BepiColombo auf Ariane 5 ECA

Der Start ist schon wieder verschoben (technische Probleme) ...

Wenn ich es richtig verstehe, ist die Grundursache des Problems mit der erwähnten, fehlerhaften PPU (siehe #71) gefunden worden und die beiden PPUs müssen jetzt neu zertifiziert werden, was vier Monate dauert und wodurch der Start in den Oktober rutscht und sich die Flugzeit himmelsmechanischerweise auch nochmal auf 7,2 Jahre verlängert.

Die PPUs sind ihrerseits wichtige Komponenten des "Mercury Transfer Modules" (MTM), das die beiden wissenschaftlichen Orbiter MMO und MTO bis zum Merkur bringt und dann abgestoßen wird.

Sehr ärgerlich, dass man jetzt in ein schlechteres Startfenster rutscht. Hoffentlich läuft im weiteren Verlauf jetzt alles problemlos!

Weiß jemand, wie viel später die Ankunft beim darauffolgenden Startfenster sein würde, sollte man das jetzige auch verpassen? Immerhin hat man ja nur zwei Monate Puffer, es muss also alles glatt gehen!

Der Start ist schon wieder verschoben (technische Probleme) und soll nun im Oktober 2018 erfolgen. Ankunft bei Merkur wäre dann erst im Dezember 2025...
http://sci.esa.int/bepicolombo/58591-bepicolombo-launch-rescheduled-for-october-2018/

Das gibt's ja nicht... BepiColombo wird allmählich zur Lachnummer.

Details des neuen Flugplans finden sich unter http://sci.esa.int/bepicolombo/47346-fact-sheet/ (runter scrollen zu "Key mission dates for a 2018 launch"): ca. 7 Jahre und 2 Monate Flugzeit mit 9 Flybys (1 x Erde, 2 x Venus, 6 x Merkur) und Ankunft am 5. Dezember 2025.

Jan Wörner sagte beim gerade beendeten Mediabriefing, dass ihm die Größe der Solarpanelen für BepiColombo überrascht hätte. Er hätte wegen der Sonnennähe Merkurs mit viel kleineren (bzw. wenigeren) Panelen gerechnet. Die Größe hängt aber damit zusammen, dass die Solarzellen wegen der Hitzeentwicklung beim Merkur nicht direkt zur Sonne ausgerichtet werden können sondern nur schräg, so dass das Sonnenlicht nur in einem flachen Winkel auftrifft. Deshalb braucht man eine relativ große Fläche - wieder was gelernt!   

So eine Beschränkung hört sich irgendwie spannend für das Design der safe-modes an, wenn kombiniert bestimmte Kontrollfunktionen ausfallen (z.B. Lage kann nicht mehr gehalten werden oder Panele können nicht mehr ausgerichtet werden) und Kontrollzustände eingeschränkt werden (z.B. bestimmte Ausrichtung/Lage des Orbiters ist nicht mehr zulässig). Nicht dass dann die Kombination von Ausfall und Einschränkung neue Probleme erzeugt ...

Video-Update der ESA zur Mission:

Entfaltungstest: BepiColombo bekommt "Flügel"...   
Zu sehen sind die Rückseiten der Sonnenkollektoren. Eine Panelrückseite ist reflektierend, um das Streulicht von der Sonde möglichst fernzuhalten.


Credit: ESA  http://www.esa.int/spaceinimages/Images/2017/03/BepiColombo_solar_wing_deployment_test


Credit: ESA  http://www.esa.int/spaceinimages/Images/2017/03/BepiColombo_solar_wing_deployment_test2

Das Missionsplakat:

Es zeigt im Vordergrund  den MPO-Fernerkundungsorbiter (Mercury Planetary Orbiter) der ESA und im Hintergrund den  MMO-Magnetosphärenorbiter (Mercury Magnetospheric Orbiter) der japanischen Raumfahrtbehörde JAXA.
http://www.esa.int/spaceinimages/Images/2017/04/BepiColombo_mission_poster
http://www.esa.int/Our_Activities/Space_Science/Highlights/Meet_the_fleet


Credit: Spacecraft: ESA/ATG medialab; Mercury: NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Carnegie Institution of Washington

Ziemlich schräg...

Um die Solarzellen des MPO (Mercury Planetary Orbiter) vor Überhitzung zu schützen, muss stets ein Abstellwinkel zur Sonne von 82 Grad (!) eingehalten werden. Viel Arbeit für die Lagereglung. http://www.schwaebische.de/region_artikel,-BepiColombo-soll-2018-zum-Merkur-fliegen-_arid,10655782_toid,313.html

Das ist aber nicht mehr Arbeit für die Lageregelung, als würde jeder andere Anstellwinkel gelten . Auch 90°*  müssen erstmal gehalten/geregelt werden.

* Besser 0°, wenn man den Winkel zwischen Flächennormale und Einstrahlungsrichtung meint.

