Mars Sample Return

...Das vorgeschlagene Design ist das Ergebnis einer Zusammenarbeit zwischen dem JPL, dem Ames Research Center der NASA im kalifornischen Silicon Valley und AeroVironment Inc....

Und damit ein Entwurf genau der Firmen, die bereits Ingenuity gebaut haben!
Es darf also gehofft werden, daß der Hexakopter ebensogut funktioniert.

Das mit den Rädern am "Sample Recovery Helicopters" ist halt so eine Sache.
Sie wollen wohl hauptsächlich ausschließen, daß er beim Anflug auf die Probenaufstiegsstufe fällt. Dafür benötigt er aber sicher angetriebene und steuerbare Räder und wenn diese zu klein sind, bringt das auch nix bei den vielen Steinen die da rumliegen!

Der Rover soll ab 19.12. über 1 - 2 Monaten 10 der bisher eingesammelten 21 Proben an ausgewählten Stellen ablegen. Mit jeweils 5 - 15 Meter Abstand zueinander sollen sie so in diesem flachen und weitgehend hindernisfreiem Gebiet ("Three Forks") vom Einsammelheli leicht erreichbar sein, ohne daß das Aufnehmen einer Probe negative Nebeneffekte auf die anderen Proben hat.
(Die restlichen Proben verbleiben vorläufig im Rover und sollen von diesem später direkt der Aufstiegsstufe übergeben werden)

Für das Einsammeln einer Probe sind dann jeweils 4 Sols vorgesehen. Am 1. Tag Landung in Probennähe, 2. Tag Heranfahren und Probenaufnahme, 3. Tag Flug zur Aufstiegseinheit, 4. Tag Heranfahren und Übernahme mittels Roboterarm.

Nach dem Ablegen dieser Proben wird der Rover wieder weiter das Delta hochfahren, um noch mehr Proben aufzunehmen. Jetzt allerdings nur jeweils eine Probe von jeder Stelle, um so noch zahlreiche unterschiedliche zu bekommen. (43 Röhrchen hat er insgesamt dabei, von denen jetzt noch 22 leer sind)

Die zwei geplanten Sammelhelikopter sollen in Technik und Größe weitgehend dem Ingenuity entsprechen. Aufgrund der bisher gewonnenen Daten können sie aber soweit optimiert werden, daß sie um etwa 500 Gramm schwerer sein können, damit 2,3 kg wiegen und mit Rädern und einem kleinen Greifarm ausgestattet sind. (150 g wiegt eines der gefüllten Probenröhrchen, )

https://spacenews.com/perseverance-prepares-to-deposit-mars-sample-cache

Starke Argumente für Mars Sample Return: spanische Astrobiologen haben irdische Bodenproben aus der chilenischen Atacama-Wüste mit den Science-Modellen von Instrumenten auf Curiosity (SAM,SHERLOC) und ExoMars Rosalind Franklin (MOMA) untersucht und parallel auch mit aktuellen Labortechniken wie DNA-Sequenzierung. Letztere hatten keine Schwierigkeiten, winzige Spuren von Organismen nachzuweisen, während die Rover-Instrumente dazu zu unempfindlich waren. Die Analyse von Mars-Proben in irdischen Labors ist wohl derzeit die aussagekräftigere Technik:

https://www.goettinger-tageblatt.de/wissen/warum-die-mars-rover-wohl-kein-leben-auf-dem-mars-finden-werden-XYAYPDD7XNE3HD54FPO5OL4LSQ.html

https://www.nature.com/articles/s41467-023-36176-x

Originalarbeit:
https://www.nature.com/articles/s41467-023-36172-1

MSR wird immer teurer und bedroht inzwischen auch Finanzplanungen für diverse andere Missionen.
Fiskaljahr 2024 erreicht fast 1 Mrd.$ mit erwarteten jährlichen Kosten von jeweils weit über 500 Mill. in den kommenden Jahren und summa summarum deutlich über 5 Mrd.
Es wird bereits überlegt u.a. den 2. Heli zu streichen, um grössere Investitionskürzungen und Verzögerungen bei anderen Projekten zu vermeiden.

https://spacenews.com/mars-sample-return-cost-growth-threatens-other-science-missions

Die Mars-Proben: die vorgeschlagene Aufbewahrung und Transport.
Diese Abbildung zeigt das vorgeschlagene Verfahren für die sichere Bergung, Aufbewahrung und den Transport von Mars-Proben, die vom Perseverance Mars Rover der NASA gesammelt wurden, nachdem sie im Rahmen der gemeinsamen NASA/ESA (European Space Agency) Mars Sample Return Campaign zur Erde zurückgebracht wurden.

