Raumsondendesign basierend auf beabsichtigter Erkundungstrajektorie? [geschlossen]

Über diesen Link: hier ist es möglich, sich ein Bild von den Regionen zu machen, in die seit Beginn der Weltraumforschung Raumsonden geschickt wurden.

Aber meine Frage ist, was sind die wesentlichen Teile, die in jedem Raumsondendesign obligatorisch enthalten sind, und zweitens, wie unterscheiden sich Konstruktion und Betrieb einer Raumsonde je nach beabsichtigter Reise?

Sonden sind so nah an den Grenzen unserer technischen Fähigkeiten, dass ich nicht sicher bin, ob es eine garantierte Gemeinsamkeit zwischen den Missionen gibt. Die meisten Sonden müssen über Funk kommunizieren und Beobachtungen mit irgendeiner Instrumentierung durchführen, die beide eine Art Stromversorgung benötigen, und die meisten müssen auch die Lagekontrolle verwalten. Die Details dieser, sowie im Grunde alles andere, hängen von den Einschränkungen der Mission ab. Das ist also wirklich zu weit gefasst, um gut zu antworten.
Weiter zu Nathan Tuggys Kommentar, Design sollte von Anforderungen gesteuert werden, von denen es in viele Richtungen führen könnte. Betrachten Sie diese Fragen zu den Forschungszielen a) Besucht es ein Objekt (Planet/Asteroid) oder beobachtet es die Sonne oder ein interplanetares Medium? b) beim Besuch eines Objekts – Messfelder, atmosphärische Spektroskopie, Bildgebung usw. Wir haben noch nicht darüber nachgedacht, ob es sich um einen Vorbeiflug, einen Orbiter oder einen Lander handeln würde – das könnte eher ein langer Weg in die Lösung als in die Anforderungen sein. Ich hoffe das hilft. Wenn Sie die Frage überarbeiten möchten, können Sie Ihre Gedanken gerne mitteilen.

Antworten (3)

Die Herstellung von Sonden ist im Allgemeinen keine Massenproduktion, sondern eher eine Handarbeit. Die Startkosten sind hoch, und daher ist es wichtig, die Masse der Sonde zu minimieren, auch wenn dies viel Arbeit erfordert. Daher werden Sonden oft sehr individuell konstruiert.

Es gibt jedoch einige Dinge, die die Sonde haben muss:

  • Ein Netzteil
  • Kommunikationsausrüstung
  • Eine wissenschaftliche Nutzlast (Diese wird natürlich stark variieren)
  • Antrieb (normalerweise)

Aber auch diese können auf unterschiedliche Weise erreicht werden, z. B. wie Sonnenkollektoren im inneren Sonnensystem verwendet werden, wo genügend Sonnenlicht vorhanden ist, und RTGs , wo die Sonne zu schwach ist.

Als Kriterium muss eine Sonde Daten zur Erde zurücksenden, um nutzbar zu sein. Eines der wenigen Dinge, die Sonden gemeinsam haben müssen, sind daher Antennen.

Nur um ärgerlich umständlich zu sein: Es ist nicht unbedingt erforderlich, dass eine Antenne enthalten sein muss. Ein retroreflektierender Satellit kann für Experimente verwendet werden, bei denen seine Position bestimmt werden muss (vergleiche die Retroreflektoren der Apollo-Mission). Ein Muster-/Daten-/Ganzkörper-Rückgabefahrzeug benötigt in ähnlicher Weise keine Antennen. Ein Impaktor muss keine Antennen haben. Das gesagt; Es kommt äußerst selten vor , dass eine Sonde nicht mit Antennen ausgestattet ist. Aber nein, es ist kein Muss. :)
@MichaelKarnerfors Oder ein Telegraph, eine Semaphorstation, ein Postdienst, Fleiß, orangefarbene Rauchwolken, ein Quantenverschränkungs-Walkie-Talkie oder die abwechselnde Detonation von Atomwaffen und Harpunen. Was auch immer verwendet werden kann, um Informationen zu übertragen

Es gibt einige allgemeine Kriterien, die das Sondendesign beeinflussen:

Distanz

Wie weit von der Sonne entfernt wird die Sonde operieren? Dies diktiert:

  • Leistung
  • thermisches Design
  • Radiodesign
  • Launcher-Größe

Alles, was bis zum Jupiter hinausgeht, kann mit Sonnenkollektoren betrieben werden. Wenn Sie weiter hinausgehen, benötigen Sie ein RTG. Abhängig von dieser Entfernung benötigen Sie möglicherweise auch Heizgeräte, um das Innere des Raumfahrzeugs warm genug zu halten, um zu funktionieren. Oder wenn Sie in das innere Sonnensystem gehen, müssen Sie darüber nachdenken, überschüssige Wärme abzuführen.

Je weiter Sie weggehen, desto besser muss Ihr Radio sein. Dies beeinflusst zB Verstärkergröße, Antennengröße, Empfängerqualität.

Strahlung

Eine Sonde, die Jupiter oder Saturn umkreist, braucht mehr Strahlungshärtung als eine, die für Mars oder Pluto bestimmt ist.

Launcher-Größe

Um weiter hinauszukommen, benötigen Sie einen größeren Launcher (und selbst dann benötigen Sie möglicherweise Schwerkraftunterstützung). Die Größe Ihres Werfers bestimmt das maximale Gewicht Ihrer Sonde, das wiederum alle anderen Aspekte des Designs bestimmt.

Instrumente

Die Instrumente werden von der Mission angetrieben (welche Wissenschaft wollen wir machen?), sind aber durch Leistung, Gewicht usw. eingeschränkt.

Blanke Knochen

Also, was brauchst du wirklich?

  1. Instrumente,
  2. Ein Radio,
  3. Genug Strom um 1. und 2. zu betreiben, also Sonnenkollektoren oder ein RTG,
  4. (normalerweise) eine gewisse Manövrierfähigkeit, also Triebwerke und / oder Reaktionsräder,
  5. Ein Chassis, das all dies trägt.

Kurz gesagt, es gibt nichts Zwingendes , außer tatsächlich etwas mit Masse nach oben zu bringen. Die Ausrüstung hängt ganz von der jeweiligen Mission ab. Dies muss etwas allgemeiner gestaltet werden, oder wir müssen damit beginnen, alle verschiedenen Arten von Missionen aufzulisten, auf die eine Raumsonde geschickt werden kann.

Es gibt jedoch eine Reihe von Dingen, die auf einem Raumschiff üblich sind. @Hoffmanfan hat schon einige erwähnt. Ich füge hinzu: der "Bus".

https://en.wikipedia.org/wiki/Satellite_bus

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