Omotenashi

japanische Mondsonde

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Omotenashi
Missions­ziel ErdmondVorlage:Infobox Sonde/Wartung/Missionsziel
Betreiber JAXAVorlage:Infobox Sonde/Wartung/Betreiber
Träger­rakete SLS Block 1Vorlage:Infobox Sonde/Wartung/Traegerrakete
Aufbau
Startmasse 14 kgVorlage:Infobox Sonde/Wartung/Startmasse
Größe: 34 × 23 × 10 cm3Vorlage:Infobox Sonde/Wartung/Abmessungen
Instrumente
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Verlauf der Mission
Startrampe Kennedy Space Center LC-39BVorlage:Infobox Sonde/Wartung/Startrampe
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November 2021 Start (geplant)
 
nach ca. 5 Tagen Aufprall auf dem Mond
 
nach ca. 2 Stunden Abschaltung

Omotenashi ist eine Miniatur-Mondsonde der japanischen Raumfahrtbehörde (JAXA), bestehend aus einem Orbiter, einer Bremsrakete und dem kleinsten jemals gebauten Mondlander. Die Sonde soll frühestens im November 2021 mit der amerikanischen Artemis-1-Mission gestartet werden. Wenige Tage später soll das Landemodul – gedämpft durch einen Airbag – auf die Mondoberfläche fallen. Es wäre der erste Versuch einer Airbaglandung auf dem Mond.[1][2][3]

NameBearbeiten

OMOTENASHI steht als Abkürzung für englisch Outstanding MOon exploration TEchnologies demonstrated by NAno Semi Hard Impactor (deutsch: hervorragende Monderkundungstechnologien, demonstriert mit einem halbharten Nano-Impaktor). Das Wort „Omotenashi“ (japanisch おもてなし) bedeutet auch „Willkommen“ und „Gastfreundschaft“. Es ist einer der Slogans, mit denen Japan für die Olympischen Sommerspiele 2020 in Tokio warb.[1]

ZweckBearbeiten

Die Mission soll zeigen, dass eine „halbharte Landung“ auf einem anderen Himmelskörper auch mit einer kleinen und preiswerten Sonde möglich ist. Die JAXA möchte damit zukünftige Mehrpunkt-Mondmissionen vorbereiten, bei denen mehrere Miniaturlander zusammenwirken. Außerdem soll der Omotenashi-Lander durch Beschleunigungsmessungen beim Aufschlag die Beschaffenheit des Mondbodens ermitteln und die Umgebungsstrahlung an der Mondoberfläche messen, Letzteres zur Vorbereitung bemannter Landungen.[2][1]

Aufbau und technische DatenBearbeiten

Der Orbiter hat die Form eines 6U-Cubesats, das heißt er misst etwa 34 × 23 × 10 cm. Das mittlere Drittel dieses Quaders in Längsrichtung ist hohl und hat Öffnungen an beiden Stirnseiten; hier ist ein zylinderförmiges Feststoff-Bremstriebwerk untergebracht, an dessen vorderem Ende der Lander und der zusammengefaltete Airbag montiert sind. Der Orbiter besitzt zusätzlich ein Kaltgas-Reaction-Control-System für Bahnkorrekturen und ein Lageregelungssystem, mit dem er sich anhand des Sonnenstandes ausrichtet. Die Kommunikation mit der Erde erfolgt im X-Band über eine Niedergewinnantenne; zudem ist ein Amateurfunksender im P-Band vorhanden. Für den Lander sind eine P-Band-Kommunikationseinheit und ein S-Band-Sender geplant. Das Gesamtsystem wiegt beim Start etwa 14 kg.[1][2]

Die Stromversorgung erfolgt primär über Solarzellen mit bis zu 30 Watt Leistungsabgabe, die starr auf einer Seitenfläche des Orbiters montiert sind, zusätzlich auch über je eine Lithium-Ionen-Batterie in Orbiter und Lander.[1]

Weitere technische Daten:[2]

Abmessungen Masse Batterie­kapazität elektrische
Leistungs­aufnahme
Orbiter 34 cm × 23 cm × 10 cm 8,6 kg 30 Wh 20 W
Triebwerk 30 cm × 11 cm (L × Ø) 4,4 kg
Lander ? 0,7 kg 30 Wh 15 W

