreinheit am Auslegerarm schwenkt nach oben zur Rückkehrkapselöffnung (Bohrbehälter dreht sich beim Runter- und Hochschwenken, sodass der Bohrer in jeweilige Arbeitsrichtung zeigt)
-   Bestückung der Rückkehrkapsel mit Klappenzuschnappung – Schutzkappe nach rechts und Deckel nach links
-   ---------------
-   Los geht der Flug, Transferbahn zum Mond mit Kurskorrektur, Einschwenken in den Mondorbit, Übergangsorbit zur Landung und „Punkt“Landung selbst
-   Nach der Landung werden Tätigkeiten eines Operators auf der Erde gezeigt (müßte aus Lunochod Film reinkopiert sein, da es sehr nach dem Bedienpult und  Andrei Ivanovich Kalinichenko aussieht)
-   Bohreinheit macht kombinierte Wegschwenk- und Drehbewegung bis zum Boden (Bohrer steht oben Richtung Rückkehrkapsel und unten Richtung Boden)
-   Bohrung mit Probengewinnung
-   Rückschwenkung mit Drehung (Bohrspitze zeigt wieder Richtung Rückkehrkapsel)
-   Wieder Wegschwenken und Klappezuschnappung – (Verschlussdeckel außen mit Ablationsschicht?)
-   Bodenbefehle werden ermittelt (Rechentechnik der 60er Jahre mit Personal) und gesendet
-   Rückstart und Darstellung der Flugbahn mit Schwung um Mond und um die Erde (Beginn mit hyperbolischen Bahn und dann geozentrische Ellipse)
-   Eintritt in die Atmosphäre
-   Schalter drücken, Radarsuche
-   Landung am Fallschirm und gleich ist das Bergungsteam mit Mi 4 und Mi 6 vor Ort
-   Rückkehrkapsel am Boden – es ist vollbracht!
Hier noch der zweite Film – besonders der Anfang und die Musik erinnern mich an „Die Schneekönigin“ von 1966 mit den Raben, die das RRRRR von Gerda so liebten.
http://www.tvroscosmos.ru/2927/
Mission Luna 20 mit Verweisen auf Luna 16 und 17
In einer kalten Februarnacht des Jahres 1972…
Beginnend mit der Annäherung an die Erde und Abtrennung der Rückkehrkapsel die danach steil in die Erdatmosphäre eintritt. Anflugbahn bis nach Kasachstan und Fallschirmöffnung zur Landung. Bei Schneetreiben findet die Bergungsmannschaft die Kapsel.
Das Piepssignal – „das ist die Stimme des Modes“.
An der Fräsmaschine….
Der Probenverschluß an der Rückkehrkapsel versiegelt die Zuführungsöffnung sicher. Um die Probe aus der Kapsel ohne Wechselwirkung mit der Umgebungsluft zu entnehmen, wird um den Verschluß herum die Kugel aufgefräst – Quasi Tür mit Zarge(Behälterrand) und ein Stück Wand. Danach kann der komplette Probenzylinder mit Verschluß herausgezogen werden. Der Maschinist ist hoch konzentriert. Bei der Fräseraufnahme sieht es so aus, als ob es ein Hauptspindelgetriebe gibt. Drehzahl am oberen großen Bund hoch, am ovalen Zwischenstück niedriger und am Fräser wieder hoch.
 „Da ist sie, die Kapsel“. Weiter mit der Untersuchung der Proben in einer Spezialkammer im wissenschaftlichen Institut. Das Material wird aus dem Bohrer in einen Untersuchungsbehälter gebracht. Eine Darstellung der seinerzeitigen Luna- und Zond- Missionen um und auf dem Mond ergibt einen Gesamteindruck der starken Fokussierung auf den Erdtrabanden. Eine Bezugnahme auf die gemeinsame universale Landplattform innerhalb der Luna E-8 Missionen wird durch Darstellung der Erprobung innerhalb des Lunochod Programms unterstrichen. Nach der Landung von Luna 20 werden die Kameraaufnahmen zur Bohrbereichsbewertung ausgedruckt. Eine Antenne am Landemodul ist deutlich auf dem Papier zu erkennen (der linke