Ganz so einfach sehe ich das nicht. 90° hat man gern in Fällen, wo man gern unter schlechteren Lichtverhältnissen, aber moderaten Temperaturen die maximale Stromstärke erreichen will. Da kommt es dann auf 88° oder 92° nicht an.
Hier aber geht es um Energie- und Wärmemanagement zu gleicher Zeit!
4° Abweichung in die eine Richtung kann bleibenden Schaden an der Lebensdauer anrichten. In die andere Richtung gibts evtl. Energiemangel vlt grad bei einer wichtigen Meßreihe.
Das ist nur mal ein vereinfachter Aspekt. Dahinter steht dann ja auch der Aufwand für Regelung, Pufferung, Wärmeabstrahlung des Paneels etc. pp.

Eine Abweichung von 8° zur Haupteinstrahlrichtung bedeutet immer noch mehr als 95% Energieaufnahme (Wärme und Stromerzeugung). Ein Grund für die "Überdimensionierung" der Module liegt evtl. darin, dass man während des Cruisens durch das innere Sonnensystem immer ein Mindestmaß an Energieerzeugung braucht, schließlich sind die bordeigenen Akkus für den Betrieb in Höhe der Merkurbahn optimiert.

Ein wesentlicher Grund liegt sicher darin, dass man die ungewisse Alterung der Module  berücksichtigt hat, die nicht nur durch die Strahlung (die kann man auf der Erde im Teststand simulieren) sondern auch durch den Teilchenstrom von der Sonne allmählich weniger effektiv werden. Man hat also noch "Luft nach oben" durch Änderung des Winkels, anders als bei 90°-Modulen deren maximale Leistung von Beginn der Mission an allmählich abnimmt.

Robert

Ein wesentlicher Grund liegt sicher darin, dass man die ungewisse Alterung der Module  berücksichtigt hat, die nicht nur durch die Strahlung (die kann man auf der Erde im Teststand simulieren) sondern auch durch den Teilchenstrom von der Sonne allmählich weniger effektiv werden. Man hat also noch "Luft nach oben" durch Änderung des Winkels, anders als bei 90°-Modulen deren maximale Leistung von Beginn der Mission an allmählich abnimmt.
Robert

Das meinte ich mit den Begriffen Lebensdauer, Regelung, Pufferung, Wärmeabstrahlung etc. pp.
Wobei die letzten drei gern mal nur am Rande betrachtet werden.

Eine Abweichung von 8° zur Haupteinstrahlrichtung bedeutet immer noch mehr als 95% Energieaufnahme (Wärme und Stromerzeugung). Ein Grund für die "Überdimensionierung" der Module liegt evtl. darin, dass man während des Cruisens durch das innere Sonnensystem immer ein Mindestmaß an Energieerzeugung braucht, schließlich sind die bordeigenen Akkus für den Betrieb in Höhe der Merkurbahn optimiert.

Ein wesentlicher Grund liegt sicher darin, dass man die ungewisse Alterung der Module  berücksichtigt hat, die nicht nur durch die Strahlung (die kann man auf der Erde im Teststand simulieren) sondern auch durch den Teilchenstrom von der Sonne allmählich weniger effektiv werden. Man hat also noch "Luft nach oben" durch Änderung des Winkels, anders als bei 90°-Modulen deren maximale Leistung von Beginn der Mission an allmählich abnimmt.

Robert

Hier geht es aber (meinem Verständnis nach) um einen Einfallswinkel von nur noch 8° (edit:) zur Horizontalen, also sehr flach zur Sonne. Dann hat man effektiv noch 14% der max. Leistung.
Der Solarausleger soll (lt. der Quellen unten) zusätzlich noch um seine Längsachse rotieren, damit die Temperatur nicht über 200°C ansteigt.
http://articles.adsabs.harvard.edu/cgi-bin/nph-iarticle_query?2011ESASP.690E..98P&defaultprint=YES&filetype=.pdf
https://www.researchgate.net/publication/312297623_THE_BEPICOLOMBO_MERCURY_PLANETARY_ORBITER_MPO_SOLAR_ARRAY_DESIGN_MAJOR_DEVELOPMENTS_AND_QUALIFICATION
https://directory.eoportal.org/web/eoportal/satellite-missions/content/-/article/bepicolombo

Hier geht es aber (meinem Verständnis nach) um einen Einfallswinkel von nur noch 8°, also sehr flach zur Sonne. Dann hat man effektiv noch 14% der max. Leistung.

Genauso habe ich die 82° Abstellwinkel auch verstanden, dass die Sonne nur in einem Winkel von 8° auf die Solarzellen treffen darf.

Hier geht es aber (meinem Verständnis nach) um einen Einfallswinkel von nur noch 8°, also sehr flach zur Sonne.

