Cassini-Huygens

Vu Wikipedia
Wiesselen op: Navigatioun, sichen
Luxembourg road sign diagram A 15.gif Opgepasst: Un dësem Artikel gëtt grad geschafft. Fir Versiounskonflikter ze vermeiden, waart w.e.g. mat Ären Ännerunge bis dëse Message verschwonnen ass, oder kontaktéiert de Benotzer (SITCK), dee grad dru schafft.

Wa méi wéi zwéin Deeg näischt um Artikel geännert gouf, ka jiddwereen um Artikel weiderschaffen. Wann der näischt wëllt um Artikel änneren, loosst w.e.g. d'Schabloun stoen.

Cassini-Huygens
Kënschtleresch Duerstellung vum Cassini (grouss Sond) an Huygens (lénks) virum Titan (ganz vir) a Saturn (Hannergrond)
Missiounszil Saturn a seng Mounde
COSPAR-Bezeechnung 1997-061A
Dréierrakéit Titan-IV(401)B
Optrag vun der NASA
Startmass 2523 kg
Start 15. Oktober 1997, 8:43:00 UTC
Startplaz Cape Canaveral SLC-40
Missiounsenn 15. September 2017, 12:08 UTC [1]

Cassini-Huygens ass de Numm vun enger Missioun mat zwou Raumsonde fir d'Erfuerschung vum Planéit Saturn a senge Mounde. Beim Cassini handelt et sech ëm en Orbiter, deen op Order vun der NASA vum Jet Propulsion Laboratory gebaut gouf, fir d'Objete aus der Saturnëmlafbunn z'ënnersichen. Den Huygens (konstruéiert vun Aérospatiale op Order vun der ESA) gouf als Lander konzipéiert, dee sech vum Cassini ofkoppele gelooss huet, fir um Mound Titan ze landen an dee mat direkte Miessunge an der Atmosphär am op der Uewerfläch z'erfuerschen. Dat ass duerch déi dicht Atmosphär vum Mound noutwendeg, well den Orbiter dat mat hiren Innstrumenter net hi kréien. Un der Missioun ass och déi italienesch Raumfaartagentur ASI bedeelegt.

Déi béid uneneegekoppelt Sonden goufen de 15. Oktober 1997 vum Launch Complex 40 op Cape Canaveral mat enger Titan-IVB-Rakéit gestart. Den 1. Juli 2004 ass de Cassini an d'Saturnëmlafbunn ëm de Saturn ageschwenkt, an de 14. Januar 2005 ass d'Huygens dräi Woche no der Trennung vum Cassini op dem Mound Titan gelant an huet dono 72 Minutte laang Datenop d'Äerd geschéckt.

De Lander, wéi och de Cassini-Orbiter haten mat hire wëssenschaftlechen Instrumenter vill nei, deelweis revolutionär Erkenntnesser a Bezuch op de Saturn a seng Mounde geliwwert. D'Missioun gouf acks verlängert a soll de 15. September 2017 mam Antrëtt vun der Sond an d'Saturnatmosphär enden.

Virgeschicht[änneren | Quelltext änneren]

Cassini während der Montage

Entwécklung[änneren | Quelltext änneren]

Eng Missioun zum Saturn an Titan gouf scho kuerz nom Erfolleg vun de Sonden Voyager 1 an Voyager 2 (gestart 1977, 1980 beim Saturn) a Betruecht gezunn. Am Joer 1983 gouf eng Studie vum Solar System Exploration Committee virgestallt, déi véier Planéitemissiounen bis zum Joer 2000 virgesinn hunn. Beim Komitee huet et sech ëm een Zesummenschloss tëscht de Gremie fir Weltraumfuerschung vun der europäescher Wëssenschaftsstëftung an der National Academy of Sciences, dee schonns 1982 hir Aarbecht opgeholl hat. Nieft der Cassini-Missioun (deemols nach als „Saturn Orbiter/Titan Probe“-Programm resp. SOTP bezeechent) entstoungen sou och d'Magellan-Raumsond an de Mars Observer. Am Ufank huet d'Saturn/Titan-Missioun nach zum "Mariner Mark II"-Projet gehéiert, an deem senge Kader och eng ähnlech gebaute Sond fir de Laanschtfluch bei engem Asteroid oder Koméit, genannt "Comet Rendezvous/Asteroid Flyby" (CRAF), entwéckelt sollt ginn. Fir Käschten ze spueren, war geplangt, béid Sonden aus méiglechst ville selwechten Instrumenter a Systemer ze konstruéieren. No positiv Ënnersich, déi kooperativ vun der ESA an der NASA duerchgefouert goufen, hat d'ESA no éischte Studien zu der Sond 1986 d'Zesummenaarbecht akzeptéiert. D'Sond krut de Numm "Cassini", genannt nom Giovanni Domenico Cassini, deen d'Saturnmounde Iapetus, Rhea, Dione an Tethys entdeckt hat.