Bildrand ist horizontal unten). Darstellung des Bohrvorganges und Erprobung des Bohrsystems folgen. Die 3 Kisten vor der Testvorrichtung stellen Mitte und seitliche Endpunkte des Schwenkbereichs des Bohrarms dar. Der Bohrer wird mit einem speziellen Schmierungssystem versorgt. Bohrarm schwenkt hoch – elegante Drehung und Kapselbestückung. Danach schwenkt der Bohrarm weg und die Verschlußklappe schnappt zu. Start der Rückkehreinheit – als Basis dient die universale Landeplattform. Die Proben werden auf der Erde wieder in speziellen Kammern vielfältig bearbeitet und untersucht. Die physikalischen, chemischen und geologischen Eigenschaften werden dokumentiert. „Луна будет служить людям – Der Mond wird den Menschen dienen“  - evtl. lag in den 1970er Jahren in dieser Aussage mehr Euphorie als heute.
Und als Nummer drei….
Bohrsystem an Luna 24 mit Detailerklärung.
http://d1a.net-film.ru/web-tc-mp4/fs37588.mp4
Filmbeginn zeigt die Schönheit unserer Erde und interessanter geologischer Formationen. Danach ist ein Luna 24 Bohrsystem im irdischen Testbetrieb zu sehen.
Themenschwenk zum Mond und dessen geologischer Geschichte – auch gemeinsam mit der Erde.
-   Darstellung der Landestellen von Luna 16, 20 und 24 (in den Dreiecken Luna 16 und 20 mit dem ersten Bohrsystemtyp und Luna 24 mit dem neuen Bohrsystem)
-   Darstellung des neuen Bohrsystems
-   Finalmontage der Station und Fertigung des Bohrsystems mit Innenschlauch.
-   Funktionsprinzip des kombinierten Bohr und Schlauchbestückungssystems bis hin zum Probeauftrennen und Kernfreilegung einer Testbohrung.
-   Falltest und pyrotechnisch aktivierte Wegschwenkung nach der Rückkehrkapselbestückung
Nach der Flugvorbereitung ist die Station bereit zum Flug – vollständig eingepackt in die weißliche Thermoschutzfolienhülle. Dabei fällt auf, dass im oberen Teil der Station 2 Bereiche dunkel eingehüllt sind. 1. Rückkehrkapsel mit darunterliegender zylindrischer Gerätesektion und 2. Die Oberseite der kombinierten Bohrkernaufroll- und Kapselbestückungseinheit.
Bei der anschließend gezeigten Montage der Nutzlastverkleidung ist am Zusatzmodul mit dem Astronavigationssystem auch eine großflächige dunkle Einhüllung zu erkennen.
Start von Luna 24 und entsprechende Presseberichte.
Landung und Einsatz des Bohrsystems auf dem Mond. Der kombinierte Schlagbohrantrieb fährt mit dem Bohrgestänge herunter.
Nach Beendigung der Bohrung wird der innenliegende „Kernschlauch“ nach oben herausgezogen.
Ein Windensystem wickelt den „Kernschlauch“ spiralförmig auf und somit wird ein kompaktes System für die Bestückung des Rückkehrbehälters geschaffen.
Dieses wird dann in den Rückkehrbehälter „rübergeschoben“. Nach dem Wegschwenken des oberen Teiles der Bohrvorrichtung erfolgt der Start der Rückflugeinheit.
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Die Rückkehrkapsel wird geöffnet – im mittigen Zylinder ist der aufgerollte „Kernschlauch“.
Das Probenmaterial wird in eine hermetisch verschlossenen Arbeitskammer zur weiteren Untersuchung verbracht.
Aus der Helixform wird der „Kernschlauch“ auf eine Platte schneckenförmig ausgerollt. (für erste Röntgenaufnahmen vor der Öffnung des Schlauchs)
Die Proben wurden dann auf einzelne Schütten mit zugehöriger Längenpositionskennzeichnung aufgebracht und mit verschiedenen Methoden untersucht.

