Pluto Orbiter Mission "Persephone"

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Offline FlyRider

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Pluto Orbiter Mission "Persephone"
« am: 29. März 2022, 22:09:00 »
Es gibt ein Missionskonzept für einen ... Achtung ... träärähh ...  Pluto Orbiter  :P ;P **-) <:-q

Die Mission zum Pluto mit dem Namen Persephone könnte um 2031 herum starten. Das Missionskonzept sieht ein SLS vor, ein Jahr später wäre man am Jupiter, Ankunft am Pluto 2058   :(

Die Sonde würde also leider satte 27 Jahre brauchen, um Pluto zu erreichen, da sie im Gegensatz zu New Horizons langsamer fliegen muss, um am Pluto abzubremsen und in einen Orbit einzuschwenken zu können.

Die Erforschung des unterirdischen Ozeans des Pluto, der möglicherweise mikrobielles Leben beherbergen könnte, ist ein wichtiger Grund für die Mission. Ein weiterer Grund ist die Entdeckung von New Horizons, dass Pluto geologisch aktiv ist.
Neben der Untersuchung der inneren Struktur des Pluto würde Persephone auch seine Oberfläche und Atmosphäre sowie die Oberflächen und Atmosphären anderer, kleinerer Kuiper-Gürtel-Objekte beobachten.


https://www.spaceflightinsider.com/missions/solar-system/study-of-pluto-subsurface-ocean-drives-potential-return-mission/

https://www.technologyreview.com/2021/07/19/1029680/nasa-pluto-mission-persephone/?fbclid=IwAR1areMxshbn84acP8VcV4NQlpqFXZk0ai8FhGo4lVf7qLwugDznVfAjdd4

Das Ganze ist natürlich aktuell nur ein Vorschlag, entschieden wird das frühestens mit dem nächste “Planetary Science and Astrobiology Decadal Survey“ für den Zeitraum 2023-2032.

https://www.nationalacademies.org/our-work/planetary-science-and-astrobiology-decadal-survey-2023-2032

Re: Pluto Orbiter Mission "Persephone"
« Antwort #1 am: 30. März 2022, 09:54:21 »
Ist der Ozean sicher?

Offline FlyRider

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Re: Pluto Orbiter Mission "Persephone"
« Antwort #2 am: 30. März 2022, 10:57:20 »
Ist der Ozean sicher?

In dem Spaceflightinsider - Artikel liest es sich zumindest so:

"When New Horizons flew by Pluto in 2015, it found evidence for a subsurface ocean of liquid water, adding the small world to a growing list of solar system worlds harboring underground oceans that could potentially support microbial life. These worlds include dwarf planet Ceres, Jupiter’s moons Europa and Ganymede, and Saturn’s moons Enceladus and Titan."

"Evidence" würde man wohl landläufig als "Beweis" übersetzen.

Ich denke aber trotzdem nicht, dass die Mission im aktuellen "Planetary Science and Astrobiology Decadal Survey" eine Chance hat (ich hab irgendwo gelesen, dass die Eregbnisse im April veröffentlicht werden). Die Mission ist sehr teuer, dauert ewig und 5 Tage und am Pluto war man ja erst. Wenn schon so weit raus, dann mMn nach zum Neptun, auch dafür gibt es ja mit "Neptune Oddyssey" ein hochinteressantes Konzept.

Persephone sehe ich eher als Konzept für eine fernere Zukunft, für die nächste Dekade wird das aus meiner Sicht nichts. Außer die NASA bekommt aus Versehen das Militär - Budget zugeteilt ...

Stefan307

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Re: Pluto Orbiter Mission "Persephone"
« Antwort #3 am: 30. März 2022, 12:08:27 »
In einem Jahr am Jupiter aber dann länger bis zu Pluto, Bremsen die etwa während dem Flug?

Offline trallala

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Re: Pluto Orbiter Mission "Persephone"
« Antwort #4 am: 30. März 2022, 12:12:37 »
In einem Jahr am Jupiter aber dann länger bis zu Pluto, Bremsen die etwa während dem Flug?

