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Archiv verlassen und diese Seite im Standarddesign anzeigen : Voyager 1: Weltraumveteran erreicht interstellaren Raum



astronews.com Redaktion
13.09.2013, 13:31
Die Raumsonde Voyager 1 hat den interstellaren Raum erreicht. Dies ist das Ergebnis der Auswertung neuer Daten, die die amerikanische Raumfahrtbehörde NASA am Donnerstagabend vorstellte. Danach befindet sich Voyager 1 bereits seit dem 25. August 2012 in einer Region mit interstellarem Plasma. Der Weltraumveteran ist derzeit rund 19 Milliarden Kilometer von der Sonne entfernt. (13. September 2013)

Weiterlesen... (http://www.astronews.com/news/artikel/2013/09/1309-020.shtml)

Mathias
14.09.2013, 10:45
Ist von den Voyager Sonden ein Nachfolger geplant ?
Mit der heutigen Technik ist es sicher Möglich eine Sonde zu bauen welche schneller ist und auch mehr Daten übermitteln kann.

Bynaus
16.09.2013, 13:40
Nun, mit NewHorizons ist gewissermassen ein "Nachfolger" unterwegs. Die Sonde wird 2015 am Pluto vorbeifliegen und dann weiter in den interstellaren Raum fliegen. Allerdings ist sie nicht so schnell unterwegs wie Voyager 1. Das hat nichts mit der Fortschrittlichkeit von Antrieben zu tun, sondern schlicht damit, dass Voyager 1 einen Swing-By am Saturnmond Titan durchgeführt hat, der ihr einen zusätzlichen Geschwindgkeitskick gegeben hat. Aber es hat sich, was Antriebe etc. angeht, in den letzten 40 Jahren kaum was geändert. Wir könnten zwar eine Raumsonde mit einem nuklear-elektrischen Antrieb ausstatten, der in der Lage wäre, durch langsame, aber stete Beschleunigung alle bisherigen Sonden zu "überholen" - aber zur Zeit sieht niemand einen überzeugenden Grund dafür, eine solche Sonde auch wirklich zu bauen - wohin sollte man sie auch schicken? Es gibt dort draussen keine Planeten mehr, wir kennen nur ganz wenige Asteroiden, und zum nächsten Stern ist es viel zu weit. Von allfälligem Interesse wäre evtl. das interstellare Medium selbst, sowie die Gravitationslinse der Sonne bei mehr als 550 AU. Aber es wird wohl noch einige Jahrzehnte dauern, bis sowas angepackt wird.

Kibo
16.09.2013, 22:23
Die Gravitationslinse (http://www.final-frontier.ch/der_ring_der_stimmen)nreichweite wäre natürlich ein tolles Ziel, ein besseres für ein Teleskop gäbe es nicht.

mfg

Bynaus
16.09.2013, 23:21
Ja - nur schade, dass ein solches Teleskop eben nur für den Bereich direkt hinter der Sonne (vom Teleskop aus gesehen) funktioniert. Man müsste also schon ein sehr lohnenswertes Ziel aussuchen. Aber wenn man sich einigermassen sicher wäre, ein Sternsystem mit ein paar terrestrischen Planeten in der HZ zu kennen, würde sich das evtl. schon lohnen. Wer weiss - vielleicht startet ja bereits in 10 Jahren die erste Cubesat-Flotte in alle möglichen Richtungen? :)

Kosmo
18.09.2013, 10:59
Wenn heute Nachmittag eine entsprechende Atmosphäre auf einem erdähnlichen Planeten in HZ nachgewiesen werden könnte, würde die Planung für eine Gravitationslinsenmission wohl losgehen. Leider ist unsere aktuelle Teleskoptechnologie dazu noch nicht ausreichend.

zabki
18.09.2013, 12:48
Wie müßte man sich ein solches Projekt wohl praktisch vorstellen? Würde man versuchen, eine möglichst exzentrische Umlaufbahn um die Sonne (quasi fast senkrecht von der Sonne weg) herzustellen? Oder wäre das heute noch vom Energieaufwand her illusorisch? Wie lange könnte man ein ineressierendes Objekt"im Visier" behalten?

Bynaus
18.09.2013, 17:06
Man würde die Sonde vermutlich auf einen Fluchtkurs schicken (wie Voyager 1 und 2, Pioneer 10 und 11 und New Horizons), so dass sie das Sonnensystem für immer verlässt. Bis es soweit ist, vergehen ja Jahrtausende, also bleibt mehr als genug Zeit für Beobachtungen.