dksk

McFire

  • Gast
Re: Mondprobenrückführung – sowjetische Luna Sonden der E 8 Serie
« Antwort #2 am: 11. Januar 2015, 13:50:12 »
Das ist interessantes Material und drumherum ein fleißig und verständlich aufbereiteter Text !!!  :)

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Offline spacecat

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  • 1117
Re: Mondprobenrückführung – sowjetische Luna Sonden der E 8 Serie
« Antwort #3 am: 12. Januar 2015, 05:34:01 »
Ich möchte mich dem Dank von McFire gerne anschließen:

Vielen Dank für Deine Mühen dksk!

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Offline siran

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  • 250
Re: Mondprobenrückführung – sowjetische Luna Sonden der E 8 Serie
« Antwort #4 am: 12. Januar 2015, 17:07:54 »
Vielen Dank auch von mir für die gute Aufbereitung des Themas. Kann mich gut an die Zeit erinnern.Bei dem rasanten Fortschritt in der Raumfahrt damals,wäre man wahrscheinlich jede Wette eingegangen,dass man im Jahre 2015 schon lange feste Mondbasen ect. hat . . . Das man voraussichtlich erst 50 Jahre später wieder an den Stand der 70 Jahre anknüpfen wird hätte niemand geglaubt.

Siran

Offline dksk

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Re: Mondprobenrückführung – sowjetische Luna Sonden der E 8 Serie
« Antwort #5 am: 21. Januar 2015, 13:57:56 »
Zum weiteren Verständnis des Aufbaus der Sonden, habe ich noch ein paar Details gekennzeichnet.
Die Bilder hierfür hat mir freundlicherweise kirsten_on_earth zur Verfügung gestellt.  An dieser Stelle nochmals DANKE!
Falls noch jemand Bilder aus Ausstellungen/Museen etc. von den Luna Sonden hat und mir zur Verfügung stellen könnte – wäre eine super Sache.











dksk

McFire

  • Gast
Re: Mondprobenrückführung – sowjetische Luna Sonden der E 8 Serie
« Antwort #6 am: 21. Januar 2015, 14:42:09 »
Wenn man bedenkt, wann das gebaut wurde ......

GG

  • Gast
Re: Mondprobenrückführung – sowjetische Luna Sonden der E 8 Serie
« Antwort #7 am: 21. Januar 2015, 14:54:22 »
... da fragt man sich, warum man das heute nicht zu einem Bruchteil des damaligen Preises nachmachen kann. ;)

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Offline siran

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  • 250
Re: Mondprobenrückführung – sowjetische Luna Sonden der E 8 Serie
« Antwort #8 am: 21. Januar 2015, 16:29:50 »
Sehr schöne Fotos.Danke fürs reinstellen. Ich finde,es waren nicht nur funktionierende Sonden sondern einfach auch schicke Teile,wenn man das mal so sagen darf ::)

         Gruß
                   Siran

Offline dksk

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Re: Mondprobenrückführung – sowjetische Luna Sonden der E 8 Serie
« Antwort #9 am: 02. September 2015, 21:03:02 »
Kamerasystem – Vielfachverwendung mit komplexer Aufgabenstellung

Die Luna E-8-5 Varianten verfügten über 2 Kameras, deren Grundaufbau dem der Lunochod-Panoramakameras entsprach.
Siehe auch hier:
https://forum.raumfahrer.net/index.php?topic=12187.msg331973#msg331973

Dieses Kamerapaar war so positioniert, dass es 2 Bereiche „im Blick“ hatte.
1.   Bodenbereichs, in dem der Schwenkarm die Bohreinheit platziert werden soll (unten).
2.   Rückkehrkapsel Klappe Bohreinheit bei Probenübergabe (oben).



Bildquelle und Dokumentenlink:
http://www.planetology.ru/panoramas/selivanov_i_dr_1972_tevizionnye_sistemy_panoramnogo_obzora.pdf?language=english

Zur Abbildung des Bohrbereichs – Sichtbereich 1:

Damit konnte nach der Landung erstmal ein optischer Status auf der Bohrseite der Station ermittelt werden. Die Abbildung des möglichen Bohrbereichs selbst und die Umgebung innerhalb des Sichtbereichs konnte hilfreiche Informationen liefern um die geeignete Bohrstelle (innerhalb des Schwenkbereiches der Bohranlage) auszuwählen.
Die erste Bildübertragung erfolgte nach einer ersten Wartezeit (Staub gelegt) nach der Landung. Dabei war der Bohrarm noch in der Transportstellung (nach oben geklappt).
Nach der Übertragung des ersten Bildes wurde versucht, ungeeignete Stellen, an denen kein optimaler Zugang zum Mondboden möglich gewesen wäre zu erkennen. Da der Bohrarm links/rechts je 60°schwenkbar und ca. 3 m lang war, ergab sich hier ein Positionierbogenabschnitt von ca. 6,2 Meter.
Der bogenförmigen Bewegungsbereich des Borharmes mußte bei der Kameraposition ebenfalls berücksichtigt werden, da damit im Sichtstreifen wiederum eine „obere“ und „untere“ Position in Bezug auf den auf der Erde empfangenen Bildsteifen entstand.
Die Grundausrichtung der Kameras mit 50° Scanachsenneigung und 30° Öffnungswinkel stellte damit die beste Ausmittelung für all die Anwendungen dar.
Weiterhin wurde versucht im Randbereich der Abbildungen mögliche markante Oberflächenmarken als Referenz für eine genauere Positionsbestimmung zu nutzen (Luna-20). Die grundsätzliche Geländestruktur war natürlich auch von Interesse, da man maximale Informationsgewinnung aus den Missionen erzielen wollte.
Nach Beendigung des Bohrvorgangs konnte weiterhin ein Positionsstatus des  Schwenkarmes und der Bohranlage ermittelt werden.