Ja, aber nicht aktiv. Man entfernt sich ja von der Sonne und klettert damit im Potentialtopf des Sonnensystems nach oben. Damit wird man langsamer. Man darf auch nicht zu schnell beim Pluto ankommen, man will ja schließlich in einen Orbit einbremsen. Wenn man schneller fliegen würde, bräuchte man auch wieder mehr Bremstreibstoff und damit Masse.

Offline FlyRider

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Re: Pluto Orbiter Mission "Persephone"
« Antwort #5 am: 30. März 2022, 13:34:14 »
Es gibt ein recht schönes PDF mit vielen Details zur Mission und zur Sonde, hab ich unten verlinkt.

Zurück zur Frage: "Geplant" (wirklich geplant ist ja noch nichts)  ist tatsächlich der Start im Feb 2031 und dann der Jupiter Fly By schon im Mai 2032, ein KBO FlyBy 2050 und die Pluto Ankunft 2058.

Bis zum Jupiter geht es wirklich schnell, also wird man mit sehr viel Speed von der Erde wegstarten (SLS Block 2 mit EUS soll es möglich machen), aber wie trallala schon schrieb, man fliegt halt ständig gegen die Gravitation der Sonne und verliert Geschwindigkeit.

Die Sonde hat übrigens einen elekrischen Antrieb, deshalb auch die 5 RTGs - die braucht man vor allem für die Ionentriebwerke. Die RTGs sind richtig teuer, die baut die NASA nicht nur zum Spass ein. Die Sonde soll damit insgesamt ein wirklich beachtliches Delta-V von 9164 m/s haben. Respekt!  8) 

https://science.nasa.gov/science-red/s3fs-public/atoms/files/Pluto%20Persephone%20Study.pdf

Stefan307

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Re: Pluto Orbiter Mission "Persephone"
« Antwort #6 am: 30. März 2022, 14:43:30 »
Ah Nuklear Ionen Antrieb kombiniert mit einem Starken Träger, also schnell losfliegen und dann die Lange Flugzeit zum bremsen nutzen. Sehr schönes Konzept!

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Offline sven

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Re: Pluto Orbiter Mission "Persephone"
« Antwort #7 am: 10. April 2022, 13:45:15 »
2058 wird eng  ??? :-\ :(

Offline FlyRider

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Re: Pluto Orbiter Mission "Persephone"
« Antwort #8 am: 10. April 2022, 16:21:54 »
2058 wird eng  ??? :-\ :(
Da geht es nicht nur dir so ...

Ich denke aber auch nicht, dass man das so realisieren wird. Priorität werden vermutlich erst mal andere Missionen haben (Neptun wäre einer meiner Favoriten) aber ich les mir trotzdem immer gerne diese Paper u.a. für das Planetary Decadal Survey durch, weil ich die Missionskonzepte einfach sehr interessant finde.

Wenn sich der Trägermarkt so entwickelt, wie sich Musk und Bezos das vorstellen, wird es vermutlich irgendwann mal Missionsprofile geben, bei denen man mit (mehreren?) großen Stufen aus dem Erdorbit startet und eine Sonde + Antriebstufe für das Abbremsen zum Zielorbit auf eine Einschussbahn bringt. Aber noch sind wir nicht soweit.

Stefan307

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Re: Pluto Orbiter Mission "Persephone"
« Antwort #9 am: 10. April 2022, 16:48:58 »
...wird es vermutlich irgendwann mal Missionsprofile geben, bei denen man mit (mehreren?) großen Stufen aus dem Erdorbit startet und eine Sonde + Antriebstufe für das Abbremsen zum Zielorbit auf eine Einschussbahn bringt. Aber noch sind wir nicht soweit.
Ja aber genau das wäre bei dem oben genannten Profil doch der Fall! Ein Raumfahrzeug mit einem deltaV von über 9000 m/s ist Rekordverdächtig! Und Nuclear Elektric Propulsion ist definitiv das Zukunftsweisende was wir im Moment bauen können! Das selbe ist mit BepiColombo ( ohne RTG natürlich ) auch schon unterwegs. Der deltaV Bedarf für solche Orbiter ist einfach enorm da macht es auch keinen Sinn von noch größeren Trägern zu träumen. Die Raketengrundgleichnung zeigt doch deutlich was wir brauchen ist mehr ISP...

