Warum starten wir immer nur eine Sonde? [Duplikat]

Juno brachte mich dazu, erneut über die Skalierung und Maximierung der Leistung von Weltraumforschungsmissionen nachzudenken. Es scheint seltsam, dass wir (mit der bemerkenswerten Ausnahme von Mars-Rovern) (wie in der Menschheit) jede Sonde immer nur einmal starten und dann das Design mehr oder weniger wegwerfen. Warum investieren wir angesichts der hohen Anfangsinvestition (angeblich 1 Milliarde $ für Juno) und der langen Latenzzeit zwischen Start und wissenschaftlichen Ergebnissen nicht etwas mehr (ich schätze ungefähr 10 %), um eine zweite oder dritte Sonde derselben zu starten Design? Schließlich können Produktion und Markteinführung nicht so teuer sein wie Design und Kontrolle. Auf diese Weise könnten wir alle großen äußeren Planeten für weniger als das Doppelte der Kosten besuchen.

Die Vorteile wären klar: Eine zweite Sonde könnte im Falle eines unerwarteten Problems (Mischung von metrischen/imperialen Einheiten, Strahlung, Mikrometeoriten usw.) für Redundanz sorgen, eine dritte Sonde könnte zu einem anderen Ziel (z. B. Saturn) und während möglicherweise gestartet werden nicht ideal ausgelegt sind, liefern dennoch interessante Ergebnisse und nutzen angesichts der unterschiedlichen Reisezeiten und Startfenster die erdgebundene Kontrollinfrastruktur besser.

Ist das wirklich nur eine Finanzierungssache (dh das Budget ist so knapp wie möglich) oder gibt es einen grundlegenderen Grund dafür?

Edit: Nur zur Verdeutlichung, ich spreche nicht von Massenproduktion. Ich spreche davon, die gemeinsamen Kosten zwischen einigen (vielleicht bis zu einem Dutzend) Varianten desselben Sondendesigns aufzuteilen. Meine Frage ist: Wie viel könnte eingespart werden, wenn ein Design wiederverwendet wird, und warum scheint es nicht so viel zu sein.

"..eine zweite oder dritte Sonde des gleichen Designs zu starten? .. Auf diese Weise könnten wir alle großen äußeren Planeten für weniger als das Doppelte der Kosten besuchen." Sonden für verschiedene Planeten hätten unterschiedliche Heiz-/Kühlanforderungen, unterschiedliche Mengen an Strahlenschutz, Antennen, die für diese Entfernung ausgelegt sind ... Daher wäre es sinnvoll, die Sonde an die erwartete Umgebung anzupassen. Also nein, diese Logik ist weit weg, auch denke ich, dass Ihre "(ich nehme ungefähr 10%)"- Schätzung, wie die meisten Statistiken, spontan gemacht ist (und auch sehr optimistisch ist).
Eine zweite Sonde mit demselben Design würde keine Redundanz gegenüber Mischeinheiten (und anderen Softwareproblemen) und Hardwaredesignproblemen bieten.
"Investieren Sie etwas mehr (ich nehme an, ungefähr 10%), um eine zweite oder dritte Sonde des gleichen Designs zu starten." Ich bin mir ziemlich sicher, dass Startkosten, laufende Kosten für die Missionskontrolle und wahrscheinlich einige andere die Gesamtkosten um einen fairen Betrag erhöhen würden etwas mehr als 10 %, wenn Sie mehrere Sonden gestartet haben. Denken Sie daran, dass es keine Acme Spacecrafts Ltd gibt , bei der Sie eine fertige Sonde kaufen können, bei der Sie nur eine aus ihrem umfangreichen Katalog oder Webshop auswählen müssen; Sonden werden im Grunde alle von Grund auf neu hergestellt, mit viel Handarbeit!
@MichaelKjörling: Es gibt keine Acme Spacecrafts Ltd , aber was ist mit Jebediah Kermans Junkyard ?
@TimČas Besuchen Sie gerne meine Werkstatt. Dritter rechts nach dem Großen Roten Fleck. Vielleicht finden Sie etwas Nützliches.
"Eine dritte Sonde könnte zu einem anderen Ziel (z. B. Saturn) gestartet werden, und obwohl sie möglicherweise nicht ideal konstruiert ist" , sind Sie hier bereits weg. Diese Dinge müssen zu 100 Komma null null null Prozent perfekt sein, um überhaupt vernünftig zu sein. Niemand würde die enormen (Rest-)Kosten investieren, wenn er wüsste, dass ein kleines Instrument außerhalb der Spezifikation die gesamte Mission gefährden könnte
Interessanterweise haben wir das tatsächlich mit dem Viking-Programm gemacht und zwei praktisch identische Lander auf dem Mars gelandet. Sie müssten sich die Kostenaufschlüsselung ansehen, um zu sehen, wie viel Prozent in das Gesamtdesign geflossen sind, aber ich könnte mir vorstellen, dass es nicht so hoch ist, wie Sie denken, und der Start / Bau macht immer noch den größten Teil der Kosten aus.
In den frühen Tagen der Weltraumforschung war dies oft der Fall; Die meisten Sonden wurden in Sätzen gestartet, falls eine fehlschlug. Zum Beispiel wurden die zum Mars gesendeten Mariner-Missionen gepaart; Mariner 3 scheiterte, aber Mariner 4 war erfolgreich. Damals war die Wahrscheinlichkeit eines Scheiterns jedoch extrem hoch; Heutzutage wissen wir, was wir tun, und unsere Fehlerquote ist sehr niedrig.