Zur Übergebestelle an die Kapsel – Sichtbereich 2

Da dieser Bereich von der Kamera erfasst werden konnte, war auch hier eine zusätzliche Information zum Übergabestatus bei z.B. Sensorfehler oder sonstiger unklarer Situation gegeben.

Zu den Kameras gibt es noch einen weitere interessanten Diskussionspunkt.
Da Luna-16 ca. 60 Stunden nach dem örtlichen Sonnenuntergang landete, gibt es zu dieser Sonde vielfach unterschiedliche Informationen bezüglich Kamera, Lichtbedarf, Lampen, Zusatzlampen, die nicht funktionierten, die keinen Glaskolben hatten bis zu ausreichendem Restlicht durch „Vollerde“ (wie Vollmond nur umgekehrt).
Insbesondere der Entfall des Glühlampen-Glaskolbens (Nutzung Vakuum im Weltraum)  ist bei vielen Schulungen zum Thema Kreativitätstechniken nach TRIZ Methode ein Referenzbeispiel.
In dem Dokument, aus dem auch die obige Abbildung stammt (siehe Bildquelle und Dokumentenlink), ist die aus meiner Sicht plausible Erklärung zur technischen Lösung ohne Zusatzlampen dargestellt. Die Beleuchtungsstärke 15 bis 17 Lux bei „Vollerde“ an der Landestelle von Luna-16 war ausreichend um einen geeigneten Bohrbereich zu erkennen.
Für diesen Anwendungsfall war die Empfindlichkeit des Kamerasystem für die Abbildung unbeweglicher Objekte entsprechend ausgelegt worden.

Zusätzliche bildhafte Informationen zu den Luna E-8-5 Sonden und gesendetem Bildmaterial habe ich im folgenden Youtube-Video – als Slide Show gefunden.


https://www.youtube.com/watch?v=X6v8mzOZnZw

Zu den Auszügen daraus noch folgende Darstellung:



Zu den Kameras und deren Einbauposition habe ich noch ein paar sehr detailreiche Bilder aus dem Lavochkin Museum gefunden.



Diese Bilder stammen von Dr. Mark McCaughrean.
Ich habe bei ihm angefragt, ob ich die Bilder verwenden darf und eine nette Antwort mit seiner Zustimmung erhalten. Weiterhin schrieb er, dass er die Bilder bei einem Aufenthalt im Lavochkin Museum im Rahmen der Gespräche zur ESA-Roscosmos ExoMars Mission gemacht hat.
Er hat mich gebeten sein flickr Album als Quelle mit anzugeben, was ich hiermit tue:
https://www.flickr.com/photos/markmccaughrean/albums/72157638993643844

Beim linken Bild kann man auch sehr gut den kombinierten Dreh-Schwenkantrieb des Bohrarmes erkennen.
Gleichzeitig wird klar, dass 2 Kameras nötig waren um eine gute Sicht auf beide Seiten des möglichen Schwenkbereichs zu haben, da der Mechanismus auch einseitig den Sichtbereich der Kamera einschränkt.

dksk

Offline dksk

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Re: Mondprobenrückführung – sowjetische Luna Sonden der E 8 Serie
« Antwort #10 am: 06. September 2015, 21:30:10 »
Ich habe nochmal versucht weiteres Bildmaterial bezüglich der Panoramen Luna-16 und Luna-20 zu bekommen.
 
Dazu folgender Stand:
 
Luna-16:
Es gibt mehrere Hinweise, dass durch das Team von Heinz Kaminski an der Sternwarte Bochum Bilder von guter Qualität empfangen wurden.
Auf mehrere Anfragen zu diesbezüglichen Informationen in Bochum habe leider keine Antwort bekommen. Falls hier jemand mitliest, der vor Ort nochmal nachfragen könnte: nur zu!
 
Luna-20:
Dr. Alexander Basilevski vom Vernadsky Institut Moskau, der sich seit den 1960er Jahren sehr intensiv u.a. mit der Erforschung des Mondes beschäftigt hat und auch an den gesamten Luna-Projekten beteiligt war, hat mir auf Nachfrage die folgenden Dokumentenscans zur Verfügung gestellt. Zusätzlich gab er mir noch eine kurze Beschreibung der Bildinhalte.
Das hat mich persönlich sehr gefreut und ich bedanke mich auch an dieser Stelle nochmal dafür.