Offline FlyRider

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Re: Pluto Orbiter Mission "Persephone"
« Antwort #10 am: 10. April 2022, 18:16:13 »
Mehr ISP wäre natürlich super, aber woher nehmen?
Ionentriebwerke haben ja hohe ISPs aber der geringe Schub zwingt halt zu Bahnen mit deltaV Änderungen über sehr lange Zeiträume und entsprechende Flugprofilen. Solange keine Lösungen wie z.B. VASIMR o.ä am Start sind, ist das halt nicht einfach realisierbar.

Wenn ich eine 3 Tonnen Sonde am Pluto mit einer 5 Tonnen Kickstufe einfach mal nach Belieben abbremsen kann, kann viel kürzere Reisezeiten realisieren. Um so eine Kombi erstmal auf hohe Geschwindigkeit zu bringen, brauch ich natürlich Leistung und damit Treibstoff ohne Ende, aber mit einem Träger wie Starship soll das ja angeblich kein Problem sein. Wohingegen Triebwerke mit deutlich höherem ISP UND richtig Schub halt nicht so einfach realisierbar sind.

Stefan307

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Re: Pluto Orbiter Mission "Persephone"
« Antwort #11 am: 10. April 2022, 18:32:20 »
Gerade beim Interplanetaren Flug hat man mehr wie genug Zeit zum beschleunigen und verzögern. Der Schlüssel ist die Energieversorgung im äußeren Sonnensystem. 5 RTGs sind leider sehr teuer weswegen die Mission sehr unwahrscheinlich ist. Aber chemische Antriebe sind keine Lösung! Ein Gewichtsverhältnis von 3 zu 5 Tonnen ist z.b. nicht ausreichend. Das ganze eskaliert recht schnell zu einer mehrstufigen Bremsrakete im Bereich 3 stelliger Tonage, wohlgemerkt über 100t am Pluto nicht im LEO.

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Offline MR

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Re: Pluto Orbiter Mission "Persephone"
« Antwort #12 am: 11. April 2022, 12:02:43 »
Auch wenn das eine sehr interessante Mission wäre, so stehen die Chancen doch sehr schlecht. Man hat Pluto erst vor 7 Jahren mit einer einigermaßen aktuellen Sonde (und modernen Instrumenten) erkundet. Warum soll man jetzt viele Milliarden Dollar für eine nachfolgende Mission ausgeben, wo doch im Sonnensystem so viele interessante Ziele warten, über die wir bedeutend weniger wissen?

Es ist über 30 Jahre her, das eine Raumsonde an Uranus und Neptun vorbeigeflogen ist. Besonders über die Uranus-Monde wissen wir so gut wie nichts, da Voyager 2 damals nur Miranda nah passiert hat. Von den meisten Uranus-Monden kennen wir nur 40 % der Oberfläche mit einer Auflösung von mehreren Kilometern. Bei Neptun sieht es etwas besser aus, hier konnte Voyager 2 zumindest den großen Mond Triton vergleichsweise nah passieren.

Selbst im Jupiter-System gibt es noch großen Erkundungsbedarf. Zwar bereitet man Missionen zu den 3 äußeren großen Monden vor, doch Io bleibt außen vor. Die geplante Mission ging im Discovery-Programm bisher leer aus. Solange man nicht mal 1 Milliarde für eine umfassende Io-Erkundung hat, halte ich es für unverantwortlich, viele Milliarden in eine fast endlose neue Pluto-Mission zu stecken. Vielleicht bekommt man noch mal etwas Geld für eine besser ausgestattete Vorbeiflug-Sonde zusammen, um Pluto und Charon genauer zu erforschen. Aber ein Orbiter ist mit der aktuellen Technik kaum zu rechtfertigen.

