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Mars Sample Return

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Offline Stefan307

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Re: Mars Sample Return
« Antwort #200 am: 06. August 2022, 00:24:02 »
Das ist alles richtig und wahrscheinlich hast du recht! ich möchte trotzdem kurz ausführen wie ich mir das vorstelle.
Hintergedanke ist die Massenreduzierung des gesamten Systems:
Deswegen wird so viel Technik möglich in die Startrampe und den Orbiter verlagert. Innerhalb des MAVs in die erste Stufe! Die Oberstufe ist im Grunde eine Drallstabilisierte Feststoffrakete ohne jede Steuer und Regelfähigkeit. Sie wird von der Ersten Stufe " abgeschossen" vorher in Drehung versetzt und dank hot staging können auch Bahnabweichungen in der Atmosphäre ausgeglichen werden. Die Oberstufe fliegt ja im luftleeren Raum ohne Störeinflüsse. Nach dem Brennschluss wird die Nutzlast abgetrennt diese ist Kugelförmig taumeln spielt also keine Rolle! Die Außenhaut ist außerdem als Reflektor ausgelegt um den Sensoren des Orbiter die Arbeit zu erleichtern.
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Offline Terminus

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Re: Mars Sample Return
« Antwort #201 am: 06. August 2022, 08:52:40 »
Ein passives (nicht kooperierendes) Objekt ist für Rendezvous aber so ziemlich die schwierigste Konstellation. ... Ich denke nicht, dass sie das MAV so auslegen ...

Kann ich mir auch nicht vorstellen. Am elegantesten wäre wohl wirklich, wenn man die Position des MAV per Radiometrie (?) sehr genau bestimmen könnte. Eine Funkverbindung zur Erde kann ja nicht so schwer sein, das hat selbst vom Saturn aus schon geklappt, sogar ohne große Antennenschüssel (Titan-Landesonde Huygens).

Oder falls es doch nicht so einfach ist (oder einfach nicht nötig), könnten die diversen Mars-Orbiter und -Bodensonden helfen, indem sie ihrerseits die relative Position des MAV messen können?

Re: Mars Sample Return
« Antwort #202 am: 08. August 2022, 09:22:49 »
... Nach dem Brennschluss wird die Nutzlast abgetrennt diese ist Kugelförmig taumeln spielt also keine Rolle! Die Außenhaut ist außerdem als Reflektor ausgelegt um den Sensoren des Orbiter die Arbeit zu erleichtern.

Ich bin zwar noch nicht überzeugt ... aber die Idee ist interessant. Ein passiver, geometrisch und massendynamisch rotationssymmetrischer Körper, der "nur aufgenommen" und in der Wiedereintrittskapsel für die Erde verankert werden muss ... das ist nicht "unmöglich", ich denke sogar tatsächlich machbar.

Risiko dabei: Man weiß nicht direkt/robust, wo das Ding im Orbit ist, da es keine Zustandsdaten hat. Wenn es eine Abweichung beim Start oder beim Rendezvous im Orbit gibt? ... Die Kapsel wäre verloren. Man würde sie nicht wiederfinden.
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Offline Stefan307

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Re: Mars Sample Return
« Antwort #203 am: 08. August 2022, 09:38:23 »
Dann überzeugen wir mal weiter! Das ganze ist ein Reflektor für welche Technik wir auch immer im Orbiter zum auffinden verwendet wird. Wir haben die Daten der Startrampe und des Boosters. Der Flug findet außerhalb der Atmosphäre statt. Unser Ziel"Gebiet" ist der Bereich in dem der Orbiter die Nutzlast sicher detektieren kann. Wenn die Oberstufe funktioniert wo sollte die Nutzlast sonst sein? Außer an der berechneten Stelle?
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Offline alepu

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Re: Mars Sample Return
« Antwort #204 am: 08. August 2022, 10:23:41 »
Soooo einfach ist es dann wohl doch nicht.
Da gibt es wahrscheinlich noch einige Variablen.
Ist z.B. das Gewicht der Proben genau bekannt?