Bild 1:
Bohrarm von Luna-20 in zwei unterschiedlichen Positionen. Durch die Thermoisolationsfolie, die die Sonden großflächig umgab, sind keine technischen Details, wie z.B. an den Museumsexponaten erkennbar.
Links oben ist die Horizontlinie mit dem dunklen Blick ins All erkennbar. Durch die 50° Schrägstellung der Kameras ergibt sich auf der Abbildung auch eine entsprechende Schrägstellung. Ebenfalls links oben ist ein Krater zu erkennen.


Bild 2:
Sanft-hügeliges Relief im Osten der Landestelle von Luna-20

Bild 3:
Krater der morphologischen Klasse B mit Durchmesser ca. 10 m, nördlich der Landestelle von Luna-20 gelegen
Zum „B“ der Kraterklasse scheint es so zu sein, dass dabei lateinische Buchstaben A, B und C in den sowjetischen Unterlagen verwendet werden.
Im folgenden Link ist das in einer Tabelle auf Seite 5 zu sehen.
http://www.planetology.ru/panoramas/bazilevsky_idr_1984_zavisimost_fiziko-mehanicheskih_svojstv_lunnogo_grunta_kosm_issl_22_2_243-251.pdf?language=english

Mit den zusätzlichen Informationen über die Morphologie des Landegebietes waren die Analysen und Interpretationen der Mondbodenproben gesamtheitlicher möglich.

Bild 4:
Ausgewählte Bohrposition mit Loch und Abdruck des Bohrkopfes (Auge mit Braue)

Auf Basis des ersten Bildstreifens, habe ich versucht diesen etwas räumlicher, in „Kamerasicht“ darzustellen, um Horizont und Krater besser zur Geltung zu bringen.
Weiterhin sind Bohr- „Auge und Braue“ in Bezug zum Bohrsystem dargestellt.
Mit dem Auflagebügel wurde der für den Bohraushub nötige Abstand bzw. Freiraum unter dem Bohrsystem gewährleistet.



Bildmaterial Luna-24:
Diese Sonde des Typs E-8-5M war nicht mit Panoramakameras ausgestattet. Das für Tiefbohrung bis ca. 2 m vorgesehene Bohrsystem war nicht positionierbar sowie mit der Sonde fest verbunden. Eventuell hat man deshalb auf ein Kamerasystem verzichtet.
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Zum Landegebiet von Luna-24 gab es dann aber später eine entsprechende Morphologie-Auswertung auf Basis der LRO-Camera. Im folgenden Link ist dann auf Seite 2 auch eine optische Gegenüberstellung der morphologischen Kraterklassen A/B/C mit Unterklassen dargestellt.

http://www.planetary.brown.edu/pdfs/4350.PDF


dksk


McFire

  • Gast
Re: Mondprobenrückführung – sowjetische Luna Sonden der E 8 Serie
« Antwort #11 am: 06. September 2015, 21:36:38 »
Tolle Informationen über schier unglaubliche Dinge :)

Offline TWiX

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  • 2176
Re: Mondprobenrückführung – sowjetische Luna Sonden der E 8 Serie
« Antwort #12 am: 11. September 2015, 22:20:52 »
Tolle Informationen über schier unglaubliche Dinge :)
Kann mich McFire nur anschließen!
Eigentlich könnte man das genze hier mit ein wenig Editieren hier http://www.raumfahrer.net/raumfahrt/mondlandung/home.shtml als Artikel einfügen, oder?
Das würde auf der einen Seite das Portal bereichern und zum anderen den Besuchern des Portals nahezu einzigartige Einblicke ermöglichen...
Aktuelle Meldungen aus Raumfahrt und Astronomie: www.raumfahrer.net

Offline dksk

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Re: Mondprobenrückführung – sowjetische Luna Sonden der E 8 Serie
« Antwort #13 am: 13. Oktober 2020, 08:59:15 »
Anlässlich des 50. Jahrestages der unbemannten Mondprobenrückrührung durch die Mondsonde Luna-16 hat Roskosmos einige Dokumente zusammengestellt und veröffentlicht, die dazu einen weiteren Einblick ermöglichen.

Wenn man bedenkt, dass dieses Jahr mit Chang'e-5 wieder eine Mission startet, die auch mal wieder Mondprobenmaterial zur Erde bringen soll ist da schon eine ganz schöne Zeitspanne vergangen. Natürlich wird das wissenschaftliche Programm von Chang'e-5 und die grundsätzliche Leistungsfähig-
keit der Mission die Luna-16 weit übertreffen - aber hier wurden vor 50 Jahren grundsätzliche Themen angegangen, Probleme bewältigt und mit sowohl einfachen wie auch genialen technischen Lösungen minimale Projektziele erreicht.