Am Zäitraum 1987 bis 1988 ass d'Entwécklung vun der Mariner-Mark-II-Sond weider viru gaangen, während an Europa am Kader vum „Horizon 2000“-Programm éischt Studien zu der Titan-Landesond duerchgefouert goufen. D'Landesond ass nom Christiaan Huygens genannt ginn, deen de Mound entdeckt hat an d'Saturnréng als éischte korrekt verstanen hat. Am Joer 1989 goufen d'Mëttele fir d'Entwécklung vun der Mariner Mark II bewëllegt, awer schon dräi Joer méi spéit goufen d'Ausgaben fir d'Sond duerch de Kongress begrenzt, sou datt d'CRAF-Missioun gestrach ginn ass. Duerch d'Astellung vum CRAF-Projet koum sou och dat ganzt Cassini-Projet a Gefor. Dorophin huet den deemolegen Direkter vun der ESA, de Jean-Marie Luton, e Bréif un den Vizepresident vun de Vereenegte Staate vun Amerika Al Gore, an den Aussenminister vun de Vereenegte Staate vun Amerika Warren Christopher an un denGoldin (NASA-Direkter) geschriwwen. Besonnesch huet hien den Allengank vun den USA an där Ugeleegenheet kritiséiert:

Virbereedung vum Cassini-Huygens am Oktober 1996 fir en Temperatur- a Vibratiounstest

Kuerz Zäit méi spéit huet de Goldin d'Weiderféierung vum Projet akzeptéiert. Trotzdeem war d'Missioun 1995 nees eng Kéier an d'Bléckfeld vum United States Senate Committee on Appropriations geroden, deen de Projet astelle wollt. Déi Entscheedung gouf nees zréckgeholl. Déi eenzel Komponente vun de Sonde goufen 1996 zesummegebaut an éischten Tester ënnerzunn. De Cassini gouf den 21. Agrëll 1997 op Cape Canaveral transportéiert, wou am Summer déi lescht Tester gemaach goufen.

Parallel zum Cassini-Programm an den USA gouf an Europa die Huygens-Landesonde entwéckelt, woubäi och d'NASA bei wichtegen Décisiounen bedeelegt war. Während der Entwécklung vum Huygens goufen am ganzen dräi Prototype gebaut, fir eenzel Aspekter wéi zum Beispill d'elektresch Systemer oder d'Drofähegkeet vun der Konstruktioun ze testen. Am Abrëll 1991 goufen d'Definitiounen vun den Ufuerderungen an den éischten Designvirschlag akzeptéiert. Am Fréijoer 1994 goufen dann d'Konzepter fir déi mechanesch an elektresch Systemer verifizéiert. Déi lescht a wichtegst Hürd, eng kritesch Ënnersich vum ganzen Design, gouf am September 1995 ofgeschloss. An de nächsten zwee Joer huet nach eng extern Kommissioun vun der NASA d'Konzept op seng Asazméiglechkeet ënnersicht. Allerlescht Tester waren am Joer vum Start (1997).

De Start war de 15. Oktober 1997. 5.000 Leit aus 18 Natiounen weltwäit waren un der Missioun bedeelegt.

