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AURORA: Europas Weg zum Mars
Michael Khan
European Space Operations Centre, Darmstadt
[email protected]
Michael Khan
- European Space Operations Centre
8. Mai 2004
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Mars, die Erde und der Mond
• Mars ist der vierte Planet des Sonnensystems
– Durchmesser: 6794 km (53% Erde, 2 * Mond)
– Masse: 624*1024 kg (11% Erde, 8.7 * Mond)
– Oberfläche: 145 Millionen km2 (28% Erde, 3.8 * Mond)
– Gravitation: 0.371 m/s2 (38% Erde, 2.3 * Mond)
– Atmosphärendichte: 0.01 kg/m3 (1% Erde)
Michael Khan
- European Space Operations Centre
8. Mai 2004
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Marsforschung mit Raumsonden
• Seit 1960 wurden insgesamt 28 Orbiter und 11 Lander auf
den Weg zum Mars geschickt.
• Der aktuelle Tabellenstand in der Orbiterliga ist wie folgt:
Mars – USA:
4:8
Mars – UdSSR/Russland
9:3
Mars – Europa
0:1
Mars – Japan
1:0
• Der aktuelle Tabellenstand in der Landerliga ist:
Mars – USA:
1:5
Mars – UdSSR/Russland
1:1
Mars – Europa
1:0
(Lander, die nicht ausgesetzt wurden, sind von der Endrunde disqualifiziert)
Michael Khan
- European Space Operations Centre
8. Mai 2004
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Die Missionen VIKING 1 und 2
• Die erste wirklich erfolgreiche Landermission auf Mars
• Zwei Orbiter und zwei Lander
• Ankunft 1976, letzte Daten empfangen: 1982
• Startmasse je 2325 kg, Landermasse je 576 kg
• Viking 1 Lander: Chryse, Viking 2 Lander: Utopia
Michael Khan
- European Space Operations Centre
8. Mai 2004
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Viking-Ergebnisse
•
Orbiter:
–
Hochauflösende Marskarten
–
Atmosphärische und klimatische Informationen
•
Lander:
–
Farbbilder von der Oberfläche
–
Lokale Meteorologie
–
3 exobiologische Experimente – Suche nach Lebensspuren
–
Michael Khan
1.
Gas Exchange experiment: Nein
2.
Pyrolytic Release experiment: Nein
3.
Labeled Release experiment: Ja, aber....
Gaschromatograph/Massenspektrometer: Keine organischen
Moleküle
- European Space Operations Centre
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Viking-Bilder
Michael Khan
- European Space Operations Centre
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Viking-Bilder
Michael Khan
- European Space Operations Centre
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Viking-Bilder
Michael Khan
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2004 – Der große Sprung!
• Jetzt erforschen 5 Raumfahrzeuge den Mars
– Mars Global Surveyor (seit 1997): Kamera, thermisches Emissionsspektrometer, Laser-Altimeter, Magnetometer – die erste
erfolgreiche Marssonde seit 20 Jahren!
– Mars Odyssey (seit Oktober 2001): Untersuchung der Oberfläche, Suche nach Wasser und Eis, Strahlungsmessung
– MARS EXPRESS (seit Dezember 2003): Stereokamera, bodenpenetrierendes Radar, Spektrometer in verschiedenen Wellenlängenbereichen, Radiowellenexperimente
– 2 Mars Exploration Rover (seit Januar 2004)
Michael Khan
- European Space Operations Centre
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MARS EXPRESS
• Spektakuläre MARS EXPRESS-Ergebnisse nach 5 Monaten im
Orbit:
– Beginn der 3D-Kartierung der Oberfläche
– Darstellung fluvialer und alluvialer Morphologie
– Messung von Methan in der Atmosphäre?
– Eindeutige Bestätigung großer Wassereisvorkommen am
Südpol
• Woher kommt das Methan?
• Gibt es flüssiges Tiefenwasser?