Hauptinformationsseite zu der Mission:
https://www.roscosmos.ru/29219/

Dabei sind mehrerer Projektdokumente, Fotos und Zeichnungen, sowie eine dreiteilige Zusammenstellung von Filmausschnitten dargestellt.
Mal ein paar Bilder zur direkten Ansicht:
Farbaufnahmen waren ja eher selten – mal eine schöne Ansicht im fortgeschrittenen Montagezustand am Teststand.

--
Schöne Darstellung der Direktstart-Rückflugbahn. Der Landepunkt ergibt vereinfacht auf der Kugeloberfläche des Mondes einen „Normalenvektor“, der die Rückflugbahn bestimmt und der Himmelsmechanik folgend, auch den späteren Landepunkt.
Damit ergibt sich die logische Einschränkung des Landegebietes.

Bildquelle jeweils Roskosmos https://www.roscosmos.ru/29219/

dksk

Offline dksk

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  • 743
Re: Mondprobenrückführung – sowjetische Luna Sonden der E 8 Serie
« Antwort #14 am: 13. Oktober 2020, 08:59:45 »
Mit der Analyse/Beschreibung der Filme will ich fortfahren.

LINK    Film 1

https://www.youtube.com/watch?v=zFyQZz9BPVg

Begonnen wird mit der Beschreibung der Aufgabenstellung ein Raketen- und Apparatesystem zur Erforschung des Mondes mit der Zielstellung einer Mondbodenprobenrückführung zu Erde.
Danach folgen viele Darstellung zum Thema "was geschah bisher" (Mondbeobachtung, Vorbeiflug, Umfliegung, weiche Landung und erste Nahaufnahmen, sowie mechanische Analyse der Mondoberfläche).
Darstellung der Probleme bei der Rückkehr zur Erde mit 2. kosmischer Geschwindigkeit in Bezug auf Belastungen beim Wiedereintritt in die Erdatmosphäre und Bremsbeschleunigung am Beispiel Sond 5 (direkter Eintritt) und Sond 6 (Skip reentry).

Bezugnahme zum E-8 Mitprojkt als Nutzlast und Nutzung eines Großteils gemeinsamer technischer Trägerstruktur - Lunochod.
siehe auch im entsprechenden Forumsthread:
https://forum.raumfahrer.net/index.php?topic=12187.0

Weiter im Film:
Es folgt eine thematische Gegenüberstellung mit dem bemannten amerikanischen Apollo Mondlandeprogramm.

Nach kurzer Beschreibung zum ersten Landeversuch mit Luna-15, wird dann gleich anhand Luna-16 Mission u.a. das Flugprofil zum Mond bis zur Landung dargestellt. Danach noch Detaildarstellung des Rückstarts und Rückflug vom Mond zu Erde mit kurzem Hinweis, dass mit diesem sehr
einfachen direkten Flugprofil gleichsam der nötige Startort am Mond als Ziel des Hinfluges vorbeding ist, um zurück auf das Gebiet der Sowjetunion zu gelangen.

Link   Film 2

https://www.youtube.com/watch?v=l-qVNnQDRio

Der zweite Film schließt unmittelbar an den ersten Film an und beschreibt die Rückkehr zur Erde.
Danach werden die Proton Rakete und Integration der Sonde sowie die Startanlage beschrieben.
Beschreibungen zur Sonde bereiten die folgenden Darstellungen von Funktionstest vor.
Zunächst wird das Bohrsystem auf der Bodenseite pyrotechnisch geöffnet. Damit war das Bohr-, Schlag und Vorschubsystem auf dem Flug gegenüber dem Vakuum isoliert und geschützt. Nun wird spezieller Schmierstoff freigesetzt (verdampft bei niedrigem Druck) , der das Gesamtsystem funktionssicher für die geplante Betriebszeit versorgt.
Es folgen Aufnahmen von Bohrversuchen auf/in unterschiedlichen Bodenmaterialen. Diese veranschaulichen das vielseitige Testprogramm vor dem finalen Einsatz.
Der Bohrer wird beschrieben, der universal für weichen, harten und lockeren Boden ausgelegt sein muss.
Um die zu erwartende lose obere Materialschicht sicher aufzunehmen wird eine Hülse mit "Stachelgefizzel" eingesetzt, die sicher lockeres Material aufnimmt und gegen Rausfall sichert.

Nach erfolgter Bohrung wird die Übergabe des Bohrers mit Kern in die Rückkehrkapsel und deren Verschluss dargestellt.
Darstellung von Fallschirmlandetest mit voll entfalteten Antennen und Schwimmkörpern beschließen das Testprogramm.

