Mars Orbiter Mission

 

 

 

 

 

 

Mars Orbiter Mission (MOM)

 

Mars Orbiter Mission (MOM), inoffiziell in den Medien auch Mars-Reisender genannt, ist eine Raumsonde der indischen Raumfahrtbehörde ISRO, die mit einer PSLV-Rakete auf den Weg zum Mars gebracht wurde.

Der Start erfolgte am 5. November 2013 um 9:08 UTC mit einer PSLV-XL-Rakete vom Satish Dhawan Space Centre in Andhra Pradesh. Zunächst schwenkte sie in eine Umlaufbahn um die Erde ein.

Mars Orbiter - Flugbahn der Raumsonde

Am 30. November 2013 verließ sie dann mit einem 22-minütigen Brennen des Haupttriebwerks ihre Umlaufbahn und nahm Kurs auf den Mars.

Sie hat am 24. September 2014 den Mars erreicht und ist dort in eine stark elliptische Umlaufbahn mit 500 × 80.000 km eingeschwenkt.

Beim Eintritt in den Mars-Orbit wurde die Sonde um 07:17 Uhr indischer Zeit von einer Geschwindigkeit von 22,2 Kilometern pro Sekunde auf 4,4 Kilometer pro Sekunde abgebremst, sodass die Sonde den Mars derzeit in 3,2 Erdtagen umkreist. 

Am 25. September 2014 übertrug die Mars Color Camera (MCC) aus rund 8449 km Höhe ein erstes Farbfoto der Mars-Atmosphäre.

Ziele der Mars Orbiter Mission

 

Die Hauptaufgabe der Mission war das erfolgreiche Einschwenken in einen stabilen Orbit um den Mars. Zu den weiteren Zielen zählen die Erprobung von Tiefenraumkommunikation und -navigation, die Planung und Durchführung einer interplanetaren Mission sowie die Integrierung von autonomen Funktionen der Sonde zur Überbrückung von Notfallsituationen.

Mangalyaan soll voraussichtlich mindestens sechs Monate den Mars umkreisen und mit seinen solarbetriebenen Instrumenten das Wetter des roten Planeten untersuchen. Als Nebeneffekt erhoffen sich die indischen Wissenschaftler Erkenntnisse über den Verbleib des einstmals flüssigen Wassers auf der Oberfläche und über das in der Atmosphäre enthaltene Methan.

 

Technik und Aufbau von Mars Orbiter

 

Der Aufbau der Marssonde basiert auf den Erfahrungen mit IRS/INSAT/Chandrayaan-1 und wurde den Erfordernissen entsprechend angepasst. Der Zentralzylinder besteht aus Aluminium und Kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFRP), die Paneele aus Metallwaben und CFRP. Die Strukturbauteile wurden von Hindustan Aeronautics (HAL) in Bangalore hergestellt, montiert wurden die Grundstruktur und die Untersysteme des Marsorbiters im ISRO Satellite Centre (ISAC) in Bangalore, wo auch der Einbau der wissenschaftlichen Nutzlast erfolgte.

Um den zentral eingebauten Treibstofftank und das Haupttriebwerk gruppieren sich acht Steuerdüsen mit je 22 Newton Schub, vier Reaktionsräder für die Lageregelung, die dreiteiligen Solarzellenpaneele sowie je eine Mittelgewinn- (MGA), Hochgewinn- (HLA) und TT&C-Antenne (HGA).

Die HGA-Antenne mit einem 2,2 m durchmessenden Reflektor kommuniziert im S-Band und dient zum Empfang und Senden von Telemetrie- und TTC-Daten vom/zum Indian Deep Space Network (IDSN). Die Sensorik wird durch je einenStar Sensor, Solar Panel Sun Sensor und Coarse Analogue Sun Sensor vervollständigt. Die Systeme sind für autonomen Betrieb ausgelegt. Der MAR31750 Prozessor bildet den Kern des Steuerungssystems Attitude and Orbit Control (AOCE).

Das 440 Newton starke Haupttriebwerk (Liquid Apogee Motor) der Marssonde ist sehr robust ausgelegt: Für Treibstoffdrücke von 0,9 bis 2,0 MPa, Treibstofftemperaturen von 0 bis 65 °C, Brennstoff-Oxydator-Mischungsverhältnisse von 1,2 bis 2,0 sowie Spannungen von 28 bis 42 Volt.

Das Triebwerk kann mehrfach gezündet werden, könnte für rund eine Stunde unter Volllast betrieben werden und wurde nach der rund 10 Monate dauernden Reise zum Mars für das Einschwenken in den Marsorbit verwendet. Angetrieben werden Haupt- und Lagetriebwerke mit einer hypergolen Treibstoffkombination aus MMH und N2O4, wofür ein Treibstoffvorrat von 852 Kilogramm beziehungsweise 390 Litern zur Verfügung steht.

Die Stromversorgung wird mit drei Solarpaneelen von je 1,8 m × 1,4 m sichergestellt, die für eine Leistung von 840 Watt im Mars-Orbit ausgelegt sind. Eine Li-Ion-Zelle speichert 36 Amperestunden.