So seh ich das auch. Denn Energie hat man dann in der Nähe reichlich. Das Problem ist die Hitze > Lebendauerverkürzung.

Weiß jemand vielleicht, was eigentlich mit dem Transfermodul (Mercury Transfer Module "MTM") und dem Sonnenschild vom japanischen Magnetosphärenorbiter (MMO Sunshield and Interface Structure "MOSIF") nach deren Abtrennung geschieht? Verbleiben die auf Dauer im Merkurorbit, stürzen sie auf dessen Oberfläche oder ganz anders?

Hab selbst nochmal gesucht, es ist aber schwierig etwas Konkretes zu finden. Immerhin steht hier in einem DLR-Artikel, dass das MTM ca. 2 Monate vor Eintritt in die Merkurumlaufbahn abgetrennt wird, danach müsste eine weitere Kommunikation mit dem MTM mangels Antenne und damit eine gezielte Steuerung unmöglich sein. Das Transfermodul wird demnach nicht in einen Merkurorbit einschwenken, im Gegensatz zum Sonnenschild, welches ja erst nach Einschuß in den Orbit vom MMO abgetrennt wird. Wie auch immer, es ist ja noch ein bisschen Zeit...

Ab 11:00 Uhr Live-Briefing mit Hintergrundinformationen zum Stand der Mission:
https://livestream.com/ESA/events/7500506

BepiColombo Stack - Vibrationstest:
Copyright ESA–C. Carreau, CC BY-SA 3.0 IGO             Foto vom 6. Juli 2017

Unten: Das Merkur Transfer Modul mit Solarpaneel rechts
mit Solar-elektrischem Antrieb
Spannweite der Solarpaneele 30 Meter

Mitte: ESA Merkur Orbiter mit Solarpaneel links

Oben: JAXA Merkur Magnetosphären Orbiter

Am Boden rechts: MOSIF Schutzschild

BepiColombo Stack - Vibrationstest in Flugkonfiguration:
Copyright ESA–C. Carreau, CC BY-SA 3.0 IGO             Foto vom 6. Juli 2017 

BepiColombo Stack mit Sonnen-Schutzschild:
Copyright ESA–C. Carreau, CC BY-SA 3.0 IGO             Foto vom 6. Juli 2017 

Die vier Hauptkomponenten reisen zusammen zum Merkur und werden erst im Orbit getrennt:

Innenansicht des Mercury Transfer Modules:




lg Cala

Vom 24. November bis 04. Dezember wurde das  "Mercury Transfer Module" (MTM) auf dessen Unempfindlichkeit gegenüber den extremen Temperaturunterschieden zwischen der Sonnen- und Schattenseite hin getestet. Diese Tests, ebenso wie die der Ionentriebwerke, verliefen erfolgreich. Damit ist ein Start von BepiColombo in 10 Monaten weiter im Zeitplan. 
http://www.esa.int/spaceinimages/Images/2017/12/Mercury_Transfer_Module_in_space_simulator

Das MTM mit den Ionentriebwerken oben:

Credit: ESA–C. Carreau , CC BY-SA 3.0 IGO

Dem Merkur entgegen
Zusammenfassender Artikel, der kaum Fragen offenlässt. Heute von der esa veröffentlicht.
http://www.esa.int/ger/ESA_in_your_country/Germany/Dem_Merkur_entgegen



Download HI-RES: Bepi Colombo timeline
http://www.esa.int/spaceinimages/Images/2017/07/Bepi_Colombo_timeline

Daraus könnte man ja fast ein Gebet machen: "Unseren jährlichen Merkur-Flyby gib uns wieder" . Mal im Ernst: So schade es ist, dass es bis 2025 dauert, bis Bepi in den Orbit eintritt, so schön ist es immerhin, dass er Merkur doch schon 2021 erreicht und dann schon erste Messungen/Fotos bei mehreren Vorbeiflügen machen kann (hoffe ich jedenfalls).

Mal im Ernst: So schade es ist, dass es bis 2025 dauert, bis Bepi in den Orbit eintritt, so schön ist es immerhin, dass er Merkur doch schon 2021 erreicht und dann schon erste Messungen/Fotos bei mehreren Vorbeiflügen machen kann (hoffe ich jedenfalls).

Ich hoffe doch sehr, dass schon im Oktober 2020 beim 1. Venus-Flyby (Atlitude ca. 1500 km) und dann im August 2021 beim 2. Venus-Flyby (Atlidude ca. 300 km) Messungen vorgenommen werden können. Dazu wird im von @Andreas geposteten Link nichts erwähnt - viele Fragen bleiben offen. Und dann, wie schon @Terminus schrieb, die Frage nach Messungen/ Fotos bei den Merkur-Vorbeiflügen selbst. Die Atlituden bei den Merkur-Vorbeiflügen betragen >200 km, beim letzten Vorbeiflug dann >300 km, also weniger als später im Orbit selbst.