Käschten[änneren | Quelltext änneren]

D'Käschten vum Projets gi vun der NASA esou uginn:[2]

Posten Käschten
Entwécklung virm Start 1422 Mio. US$
Missiounsënnerstëtzung 0710 Mio. US$
Missiounsnofolgung 0054 Mio. US$
Start 0442 Mio. US$
Käschte vun der ESA 0500 Mio. US$
... dovun aus Däitschland[3]:   zirka 120 Mio. EUR    
Käschte vun der ASI 0160 Mio. US$
Total 3288 Mio. US$

Et goufen all Joer Käschte vun 60 Milliounen US-Dollar.[4]

Missiounsziler[änneren | Quelltext änneren]

D'Cassini-Huygens-Missioun gouf konzipéiert, fir d'Versteesdemech iwwer vill Objete a Virgäng am Saturnsystem ze verbesseren. Virum Start gouf vun der NASA an der ESA folgend Fuerschungsschwéierpunkte definéiert:

Titan[änneren | Quelltext änneren]

  • Bestëmmung vun der Atmosphärzesummesetzung an d'Isotopenverhältnesser, inklusiv den enthalenen Edelgaser; historesch Entwécklung
  • Observatioun vun der Gasverdeelung an der Atmosphär, Sich no weideren organesche Verbindungen an der Energiequell fir chemesch Prozesser an der Atmosphär, Studium vun der Verdeelung vun Aerosolen
  • Miessung vu Wanden an Temperatur, Ënnersich vun der Wollekenbildung an der saisonale Verännerungen an der Atmosphär, Siche no elektreschen Entluedungen
  • Ënnersich vun der irweschter Atmosphär, besonnesch am Hibléck op Ionisatiounseffete an hir Roll als Quell fir elektresch gelueden an ongelueden Deelercher fir d'Magnéitosphär
  • Erfaassung vun der Uewerflächestruktur an -zesummesetzung souwéi Ënnersich zum Moundkär

Magnetosphär[änneren | Quelltext änneren]

  • Bestëmmung vun der geneeën Konfiguratioun vum axial-symmetresche Magnéitfeld a seng Bezéiung zu der Radiostralung am Kilometerberäich
  • Bestëmmung vun der Zesummesetzung, Quellen a Senken vu geluedenen Deelercher an der Magnéitosphär
  • Ënnersich vun de Wellen-Deelercher-Interaktiounen, Dynamik vun der Magnéitosphär op der Dagsäit, dem Magnéitotail vu Saturn an de Wiesselwierkunge mat Sonnewand, Mounden an de Reng
  • Studien zu der Wiesselwierkung vun der Titanatmosphär an Exosphär mam ëmeiende Plasma

Veräiste Mounde[änneren | Quelltext änneren]

  • Ermëttlung vun de generellen Eegenschaften a geologescher Vergaangenheet vun de Mounde
  • Erfuerschung vun de Mechanismen fir Verformung vun den uewerflächlechen a bannenzeger Kuuscht
  • Ënnersich vun der Zesummesetzung a Verdeelung vum Uewerflächematerial, besonnesch donkel, organesch Matière souwéi déi mat niddregem Schmëlzpunkt
  • Erfuerschung vun de Wiesselwierkunge mat der Magnéitosphär an dem Rengsystem, souwéi méiglech Gasabréngung an d'Atmosphär

Saturn a säi Ranksystem[änneren | Quelltext änneren]

  • Studien zu der Konfiguratiounvun de Réng an zu den dynamesche Prozesser, duerch déi d'Réng entstane sinn
  • Kartéierung vun der Zesummesetzung a gréisstenofhängeger Verdeelung vum Rankmaterial
  • Ënnersich vun de Wiesselwierkunge vun de Réng mat der Magnetosphär vum Saturn, Atmosphär an Ionosphär souwéi mat de Mounde
  • Bestëmmung vun der Stëbs- a Meteoritteverdeelung an der Géigend vun de Saturnréng
  • Bestëmmung vun der Temperatur, Wollekeneegeschaften an Zesummesetzung vun der Atmosphär
  • Miessung vun de globale Wande, inklusiv vun de Wellen- a Wirbelstrukture
  • Observatioun vun de Wollekestrukturen a -prozesser
  • Erfuerschung vun der bannenzeger Struktur an Rotatiounseegeschafte vun der déiwer Atmosphär
  • Studium vun den deeglechen Ännerungen an dem Afloss vun der Magnéitosphär op d'Ionosphär
  • Bestëmmung vun de Restriktioune fir Modeller fir d'Erfuerschung vun der Genesisgeschicht vum Saturn
  • Ënnersich vu Quellen an der Struktur vu Blëtzer a stateschen Entluedungen an der Atmosphär