Danach werden Test mit pyrotechnischer Abtrennung von Haltevorrichtungen und Teilen der Thermoisolation, was zur Vorbereitung des Rückstarts nötig ist, gezeigt. Interessant ist dabei die Darstellung von sowohl heller als auch dunkler Thermoisolationsfolie. Ich vermute, dass die dunklen Varianten für Luna-16 genutzt wurde, um bei der Landung und Betrieb im zum Zeitpunkt der Landung beschatteten Gebiet entsprechend Wärmereserven zu haben.
Die helle Variante würde dann entsprechend für die Missionen, die im Sonnenschein gelandet und betrieben werden sollten genutzt.

Fleißige und geschickte Frauenhände nähen natürlich Alles vorher an den gekennzeichneten Stellen zusammen.

Danach Blick auf die Startanlagen, Start und Flugphasenbeschreibung. Die Prawda berichtet auch. Detaillierte Beschreibung der Landung in den finalen Phasen. Viele Schalter sind zu drücken und die guten alten 5 Kanal Lochstreifen kommen zum Einsatz.
Immer beachten, die 32sigste Kombination  überschreibt Alles!!

Darstellung Bohrarmentfaltung, Bohrbetrieb, Transfer in die Kapsel und Rückstart von der Mondoberfläche. Rückflugbahn und Einfangen durch die Erde mit Darstellung der theoretischen Landeellipse. Theoretischer Landepunkt und angepasster Landepunkt nach Bahndaten.

Bereitschaft für die Bergungsteams mit Flugzeugen IL-14, Hubschrauber Mi-6 und Mi-4 und dem 3-achsigen Amphibienfahrzeugen wird gezeigt.
Koordinaten kommen rein und los geht die Suche.

LINK    Film 3

https://www.youtube.com/watch?v=sg2-g0qGOo8

Darstellung des Wiedereintritts und Fallschirmlandung mit Aussendung des Peilsignals. Erfolgreiche Peilmessung und Anflug und Landung des Bergungsteams - wichtiges Ereignis - also gute Sachen anziehen.
Alles ordentlich bergen und in einen vorbereiteten Behälter verstauen - danach Abtransport.

Demontage des Landekapselinhalts von der Fallschirmseite her und danach Vorbereitung zum Auffräsen. Immer schön die Späne wegmachen...
Danach kommt der freigelegte Bohrkernbehälter in die nächste Transportkiste. Nun kommen die Proben im Zylinder in die Akademie der Wissenschaften der UdSSR.

Ausführliche Darstellung der Analysearbeit in einer speziellen Arbeitsröhre.
Verbale Zusammenfassung der komplexen Aufgabe und ein paar Bilder eines Sondenmusters runden den Film ab.

dksk

Offline dksk

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Re: Mondprobenrückführung – sowjetische Luna Sonden der E 8 Serie
« Antwort #15 am: 13. Oktober 2020, 09:00:18 »
Nun zu den Dokumenten:
Ich habe mich bei der Auswahl der Dokumente auf solche, mit ausreichend Bildmaterial konzentriert - da muss man nicht übersetzen.

Ein hochwertig gebundenes Dokument mit Missionsbeschreibung und Bildern ab Seite 16.
https://www.roscosmos.ru/media/files/history/luna16/f24_o1_d71.pdf


Interessant ist ein Dokument vom Februar 1968, welches die Gesamtkonzeption aufzeigt. Einige Details (Bohrsystem) wurden noch geändert, aber insgesamt entspricht das schon dem späteren Flugmustern. (ab Seite 5)
https://www.roscosmos.ru/media/files/history/luna16/f213_o1-1_d121.pdf



Auf Basis der E-8 Landesonden waren auch Weiterentwicklungen geplant. So z.B. ein Mondobservatorium für längere Beobachtungen mit Solarzellen ausgestattet.
Im Link auf Seite 14 dargestellt:
https://www.roscosmos.ru/media/files/history/luna16/f213_o1-1_d105.pdf
(etwaige Ähnlichkeiten mit zukünftigen russischen Mondsonden sind durchaus gegeben)

Bilder mit Darstellung zur Probendetailuntersuchung gibt es hier ab Seite 12.
https://www.roscosmos.ru/media/files/history/luna16/f213_o5-1_d173.pdf

Durchaus interessant, ein Brief vom Leiter der Sternwarte Leipzig mit Angebot zum Materialtausch UdSSR – USA. (auf Seite 2)
https://www.roscosmos.ru/media/files/history/luna16/1969-06-26_pismo-astrosoveta.pdf

dksk

Offline Petronius

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Re: Mondprobenrückführung – sowjetische Luna Sonden der E 8 Serie
« Antwort #16 am: 13. Oktober 2020, 11:14:54 »
Vielen DANK dksk für die tollen Informationen, die du für uns zusammengetragen hast.