Stefan307

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Re: Pluto Orbiter Mission "Persephone"
« Antwort #13 am: 11. April 2022, 12:15:12 »
Nicht von der Hand zu weisen @MR!
Ich denke allerdings das es im Kuiper Belt sehr interessante Objekte gibt. Wie wäre es mit einer Vorbeiflugsonde die einen Jupiter, einen Uranus oder Neptun Mond und eine TNO zum Ziel hat?

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Offline MR

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Re: Pluto Orbiter Mission "Persephone"
« Antwort #14 am: 11. April 2022, 12:45:14 »
Mit Trident war eine Vorbeiflug-Sonde zu Jupiter, Neptun und Triton sowie KBO im Finale der aktuellen Discovery-Mission. Genau wie der Io Vulcano Observer musste sie sich zwar 2 Venus-Sonden geschlagen geben. Aber schon die Tatsache, das es diese Mission bis in die Endrunde geschafft hat zeigt, das die NASA Vorbeiflugsonden nicht vergessen hat. Denn mit der heutigen Technik kann eine Vorbeiflugsonde weitaus mehr leisten als Voyager 2 vor über 30 Jahren. Ich würde mich nicht wundern, wenn Trident in überarbeiteter Form im Final Frontier-Programm wieder auftaucht. Für eine Tiefraumsonde, die 12 Jahre bis zu ihren Ziel braucht, mag der finanzielle Rahmen im Discovery-Programm (450 Mio ohne Träger) zu eng sein. Aber ins Final Frontier-Programm (950 Mio ohne Träger) würde sie perfekt passen, das hat nicht zuletzt New Horizons bewiesen.

Die nächsten Jahre wird es spannend. Möglicherweise soll die nächste Flagship-Mission nach Europa Clipper ein Neptun-Orbiter werden. Damit wäre eine Vorbeiflug-Mission zu Neptun überflüssig und man könnte sich auf Uranus konzentrieren. Ich würde eine Vorbeiflug-Mission Jupiter (am besten mit Io-Passage), Uranus und KBO favorisieren. Uranus ist der Planet, über den wir aktuell am wenigsten wissen.

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Offline Schillrich

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Re: Pluto Orbiter Mission "Persephone"
« Antwort #15 am: 12. April 2022, 07:41:30 »
Ich möchte die Argumentation etwas relativieren. Die Zielobjekte leiten sich nur mittelbar aus den unmittelbaren wissenschaftlichen Fragen ab.

Wissenschaftlich wird nicht gefordert: Wir wollen Objekte A-Z im Sonnensystem uns anschauen/erforschen! Objekte zum Selbstzweck und "Abhaken" zu erforschen, ist kein valides Wissenschaftsprogramm.

Die Ziele sind vielmehr: Wir wollen Erkenntnisse Alpha-Omega erhalten (Entstehung des Lebens, Entstehung des Sonnensystems, ...). Dann schaut man, welche Objekte/Orte diese Erkenntnisse liefern können. Daher geht es zum Mars und den äußeren Monden des Jupiters. Deswegen könnte es auch zu den Kuiper-Belt-Objekten gehen. Deswegen könnte Uranus "relativ uninteressant" sein.
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Re: Pluto Orbiter Mission "Persephone"
« Antwort #16 am: 12. April 2022, 16:20:35 »
Also Io finde ich jetzt nicht so interessant. Was soll da leben?
Da sind Eismonde bis auf weiteres das "bessere" Ziel! (Persönliche Meinung.)

Stefan307

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Re: Pluto Orbiter Mission "Persephone"
« Antwort #17 am: 12. April 2022, 21:35:11 »
@Schillrich
Argumentation ist nachvollziehbar aber kann man das denn wissen ohne " da gewesen" zu sein? Ist ja jetzt nicht so das Es in der Vergangenheit keine Überraschungen gegeben hätte und Missionen sich in eine völlig andere Richtung entwickelt haben. In diesem Sinn macht es für mich schon Sinn Objekte "abzuhaken". Der Flyby von Voyager 2 an Uranus und Neptun ist aus heutiger Sicht wohl nicht ausreichend um zu bewerten wie Interessant die System sind. Für Pluto sollte durch NewHorizions eigentlich genug Daten vorliegen um eine " begründete Entscheidung" treffen zu können...
Zu guter letzt kann man aber " das liebe Geld" bei aller Wissenschaft nicht weg diskutieren eine teure Mission wird es also immer schwieriger haben...