Michael Khan
- European Space Operations Centre
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MARS EXPRESS
Michael
KhanDLR/FU
- European
Quelle:
BerlinSpace Operations Centre
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Spirit und Opportunity
• Die MER-Rover: 2 identische, 180 kg schwere Rover
• Jeder Rover hat 5 Experimente an Bord:
– Stereo-Pancam (Cornell University)
– Thermisches Emissions-Spektrometer (Arizona State University)
– Mössbauer-Spektrometer
(Gutenberg-Universität Mainz)
– APXS (MPI Chemie Mainz)
– Mikroskop (USGS, Arizona)
– (Schleifgerät)
– (Zusätzliche Hazcams und
Navcams)
Michael Khan
- European Space Operations Centre
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MER-Landeorte
Opportunity
Spirit
Michael Khan
- European Space Operations Centre
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Spirit-Ergebnisse
• Erster Anschliff eines Mars-Felsens
• Mössbauer-Spektrometer stellt Olivin fest:
– Dies weist auf geringe Verwitterung hin
– Die jetzige Oberfläche des Gusev-Kraters war nie mit Wasser
in Kontakt
– Lavabedeckung nach Verschwinden des Wassers?
– Was wird man in den Columbiabergen finden?
Michael Khan
- European Space Operations Centre
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Opportunity-Ergebnisse
• Anstehendes Sedimentgestein
• Landestelle wahrscheinlich früheres Küstengebiet eines
salzigen Meeres
– Verteilung und Hämatitgehalt der Spherulen
– Auswaschungen im Gestein
– Sulfatsalz- und Jarositablagerungen
– Wellenförmige Schichtung des Sediments
Michael Khan
- European Space Operations Centre
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Opportunity-Ergebnisse
Michael Khan
- European Space Operations Centre
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Es verbleiben offene Fragen
• Was ist mit dem Wasser passiert?
• Was ist mit der Atmosphäre passiert?
• Hatte Mars ein Magnetfeld?
• Gab es Leben auf dem Mars?
• Gibt es Leben auf dem Mars?
Michael Khan
- European Space Operations Centre
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Wie geht es weiter?
• Europa
– Das Aurora-Programm
• NASA:
– Mars Reconnaissance Orbiter, 2005
– Polarer Lander Phoenix, 2007
– Mars Surface Laboratory, frühestens 2009
– Probenrückführung
– Bemannte Erkundung des Mondes und Mars?
• Russland
• Japan
– Lunar-A
– Selene
• China, Indien?
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- European Space Operations Centre
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AURORA: Europas Langzeitplan
Michael Khan
- European Space Operations Centre
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EXOMARS: Europas Rover
• Vorgesehenes Startjahr: 2009
• Wissenschaftliche Missionsdauer: 6 Monate
• Exobiologisches Experimentenpaket “Pasteur”
Michael Khan
- European Space Operations Centre
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Vorschläge für Pasteur
Michael Khan
- European Space Operations Centre
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MARS SAMPLE RETURN
•
Missionsziel: bis zu 500 Gramm Boden- und Atmosphärenproben in versiegeltem Container sicher zur Erde bringen
•
Getrennte Starts mit zwei Raketen
1.
Orbiter und Rückführkapsel
2.
Lander und Aufstiegseinheit
•
Rendezvous im Marsorbit
•
Start 2011
•
Missionsdauer: ca. 3 Jahre
Michael Khan
- European Space Operations Centre
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MARS SAMPLE RETURN
Michael Khan
- European Space Operations Centre
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MARS SAMPLE RETURN
Michael Khan
- European Space Operations Centre
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Globale Staubsturmsaison
Michael Khan
- European Space Operations Centre
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Globale Staubsturmsaison
Michael Khan
- European Space Operations Centre
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Technologische Herausforderung
Michael Khan
•
Weiche Landung
•
Aufblasbarer Hitzeschild
•
Aerodynamischer Einfang
•
Aerodynamische Abbremsung
•
Start von einem anderen Planeten
•
Probenentnahme, sichere Versiegelung
•
Rendezvous im Orbit
•
Schwerlastträger
•
Zusammenbau im Orbit
- European Space Operations Centre
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2033: Bemannter Marsflug?
Michael Khan
- European Space Operations Centre
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Bemannte Mission: Wie?
1. Starts aller Komponenten
mit Schwerlastraketen
9. Eintritt der
Landekapsel
8. Rückkehr zur
Erde, 8-10 Monate
2. Zusammenbau
im Erdorbit
“1000-TageMission”
5. Absetzen des
Landers, Oberflächenaufenthalt 1-18 Monate
6. Aufstieg des
Landers,
Rendezvous
3. Transfer zum
Mars, 6-10 Monate
Michael Khan
- European Space Operations Centre
7. Marsflucht
8. Mai 2004
4. Einschuss in
Marsbahn, Marsphase 500-600 d 29
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Mögliches Raumschiff?
