New Horizons Mission

Hallo,
Wisst ihr wieso die New Horizons nicht in einem Umlaufbahn von Pluto fliegt?
Stattdessem gibt es ein Vorbeiflug! 

New Horizons war von Anfang an als Deep Sky Mission geplant, also auch mit der Aufgabe an TNOs vorbeizufliegen. Die Energiereserven des Antriebs reichen höchstens um die Geschwindigkeit um 400m/s zu erhöhen oder abzubremsen. Dier derzeitige Geschwindigkeit beiträgt rund 14,7 km/s.
Damit ist auch die Möglichkeit der Richtungsänderung stark limitiert.
Der Kegel der Flugrichtungen nach dem Pluto/Charon-Transfer ist ziemlich schmal und die Chance, nah an einem TNO in den ca 10 Jahren nach 2015 ist leider relativ klein um auch nur bis auf 1 AU an einen TNO ran zu kommen, der eine Untersuchung wert wäre. Obwohl über 1100 TNOs >100km gefunden wurden, ist das Sonnensystem im KB ziemlich leer.

Der wiki Artikel zu NH ist übrigens als excellent eingestuft und dort gibt es auch links zu den HPs von NASA und JPL.

Weil die Sonde dafür Unmengen Treibstoff bräuchte, die sie aber nicht hat.

Edit: Hoppla, zu langsam. 

Wisst ihr wieso die New Horizons nicht in einem Umlaufbahn von Pluto fliegt?
Stattdessem gibt es ein Vorbeiflug! 

Eines der wichtigsten Kriterien für NH war meines Wissens, dass die Sonde möglichst "schnell" (9 Jahre) zu Pluto gelangen sollte. Dazu wurde NH einerseits mit der stärksten verfügbaren Rakete gestartet und andererseits möglichst leicht konstruiert (478 kg lt. Wikipedia).

Die NASA hätte Pluto bestimmt auch gerne jahrelang aus dem Orbit untersucht, aber der Eintritt in einen Orbit um einen Planeten erfordert immer eine große Verringerung der Anflug-Geschwindigkeit, und für diesen Bremsvorgang muss die Sonde wiederum viel Treibstoff mit sich führen. Der Treibstoff hätte die Sonde wiederum viel schwerer gemacht, die Flugdauer entsprechend verlängert... daher hat man sich für einen Vorbeiflug entschieden.

Was der Treibstoff ausmacht, sieht man übrigens sehr schön am Beispiel Cassini: Die hatte beim Start eine Masse von 5364 kg, davon 3132 kg Treibstoff laut Wikipedia.

Terminus

Man hatte bei der Konzeption auch berücksichtigt, dass Pluto noch relativ nahe an seinem Perihel ist. Er entfernt sich rund mit 1m/s von der Sonne. Wenn man nicht da optimale Startfenster hätte nutzen können, dann hätte das gleich um die 10kg Nutzlast gekostet und obwohl NH derzeit 3,1 AU pro Jahr zurücklegt hätte das gleich Reisedauer und Entfernung erhöht.
In den Beiträgen ab #420 sind einige links mit erklärenden Grafiken.

Hallo Duc-Lo,

wie bereits von SFF-TWRiker und Major Tom erwähnt ist der Hauptgrund die Geschwindigkeit der Raumsonde : 

Um nach "lediglich" 9,5 Jahren Flug den Pluto zu erreichen muss sich die Raumsonde mit einer sehr hohen Geschwindigkeit durch unser Sonnensystem bewegen.

Das hat allerdings auch zur Folge, dass New Horizons den Pluto im Juli 2015 mit einer Geschwindigkeit von etwa 43.000 Kilometern pro Stunde passieren wird. Um in einen Orbit um den Zwergplaneten einschwenken zu können müsste die Geschwindigkeit der Raumsonde zuvor um mehr als 90 Prozent reduziert werden. Hierfür wäre allerdings mehr als 1.000x mehr Treibstoff notwendig als New Horizons mitführt...