Der Prozess der sorgfältigen Aufbewahrung und Handhabung der Proben würde lange vor ihrer Ankunft auf der Erde beginnen. Jede Phase der Kampagne zur Rückführung von Mars-Proben, von der Entnahme und Versiegelung bis zum Start, Transfer und zur Landung, wurde nach dem Prinzip "Sicherheit geht vor" entwickelt. Experten für Probenhandhabung und -aufbewahrung würden in jeder Phase der Kampagne in die Planung der Rundreise einbezogen.
Nach der Rückreise vom Mars zur Erde mit dem von der ESA bereitgestellten Earth Return Orbiter würde die Kapsel mit den Proben auf dem Utah Test and Training Range im Westen von Utah landen. Die NASA würde die Kapsel und ihren Inhalt sicher zu einer Probenrückführungseinrichtung an einem noch zu bestimmenden Ort transportieren. Dort würden die Proben einem strengen Verfahren unterzogen, um festzustellen, ob sie für eine detaillierte Analyse durch Wissenschaftler aus aller Welt geeignet sind.
Die Aufnahme habe ich auf 50% skaliert.

Kredit: NASA/JPL-Caltech

Die Originalgröße.
https://images.raumfahrer.net/up078903.jpg
https://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA25857

Beste Grüße Gertrud

Die Infografik zum Earth Return Orbiter(ERO).

Der Earth Return Orbiter (ERO) der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) wäre das größte Raumfahrzeug, das jemals den Mars umkreist hat. Es wäre auch das erste interplanetare Raumfahrzeug, das von einem anderen Planeten gestartete Ausrüstungsteile einfängt und zur Erde zurückbringt, wobei es eine komplette Hin- und Rückreise zum Mars unternimmt.
Das sieben Tonnen schwere und sieben Meter hohe Raumfahrzeug ist mit 144 m² großen Solaranlagen mit einer Spannweite von fast 40 Metern ausgestattet, die größte jemals für interplanetare Flüge gebaute Anlage
ERO wäre ein mehrstufiges modulares Raumfahrzeug, das sowohl mit einem chemischen als auch mit einem elektrischen Solarantrieb ausgestattet wäre. Das elektrische Hybrid-Antriebssystem wäre das leistungsstärkste, das je bei einer Planetenmission geflogen wurde.
Der ERO würde einen Strahlungsmonitor mit sich führen, der die gesamte Strahlungsdosis misst, der das Raumfahrzeug während der gesamten Mission ausgesetzt ist, und der neben der Überwachung des Zustandes von ERO auch wichtige Informationen über die Gestaltung von Systemen für künftige menschliche Erkundungsmissionen liefern soll. Der Start ist für 2027 geplant, der Eintritt in die Marsumlaufbahn für 2029.
Der Earth Return Orbiter ist Teil der von der NASA und der ESA geplanten Multimission Mars Sample Return.

Kredit: ESA – K. Lochtenberg
http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA25892
https://www.esa.int/Science_Exploration/Human_and_Robotic_Exploration/Earth_Return_Orbiter_the_first_round-trip_to_Mars

Künstlerisches Konzept eines ERO, der eine Kapsel mit Marsproben freisetzt.
Der Earth Return Orbiter (ERO) ist eine der Flugmissionen im Rahmen der Mars Sample Return-Kampagne, die Gesteins- und Atmosphärenproben vom Mars zurück zur Erde bringen soll.
Die Hauptaufgabe des europäischen Raumfahrzeugs bestünde darin, eine volleyballgroße Kapsel, den so genannten Orbiting Sample (OS)-Container, zu finden, anzufliegen und einzufangen, der vom Mars Ascent System der NASA von der Marsoberfläche aus gestartet wurde und sorgfältig ausgewählte Proben enthält, die zuvor vom Rover Perseverance der NASA auf der Marsoberfläche gesammelt wurden.
Nachdem ERO bereits drei Jahre gebraucht hat, um den Mars zu erreichen und seine Rendezvous- und Einfangmission durchzuführen, würde es weitere zwei Jahre dauern, um von seiner Betriebsumlaufbahn um den Mars bis zur Ausstiegshöhe zu fliegen und zur Erde zurückzukehren. Wenn ERO etwa drei Tage von der Erde entfernt ist, würde sich das Earth Entry System (EES), das das Betriebssystem trägt, vom Raumfahrzeug trennen und auf eine Präzisionsflugbahn für den Eintritt in die Erde und die Landung gebracht werden.