Solargeneratoren hier noch
nicht ausgefahren
Michael Khan
- European Space Operations Centre
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1000-Tage-Mission
Staubstürme!
Direkte Transfers
Langer Aufenthalt
Michael Khan
- European Space Operations Centre
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Abbruchmission – 2 Jahre
Venus-Vorbeiflug
Kurzer Aufenthalt
Staubstürme!
Michael Khan
- European Space Operations Centre
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Machen wir den nächsten Schritt!
Michael Khan
- European Space Operations Centre
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AURORA: Europas Weg zum Mars
Michael Khan
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[email protected]
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Mars, die Erde und der Mond
• Mars ist der vierte Planet des Sonnensystems
– Durchmesser: 6794 km (53% Erde, 2 * Mond)
– Masse: 624*1024 kg (11% Erde, 8.7 * Mond)
– Oberfläche: 145 Millionen km2 (28% Erde, 3.8 * Mond)
– Gravitation: 0.371 m/s2 (38% Erde, 2.3 * Mond)
– Atmosphärendichte: 0.01 kg/m3 (1% Erde)
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Marsforschung mit Raumsonden
• Seit 1960 wurden insgesamt 28 Orbiter und 11 Lander auf
den Weg zum Mars geschickt.
• Der aktuelle Tabellenstand in der Orbiterliga ist wie folgt:
Mars – USA:
4:8
Mars – UdSSR/Russland
9:3
Mars – Europa
0:1
Mars – Japan
1:0
• Der aktuelle Tabellenstand in der Landerliga ist:
Mars – USA:
1:5
Mars – UdSSR/Russland
1:1
Mars – Europa
1:0
(Lander, die nicht ausgesetzt wurden, sind von der Endrunde disqualifiziert)
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Die Missionen VIKING 1 und 2
• Die erste wirklich erfolgreiche Landermission auf Mars
• Zwei Orbiter und zwei Lander
• Ankunft 1976, letzte Daten empfangen: 1982
• Startmasse je 2325 kg, Landermasse je 576 kg
• Viking 1 Lander: Chryse, Viking 2 Lander: Utopia
Michael Khan
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Viking-Ergebnisse
•
Orbiter:
–
Hochauflösende Marskarten
–
Atmosphärische und klimatische Informationen
•
Lander:
–
Farbbilder von der Oberfläche
–
Lokale Meteorologie
–
3 exobiologische Experimente – Suche nach Lebensspuren
–
Michael Khan
1.
Gas Exchange experiment: Nein
2.
Pyrolytic Release experiment: Nein
3.
Labeled Release experiment: Ja, aber....
Gaschromatograph/Massenspektrometer: Keine organischen
Moleküle
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Viking-Bilder
Michael Khan
- European Space Operations Centre
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Viking-Bilder
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Viking-Bilder
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2004 – Der große Sprung!
• Jetzt erforschen 5 Raumfahrzeuge den Mars
– Mars Global Surveyor (seit 1997): Kamera, thermisches Emissionsspektrometer, Laser-Altimeter, Magnetometer – die erste
erfolgreiche Marssonde seit 20 Jahren!
– Mars Odyssey (seit Oktober 2001): Untersuchung der Oberfläche, Suche nach Wasser und Eis, Strahlungsmessung
– MARS EXPRESS (seit Dezember 2003): Stereokamera, bodenpenetrierendes Radar, Spektrometer in verschiedenen Wellenlängenbereichen, Radiowellenexperimente
– 2 Mars Exploration Rover (seit Januar 2004)
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MARS EXPRESS
• Spektakuläre MARS EXPRESS-Ergebnisse nach 5 Monaten im
Orbit:
– Beginn der 3D-Kartierung der Oberfläche
– Darstellung fluvialer und alluvialer Morphologie
– Messung von Methan in der Atmosphäre?
– Eindeutige Bestätigung großer Wassereisvorkommen am
Südpol
• Woher kommt das Methan?
• Gibt es flüssiges Tiefenwasser?