Quelle :  http://pluto.jhuapl.edu/mission/missionFAQs.php  ( engl. ) 

Schöne Grüße aus Hamburg - Mirko

Hallo redmoon,

die Passage-Geschwindigkeit von 43.000 km/h ~11,94 km/s wundert mich etwas. Derzeit ist NH ~53.000 km/h bzw. ~14,74 km/s schnell.
Die Geschwindigkeit von NH betrachte ich schon längere Zeit. Diese sinkt etwa um 0,001 km/s pro Tag mit sinkender Tendenz.
Bei noch gut 400 Tagen bis zur Passage (es sind jetzt noch 3,25 AU ~ 486 Miokm Luftlinie, oder 1,2 Miokm/d oder ca 13,9 km/s. Wobei sich Pluto noch weiter von der Sonne entfernt (Grob geschätzt 1 km/s).
Falls ich ungefähr richtig überschlage, dann müsste NH um rund 2,4 km/s langsamer werden um sich "nur" mit 43.000 km/h anzunähern.

Ich vermute mal, dass die Raumsonde zum Ende hin doch noch etwas bremsen wird, um zum Beispiel schärfere Fotos zu bekommen?

Hallo Terminus,

da wird nicht gebremst. Die Sonde könnte eh nur marginal bremsen. Der Unterschied dürfte in unterschiedlichen Bezugssystemen für die Größen liegen: Geschwindigkeit gegenüber der Erde (z.B. direkt aus den Dopplerdaten zu ermitteln) oder Geschwindigkeit gegenüber der Sonne oder gegenüber Pluto, jeweils zum aktuellen Zeitpunkt und zum Passagezeitpunkt.

Hier ist eine Webseite mit aktuellen Entfernungen und Geschwindigkeiten von New Horizons in verschiedenen Bezugssystemen.

http://www.yaohua2000.org/cgi-bin/New%20Horizons.pl

An die Vorposter:

Wenn man die im link angegebene Relativgeschwindigkeit von NH und Pluto als Durchschnittsgeschwindigkeit nimmt, dann kommt es mit dem Passagedatum ja auch hin:
Relativgeschwindigkeit NH - Pluto: ~ 13,78 km/s ~ 1.190.592 km/d
Abstand ~485.900.000 km -> Reisedauer ~ 408d -> 14.07.2015

Die Differenz zur Relativgeschwindigkeit NH - Sonne ~ 14,74 km/s erklärt sich dadurch, dass sich Pluto seit dem Perihel von der Sonne entfernt.

Der Unterschied von ~ 1km/s ~ 86.400 km/d ~ 35,25 Miokm/408 d entspricht 0,236 AU, um die der Abstand von Sonne und Pluto bis zur Passage noch steigt.

Der Unterschied der jetzigen ~53.000 km/h und der Passagegeschwindigkeit von 43.000 km/h, irritiert mich, da der Antrieb nur für 0,4 km/s ~1440 km/h sorgen könnte. Außerdem kommt NH bei einem Abstand von ca 500.000km von Pluto in dessen Gravitationsfeld und wird noch etwas beschleunigt (hat mir ein Astrophysiker in einem anderen Forum nach einem Gedankenfehler meinerseits vorgerechnet).

Hallo,

vor einigen Tagen hat New Horizons den Hibernationsmodus erneut verlassen und mit dem nächsten Checkout begonnen. Dieser ACO-8 stellt zugleich die letzte umfassende Systemüberprüfung vor dem Beginn der eigentlichen Anflugsphase an den Pluto dar. Mehr dazu auf unserer Portalseite : 
http://www.raumfahrer.net/news/raumfahrt/21062014152026.shtml 

Schöne Grüße aus Hamburg - Mirko

Hallo,

außerdem wird derzeit das Weltraumteleskop Hubble für die Suche nach einem KBO eingesetzt, den New Horizons nach dem Pluto-FlyBy errreichen könnte. Auch dazu mehr auf unserer Portalseite : 
http://www.raumfahrer.net/news/astronomie/22062014155348.shtml 

Schöne Grüße aus Hamburg - Mirko

Gut , immer wieder mal an die Portal artikel erinnert zu werden. Feine Texte das....

Hallo redmoon,
das Original findet man auf der Startseite ("Home") Deines links in #455, ebenso wie Informationen zum letzten jährlichen Checkout, der z.Z. durchgeführt wird.