Technik vum Cassini-Orbiter[änneren | Quelltext änneren]

Radionuklidbatterie, inkl. Abschirmung (1 von 3) Radionuklidbatterie, inkl. Abschirmung (1 von 3) Elektronikring und Temperaturregelsysteme (umfasst die gesamte Ebene) Elektronikring und Temperaturregelsysteme (umfasst die gesamte Ebene) Hochgewinnantenne Hochgewinnantenne Niedriggewinnantenne (1 von 2) Niedriggewinnantenne (1 von 2) Sternensensoren (2 von 2) Sternensensoren (2 von 2) Heliumtank Heliumtank Reaktionsrad (1 von 4) Reaktionsrad (1 von 4) Haupttriebwerke (2 von 2) Haupttriebwerke (2 von 2) Lagekontrolltriebwerk (1 von 4) Lagekontrolltriebwerk (1 von 4) Hydrazintank HydrazintankCassini spacecraft de 3.png
Iwwer dëst Bild

Mat enger Startmass vun 5364 kg (dovun 3132 kg Dreifstoff) ass de Cassini déi schwéierst US-amerikanesch Raumsond, déi jeemols gebaut gouf. Hir zylinderfërmeg 6,7 m héich a 4 m breet Zell besteet haaptsächlech aus Aluminium an ass a verschidde Flächen agedeelt (vun ënnen no uewen: Undriff, ënnescht Ausrëschtungsfläch plus Energieversuergung, ierwescht Ausrëschtungsfläch, Kommunikatioun). Wéinst der Fluchbunn vun der Sond ass e komplext Klimasystem integréiert ginn, dat d'Asazfäegkeet souwuel bei der Venus wéi och beim Saturn sécherstellt. Während dem Swing-by-Manöver bei der Venus muss de Cassini wéinst der kuerzer Distanz zu der Sonn gekillt ginn, wat duerch goldbeschichte Mylar-Folie[5] op der sonnenzougedréiter Säit a Radiatoren op der sonnenofgedréiter Säit vun der Sond realiséiert gouf. Beim Saturn ass d'Sonnestralung nees esou kleng, datt eng Beheizung vun der Elektronik an de wëssenschaftlechen Instrumenter noutwendeg gëtt. Dat geschitt haaptsächlech duerch d'Benotzen vun der Ofwiermt vun den dräi Radionuklidbatterien, an anerwäerts duerch kleng Heizwiderstänn.

Energieversuergung[änneren | Quelltext änneren]

Eng vun den dräi Radionuklidbatterien
Schnëttduerstellung vun engem GPHS-RTG

Wéinst der grousser Distanz zu der Sonn beim Saturn goufen bei Cassini dräi Radionuklidbatterien (Bezeechnung: „GPHS RTG“) zu der Energieversuergung agesat, well Solarzelle wéinst der gebrauchter Gréisst a Mass net ze gebrauche waren. Gefëllt sinn déi 56 kg schwéier Batterien mat jee 12,2 kg vun der Verbindung Plutoniumdioxid (dovun sinn jee 9,71 kg 238Pu), dat duerch säi radioaktiv α-Zerfall (Hallefwäertszäit: 87 Joer) pro Batterie 4400 Watt Wärmeleeschtung fräisetzt.[6] D'Wärmt gëtt mëttels Silicium-Germanium-Thermoelementer mat enger Effizienz vu 6,5 bis 7 % an elektresch Energie ëmgewandelt. Déi elektresch Leeschtung pro Radioisotopenbatterie ass beim Start 285 Watt (am ganzen 855 Watt) an hëlt zanterhir pro Joer ëm 3,1 % of, well d'Aktivitéit vum Plutonium stänneg ofhëlt an d'Thermoelementer duerch Ofnotzung ëmmer méi ineffizient ginn. 2010 hunn all Batterien zesummen ongeféier 670 Watt elektresch Leeschtung geliwwert, zum Enn vun der Missioun 2017 sollen nach ronn 605 Watt zur Dispositioun stoen.[7]