Kredit: NASA/ESA/JPL-Caltech/GSFC
http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA25893
https://www.esa.int/Science_Exploration/Human_and_Robotic_Exploration/Earth_Return_Orbiter_the_first_round-trip_to_Mars

Künstlerisches Konzept des Capture, Containment und Return Systems.
Dieses künstlerische Konzept zeigt das vorgeschlagene Auffang-, Einschluss- und Rückführungssystem, eine NASA-Nutzlast auf dem Earth Return Orbiter(ERO) der ESA. Die Nutzlast hat die Aufgabe, den im Orbit befindlichen Probencontainer einzufangen, ihn auszurichten, sein Äußeres zu sterilisieren und ihn auf eine Präzisionsflugbahn zur Landung an einem vorher festgelegten Ort auf unserem Planeten zu bringen.

Kredit: NASA/GSFC
http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA25894

Rückführung der Marsproben zur Erde.
&t=58s
Kredit: NASA/ESA/JPL-Caltech/GSFC/MSFC
https://www.esa.int/Science_Exploration/Human_and_Robotic_Exploration/Earth_Return_Orbiter_the_first_round-trip_to_Mars

Beste Grüße Gertrud

NASA hat jetzt ein Independent Review Board (IRB) einberufen, unter dem Vorsitz von Orlando Figueroa, dem ehemaligen stellvertetenden Chef des Goddard Space Flight Centers; der Abschlussbericht soll Ende August 2023 vorliegen, denn am Jahresende steht die "Bestätigung" (Confirmation) von MSR an, also der Key Decision Point C (KDP C) des Programms.

https://www.jpl.nasa.gov/news/nasa-to-convene-mars-sample-return-review

Die Illustration zeigt das System zum Einfangen, Auffangen und Zurückbringen von Proben vom Mars, eine NASA-Nutzlast auf dem Earth Return Orbiter der Europäischen Weltraumorganisation (ESA).
Im Rahmen der Mars Sample Return Campaign würden die vom Mars Perseverance Rover der NASA gesammelten Proben in versiegelten Röhren innerhalb eines Orbiting Sample Containers in die Marsumlaufbahn gebracht werden. Der Earth Return Orbiter würde dann ein Rendezvous mit diesem Container haben, und das Capture, Containment and Return System hätte die Aufgabe, den Orbiting Sample Container einzufangen, ihn auszurichten, sein Äußeres zu sterilisieren und ihn in eine saubere Zone für eine sekundäre Eindämmung zu überführen, um ihn sicher zur Erde zurückzubringen.

Kredit: NASA/GSFC
https://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA25860

Beste Grüße Gertrud

Bei MSR zeichnen sich jetzt Kostensteigerungen von 250 Mio US$ für das laufende und das nächste Jahr ('23 und '24) ab. Die zusätzlichen Mittel müssten von anderen aktuellen Projekten abgetreten werden. Alternativ könnte der Zeitplan für MSR rutschen. Das sorgt natürlich allseits für Unruhe:
https://spacenews.com/nasa-warns-of-near-term-cost-growth-on-mars-sample-return/

Hallo

Es ist nicht das erstemal, das der Zeitplan der MSR-Mission ins Wanken gerät,   b. z. w.   diese
Gefahr besteht.
Zunächst sollten ja die Marsbodenproben 2031 die Erde erreichen, zur Zeit geht man noch von 2033
aus.
Das ganze Vorhaben Mars Sample Return ist extrem komplex, somit anfällig für Kostenüberschreitungen, Zeitverzögerungen gegenüber den ursprünglichen Planungen und im
schlimmsten Fall für den Ausstieg eines der beteiligten Partner des Projekts.
Für die erste Rückholung von Marsbodenproben zur Erde wäre es möglicherweise sinnvoller gewesen ein weniger kompliziertes Missionsszenario zu wählen, als das jetzige.
Eine einzelne Raumsonde, von etwa 15t Startmasse (eine entsprechend leistungsfähige, erprobte
Trägerrakete steht zur Verfügung) würde in einen Marsorbit eintreten, das Landegerät absetzen und
mit Bohrer und Schaufel einige Proben entnehmen. Dann erfolgt der Rückstart vom Mars und direkt
der Abflug zur Erde.
Ein ähnliches Szenario hat die Sowjetunion mit einigen ihrer Luna-Sonden und die VR-China mit
Chang` e-5 am Mond erfolgreich erprobt. Sowohl der Kosten und auch der Zeitrahmen wären auf
dies Weise sicher besser handhabbar gewesen. Und wer weiß, vieleicht hätten wir jetzt schon
Marsgestein in einem irdischen Labor, oder zumindest in naher Zukunft.
Die Experten haben sich aber anders entschieden, hoffentlich wird Mars Sample Return noch zu einem Guten Ende gebracht, wann auch immer.