Die beiden Texte auf der Portalseite sind allerdings umfangreicher und gut verständlich.

Hallo,

mit dem HST konnten im Rahmen der KBO-Suche zwei zuvor unbekannte Objekte identifiziert werden. Es ist zwar bisher nicht bekannt, ob diese als zukünftige Ziele für NH taugen - trotzdem ist damit der Nachweis erbracht, dass das HST prinzipiell in der Lage sein sollte, für New Horizons geeignete KBOs aufzuspüren.

http://hubblesite.org/newscenter/archive/releases/2014/35  ( engl. ) 

Deshalb wird das HST noch in diesem Monat mit einer ausgedehnteren Suchkampagne beginnen, welche bis zum August andauern soll. Gesetzt den Fall, dass dabei ein für NH wirklich erreichbarer KBO entdeckt wird, könnte die Flugbahn von NH im Herbst 2015 so verändert werden, dass dieses Objekt drei oder vier Jahre später erreicht werden könnte...

Zitat aus der entsprechenden Meldung des APL : 
"The Hubble observations will begin this month and are expected to conclude in August. Assuming a suitable target is found at the completion of the survey and some follow-up observations later in the year, if NASA approves, the New Horizons trajectory can be modified in fall 2015 to rendezvous with the target “KBO” three to four years later." 

Schöne Grüße aus Hamburg - Mirko

Die beiden KBOs dürften für New Horizons zu weit weg sein.
1110113Y und 0720090F sind 4 billion miles also 6,4 Milliarden km entfernt, damit also 2 Milliarden km von New Horizons entfernt. Die beiden Körper haben mag 26,8 bzw 27,3.
Selbst bei der jetzigen Geschwindigkeit wären dies 4,3 Jahre, falls N.H. ohne Kurskorrektur dorthin fliegen könnte.

Aber dies waren ja nur Voruntersuchungen des Hubble ST.

Hallo Zusammen,
die Aufnahmen von den mit Hubble entdeckten KBOs 0720090F und 1110113Y. Mit Mehrfachbelichtungen verfolgte Hubble die KBOs 1110113Y und 0720090F, welche sich in dem Sommersternbild Schütze bewegen.
Das linke Bild zeigt den KBO 1110113Y  in einer geschätzten Entfernung von rund 4 Milliarden Meilen von der Erde. Die Position verschiebt sich merklich zwischen den Aufnahmen, welche in ca. 10 Minuten Abstand aufgenommen wurden. Das rechte Bild zeigt den zweiten KBO 0720090F in einer ähnlichen Entfernung.

Credit: NASA, ESA, SwRI, JHU/APL, and the New Horizons KBO Search Team
http://hubblesite.org/newscenter/archive/releases/2014/35/image/a/

Hallo @SFF-TWRiker,
vermutlich sind diese beiden KBOs nicht zu weit entfernt. Du führst ja selber an, das NH ungefähr 4,3 Jahre Jahre zum Erreichen benötigen würde.
In dem Artikel steht folgendes, wie auch schon von @redmoon angeführt wurde:
nach dem Vorbeiflug im Pluto-System im Juli 2015 könnte die Flugbahn von NH für ein Ziel im Kuiper-Gürtel geändert werden. Das Rendezvous mit einem geeigneten Kuiper-Gürtel-Objekt (KBO) könnte drei bis vier Jahre später erfolgen.
 

Assuming a suitable target is found at the completion of the survey and some follow-up observations are made later in the year, if NASA approves, the New Horizons' trajectory can be modified in the fall of 2015 to rendezvous with the target Kuiper Belt object (KBO) three to four years later.