Die Startmasse betrug 1337 Kilogramm; die für die wissenschaftliche Nutzlast zur Verfügung stehende Masse musste aus Gewichtsgründen auf rund 14,5 Kilogramm reduziert werden.

 

Instrumente in der Mars Orbiter Raumsonde

 

Die Nutzlast von 14,5 kg verteilt sich auf fünf Instrumente:

 

Mars Color Camera (MCC)

 

Die 1,27 kg wiegende Kamera erfasst dreifarbige Bilder mit dem Fokus auf die Oberflächenmerkmale und die Zusammensetzung der Marsoberfläche und überwacht dynamische Ereignisse und das Wetter. MCC soll auch Aufnahmen von Phobos und Deimos und Vergleichsdaten für die anderen wissenschaftlichen Nutzlasten liefern.

Bereits am 19. November 2013 lieferte die Kamera kurz nach dem Start ein erstes Foto von der Erde. Die erste Aufnahme aus dem Mars-Orbit erfolgte am 25. September 2014. Dabei erweckte die Aufnahme eines Staubsturms auf dem roten Planeten am 28. September 2014 erstmals Aufsehen in der internationalen Presse.

 

Thermal Infrared Imaging Spectrometer (TISM)

 

TIS (3,2 kg) misst die thermische Emission während eines Marstages. Die charakteristischen Spektrallinie von Mineralien und Bodentypen liefern Daten zur Oberflächenzusammensetzung und Mineralogie.

 

Methane Sensor For Mars (MSM)

 

MSM (2,94 kg) misst den Gehalt von Methan in der Marsatmosphäre und erlaubt über die Messung der reflektierten Sonnenstrahlung Rückschlüsse auf seine Quellen und die räumlichen und zeitlichen Schwankungen des Methans.

 

Mars Exospheric Neutral Composition Analyzer (MENCA)

 

MENCA (3,56 kg) ist ein Vierpol-Massenspektrometer zur Messung von relativen Häufigkeiten der neutralen Bestandteile im Massenbereich von 1 bis 300 amu, mit einer Einheit Massenauflösung.

 

Lyman-Alpha-Photometer (LAP)

 

Der Photometer (1,97 kg) misst die relative Häufigkeit von Deuterium und Wasserstoff in den oberen Bereichen der Atmosphäre. Aus dem Häufigkeitsverhältnis können Rückschlüsse auf den Verlust des Wassers geschlossen werden.

 

Planung der Mission

 

Mylswamy Annadurai amtiert als Programmdirektor, S Arunan als Projektverantwortlicher und SK Shivkumar als sein Stellvertreter.

Der Zusammenbau der Systemkomponenten mit der PSLV-XL Rakete erfolgte ab 5. August 2013 beim ISRO Satellite Centre in Bangalore, Karnataka.

Am 2. Oktober 2013 wurde die Mars Orbiter Sonde zum Startgelände nach Sriharikotta im indischen Bundesstaat Andhra Pradesh transportiert.

Die Entwicklung der Mars Sonde benötigte insgesamt 15 Monate.

Am 19. Oktober 2013 verkündete K. Radhakrishnan, der Leiter der ISRO, dass der Start infolge der Verspätung des Telemetrie-Schiffs verschoben werden musste.

Nach Eintreffen des Telemetrie-Schiff auf den Fidschi-Inseln wurde der Start auf den 5. November 2013 festgelegt, der dann auch erfolgreich durchgeführt wurde.

Verlauf der Mars Orbiter Mission

Startdatum 5. November 2013, 9:08 UTC
Startrampe Satish Dhawan Space Centre, Indien
5. November 2013 Start der Raumsonde
30. November 2013 Verlassen des Erdorbits
11. Dezember 2013 Bahnkorrektur (TCM)
12. Juni 2014 2. TCM
15. September 2014 Initialisierung Marseintritt (MOI)
17. September 2014 4. Bahneintrittskorrektur
22. September 2014 Testzündung des Hauptriebwerks
24. September 2014 Eintritt in den Marsorbit
25. September 2014 Erstes Farbfoto der Marsoberfläche
(noch offen) Ende der Mission

Vergleich zu anderen Mars-Missionen

 

Die indische ISRO ist die vierte Weltraumorganisation, die nach der Sowjetunion, den USA und Europa (ESA) erfolgreich eine Sonde zum Mars gesendet hat.

Der MOM-Orbiter erreichte den Mars beinahe zeitgleich mit der US-amerikanischen MAVEN-Mission, die ähnliche Missionsziele aber mit einem mehr als zehnfachen finanziellen Aufwand erreichen soll.

Mit geplanten Gesamtkosten von umgerechnet etwa 57 Millionen Euro gilt die indische Marsmission als sehr günstig.

Ihre Sensoren für die Untersuchung der Marsatmosphäre sind zwar nicht so ausgefeilt, Indien kann damit aber beweisen, dass es zu einer Mission im interplanetaren Raum fähig ist.

Anmerkungen

Autorenliste Wikipedia

Copyright Fotos / Grafiken v.o.n.u.v.l.n.r.: Kevin M. Gill , Roland zh 

Lizenzbestimmungen Creative Commons Attribution-ShareAlike 3.0 Unported (abgekürzt)