Antworten (1)

Wir werfen das Design definitiv nicht weg. Wir verbessern es, behalten das Gute, verbessern das Schwache, verwerfen das Schlechte und fügen das Neue und Vielversprechende hinzu.

Der Start ist teuer. Die Kontrolle ist teuer und muss pro Artikel und nicht nur pro Design erfolgen. Bauen ist auch nicht gerade Peanuts.

Die Kostenschätzung für wissenschaftliche und experimentelle Fahrzeuge beträgt:

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

verwendete Abkürzungen:

  • TT&C-Telemetrieverfolgung und -befehl
  • ADCS-Lagebestimmungs- und Steuersubsystem
  • EPS-Subsystem für elektrische Energie
  • IA&T-Integration, Montage und Test
  • SE/PM Systems Engineering/Programmmanagement

Sie würden viel bei SE/PM und etwas bei IA&T sparen. Der Rest für zwei Sonden wird fast verdoppelt (Rabatte für die Verdoppelung der Einkäufe oder die Rationalisierung der Konstruktion können gelten oder nicht), und das beinhaltet nicht einmal die Startkosten (reine Verdoppelung). Die Unterhaltskosten der Missionen würden reduziert, aber dann ... würden wir hauptsächlich Duplikate der Wissenschaft bekommen. Die Missionen sind auf das jeweilige Ziel zugeschnitten; es macht keinen Sinn, die exakte Kopie einer für Jupiter bestimmten Sonde zur Venus zu schicken, damit der Nutzen nicht verdoppelt würde; sie würden erhöht, aber nicht annähernd so viel, wie Sie zu denken scheinen.

Ihre Schätzung von 10 % liegt also leider weit daneben. Die Zahl von 60-80% ist viel wahrscheinlicher, und die Rendite würde die Kosten nicht vollständig rechtfertigen.

Und bei dem verfügbaren Budget bedeutet "weniger als die Verdopplung der Kosten" leider tatsächlich "fast die Hälfte des Budgets pro Fahrzeug". Das bedeutet nicht, dass wir pro Mission doppelt so viel Wissenschaft bekommen; es bedeutet, dass wir die Hälfte der Wissenschaft pro Sonde erhalten! Das Aufteilen des Budgets bedeutet weniger Instrumente, weniger Delta-V, weniger alles pro Fahrzeug.

Also - definitiv nicht wert.

Es gibt jedoch eine Option, bei der das Sinn macht: eine gescheiterte Mission. RUD auf Launchpad, kritischer Sondenfehler, Ziel nicht erreicht. Natürlich würden neue Verbesserungen und Korrekturen für erkannte Probleme erforderlich sein, aber der Bau einer sehr ähnlichen Sonde für den Neustart ist absolut sinnvoll ... wenn Sie Geld dafür aufbringen können.

Danke für die ausführliche Antwort. Wenn diese Schätzungen auf Juno zutreffen, bedeutet dies, dass die NASA etwa 100 Millionen Dollar für 60 m² Sonnenkollektoren, 110-Ah-Lithiumbatterien und die erforderliche Verkabelung und Steuerung zahlt. Schlimmer noch, sie zahlen allein für die Struktur rund 80 Millionen Dollar. Das ist der Preis für eine LEO-Einführung. Wow.
@choeger: Das ist nicht ganz so; Diese Diagramme sind nur für das Handwerk, nicht für die Mission als Ganzes, auch wissenschaftliche Instrumente können im Preis stark variieren, einige Sensoren können es sein 100 , s Ö m e a r e 100 Mio. Vergiss den Antrieb, der für diese Art von Mission eine Größenordnung mehr kosten wird. Sehen Sie sich das verlinkte Dokument an, um Galileo mit kleineren Schiffen zu vergleichen. Und für Juno, die in Jupiter-Entfernung an Solarmodulen arbeitet, nicht an RTG, wäre ich wirklich nicht überrascht, wenn die Kosten für das Stromsystem so hoch wären.
oh, nehmen Sie auch die Preise der Komponenten ab dem Zeitpunkt, zu dem das Fahrzeug gebaut wurde, nicht ab dem Zeitpunkt der Ankunft. Der Preis für Solarmodule ist seit der Markteinführung ziemlich gesunken. Und es sind nicht nur Platten. Batterien, die die Sonde Jahre nach Herstellungsdatum im Schatten des Jupiters halten sollen, Steuer- und Regelsysteme, die in der Strahlung des Jupiters funktionieren müssen, Redundanz für alles, was wichtig ist und nicht zu schwer ist, um verdoppelt zu werden ...
Wenn es nur das Schiff ist, wie hoch ist dann der Anteil an den gesamten Missionskosten?
@choeger: Ich müsste tiefer in die Quellen graben und leider habe ich derzeit nicht ganz die Zeit - vielleicht antwortet jemand anderes, oder wenn Sie die Geduld haben - ist viel in dem von mir verlinkten Papier zu finden.
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