Quelle:
http://hubblesite.org/newscenter/archive/releases/2014/35/full/

Mit den besten Grüßen
Gertrud

Hallo Gertrud,
das Problem besteht darin, dass sich die Geschwindigkeit von New Horizons von jetzt ~53000 km/h auf ~43000 km/h beim Vorbeiflug am Pluto-System verringern wird und danach noch weiter. Außerdem können die Triebwerke die Geschwindigkeit nur um 0,4 km/s (jetzt 13,7 km/s relativ zu Pluto) erhöhen. Der Kegel nach der Pluto-Passage ist also ziemlich klein.

die Aufnahmen von den mit Hubble entdeckten KBOs 0720090F und 1110113Y. Mit Mehrfachbelichtungen verfolgte Hubble die KBOs 1110113Y und 0720090F, welche sich in dem Sommersternbild Schütze bewegen.
Das linke Bild zeigt den KBO 1110113Y  in einer geschätzten Entfernung von rund 4 Milliarden Meilen von der Erde. Die Position verschiebt sich merklich zwischen den Aufnahmen, welche in ca. 10 Minuten Abstand aufgenommen wurden. Das rechte Bild zeigt den zweiten KBO 0720090F in einer ähnlichen Entfernung.

Ach du liebes bisschen. Die beiden KBOs unterscheiden sich ja kaum vom Hintergrundrauschen ! Wenn ich diese Bilder sehe, kriege ich Respekt vor der Software, die darauf die KBOs erfolgreich entdeckt haben soll. Ich stelle mir das mal so vor, dass die Software "with brute force" alle Punkte eines solchen mehrfach belichteten Bildes erfasst und miteinander verglichen hat und dann jene herausgefiltert hat, die a) gleich groß erscheinen, b) dieselbe Helligkeit aufweisen (was bis jetzt immer noch eine Riesenmenge darstellen dürfte) und (jetzt kommts) c) auf einer geraden Linie mit identischen Abständen liegen, und zwar genau so viele, wie Belichtungen gemacht wurden.

vermutlich sind diese beiden KBOs nicht zu weit entfernt. Du führst ja selber an, das NH ungefähr 4,3 Jahre Jahre zum Erreichen benötigen würde.

Ich denke auch, dass eine weitere Flugzeit von 4,3 Jahren gar nicht so schlecht wäre. Wenn jetzt bei der folgenden, längeren Suchkampagne (wider Erwarten) nichts Besseres mehr zu finden ist, warum soll die Sonde dann nicht dahin umgelenkt werden. Oder noch anders: Selbst wenn bei der langen Kampagne nur noch fernere Ziele mit 5-10 Jahren gefunden werden sollten, die aber "irgendwie" vielversprechender sind,  könnte ich mir vorstellen, dass die NASA sich für ein solches Ziel entscheidet, auch wenn die Flugzeit länger ist. Naja, warten wir's ab.

das Problem besteht darin, dass sich die Geschwindigkeit von New Horizons von jetzt ~53000 km/h auf ~43000 km/h beim Vorbeiflug am Pluto-System verringern wird und danach noch weiter. Außerdem können die Triebwerke die Geschwindigkeit nur um 0,4 km/s (jetzt 13,7 km/s relativ zu Pluto) erhöhen. Der Kegel nach der Pluto-Passage ist also ziemlich klein.

Das werden sie bei der Suche ja hoffentlich schon alles mit eingerechnet haben...

Terminus

Hallo Terminus,
die beiden KBOs haben mag 26,8 und 27,3. Man geht davon aus, dass sie Durchmesser von ca 30km haben.
Da im Hintergrund von Pluto die Michstraße liegt ist es sehr schwer, dunkle kleine Körper mit geringen Relativgeschwindigkeiten zu finden. Man sollte die Teleskope von NH nicht überschätzen. Erst in 6 AU Abstand konnte Charon als 1 Pixel getrennt von Pluto aufgelöst werden. Durch andere Teleskope konnten in dem Bereich bisher nur wenige KBOs entdeckt werden. Diese liegen aber nicht auf NHs möglicher Route. Das waren bis zum 30.6. zwar nur Voruntersuchungen, aber ob es bei den seit dem 1.7. laufenden regulären Untersuchungen bessere Erfolge gibt, ist nur eine schwache Hoffnung. Bisher wurden zwar über 1100 KBOs mit Durchmessern von >100km entdeckt, aber im KB sind diese doch sehr dünn verteilt. Ein Abstand von mehreren AU ist da ein Klacks. Und diese Objekte sind dann auch noch ~13 mag dunkler als Pluto. Man müsste da schon bis auf ein paar Miokm ran, sonst lohnt es sich nicht.