(Die von der JAXA gewählten Bezeichnungen „Orbiter“ und „Lander“ weichen hier von der üblichen Verwendung dieser Begriffe ab. Wie unten beschrieben wird der Orbiter nicht sein Missionsziel – den Mond – umkreisen, und der Lander ist nur ein Teil der Einheit, die einschließlich des Feststofftriebwerks auf den Mond prallt. Letzteres hat historische Gründe: Nach ursprünglicher Planung sollte sich die Antriebseinheit nach dem Ausbrennen abtrennen, sodass der Lander tatsächlich separat die Mondoberfläche erreicht hätte.[1][2])

Geplanter MissionsverlaufBearbeiten

Omotenashi soll mit dem Erstflug der Großrakete Space Launch System von der Startrampe 39B des NASA-Weltraumbahnhofs Kennedy Space Center in Florida starten. Wenn die obere Raketenstufe eine Transferbahn zum Mond erreicht hat, soll zunächst die Hauptnutzlast der Artemis-1-Mission abgetrennt werden, ein zu testendes Orion-Raumschiff. Nachdem dieses einen sicheren Abstand erreicht hat, sollen mit einem Federmechanismus 13 Cubesats ausgesetzt werden,[4] darunter auch Omotenashi.[5]

Der weitere Verlauf bis zur Mondlandung ist wie folgt geplant:

Das japanische Missionskontrollzentrum am Uchinoura Space Center nimmt Funkkontakt mit der Sonde auf; dabei werden auch Antennen des Deep Space Network der NASA genutzt. Mittels Doppler-Messungen der X-Band-Signale wird die genaue Flugbahn bestimmt. Am folgenden Tag wird die Sonde auf einen Kollisionskurs mit dem Mond programmiert, den sie mit den RCS-Triebwerken ansteuert. Am nächsten Tag ist nochmals eine Kurskorrektur möglich. Die erreichte Flugbahn muss in einem sehr flachen Winkel – höchstens 7 Grad – auf die Mondoberfläche zeigen. Bei einem größeren Winkel bestünde das Risiko, wegen Ungenauigkeiten beim Bremsvorgang zu hart auf den Mond zu prallen; bei zu flachem Anflug könnte der Mond verfehlt werden.[6]

Etwa fünf Tage nach dem Start wird der Airbag aufgeblasen. Omotenashi nähert sich nun mit einer Geschwindigkeit von 9000 km/h der Mondoberfläche. Wenige Minuten vor dem geplanten Landezeitpunkt wird mit einem Laserstrahl das Bremstriebwerk gezündet. Unmittelbar danach wird der Orbiter abgetrennt, welcher ungebremst auf der Mondoberfläche zerschellt.[6][1]

Wenn das Triebwerk ausgebrannt ist, sollte das Raumfahrzeug relativ zum Mond zum Stillstand gekommen sein und sich nahezu waagerecht 100–200 Meter über der Oberfläche befinden.[6] Von hier aus soll es zu Boden fallen und währenddessen mit den Strahlungsmessungen beginnen. Beim Aufprall trennt sich das Triebwerk vom Lander, der in Betrieb bleiben kann, bis nach einigen Stunden seine Batterie erschöpft ist.[7] Die Aufprallgeschwindigkeit wird in verschiedenen Quellen mit rund 70,[6] 110 oder maximal 180 km/h angegeben.[2]

WeblinksBearbeiten

EinzelnachweiseBearbeiten

  1. a b c d e f g SLS EM1 secondary payload: Omotenashi. Missionsüberblick der JAXA vom 29. Oktober 2016 (PDF, 1 MB)
  2. a b c d e f Omotenashi im eoPortal der ESA, abgerufen am 28. Dezember 2020.
  3. Stephen Clark: Hopeful for launch next year, NASA aims to resume SLS operations within weeks. In: Spaceflight Now. 1. Mai 2020, abgerufen am 28. Dezember 2020.
  4. NASA Space Launch System’s First Flight to Send Small Sci-Tech Satellites Into Space. NASA, 2. Februar 2016.
  5. International Partners Provide Science Satellites for America’s Space Launch System Maiden Flight. NASA-Pressemeldung vom 26. Mai 2016.
  6. a b c d Javier Hernando-Ayuso, et al.: Trajectory Design for the JAXA Moon Nano-Lander OMOTENASHI. 31st Annual AIA/USU Conference on Small Satellites, 2017.
  7. Mission Movie auf der Omotenashi-Website, abgerufen am 28. Dezember 2020.