Dragonfly

Durch die Startverschiebung von Dragonfly auf Juni 2027 schien bisher die Ankunft am Titan auf 2036 zu rutschen. Nun hat die Leiterin der Planetary Science Division der NASA, Lori Glaze, eine neue Missionsplanung vorgestellt, nach der trotz verspätetem Start eine Ankunft am Titan bereits 2033/34 möglich wäre, u.a. durch einen Start auf einem Schwerlastträger (zB Falcon Heavy). Die verkürzte Flugzeit bedeutet weniger Alterung der MMRTG-Nuklearbatterie und damit mehr Operationszeit auf dem Titan: mind. 180 km Flugstrecke, mind 20 Landeorte.

Quelle: http://www.unmannedspaceflight.com/index.php?s=&showtopic=8355&view=findpost&p=253761

Ein guter Übersichtsartikel über die wissenschaftlichen Ziele und Instrumente von Dragonfly:

https://iopscience.iop.org/article/10.3847/PSJ/abfdcf/pdf

Interessante Diskussion, u.a. mit Van Kane und Ralph Lorenz auf umannedspaceflight über den Betrieb von Dragonfly auf dem Titan :
- etwa Flüge von 8 km pro Titan-Tag möglich (bei knapp 23 Titan-Tagen pro Erdjahr)
- Flüge jeden zweiten Tag (Ruhetag jeweils für Datenübertragung und Aufladen der Batterien
  d.h. maximale Reichweite  ~200 km pro Erdjahr (Radius des roten Kreises)
- Landung am Selk-Krater
  der Landort von HUYGENS ist damit (leider) ausser Reichweite


http://www.unmannedspaceflight.com/index.php?s=&showtopic=8355&view=findpost&p=255687
http://www.unmannedspaceflight.com/index.php?s=&showtopic=8355&view=findpost&p=255693

Im September 2021 hat ein Team von JHU (Johns Hopkins Univ.) eine verkeinerte Testausführung von Dragonfly in einem kalifornischen Dünengebiet getestet (Flugverhalten, Landung) und gefilmt:



Quelle (mit Erläuterungen): http://www.unmannedspaceflight.com/index.php?s=&showtopic=8355&view=findpost&p=255892

Ein relativ aktueller Vortrag zur Dragonfly Mission:

Interessantes Video zur Dragonfly Mission mit einem Fokus auf der Flugsoftware aber auch ganz allgemeinen Informationen zu dieser - zumindest für mich - extrem faszinierenden Mission. Dauert leider noch ein bisschen ...

Einen ausführlichen Bericht über die aktuellen Entwicklungsarbeiten und das Design von DRAGONFLY gibt es auf :

***https://aerospaceamerica.aiaa.org/features/designing-dragonfly-nasas-titan-explorer/***

zB wird Dragonfly eine 7 cm dicke Thermalisolierung aus Hartschaum (Polymethacrylimid / Rohacell von Evonik (D)) erhalten, um bei Aussentemperaturen von - 180 deg C innen beherrschbare Temperaturen zu garantieren.

Man hat mit dem Rotorssystem (genaugenommen dürften das aber nur Fixed-Pitch Propeller sein) von Dragonfly erste Tests in einem Windkanal in Langely druchgeführt:

https://www.nasa.gov/feature/langley/rotors-for-mission-to-titan-tested-at-langley-s-transonic-dynamics-tunnel

DRAGONFLY hat Anfang März sein PDR (Preliminary Design Review) erfolgreich bestanden
https://scitechdaily.com/saturns-moon-titan-beckons-as-nasas-dragonfly-mission-achieves-critical-milestone/.
Damit ist die Phase B des Projekts abgeschlossen und der KDP C (Key Decision Point C) erreicht.


  Bild : Credit: NASA/Johns Hopkins APL/Steve Gribben

edit:  Text ergänzt

Waere vielleicht ein guter Zeitpunkt, den Thread in Umbemannte Raumfahrt zu verschieben? Oder ist das noch zu frueh?