Gruß   HAL 9000

Wäre zu begrüßen.
Aber wenn nicht, haben wir ja noch die Chinesen, die wollen es mit Tianwen-3 genau so machen wie am Mond durchexerziert und von dir empfohlen!
Und wenn das auch nicht klappen sollte, müßen wir halt wieder mal auf SpaceX vertrauen. 

An Hardware und Methode wird jedenfalls schon recht fleißig gearbeitet

Interessant. Mir war noch nicht bekannt, dass sie die Rakete waagerecht haben und dann "hochschleudern" wollen ...

Der gezeigte Test: Wird das Modell da tatsächlich schon hochgeworfen (als ein echter Test der Dynamik) oder wird es hochgezogen (das wäre nur ein repräsentativer Test der Kinematik)? Ich vermute letzteres, mit dem großen Kran un den vielen Seilen in der Halle darüber ...

Ich vermute ersteres.
Die "Absetzbewegung" geschieht doch reichlich abrupt!
Die "vielen Seile mit Kran" sind wohl hauptsächlich zum "Einsetzen" und "Auffangen" der "Rakete" und möglicherweise auch zur Simulation der Marsschwerkraft.

Die schnelle Bewegung kannst du auch mit vorgespannten Seilen schaffen. Ich sehe keine Aktuatoren (Federn) oder "explosive Ereignisse", die ein echtes Hochschleudern andeuten.

Noch zur Einordnung. Das Video ist vom Dezember 2021 ... also etwas alt. Zeigt das noch das aktuelle Konzept?

Ok, ich korrigiere mich. Man sieht, dass beim Wurf der mittlere Teil des Gestells sich mitbewegt. Das wäre dann wohl die Schleuder?

Es gibt offenbar eine aktualisierte Kostenschätzung für Mars Sample Return: sie hat sich auf rund 10 Milliarden US$ verdoppelt ..
https://twitter.com/SciGuySpace/status/1672276758312398848
Eine solche Entwicklung könnte den Etat für Planetenforschung sprengen

Hallo

Diese Kostenexplosion klingt alles andere als gut!
Nach den bisher schon zeitlichen Verzögerungen die diese extrem komplexe Mission erleiden
mußte, und Hardware Änderungen (der europäische Probeneinsammelrover wurde durch 2
Helikopter ersetzt), erfolgt nun der finanzielle Hammer.
Wie soll die NASA diese zusätzlichen Kosten aus ihrem stehts knappen Budget aufbringen.
Mann kann ja micht mehrere andere interplanetare Projekte nur wegen MSR streichen oder
in die ferne Zukunft verschieben.
Neben weiteren Verzögerungen bei der Rückholung der auf dem Roten Planeten gelagerten
Marsbodenproben auf die zweite Hälfte der 2030er Jahre, oder sogar bis nach 2040, könnte
im ungünstigsten Fall die Einstellung des gesammten Projektes drohen.

Gruß  HAL 9000

Aus meiner Sicht viel zu teuer, zu langsam und zudem vom Ablauf her auch noch sehr riskant.

Die NASA sollte sich fokusieren: Das Artemis Programm ist immer noch eine riesige Baustelle, ich würde die 10 Milliarden lieber da investieren und somit "Moon to Mars" beschleunigen. Wenn man dann evtl. schon Mitte der 30er mit Crew am Mars landen könnte, wäre MSR eh obsolet.

Aus meiner Sicht viel zu teuer, zu langsam und zudem vom Ablauf her auch noch sehr riskant.

Die NASA sollte sich fokusieren: Das Artemis Programm ist immer noch eine riesige Baustelle, ich würde die 10 Milliarden lieber da investieren und somit "Moon to Mars" beschleunigen. Wenn man dann evtl. schon Mitte der 30er mit Crew am Mars landen könnte, wäre MSR eh obsolet.

Oder man zahlt SpaceX statt 10 Milliarden, 1 Milliarde, oder 500 Mio. Die nehmen das Geld mit Kusshand und entwickeln Starship sowieso. Das einzige Risiko was ich sehe, dass das Starship bei so einem Flug kaputt geht. Dennoch, man spart richtig viel Budget und hilft gleichzeitig SpaceX. Ähnlich wie HLS, nur in gross.