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Offline Schillrich

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Re: Pluto Orbiter Mission "Persephone"
« Antwort #18 am: 12. April 2022, 22:10:49 »
Dass man mit "Objekte abhaken" (auch) neue Erkenntnisse erzielt, ist ja unbestritten, zumindest wenn es nicht der x-te Asteroid ist. Aber, die Ressourcen sind begrenzt. Welche Argumentation ist dann systematischer, vollständiger und sicherer/überzeugender für die Sponsoren? "Weil wir bei Objekt X noch nicht da waren!", oder "Weil wir gut begründen können Thema Y an Objekt Z weiter zu untersuchen?"
\\   //    Grüße
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Stefan307

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Re: Pluto Orbiter Mission "Persephone"
« Antwort #19 am: 13. April 2022, 12:10:37 »
Ich verstehe schon worauf du hinaus willst. Das ganze führt aber doch zu einer Huhn und Ei Problematik. Konsequent umgesetzt wäre so nie eine Raumsonde ins äußere Sonnensystem aufgebrochen. Gibt es hier evtl. auch einen Mentalitätsunterscheid Europa USA ? Ich kann mir z.b. nicht Vorstellen das bei der Genehmigung von NewHorizions es keine Rolle gespielt haben soll das damit der letzte Planet im Sonnensystem ( noch offiziell zum Zeitpunkt der Missionsplanung) von einer US Sonde zuerst besucht wird. Aus dem gleichen Grund und damit wären wir wieder beim
Thema ist jetzt ein Pluto Orbiter eher unwahrscheinlich. Da mag jetzt durchaus die Wissenschaft selbst, nach den von dir genannten Kriterien, entscheiden ob man lieber einen Uranus oder Neptun Orbiter haben will.

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Offline MR

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Re: Pluto Orbiter Mission "Persephone"
« Antwort #20 am: 13. April 2022, 12:45:58 »
Also Io finde ich jetzt nicht so interessant. Was soll da leben?
Da sind Eismonde bis auf weiteres das "bessere" Ziel! (Persönliche Meinung.)

Wir sollten endlich aufhören, die Suche nach "Leben" als Grund für die Erforschung des Sonnensystems anzuführen. Nur weil es irgendwo kein Leben gibt, ist dieses Ziel deswegen nicht uninteressant! Denn so wie es aussieht, gibt es in unserem Sonnensystem kein weiteres Leben. Daran ändert auch der nächste milliardenteure Mars-Rover nichts. Vielleicht lebt etwas im Eismond-Ozean auf Europa, aber dieser Ozean ist die nächsten Jahre für uns unerreichbar!

Auf Io lebt genau so viel wie auf dem Mars - nichts! Aber am Beispiel von Io können wir das Phänomen der Gravitationsheizung studieren. Das sorgt nicht nur für den extremen Vulkanismus auf Io, sondern auch für den Eismond-Ozean auf Europa und anderen Eismonden bzw vielleicht sogar auf Pluto. Diese Gravitationsheizung ist auch für die Beurteilung der Lebenswahrscheinlichkeit von Planeten in anderen Sonnensystemen relevant. Wir sollten also dringend mehr über dieses Phänomen herausfinden.

Re: Pluto Orbiter Mission "Persephone"
« Antwort #21 am: 13. April 2022, 12:57:06 »
Also das halte ich für einen sehr absoluten, nicht belegbaren Standpunkt. Wenn Europa Leben birgt, dann findet man die Spuren in den Rissen an der Oberfläche. Das möchte ich noch erleben.
Über Mars ist das letzte Wort noch nicht gesprochen, ebenswenig wie über Venus, die Merkurkrater, Titan etc.
Für mich ist Exoleben die mit großem Abstand wichtigste Triebfeder für Weltraumforschung.