Noch ein bißchen zu früh. Habe einige PDRs erlebt, ohne daß am Ende das Projekt verwirklicht wurde.

Entscheidend ist das CDR (Critical Design Review), hier KDC-P genannt, das, falls bestanden, die Freigabe für den Bau des Fahrzeugs bedeutet. Dann hat man ein reales Projekt. Vorher ist alles nur eine Papierstudie.

Gruß
roger50

Hallo Roger,

ich sage mal "jein". Beim PDR sind sie auch bei der NASA schon in der "implementation phase". Es gibt einen Plan (und ein Budget) bis zum Ende. Long-Lead-Items werden beschafft. Es gibt erste Test-Setups mit Bread-Boards und Co., um "die Idee für das Design", die Funktion oder kritische Komponenten früh zu verifizieren. Das "äußere" Design auf Systemebene steht eigentlich und die Gesamtspezifikation ist finalisiert. Wenn etwas schief geht, versucht man zu korrigieren. Abbruch ist möglich, aber eigentlich nicht mehr "vorgesehen/wahrscheinlich".

Laut NASA-Darstellung ist das Preliminary Design Review (PDR) noch Teil der "Formulation"; diese endet mit dem KDP C. Das Critical Design Review (CDR) kommt erst etwa in der Mitte der nächsten Phase, C, Final Design and Fabrication :

Ich scheine tatsächlich eine fehlerhafte Abbildung gefunden zu haben ... da fehlte das "lila Dreiecke" oben

Aber Vom Grundsatz her, nicht nur bei NASA: nach dem PDR geht die echte Entwicklung los, samt Tests an Entwicklungsmodellen. Ziel ist es das Design für die abgeschlossene Spezifikation hinzubekommen. Abbruch ist eigentlich selten. Nasa schreibt selbst "From this point on, almost all changes to the baseline are expected to represent successive refinements, not fundamental changes." Wenn das PDR bestanden ist, ist an sich die (technische) Grundlage (im Projekt) für KDP-C gegeben. KDP-C wird halt "weiter oben" in der Hierarchie im Science-Management-Directorate der NASA entschieden. Das Ergebnis des PDRs ist ein Input dafür.

Inwiefern könnte man eventuell die Flugzeit verkürzen, wenn man die doch relativ leichte Sonde (Landegewicht etwa 450 kg) mit einer eigenen, später abzutrennenden, Antriebsstufe versehen würde und das Ganze mittels z.B. dem Starship in den Orbit bringt? Quasi al "dritte Stufe" des Starships.

Die Frage ist doch (wieder mal) diffus und nicht zielführend ... wie sollen wir das beantworten?

Für die interplanetare Mission wird es eine C3-Anforderung an die Fluchtbahn geben, die ein Träger erreichen muss. Alle Träger, die das schaffen oder besser sind, sind dann möglich. Mit dieser oder höherer Energie können die Missionsdesigner offenbar eine machbare Flugbahn bestimmen. Ob ein "mehr C3" etwas bringt, ist da erst mal unklar. Das würde sich ja nur bei "Direktflügen" direkt in der Flugzeit niederschlagen. Bei Flyby-Runden ist das kaum intuitiv abschätzbar.
Die Flugzeit selbst ist wohl  eher nicht kritisch. Wichtiger sind Häufigkeit und Länge von Startfenstern, um eine der möglichen Trajektorien zu erreichen.

#Schillrich

Ich muß dir da leider gleich in mehreren Punkten widersprechen:

-Die Frage mag "diffus" sein, auch wenn ich das nicht so empfinde, "zielführend" ist sie aber auf jeden Fall, eben mit dem Ziel zu erfahren, inwieweit eine kürzere Flugzeit möglich wäre.(Jeder hat da so seine eigenen Ziele  )
-Mit höherer Abfluggeschw. wären evtl. weniger FlyBy-Runden möglich, was Zeit einsparen würde.
-"Intuitiv abschätzbar" erwarte ich auch gar nicht, muß aber errechenbar sein.
-Die Flugzeit ist natürlich zumindest für die "kritisch", die, so wie ich, schon etwas älter sind und die Landung/Titanerforschung noch selbst gerne miterleben möchten.

