IKAROS

IKAROS
Schematischer Aufbau der Sonde und des Sonnensegels
NSSDC ID	2010-020E
Missionsziel	Erprobung von Sonnensegeln als Antrieb und Energieversorgung für Raumschiffe
Auftraggeber	JAXA
Aufbau
Trägerrakete	H-IIA
Startmasse	~ 300kg
Instrumente	72 Flüssigkristallelemente 8 Staubdetektoren 1 Gammastrahlendetektor/polarimeter (GAP) 1 Funkinterferometer für Abstandsmessungen (VLBI)
Verlauf der Mission
Startdatum	20. Mai 2010
Startrampe	Tanegashima Space Center
Enddatum	voraussichtlich 2012
20.05.2010 Start 03.06.2010 Ausfahren des Sonnensegels 05.06.2010 Unterbrechung der Abrollung 09.06.2010 Fortsetzung der Abrollung 09.06.2010 Entfaltungsphase eins abgeschlossen 10.06.2010 Sonnensegel vollständig entfaltet 10.06.2010 Elektrischer Strom wird zum ersten Mal produziert - Beginn der einmonatigen Testphase 16.06.2010 Kamerasonde DCAM 2 wird ausgesetzt und überträgt Bilder vom entfalteten Segel 19.06.2010 Kamerasonde DCAM 1 arbeitet ebenfalls erfolgreich 07.07.2010 Erster Gamma Ray Burst wird mit GAP detektiert 13.07.2010 Segelsteuerung über schaltbare LCD-Reflektoren erfolgreich aktiviert 08.12.2010 Vorbeiflug an der Venus 08.12.2010 Hauptmission erfolgreich beendet / Beginn der erweiterten Missionsphase

Ikaros (Interplanetary Kite-craft Accelerated by Radiation Of the Sun, formell: Kogata Solar Denryoku Sail Jisshōki (小型ソーラー電力セイル実証機, dt. „Kleinformat-Sonnen-Elektrosegel-Nachweisgerät“)) ist eine japanische Raumsonde zur Erprobung von Sonnensegeln als Antrieb und Energieversorgung für Raumschiffe. Die Raumsonde startete am 20. Mai 2010 um 21:58:22 Uhr UTC zusammen mit dem Venus Climate Orbiter an Bord einer H-IIA-202-Trägerrakete vom Tanegashima Space Center.^[1][2]

Missionsziele

Die Mission verfolgt zwei Ziele: „Level 1“ gilt als erfolgreich, wenn die nur 7,5 µm dicke Kunststoffmembran entfaltet wird und es gelingt, einen Monat lang Informationen über die Bereitstellung von elektrischer Energie durch die aufgedruckten Solarzellen zu gewinnen. Als „voller Erfolg“ wird die Mission gewertet (oder auch „Level 2“), wenn über ein halbes Jahr durch das quadratische, in der Diagonale 20 m messende, Sonnensegel Bahnänderungen durch den Strahlungsdruck der Sonne möglich sind.^[3]

Missionsverlauf

Beginnend mit 25 Umdrehungen pro Minute wurde mit Hilfe der Fliehkraft von vier an den Enden des Solarsegels befestigten Pilotmassen das Sonnensegel ab dem 3. Juni 2010 entfaltet.^[4] Nach zwei Tagen wurde die Entfaltung wegen einer Abweichung zwischen den mathematischen Modellen und dem tatsächlichen Abrollverlauf unterbrochen. Die Rotationsrate betrug am Anfang der Pause 7,4 Umdrehungen pro Minute und die Sonde war 6,3 Millionen Kilometer von der Erde entfernt.^[5] Die Fortsetzung ist am 8. Juni durchgeführt worden. Am gleichem Tag wurden die noch zu Bändern zusammengelegten Sonnensegel mit Hilfe von den Fliehkräften der vier Pilotmassen vollständig hinausgefahren, sodass die Entfaltungsphase eins abgeschlossen worden ist.^[6] Am 10. Juni wurde das Sonnensegel ausgerollt und konnte zum ersten Mal elektrischen Strom produzieren. Eine einmonatige Testphase sollte nun zur Überprüfung des Verhaltens der Sonde und des Sonnensegels beginnen, aber erst danach soll das Sonnensegel als Antrieb dienen.^[7] Mit einer in den Weltraum ausgesetzten Mikrosonde, die eine separate Kamera und eine Batterie enthält, wurden fünf Tage später Bilder der Sonde mit dem vollständig entfalteten Segel aufgenommen.^[8] Die Rotation wurde danach in drei Tagen auf eine Umdrehung pro Minute reduziert, damit die Massestücke, die das Segel stramm halten, entlastet werden. ^[9]