Michael Khan
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MARS EXPRESS
Michael
KhanDLR/FU
- European
Quelle:
BerlinSpace Operations Centre
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Spirit und Opportunity
• Die MER-Rover: 2 identische, 180 kg schwere Rover
• Jeder Rover hat 5 Experimente an Bord:
– Stereo-Pancam (Cornell University)
– Thermisches Emissions-Spektrometer (Arizona State University)
– Mössbauer-Spektrometer
(Gutenberg-Universität Mainz)
– APXS (MPI Chemie Mainz)
– Mikroskop (USGS, Arizona)
– (Schleifgerät)
– (Zusätzliche Hazcams und
Navcams)
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MER-Landeorte
Opportunity
Spirit
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Spirit-Ergebnisse
• Erster Anschliff eines Mars-Felsens
• Mössbauer-Spektrometer stellt Olivin fest:
– Dies weist auf geringe Verwitterung hin
– Die jetzige Oberfläche des Gusev-Kraters war nie mit Wasser
in Kontakt
– Lavabedeckung nach Verschwinden des Wassers?
– Was wird man in den Columbiabergen finden?
Michael Khan
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Opportunity-Ergebnisse
• Anstehendes Sedimentgestein
• Landestelle wahrscheinlich früheres Küstengebiet eines
salzigen Meeres
– Verteilung und Hämatitgehalt der Spherulen
– Auswaschungen im Gestein
– Sulfatsalz- und Jarositablagerungen
– Wellenförmige Schichtung des Sediments
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Opportunity-Ergebnisse
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Es verbleiben offene Fragen
• Was ist mit dem Wasser passiert?
• Was ist mit der Atmosphäre passiert?
• Hatte Mars ein Magnetfeld?
• Gab es Leben auf dem Mars?
• Gibt es Leben auf dem Mars?
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Wie geht es weiter?
• Europa
– Das Aurora-Programm
• NASA:
– Mars Reconnaissance Orbiter, 2005
– Polarer Lander Phoenix, 2007
– Mars Surface Laboratory, frühestens 2009
– Probenrückführung
– Bemannte Erkundung des Mondes und Mars?
• Russland
• Japan
– Lunar-A
– Selene
• China, Indien?
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EXOMARS: Europas Rover
• Vorgesehenes Startjahr: 2009
• Wissenschaftliche Missionsdauer: 6 Monate
• Exobiologisches Experimentenpaket “Pasteur”
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Vorschläge für Pasteur
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MARS SAMPLE RETURN
•
Missionsziel: bis zu 500 Gramm Boden- und Atmosphärenproben in versiegeltem Container sicher zur Erde bringen
•
Getrennte Starts mit zwei Raketen
1.
Orbiter und Rückführkapsel
2.
Lander und Aufstiegseinheit
•
Rendezvous im Marsorbit
•
Start 2011
•
Missionsdauer: ca. 3 Jahre
Michael Khan
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MARS SAMPLE RETURN
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MARS SAMPLE RETURN
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Globale Staubsturmsaison
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Globale Staubsturmsaison
Michael Khan
- European Space Operations Centre
8. Mai 2004
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Technologische Herausforderung
Michael Khan
•
Weiche Landung
•
Aufblasbarer Hitzeschild
•
Aerodynamischer Einfang
•
Aerodynamische Abbremsung
•
Start von einem anderen Planeten
•
Probenentnahme, sichere Versiegelung
•
Rendezvous im Orbit
•
Schwerlastträger
•
Zusammenbau im Orbit
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2033: Bemannter Marsflug?
Michael Khan
- European Space Operations Centre
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Bemannte Mission: Wie?
1. Starts aller Komponenten
mit Schwerlastraketen
9. Eintritt der
Landekapsel
8. Rückkehr zur
Erde, 8-10 Monate
2. Zusammenbau
im Erdorbit
“1000-TageMission”
5. Absetzen des
Landers, Oberflächenaufenthalt 1-18 Monate
6. Aufstieg des
Landers,
Rendezvous
3. Transfer zum
Mars, 6-10 Monate
Michael Khan
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7. Marsflucht
8. Mai 2004
4. Einschuss in
Marsbahn, Marsphase 500-600 d 29
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Mögliches Raumschiff?
Solargeneratoren hier noch
nicht ausgefahren
Michael Khan
- European Space Operations Centre
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1000-Tage-Mission
Staubstürme!
Direkte Transfers
Langer Aufenthalt
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- European Space Operations Centre
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Abbruchmission – 2 Jahre
Venus-Vorbeiflug
Kurzer Aufenthalt
Staubstürme!
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