Hallo,

New Horizons hat in den Morgenstunden des heutigen Tages ein Kurskorrekturmanöver durchgeführt, in dessen Rahmen die Geschwindigkeit der Raumsonde noch einmal minimal verändert wurde. Ohne dieses Manöver hätte New Horizons den Pluto am 15. Juli 2015 rund 36 Minuten später erreicht als vorgesehen.

Im Rahmen der 87,52 Sekunden andauernden Triebwerkszündung wurde die Geschwindigkeit der Raumsonde um etwa 1,08 Meter pro Sekunde erhöht. Dabei wurden etwa 250 Gramm Treibstoff verbraucht. Weitere 53 Kilogramm befinden sich noch in den Tanks und können für zukünftige Manöver - z. B. der Kursänderung für einen weiteren KBO-FlyBy nach der Pluto-Passage - eingesetzt werden.

http://pluto.jhuapl.edu/news_center/news/20140715.php  ( engl. ) 

Schöne Grüße aus Hamburg - Mirko

Ich habe mal eine Frage zur Lebensdauer von New Horizons. Laut Wikipedia hat die Sonde bei Plutovorbeiflug noch um die 200 W und kann danach noch bis 2025 voll Lebensfähig bleiben. Dafür braucht sie mindestens mindestens 182 W. Jetzt ist es doch sicher möglich einzelne Geräte auszuschalten und so die Sonde danach noch zu verwenden, so wie man es bei den Voyager-Sonden gemacht hat. Gerade das Instrument zur Messung von Staubpartikeln und das für den Sonnenwind können ja wirklich lange noch interessant bleiben. Wie lange schätzt Ihr könnte die New Horizons höchstens überleben und wie weit draußen wäre sie dann?

Ich habe mal eine Frage zur Lebensdauer von New Horizons. Laut Wikipedia hat die Sonde bei Plutovorbeiflug noch um die 200 W und kann danach noch bis 2025 voll Lebensfähig bleiben. Dafür braucht sie mindestens mindestens 182 W. Jetzt ist es doch sicher möglich einzelne Geräte auszuschalten und so die Sonde danach noch zu verwenden, so wie man es bei den Voyager-Sonden gemacht hat. Gerade das Instrument zur Messung von Staubpartikeln und das für den Sonnenwind können ja wirklich lange noch interessant bleiben. Wie lange schätzt Ihr könnte die New Horizons höchstens überleben und wie weit draußen wäre sie dann?

Ich denke mal , die Sonde New Horizons wird nicht so weit fliegen wie die Voyager Sonden.  Da die Radionuklidbatterie (RTG) nur eine bergrenzte Lebensdauer hat um die New Horizons Sonde mit Strom zu versorgen. Also reicht die Lebensdauer der Sonde mit der RTG nur leider bis im Jahre 2025. Vielleicht kann die NASA am Ende ihrer Lebesdauer ein paar Geräte abschalten und die Lebensdauer so zu erhöhen. Laut meiner Meinung kann man die Lebensdauer nur um die 5 Jahre erhöhen. Die Sonde hat laut meiner Erfahrung wohl keinen Staubpartikelmesser. Also kann es auch nicht Staubpartikel von der Sonde messen. Aber die Sonde hat einen Instrument der heißt SWAP (Solar Wind Analyzer around Pluto).  Mit diesen Instrument, will die NASA forschen, ob der Pluto ein Magnetosphäre besitzt.
Ich denke mal die Sonde wird leider nur im Kuiper Gürtel bleiben. Aber dafür gibt es dort auch ein paar interessante Objekte zu forschen. 

Die Sonde hat laut meiner Erfahrung wohl keinen Staubpartikelmesser. Also kann es auch nicht Staubpartikel von der Sonde messen.

Doch hat sie. Venetia Burney Student Dust Counter (VBSDC) heisst das Geraet und wurde Studenten der Universitaet Colorado entwickelt.

Auf Youtube gibt es eine schoene Doku ueber da Instrument, welche sogar einen Emmy gewonnen hat: