Venus Express: Endphase mit gewagten Testmanövern
Das Ende der achtjährigen Erfolgsstory bei der Erkundung unseres Nachbarplaneten Venus naht: Europas Raumsonde Venus Express wird im Laufe des Jahres in die höllische Atmosphäre der Venus stürzen und verglühen. Für die letzte Phase haben die Flugingenieure des Europäischen Kontrollzentrums ein anspruchsvolles Zusatzprogramm entwickelt. Die Venus wird zum Testareal für zukünftige Landungen auf dem Mars.
Auch die erfolgreichste Raumsonde gibt irgendwann ihren Geist auf. Spätestens dann, wenn ihre Tanks leer sind. Dieses Schicksal droht in absehbarer Zeit der europäischen Mission Venus Express. Die im November 2005 gestartete Sonde befindet sich seit April 2006 in der Umlaufbahn unseres inneren Nachbarplaneten. Spätestens Ende des Jahres wird sie jedoch unwiderruflich in der dichten Atmosphäre der Venus verglühen.
Die Forscher sind mit dem bisherigen Missionsverlauf höchst zufrieden. Die für eine anderthalbjährige Einsatzzeit ausgelegte Planetensonde arbeitet nun schon im neunten Jahr. Auch sechs der an Bord befindlichen sieben Forschungsinstrumente funktionieren noch immer tadellos. Hierzu gehören Spektrometer, ein Plasma-Analysator, eine Kamera und ein Magnetometer.Deshalb verlängerte die ESA mehrfach die Missionszeit, letztmals bis zum 31. Dezember 2014.
Gratisenergie durch Aerobreaking
Für die Endphase haben sich die Verantwortlichen im Europäischen Satellitenkontrollzentrum ESOC in Darmstadt ein Bonusprogramm der besonderen Art einfallen lassen. Es heißt „Aerobraking“ oder „Atmosphärenbremsung“. Darunter versteht man die gezielte Veränderung der Umlaufbahn eines Raumflugkörpers durch Reibung an den Gasen der planetaren Atmosphäre. Das universelle Verfahren kann an allen Körpern im Weltraum angewandtwerden, die eine Atmosphäre besitzen.
Aerobraking-Manöver dienen der Bremsung des Raumflugkörpers. Sie werden für die Rückführung von Kapseln sowie für Vorbeiflüge an Planeten genutzt. Am häufigsten wird das diffizile Verfahren bei interplanetaren Missionen genutzt. Die Geschwindigkeit der ankommenden Raumsonde liegt oft über der Fluchtgeschwindigkeit des Planeten. Erst durch Abbremsen wird die Sonde in eine Umlaufbahn um den Planeten gelenkt. Ist die Endbahn aber zu flach, entweicht die Raumsonde ins Nirwana des Weltraums. Ist die Bahn zu steil, verglüht sie.
Erfolgreiches Aerobraking, das heißt die sichere Durchquerung der oberen Atmosphärenschichten, setzt deshalb detaillierte Kenntnisse des Zielobjektes voraus. Einige Marsmissionen der Sowjetunion und der USA scheiterten am Aerobreaking, da die Atmosphäre des Roten Planeten wesentlich komplizierter ist, als zunächst angenommen. Auch der ESA-Lander Beagle gehört hierzu.
Testfeld für Marslandung
Die ESA-Spezialisten nutzen die Venusatmosphäre, umdas Aerobrakingverfahren bei unterschiedlichen Bedingungen zu testen. Diese Erfahrungen werden der zweiteiligen ExoMars-Mission zugute kommen, deren Starts für 2016 und 2018 vorgesehen sind. Da eine Atmosphärenbremsung die für die notwendigen Bremsmanöver mitzuführenden Treibstoffvorräte reduziert, könnte die Nutzlastkapazität der Marssonden allein durch ein zielgenaues Aerobraking und ein modifiziertes Design gesteigert werden.
Bei der 2016 startenden ExoMars-Mission führt der Orbiter zunächst nur einen Landedemonstrator mit. Gelingt die Generalprobe – die weiche Landung des Demonstrators auf der Marsoberfläche – gibt es grünes Licht für den Start des europäischen Marsrovers im Jahre 2018.
Im Folgenden „Web Special“ erwarten Sie interessante Details zum Aerobraking an der Venusund spannende Hintergrundinformationen zum aktuellen Stand der Venusforschung.
1. Riskantes Aerobreaking an turbulenter Venus-Atmosphäre
2. Venus: Zwillingsplanet der Erde