Am 8. Dezember passierte die Sonde planmäßig die Venus in einer Entfernung von 80.000 km, um eine Bahnablenkung von 20° zu bewirken. Es waren aber keine Untersuchungen an der Venus möglich, da keine Messinstrumente hierfür eingebaut waren. Aber die Mission wurde erfolgreich beendet, sodass ab diesem Moment die erweiterte Missionsphase anfing.^[10]

Aufbau

Die Sonde besteht aus einem 173 m² großen und 2 kg schweren Sonnensegel, das durch die Fliehkräfte auf Grund der Eigenrotation der Sonde ausgefahren wird. Es hat eine Kantenlänge von 14 m und ist ca. 7,5 µm dick. 72 Flüssigkristallelemente sind in dem Solarsegel eingesetzt, um durch ihre veränderbare Reflexion die Fluglage anzupassen. Ebenfalls befinden sich dort acht Staubdetektoren, die für wissenschaftliche Auswertungen genutzt werden.

Der Antrieb besitzt, verglichen mit anderen Triebwerken, eine nur geringe Antriebskraft, da bei optimaler Ausrichtung, also senkrechtem Sonnenlichteinfall, die Kraft nur 1,6 Millinewton beträgt. Die Sonde mit der Masse von 315 kg würde nur mit 0,000.005 m/s² beschleunigt. Dies wäre eine Geschwindigkeitserhöhung von 2 cm/s in einer Stunde oder 12 m/s in einem Monat.

Nachfolger

Falls IKAROS erfolgreich sein sollte, wäre ein Nachfolger mit einem 50 m durchmessenden Sonnensegel geplant, der im nächsten Jahrzehnt zum Jupiter fliegen sollte.

Weblinks

• IKAROS (englisch)

Quellen

1. ↑ Masato Nakamura, Takehiko Satoh; ISAS/JAXA (Hrsg.): Status des Venus Climate Orbiter. 2007 (Originaltitel: Present Status of Planet-C) (PDF 692KB, abgerufen am 4. Juni 2010).
2. ↑ H-2A Launch Report – Mission Status Center. Spaceflight Now, 20. Mai 2010, abgerufen am 4. Juni 2010 (englisch). 
3. ↑ IKAROS vor dem Start. In: Raumfahrer.net. 1. Mai 2010, abgerufen am 4. Juni 2010. 
4. ↑ IKAROS: Ein Teil ist draußen. In: Raumfahrer.net. 3. Juni 2010, abgerufen am 4. Juni 2010. 
5. ↑ IKAROS: Entfaltungspause. In: Raumfahrer.net. 6. Juni 2010, abgerufen am 8. Juni 2010. 
6. ↑ IKAROS: Entfaltungsphase eins abgeschlossen. In: Raumfahrer.net. 9. Juni 2010, abgerufen am 10. Juni 2010. 
7. ↑ Ikarus segelt! In: Raumfahrer.net. 11. Juni 2010, abgerufen am 12. Juni 2010. 
8. ↑ JAXA: Small Solar Power Sail Demonstrator 'IKAROS' Successful Image Shooting by Separation Camera (engl.)
9. ↑ Die Schwingen des Ikarus. In: Raumfahrer.net. 17. Juni 2010, abgerufen am 17. Juni 2010. 
10. ↑ IKAROS passierte Venus. In: Raumfahrer.net. 17. Dezember 2010, abgerufen am 17. Dezember 2010.