Re: Mars Sample Return
« Antwort #205 am: 08. August 2022, 13:04:22 »
So komplett abstrakt, rein funktional, beschrieben ... geht das .. aber so einfach ist Raumflugtechnik nicht. Auf dem Niveau ist auch eine bemannt Landung auf der Venus "machbar" ...

Nur so ein paar Aspekte:

- Wie leistungsfähig sind die Sensoren?
--> Wie weit entfernt, unter welchen Lichtverhältnissen und wie genau können sie ein Objekt erfassen?
--> Wie groß/klein wird der "Zielraum", in dem sich das Ziel befinden muss, um erfasst zu werden?
- Wie genau berechnet man mit den Daten die "Rendezvous"-Lösung?
- Wie genau fliegt das MAV? Wie genau und sicher trifft es den Zielorbit?
- Wie robust ist das System, wenn es Abweichungen gibt? Wie gut kann man "recovern"?
- ...


Also nein, das ist nicht trivial, sowohl bei technischen Lösung als auch bei der notwendigen Zuverlässigkeit.
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Offline tomtom

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Re: Mars Sample Return
« Antwort #206 am: 08. August 2022, 13:23:30 »
Ich kann mir keinen Reim drauf machen, wie es gehen soll, aber das mit den Reflektoren ist laut einem Artikel auf NSF die "Lösung" von Lockheed Martin.

https://www.nasaspaceflight.com/2022/06/lockheed-martin-mars-sample-return/
Im Zweifel hilft die Such-Funktion:
https://forum.raumfahrer.net/index.php?action=search

Re: Mars Sample Return
« Antwort #207 am: 08. August 2022, 13:33:55 »
Ok, da steht ja noch mehr:
- radio beacon on MAV 2nd stage
- well understood gravity field

Sie wollen offenbar den Aufstieg sehr genau tracken und den "finalen Bewegungszustand" beim Brennschluss bestimmen. Dann wissen sie sehr gut, wo die Nutzlast ist und wie sie sich bewegt. Zusammen mit dem guten Verständnis des Gravitationsfelds, können sie diese Bewegung gut weiterrechnen und vorhersagen, ggf. auch ein paar "Tage"?
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Re: Mars Sample Return
« Antwort #208 am: 08. August 2022, 13:35:59 »
Könnten sie das Verfahren und die Technik vielleicht sogar im Erdorbit mit einem Kleinträger und einem Kleinsatelliten testen/qualifizieren?
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Offline tomtom

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Re: Mars Sample Return
« Antwort #209 am: 08. August 2022, 14:59:31 »
[ironie on] testen muß man das nicht, hat man schon oft mit Weltraumschrott so gemacht. ;)

Wenn die Oberstufe funktioniert wo sollte die Nutzlast sonst sein? Außer an der berechneten Stelle?

Es ist ja weniger eine Frage des Ortes als der Geschwindigkeit.
Offen ist für mich der Punkt, wie ein passieves Orbit Sample Modul vom Earth Return Orbiter eingefangen wird. Hab noch nichts drüber gefunden. (Bisher sollte die Oberstufe aktiv in den Orbiter eindocken.)
Im Zweifel hilft die Such-Funktion:
https://forum.raumfahrer.net/index.php?action=search

Offline Stefan307

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Re: Mars Sample Return
« Antwort #210 am: 08. August 2022, 15:51:26 »
Von Einfach habe ich nichts geschrieben, mir ging es um die Massenreduktion so zu sagen ein funktionsfähige Grenzbetrachtung. Hatten nicht die Italiener passive Fußball große Laser Reflektoren im Erd Orbit?
Das Gewicht der Proben, und deren Verhalten ist in der Tat ein Unsicherheitsfaktor, werden die von Percy gewogen? Durch die Anordnung der Proben untereinander könnte man "suchten"...
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Offline Terminus

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Re: Mars Sample Return
« Antwort #211 am: 08. August 2022, 16:29:33 »
Das Gewicht der Proben, und deren Verhalten ist in der Tat ein Unsicherheitsfaktor, werden die von Percy gewogen? Durch die Anordnung der Proben untereinander könnte man "suchten"...