In erster Näherung sieht man die Planeten des fernen Sterns etwa so gross, wie man sie in einer Entfernung von 550 AU (oder wie weit auch immer das Teleskop gerade von der Sonne ist) sehen würde. Die Winkelauflösung des Hubble Teleskops würde gerade ausreichen, um einen merkurgrossen Planeten aufzulösen (nachzulesen in den Kommentaren hier: http://www.centauri-dreams.org/?p=785). Im Prinzip ist es schon denkbar, im All gigantische Spiegel (100 m? 1 km? 10 km?) zu bauen und hinauszubeschleunigen, mit denen man dann auch sehr viel bessere Aufnahmen hinkriegt, mit Details der Oberflächen.

zabki
18.09.2013, 17:56
Danke!

Sehr interessanter Link für mich!

ralfkannenberg
18.09.2013, 18:18
Im Prinzip ist es schon denkbar, im All gigantische Spiegel (100 m? 1 km? 10 km?) zu bauen und hinauszubeschleunigen, mit denen man dann auch sehr viel bessere Aufnahmen hinkriegt, mit Details der Oberflächen.
Hallo Bynaus,

wenn es also Ausserirdische gibt, so ist davon auszugehen, dass die uns auf der Erde mit einer solcher Ausrüstung ausgestattet bereits "zuschauen".

Oder bewahrt uns der geringe Winkelabstand von der Sonne davor ?


Freundliche Grüsse, Ralf

Bynaus
20.09.2013, 01:31
Ich denke, du darfst dich beobachtet fühlen, denn der Winkelabstand spielt bei diesem Teleskop keine so grosse Rolle. :) Aber keine Sorge - ausserhalb von etwas weniger als 100 Lichtjahren weiss niemand etwas von dir! Zumindest niemand, dessen technologisch höchstentwickeltes Gerät ein Gravitationslinsenteleskop ist. ;)

Kosmo
22.09.2013, 02:20
Aber keine Sorge - ausserhalb von etwas weniger als 100 Lichtjahren weiss niemand etwas von dir! Zumindest niemand, dessen technologisch höchstentwickeltes Gerät ein Gravitationslinsenteleskop ist. ;)
Hoi, da wundert mich jetzt etwas die Absolutheit in der Aussage. Warum denn gerade diese Grenze?

FrankSpecht
22.09.2013, 04:41
Warum denn gerade diese Grenze?
Weil die Menschheit noch nicht viel länger starke Signale, die sich mit Lichtgeschwindigkeit ausbreiten, sendet.

Bynaus
22.09.2013, 10:57
...das, und vor allem weil ralfkannenberg wohl auch etwas weniger als 100 Jahre alt ist. :) Das heisst, seine Photonen sind noch nicht weiter als 100 Lichtjahre gekommen.

Kosmo
22.09.2013, 12:19
Ah ok, von ihm persönlich. Aber einer Ziviliation, dessen technologisch höchstentwickeltes Gerät ein Gravitationslinsenteleskop ist, traue ich es schon zu, dass sie an der Atmosphäre eines erdähnlichen Planeten in HZ ablesen kann, ob dort Leben existiert oder nicht . Und dann ist es doch nur eine Frage von Größe des Spiegels und Größe der Gravlinse, um auch Details - wie etwa Städte - erkennen zu können.

Das Erkennen der Menschheit mit Hilfe der Erdatmosphäre ist aber in der Tat nur in einem kürzeren Radius möglich.

Bynaus
22.09.2013, 14:55
Übrigens: es gäbe meiner Meinung nach schon zumindest ein lohnenswertes Ziel dort draussen: Sedna. Deren Perihel befindet sich bei 76 AU, da sollten wir hinkommen. Das beste wäre, wie oben angetönt, eine nuklear-elektrische Sonde zu schicken, die auf der Hälfte des Weges beschleunigt, und auf der zweiten Hälfte wieder bremst, so dass sie sogar in einen Orbit einschwenken könnte.

Nehmen wir mal einen NEXT-Thruster (state-of-the-art unter den demnächst einsetzbaren und gut getesteten Ionenantrieben), der nimmt eine Leistung von 7 kW auf und produziert damit eine Beschleunigungskraft von etwa 200 mN. Wenn wir den mit einigen ASRG (http://en.wikipedia.org/wiki/Advanced_Stirling_Radioisotope_Generator)s anfüttern, bräuchten wir also 5 davon (140 Watt, je), insgesamt 4 kg Pu-238. Wie schnell können wir damit beschleunigen? Um das zu wissen, müssen wir erst die Gesammtmasse der Sonde (inklusive Xenon-Treibstoff) ermitteln. Nehmen wir an, wir wollen die Sonde so bauen, dass sie total 100 km/s Geschwindigkeitsveränderung durchführen kann (wir können dann eine baugleiche Sonde zum Gravitationsfokus schicken). Dafür brauchen wir die Raketengleichung. Demnach ist die totale gewünschte Geschwindigkeitsänderung, delta-V, gleich der Ausströmungsgeschwindigkeit mal dem natürlichen Logarithmus des Produktes von Leermasse und Vollmasse (Leermasse + Treibstoff). Die Formel lässt sich dann umschreiben als Treibstoffmassenanteil = 1 - e^-(delta-V/Ausströmungsgeschwindigkeit) = 1 - e^-(100/42) = 1 - 0.092 = dh, über 90% der Vollmasse ist Treibstoff. Bei einem Instrumentenpackage von 500 kg (wie New Horizons; hier allerdings inkl. 100 kg für die 5 ASRGs) wäre die ganze Sonde also rund 5 Tonnen schwer - durchaus machbar! Welche Geschwindigkeiten können wir damit erreichen?