Hier der arstechnica-Artikel:

https://arstechnica.com/space/2023/06/the-mars-sample-return-mission-is-starting-to-give-nasa-sticker-shock

Danach ist das ganze Programm von Anfang an verkorkst, hauptsächlich weil die ausführende Firma JPL keinerlei Erfahrung mit dem Bau so großer Lander hat und die zu erwartenden Ergebnisse einen viel zu geringen Wissenschaftsbereich abdecken (speziell im Vergleich zum etwa eben so teuren JWST)
Je später der Start schließlich erfolgt, desto teurer wird die Sache. Ursprüglich für 2028 geplant, ist nun bereits 2030 eher unwahrscheinlich.
Alles ist viel zu kompliziert, die jetzt geplanten 2 Helikopter eigentlich überflüssig und auf jeden Fall sollte man zumindest eine andere Firma beauftragen den Lander zu bauen, oder das Projekt eben ganz einstellen.
Und dies ist die Meinung von Thomas Zurbuchen, der dieses Projekt bei der NASA jahrelang selbst geleitet hat und es liebt wie ein eigenes Kind.

Aufschlussreicher Hintergrundartikel hierzu in SpaceNews:
das Confirmation Review für MSR ist im Herbst 2023; als Vorbereitung dazu laufen etliche parallele technische und programmatische Studien; eine davon (worst case) weist auf die jetzt gehandelte Kostenentwicklung auf 10 Mrd US$ hin. Ein Problem ist wohl, dass es wenig Spielraum für ein "Descoping" gibt, um Kostensteigerungen im Zaum zu halten (zB den zweiten Heli einzusparen würde zu wenig bringen). Es läuft wohl auf eine "Alles oder Nichts"- Entscheidung hinaus. Interessant noch die Empfehlung in der letzten Decadal Survey, darauf zu achten, dass MSR in keinem Jahr der Entwicklung mehr als 35% des Etats für Planetary Science in Anspruch nimmt ..

https://spacenews.com/nasa-identifies-potential-major-cost-growth-in-mars-sample-return/

Hallo zusammen,

diese Aussage irritiert mich sehr:

hauptsächlich weil die ausführende Firma JPL keinerlei Erfahrung mit dem Bau so großer Lander hat

 

Ist es nicht gerade das JPL das die MER-Rover, Curiosity und Perseverance gebaut und auch auf dem Mars gelandet hat?
Gibt es eine (auf dem Mars) erfolgreiche Landetechnologie, die größere Lasten auf dem Mars absetzen kann als der Skycrane von JPL?

Verwechsle ich jetzt was total oder bin ich gerade auf dem falschen Planeten? 

Viele Grüße
Rücksturz

Ist es nicht gerade das JPL das die MER-Rover, Curiosity und Perseverance gebaut und auch auf dem Mars gelandet hat?
Gibt es eine (auf dem Mars) erfolgreiche Landetechnologie, die größere Lasten auf dem Mars absetzen kann als der Skycrane von JPL?

Verwechsle ich jetzt was total oder bin ich gerade auf dem falschen Planeten? 

Das JPL hat Erfahrungen mit Rovern und dem Skycrane. Im Artikel ist explizit die Rede vom stationaeren Lander, welcher bei der Mission eingesetzt werden soll. Damit hat JPL tatsaechlich keine Erfahrung. Alle bisherigen Marslander (Phoenix, Insight etc.) wurden von Lockheed Martin gebaut. Der Skycrane ist sicherlich ein recht komplexe Landemethode, die Technologie und das Know-How laesst sich aber wahrscheinlich nicht ohne weiteres auf einen Lander uebertragen.

Wenn man so ratlos ist, dann habe ich weiter oben meinen Vorschlag geschrieben. Mehr win-win geht ja gar nicht. Warum nicht folgendes Szenario?

Ich traue SpaceX zu, in 5 Jahren zum Mars zu fliegen. Warum nicht auch ein Starship mit sehr leichter Payload oder ohne und KI Roboter zum Mars schicken. Quasi als Testflug. Klappt der Flug dort hin, die Proben einladen und zurück zur Erde. Geht das an irgendeinem Punkt schief, jo mei, wartet man, bis SpaceX so weit ist und holt sich mit Hilfe von Kohlenstoffeinheiten neue Proben. Aber 10 Milliarden Dollar zu riskieren, die man sich im nachhinein haette sparen können, ich weiß ja nicht.