Das MAV könnte sie ja wiegen und sich dann darauf einstellen. Oder sich alternativ selbst trimmen, durch Abwerfen von Ballastmasse.

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Offline tomtom

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Re: Mars Sample Return
« Antwort #212 am: 08. August 2022, 16:59:19 »
Ich korregiere mich mal kurz, nach dieser Doku war das mit dem Erkennung und Rendezvous eines passiven OS schon immer so vorgesehen. Bleibt dennoch die Frage, wie das geht.
https://www.hou.usra.edu/meetings/ninthmars2019/eposter/6347.pdf
Im Zweifel hilft die Such-Funktion:
https://forum.raumfahrer.net/index.php?action=search

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Offline Terminus

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Re: Mars Sample Return
« Antwort #213 am: 08. August 2022, 17:34:20 »
Danke für das verlinkte Dokument. In dem Schaubild am Anfang heißt es bei Punkt 6:

Zitat
... the ERO is positioned to provide tracking and monitoring of the launch of the Mars Ascent Vehicle (MAV) and release of the OS. The ERO optically detects the OS, determines its orbit, rendezvous with and captures the OS.

Ich verstehe das so: Der ERO überfliegt die Landestelle des MAV während dessen Starts und verfolgt den Aufstieg mit optischen Instrumenten mit. Das MAV stößt nach seinem Brennschluss die Probenkapsel aus. Der ERO beobachtet die Kapsel, bestimmt ihren Orbit, führt ein Rendezvous durch und fängt sie ein.

Das Manöver soll auch vor der lokalen Staubsturmsaison steigen, da diese natürlich die Beobachtung erschweren würden.

Ah, weiter unten im Text:

Zitat
The orbiter uses an optical sensor suite to detect and locate the target Orbiting Sample (OS) in Mars Orbit. Sophisticated optical hardware and elaborate image processing techniques are required for the detection of the small, moving OS in front of the noisy star background.

Der ERO soll seine Aufgabe mit einem hochentwickelten optischen Sensor/Softwaresystem erledigen. Das übrigens von der NASA beigestellt wird.

Der ERO soll dann wohl bereits in genau dem (theoretischen) Orbit fliegen, den das MAV erreichen wird und der MAV-Start wird gerade so getimet, dass ERO und MAV (theoretisch) kollidieren müssten. Dann muss der ERO "nur noch" ein paar Kurskorrekturen machen und die Kapsel fliegt ihm genau in den aufgesperrten Greifarm. Theoretisch.

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Offline alepu

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Re: Mars Sample Return
« Antwort #214 am: 08. August 2022, 18:07:14 »
Nochmal die Frage:

"Wie haben es die Chinesen im Mondorbit gemacht?"

topos

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Re: Mars Sample Return
« Antwort #215 am: 08. August 2022, 19:47:57 »
.. Hatten nicht die Italiener passive Fußball große Laser Reflektoren im Erd Orbit?

Yep - LAGEOS-2 (1992): 60 cm Durchmesser, 426 Laser-Retroreflektoren, Kern aus massivem Messing mit ca 400 kg Masse. LAGEOS-1 (1976) war von der NASA gebaut worden:

https://de.wikipedia.org/wiki/LAGEOS

Offline Stefan307

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Re: Mars Sample Return
« Antwort #216 am: 08. August 2022, 21:48:43 »
@topos danke.
@Terminus zur Kompensation hatte ich ja hot staging vorgeschlagen damit geht halt etwas Booster Leistung verloren, besser als Ballast. Eigentlich müsste doch Percy wiegen, man will ja wissen wie viel im Röhrchen ist.
Und das mit dem ERO " abschießen " hatte ich ja oben auch schon erwähnt....

@alepu soweit ich mich erinnere aktives docking zweiter " vollwertiger" Raumfahrzeuge...
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