Aber die Meinungen sind verschieden.

Re: Pluto Orbiter Mission "Persephone"
« Antwort #22 am: 13. April 2022, 14:25:04 »
Meiner Meinung nach sollte man die Mission wählen wo der höchste Zuwachs an Wissen zu erwarten ist.

- Ich stimme MR zu das man "Suche nach Leben" nicht überall als Hauptgrund anführen sollte. Jede Forschungssonde hat heute diverse Kameras und Spektrometer an Bord. Damit wird man die Chemie der Atmoshpäre (falls vorhanden) oder Oberfläche erforschen. Falls man dort Anzeichen für Leben findet wäre das toll, aber auch ohne das können sehr interessante Sachen gefunden werden. Es geht eh "nur" um chemische Signale. Um Mikroorganismen zu finden müsste man schon landen, was auf den hier diskutierten Zielen wohl nicht drin ist.
- Ich würde einen Orbiter vorziehen im Vergleich zu Vorbeiflügen. Natürlich haben Voyager oder New Horizons tolle Ergebnisse geliefert. Aber viele Entdeckungen können nur gemacht werden wenn man ein Objekt längere Zeit genau beobachtet. Frühere Vorbeiflüge haben uns einen ersten Eindruck gegeben was uns dort erwartet. Im Fall von Pluto war die Oberfläche ja viel interessanter als erwartet. Meines Wissens nach wurde jetzt an allen Planeten (inklusive ehemaliger Planeten) mindestens einmal vorbei geflogen. Nun sollte man sich das interessanteste Objekt raussuchen und es genauer erforschen. Natürlich wäre es toll wenn man auf dem Weg dahin an ein paar Sachen vorbei fliegt und Messungen macht.
- Ich vertraue darauf das die Mitarbeiter der NASA die richtige Entscheidung treffen. Auf jeden Fall haben sie mehr Ahnung davon als ich.

Offline FlyRider

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Re: Pluto Orbiter Mission "Persephone"
« Antwort #23 am: 16. April 2022, 14:51:36 »
- Ich vertraue darauf das die Mitarbeiter der NASA die richtige Entscheidung treffen. Auf jeden Fall haben sie mehr Ahnung davon als ich.

Es könnte jedenfalls bald schon mal spannend werden, am 19. April 2022 wird das "Planetary Science Decadal Survey" veröffentlicht. Das ist keine Publikation der Nasa, sondern vom "United States National Research Council". Wenn ich es richtig verstanden habe, dient das Survey aber der Nasa als erstes Auswahlkriterium für zukünftige interplanetare Missionen.

Offline FlyRider

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Re: Pluto Orbiter Mission "Persephone"
« Antwort #24 am: 21. April 2022, 13:41:49 »
Nun auch hier noch mal der Vollständigkeit halber: Wir schreiben April 2022 und das aktuelle "Decadal Survey" für 2023 bis 2032 ist raus. Wie ich eigentlich schon erwartet hatte, spielt die "Persephone" Mission keine Rolle in dem Survey, ich bin mir nicht mal sicher, on die Mission überhaupt erwähnt wird. Sie hat es somit logischerweise auch nicht in das Programm zur weiteren Evaluierung (namens TRACE) geschafft.

Wenn man sich nun den Zeithorizont der Prio 1 und 2 "large scientific" Missionen anschaut, die um 2031 (Uranus Orbiter) bzw. erst 2038 (Enceladus Orbilander) starten sollen und rund 2 Jahrzehnte dauern, dann kann ich mir leider nicht vorstellen, dass so eine Mission vor 2045 überhaupt eine Chance hat, zumal andere hoch eingestufte Missionen (Neptune Oddyssey, Europa Lander) ja auch noch keine konkreten Realisierungszeiträume haben.

Trotzdem finde ich solche Missionskonzepte spannend, weil sie zeigen, was heute schon möglich wäre, wenn man das enstprechende Budget zur Verfügung hätte. Und wer weiß: vielleicht holt irgendwer von den Jüngeren in diesem Forum den Faden in 20 Jahren wieder aus der Versenkung ...   :)