Fall 1) Gravitationsfokus. Hier ist die Sach einfach: die Sonde hat das Potential zur Geschwindigkeitsveränderung von 100 km/s, also ist das die Endgeschwindigkeit (= ca. 3 Promille c, oder 21 AU/Jahr = ca. 13'000 Jahre nach Alpha Centauri). Wir können die Beschleunigungsphase - angesichts der zu überwindenden Distanz von 550 AU - getrost ignorieren und einfach sagen, dass die Sonde etwa 30 Jahre braucht, um ihr Ziel zu erreichen.

Fall 2) Sedna. Hier wollen wir, näherungsweise, die Hälfte des Weges zum Aphel (der erst 2076 stattfindet, aber das ignorieren wir hier mal) beschleunigen, und die andere Hälfte des Weges bremsen. Tatsächlich liegt der Umkehrpunkt nicht in der Mitte, denn die Sonde verliert ja laufend Xenon, das heisst, wenn sie wieder bremst, ist das weniger Masse übrig, die gebremst werden müsste. Trotzdem muss der Umkehrpunkt bei einer Endgeschwindigkeit von 50 km/s liegen. Das heisst, wir können die Raketengleichung nochmals so anwenden, dass wir die für die Abbremsung gedachte Treibstoffmenge einfach zur Nutzlast rechnen und die Endgeschwindigkeit von 50 km/s vorgeben. Dann erhalten wir mit der oberen Gleichung: Treibstoffmassenanteil = 1 - e^-(50/42) = knapp 70% der Startmasse geht für die Beschleunigungsphase drauf, 70/90 = knapp 80% des Xenons. Die Überprüfung für den zweiten Teil der Reise lautet dann, dass nochmals 70% der Restmasse Treibstoff sein muss, also 0.3 * 5000 = 1500 (Sonde + restliches Xenon), davon 30% = 450 kg = Nutzlast -> stimmt etwa (inkl. Rundungsfehler?). Die genaue Strecke auszurechnen, habe ich bisher nicht hinbekommen (weiss jemand genaueres?), aber dafür dieses Applet hier gefunden: http://lexikon.astronomie.info/java/raketengleichung/function.html Die oben genannten Parameter der Sonde führen dazu, dass 50 km/s nach gerade etwa 1000 Tagen erreicht sind (3 Jahre), wobei die Abbremsung nurmehr 300 Tage in Anspruch nimmt. Allerdings liegt jetzt eine lange "coasting"-Strecke dazwischen, denn 50 km/s sind bereits nach ca. 1.7 Mrd km erreicht, und die Abbremsung dauert etwa 500 Mio km. Wir hätten also 11.3 AU (bis hinter den Saturnorbit!) Beschleunigung, 3.3 AU Abbremsung und 76-(11.3+3.3) = 61.4 AU freier Flug dazwischen, für die die Sonde 63.4/10.5 = 6 Jahre braucht. Insgesamt hätten wir also 3 Jahre Beschleunigung, 6 Jahre Coasting, 1 Jahr Abbremsung - eine solche Sonde könnte also innerhalb von nur 10 Jahren eine Nutzlast von 500 kg in einen Orbit um Sedna bringen. Ganz schön cool. :) (natürlich müsste man noch einige Details ausarbeiten, so etwa den Umstand das die Sonde aus dem Schwerefeld der Sonne hinausfliegt, dh, von ihr abgebremst wird, aber 50 km/s sind weit mehr als die Sonnensystem Flucht-Geschwindigkeit bei 12 AU, das wird vermutlich nicht einen so grossen Effekt haben)

ralfkannenberg
22.09.2013, 18:57
...das, und vor allem weil ralfkannenberg wohl auch etwas weniger als 100 Jahre alt ist. :) Das heisst, seine Photonen sind noch nicht weiter als 100 Lichtjahre gekommen.
Hallo Bynaus,

dann kannst Du diese 100 Jahre sogar noch besser abschätzen, denn ich werde erst im April nächsten Jahres 53 Jahre alt sein.


Freundliche Grüsse, Ralf

Physikmaus22
17.04.2015, 22:29
Sehr intressant :)