Beim heurigen „International Technical Symposium on Navigation and Timing ITSNT“ 2022, wurde von einem Vertreter der europäischen Raumfahrtbehörde ESA ein interessanter Vortrag zur Mondmission ARTEMIS gehalten. Koordiniert von der ESA leisten europäische Unternehmen dabei zwei bedeutende Beiträge:
- Den Bau des Servicemoduls zur Versorgung der ORION-Raumkapsel
- Und die Erprobung von GNSS-Navigation für den Flug zum Mond.
Was genau ist das ARTEMIS-Programm?
Zitat 1:1 aus Wikipedia, weil deren Beschreibung ziemlich gut passt.
https://de.wikipedia.org/wiki/Artemis-Programm
Das Artemis-Programm ist ein bemanntes Raumfahrtprojekt der NASA in Zusammenarbeit mit internationalen Partnern. Ziel des Programms ist es, erstmals seit Apollo 17 wieder Astronauten auf dem Mond zu landen…..Anschließend sollen jährlich bemannte Mondlandungen stattfinden. ……
In Anspielung auf das Apollo-Programm wurde es nach Artemis benannt, der Mondgöttin und Zwillingsschwester Apollons in der griechischen Mythologie. Die erste Mondlandung war für das Jahr 2024 geplant, kann jedoch ….. voraussichtlich erst 2026–2028 stattfinden…….
Weiters vermeldet Wikipedia die Hauptkomponenten des gesamten Programms:
- Die Superschwerlastrakete SLS (Space Launch System)…..
Soll bis zu 26 Tonnen Nutzlast auf den Weg zum Mond bringen können…… - Das (Crew) Orion-Raumschiff ……..ist für eine Besatzung von bis zu vier Astronauten ausgelegt.
Orion besteht aus einer von Lockheed Martin gebauten Raumkapsel und dem „europäischen Servicemodul“, einer in Bremen gefertigten Antriebs-, und Versorgungseinheit….. - Einer den Mond umkreisenden Raumstation, der LOP-G (Lunar Orbital Platform-Gateway)….
Es handelt sich um eine modulare Raumstation, die in einer besonderen Umlaufbahn um den Mond platziert werden soll…… - Einer spezielle Version des SpaceX-Raumschiffs „Starship“, das als Mondfähre eingesetzt werden soll……..
Als Zielgebiet ist die Südpolregion des Mondes ausgewählt, da diese
- von der Erde aus sichtbar ist.
- nahezu ständig im Sonnenlicht liegt, und damit dort Energiegewinnung mittels Solarzellen möglich ist.
- gleichzeitig derartig tiefe Täler und Krater aufweist, auf deren in ständigem Schatten liegenden Grund Vorkommen von Wassereis vermutet werden.
Das NAVigations-Paket ist dabei der europäische Beitrag unter Fachaufsicht der ESA:
Das Project Lunar PATHFINDER: use of existing global GNSS to find to the moon.
ESA Simulationsrechnungen haben ergeben, dass die Streustrahlung aus den Antennen-Nebenkeulen der terrestrischen GNSS-Satelliten auch in der Umgebung des Mondes empfangen werden kann. Dazu sind modifizierte High-Sensitivity GNSS-Empfänger notwendig, die die zur decodierung notwendige Signal/Noise Ratio noch einmal um 13dB herunterdrücken.
Ein solcher Prototypempfänger wurde bereits gebaut und soll mit der geplanten, derzeit noch verzögerten, ARTEMIS I-Mission auf die Reise zum Mond gehen.
Dieser soll es ermöglichen, ein Raumschiff mittels terrestrischer GNSS-Signale bis zum 1. Lagrange Punkt des Zweikörper-Systems Erde-Mond navigieren zu können.
Zur Erinnerung: die Lagrange-Punkte – es gibt mathematisch deren fünf – sind jene Punkte, an denen sich die Schwerkraftfelder von zwei Körpern – in diesem Fall Erde und Mond – die Waage halten. Körper, die zu diesen Punkten gebracht werden, können dort mit einem Minimum an Treibstoffverbrauch „hängen“ bleiben.
Die Positionsgenauigkeit der terrestrischen GNSS-Signale reicht aber dort nicht mehr aus, um sicher die Mondoberfläche ansteuern zu können (Hinweis: ATSEP Fachkurs Teil NAV; „Geometric Diluton of Precision“ – der „GDOP“-Faktor). Daher werden weitere NAV-Komponenten unter dem Projekt „MOONLIGHT“ auf/über dem Mond installiert.
- Ein eigenes satellitengestütztes GNSS im S-Band, um Interferenzen mit Erd-GNSS Satelliten im L-Band zu vermeiden – also eigentlich dann ein „LNSS“ ein Lunar Navigation Satellite System.
Geplant sind vier Satelliten mit mit stark elliptischer Bahn,
APOGÄUM = 7500 km, PERIGÄUM = 300 km. - Und mehrere DME beacons auf der Mondoberfläche, mit einer Station direkt am Südpol des Mondes. Der Vortragende hat leider keine näheren Angaben zur Technologie gemacht.
- Die Stromversorgung erfolgt solar. Auf der von der Erde aus sichtbaren Südpolregion des Mondes sind volle Verschattungen nur an 3 – 5 Tagen pro Erdenjahr zu erwarten.
- Die geplante Positionsgenauigkeit soll initial < 50 m, später < 20 m ergeben.
Es wird interessant sien zu sehen, ob es stimmt. dass man "mit GPS" wirklich zum Mond navgieren kann.