McPhönix

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Re: Mondprobenrückführung – sowjetische Luna Sonden der E 8 Serie
« Antwort #17 am: 13. Oktober 2020, 11:25:36 »
Der/die Beiträge sind wieder mal was Besonderes ! !  :)
Locker geschrieben, gut ausgewählte Dinge, hoch interessant !

Wenn man bedenkt : Ein Handy bestand noch aus drei schweren Einzelteilen ! Und wer noch Lochstreifen kennt und damit gearbeitet hat, der weiß : Vorsicht Fingerschneiden möglich  ;)

Mit so einfacher Technik (auch Rechentechnik) sowas zum Erfolg zu bringen - alle Achtung !

Offline dksk

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Re: Mondprobenrückführung – sowjetische Luna Sonden der E 8 Serie
« Antwort #18 am: 02. Dezember 2020, 17:35:54 »
Zur Thematik der Funktion und Wirkungsweise des langen Bohrgestänges bei Luna-24, einschließlich der Kernentnahme und Aufwicklung mal ein paar weitere Betrachtungen anhand eines alten Films.
Das Bohrgestänge besteht im Prinzip aus 2 Röhren, die konzentrisch zueinander laufen und zwischen denen ein kleiner Spalt frei bleibt.
Das äußere Rohr ist der Bohrer mit Schneidwerkzeugen an der Spitze, die breit genug sind um im Schneidkreis nach innen bis zum Bereich des Innendurchmessers des inneren Rohres das Material wegzugraben. Das gelöste Material wird durch die Spiralen am äußeren Umfang nach oben rausgeführt.
So wie es aussieht dreht sich das innere Rohr nicht. An der Außenwandung des inneren Rohres ist ein
flexibler Schauch aufgeschoben, der unten einmal nach innen zusammengezogen wird und mit einem
Seil am oberen Endstück nach oben heraus zur Aufwickelvorrichtung schon zum Start des Bohrvorganges verbunden ist. Das Endstück bleibt relativ zur Oberfläche in der Höhe stehen, wenn das Bohrgestänge nach unten in die Oberfläche eindringt.
Der Schlauch und das Seil stehen mit dem inneren Rohr still – nur das äußere Rohr mit den Bohrwerkzeugen dreht sich.
Dann arbeitet der Bohrer mit Vorschub und abzüglich des freigebohrten Materials bleibt quasi eine Säule des Mondbodens übrig, über diese das Bohrgestänge mit innerem Rohr geschoben wird.
Dadurch, dass das innere Rohr nicht dreht, wird nicht nur die Schichtung erhalten, sondern es wirken auch keine Scherkräfte auf den verbleibenden Bohrkern.
Wenn die Bohrung in der geplanten Tiefe angekommen ist, ist quasi der nachgezogene Schlauchteil am äußeren Mantel des inneren Rohres zu Ende und hat dann einen selbst zusammenziehenden Endverschluss, der nach dem Überschnappen über das Rohrende den Schlauch unten zusammenzieht.
Das wird in dem Film ganz gut dargestellt. Ich habe den Link mit Zeitmarke zu der Bohrthematik ergänzt.

https://www.youtube.com/watch?v=hKH3DhHv9rw?t=171
Die Darstellung geht dann ca. bis 3.44 min.
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Nun stellt sich die Frage, wie der gefüllte Schlauch in den Rückkehrbehälter kommt:
Auch da gibt der Film eine Antwort. Der Schlauch wird über das Seil und über das Endstück auf den Schlauchmantel übertragbare Zugkraft langsam noch oben aus dem im Boden verbleibenden Bohrgestänge herausgezogen. Die Aufwickelvorrichtung macht die lange Schlange zu einer kompakten Spirale. Das geht dann bis ca. 6.23 min
Link wieder mit Zeitmarke

https://www.youtube.com/watch?v=hKH3DhHv9rw?t=360
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Wie wird das wieder abgewickelt?
Nachdem die Spirale in die Untersuchungskammer verbracht wurde, wird sie „halbumgeformt“ abewickelt und auf eine 2dimensionela  Spiralform gebracht, um Röntgenuntersuchungen etc. zu machen, wo die voll ausgerollte Länge noch hinderlich wäre. Danach wird sie voll ausgerollt und aufgeschnitten in mit Tiefenpositionskennzeichnung versehenen Untersuchungsschalen übertragen.
Das geht dann bis 7.36 min

https://www.youtube.com/watch?v=hKH3DhHv9rw?t=433

dksk