Well déi 29,4 kg Plutonium héichgëfteg an eng ganz staark Quell vu Radioaktivitéit sinn, gouf bei der Konstruktioun vun der RTGs e méischichtegt Sécherheetssystem entwéckelt: De Plutonium läit als gesintert Plutoniumdioxid vir, dat eng Keramikmatrix bilt,[8] déi bei mechanescher Belaaschtung an gréisser Brochstécker zerbrécht, awer net zu rengem Stëbs gëtt, deen ageotemt kéint ginn. Ausserdeem widersteet d'Verbindung Plutoniumdioxid der Hëtzt beim eventuellen Neesantrëtt an d'Atmosphär, ouni ze verdämpen, a reagéiert chemesch net mam Sauerstoff oder Stéckstoff vun der Loft, nach mam Waasser an och kaum mat anere Stoffer. An der Batterie ass d'Plutoniumkeramik an 18 eenzel Kapselen ënnerbruecht, déi all en eegent Hëtzschëld an en opprallséchert Gehais hunn. Bannenzeg vun de Kapselen ass d'Keramik vun etleche Loen vun ënnerschiddliche Materialien ëmginn (dorënner Iridium a Graphit), déi duerch hiren héije Glouspunkt an hir grouss Resistenz géigeniwwer Korrosioun den Austrëtt radioaktiver Stoffer no engem Opschlag verhënnere sollen. Déi baussenzeg Schutzbarrière besteet aus enger Kuelefaserëmmantelung an dem Aluminiumgehais.

Fir d'Energieverdeelung ass d'Power and Pyrotechnic Subsystem (PPS) zoustänneg. Et suergt fir d'Produktioun vun der Bordspannung vun 30 Volt Gläichspannung (op zwou Leitunge mat jee +15 V an −15 V) an initiéiert pyrotechnesch Virgäng, zum Beispill d'Oftrennung vun der Centaur-Uewerstuf. De Stroum gëtt iwwer e Kabelsubsystem (Cabling Subsystem, CABL) verdeelt, dat aus iwwer 20.000 Kabelverbindunge besteet an zirka 1630 Verbindungskniet opweist. Am ganzen goufen iwwer 12 km Kabelsträng am Cassini-Orbiter verbaut. D'Verkabelung ass elektresch vollstänneg passiv an huet keng Leeschtungselektronik oder Komponente fir d'Datenveraarbechtung, woumat si nëmmen der Stroumféierung an dem Datentransfer déngt.

Den Engineering Flight Computer
De Massespäichermodul
E Modul vum EPS

Elektronik[änneren | Quelltext änneren]

Déi béid wichtegst Elementer vun der Elektronik sinn déi béid SSD-Massespäicher an den Engineering Flight Computer (EFC) vun der Firma IBM,[9] dee fir all Steierungsaufgaben bannenzeg der Sond zoustänneg ass. Hien huet iwwer am ganzen 58 Mikroprozessere,[10] dorënner ee vum Typ MIL-STD-1750A.

Dee Prozesser koum schonn an etleche Militärsystemer (ë. a. Northrop B-2, General Dynamics F-16 an Hughes AH-64) zum Asaz a gouf déi éischte Kéier fir eng Raumfaartmissioun benotzt. Hie baséiert op enger 16-Bit-Architektur, huet eng Recheleeschtung vun 1,7 MIPS an huet intern iwwer 8 kbit Späicher.[11] De Aarbechtsspäicher vum EFC ass 32 Mbit grouss a besteet aus SRAM-Späicherzellen, déi géigeniwwer konventionellen SDRAM-Zellen zwar wiesentlech manner Kapazitéit hunn, awer méi stralungsresistent sinn a méi héich Datequoten erlaben.

Um Spaweck[änneren | Quelltext änneren]

Commons: Cassini-Huygens – Biller, Videoen oder Audiodateien

Referenzen[Quelltext änneren]