Grüße
alepu

Natürlich wäre eine direkte Flugbahn viel schneller, so wie es z.B. bei Europa Clipper auf SLS statt FH gewesen wäre.

Aber nachdem es aktuell weder ein einsatzbereites Starship, noch eine geeignete Kickstufe usw. gibt, finde ich die Überlegung auch etwas "diffus". Selbst wenn ich eine möglich Bahn berechnen könnte (was ich nicht kann), auf Basis welcher Werte?

Der Start soll ja frühestens 2027 erfolgen, bis dahin wird das Starship ja möglicherweise sogar bemannt fliegen und bis dahin wäre wohl auch noch genügend Zeit und Gelegenheit eine "Kickstufe" zu konstruieren, vom Dragonfly gibt es ja auch nur Pläne und höchstens Test- Hardware.

Bei DRAGONFLY zeichnet sich eine Mittelkürzung von fast 20% für 2024 ab, verglichen mit 2023 - angeblich ohne Gefahr für den Startzeitpunkt 2027. Das Projekt bezweifelt die Machbarkeit mit diesen reduzierten Mitteln. NASA hat offensichtlich Finanzierungslücken im Bereich Planetary Science - nicht zuletzt, da aufgefallen ist, dass bisherige Missionen ihren Etat für die Betriebsphase (Phase E) im Schnitt um 52% überzogen haben..

https://spacenews.com/dragonfly-mission-studying-effects-of-potential-budget-cut/

Zu den Finanzierungsproblemen der NASA bei Planetary Science:

https://spacenews.com/a-nasa-budget-under-stress/

Ich hoffe das ich das noch erleben werde.

Jedenfalls wird weiter getestet.
Z.z. speziell in Windkanälen und mit verdichteter Atmosphäre, um die Zuverlässigkeit der Motoren und das Flugverhalten der Drone zu untersuchen..
Etwa 700 solcher Tests wurden bereits durchgeführt und dabei über 4.000 Daten erhoben.

https://www.space.com/nasa-dragonfly-drone-titan-wind-tunnel-test-video

Hier Bilder außerhalb des Windkanals und ein Flugvideo des Dragonfly-Modells im halben Maßstab:
https://twitter.com/radjanirad/status/1724801437077815423
https://twitter.com/hbhammel/status/1724889286804214066

Die ungeklärte Finanzsituation bei der NASA hat jetzt dazu geführt, dass die Dragonfly-Mission um ein Jahr nach hinten geschoben wird (Start jetzt 2028 statt bisher 2027 - ursprünglich geplant war mal 2026). Die anstehende endgültige Missionsbestätigung (Mission Confirmation) wird ebenfalls aufgeschoben:
https://spacenews.com/nasa-postpones-dragonfly-review-launch-date/

Dragonfly bzw. ein 50 % Modell war im Windkanal.

Damit das Ganze Sinn macht muss man natürlich soweit irgendwie möglich die Atmosphäre auf Titan simulieren, was in dem "Transonic Dynamics Tunnel (TDT)" wohl geht. ich vesteh das so, dass man in dem Windkanal sich eine eigene Atmosphäre z.B. komplette aus Stickstoff bauen kann.   

Man hat insgesamt 700 Versuche durchgeführt.

Quelle:

https://www.nasa.gov/missions/dragonfly/nasas-dragonfly-tunnel-visions/

Und ein Video:

Dragonfly im Windkanal:
nur den Stickstoffanteil erhöhen (Erde: 70 %; Titan: 95 % - in Bodennähe mehr, da das leichtere Methan (5 %) hauptsächlich in grösseren Höhen vorkommt), wird nicht ausreichen.
Man muss auch den Druck (1,5 bar) bzw die Dichte in Bodennähe (5 x höher als auf der Erde) simulieren - und ggf die Temperatur (90 K). Der Aufbau der Atmosphäre des Titan ist schon sehr verschieden von der Erde. "Test what you can - model what you can't"