ARCHIMEDES KONZEPT UND HINTERGRUND

Archimedes ist eine Ballonsonde, die zur Erforschung der Marsatmosphäre eingesetzt werden soll. Es handelt sich um einen mit Helium gefüllten, kugelförmigen Überdruckballon mit etwa zehn Metern Durchmesser mit einem in den Ballon integrierten Bordelektronik und -Instrumententräger, den die Mars Society Deutschland für den von der AMSAT-Deutschland geplanten Mars-Satelliten AMSAT P5A als Nutzlast konzipiert hat.

Das Besondere an Archimedes ist, dass zur Untersuchung der Hochatmosphäre der Ballon bereits im Weltraum aufgeblasen wird, und beim folgenden Eintritt in die Marsatmosphäre als Hyperschall-Bremskörper wirkt. Nach mehrmaligem "Eintauchen" in die Marsatmosphäre ist der Ballon dann soweit abgebremst, dass er endgültig in die Marsatmosphäre eintritt und beginnt, zur Marsoberfläche abzusteigen. Während dieser ganzen Flugphase werden Messinstrumente kontinuierlich Messdaten der Atmosphäre und des Magnetfelds aufnehmen und Photos vom Mars aufnehmen.

Die Sonde ist nach dem altgriechischen Naturwissenschaftler Archimedes von Syrakus benannt, der unter anderem das Schwimmprinzip entdeckt und die Gesetze der Hydro- und Aerostatik erkannt hat. Gleichzeitig stellt der Name die Abkürzung für eine zusammenfassende Beschreibung der Mission und ihrer Instrumente dar: Aerial Robot, Carrying High resolution Imaging, a Magnetometer Experiment and Direct Environment Sensors.

Zum Mars wird ARCHIMEDES mit der Marssonde P5-A der AMSAT Deutschland befördert, dort ausgesetzt und in eine Marseintrittsbahn gebracht.

Neben der Mars Society Deutschland e.V., der AMSAT Deutschland e.V. und verschiedenen Instituten ist besonders die Universität der Bundeswehr München an diesem neuartigen Raumsonden-Projekt beteiligt. Die Projektleitung liegt beim dortigen Institut für Raumfahrttechnik, außerdem sind die Institute für Leichtbau, Thermodynamik, Werkstoffkunde und für Photogrammetrie und Kartographie beteiligt. Maßgebliche Unterstützung erfährt das Projekt von der Firma IABG in Ottobrunn, die ihr Raumfahrttestzentrum für Versuche im Rahmen von Archimedes kostenlos zur Verfügung stellt, der Firma Lohmann Tapes Neuwied, welche eigens zur Herstellung des Ballons ein hochtemperaturbeständiges Klebeband entwickelt hat, sowie durch Sachspenden und Dienstleistungen zahlreicher weiterer Unternehmen. Besonders haben wir uns auch über die Unterstützung von PCB-Pool gefreut. Das Unternehmen aus dem hessischen Aarbergen hat uns mit der Fertigung von Platinen und Leiterplatten geholfen. Das Unternehmen fertigt übrigens auch Frontplatten, die bei den verschiendenen Instrumenten und Elektronikkomponenten des Bodensegments zum Einsatz kommen. Diese werden - wie der Name schon sagt - an die Front der jeweiligen Gerätschaften angebracht und schützen die hochempfindliche Elektronik der dahinter liegenden Baugruppen. Die Platten selbst können aus den verschiedensten Materialien bestehen. Manche werden aus Kunststoff, andere aus Metall gefertigt, je nach Einsatzzweck und Anforderungsprofil.

Der deutschen Raumfahrtagentur DLR sind wir zu besonderem Dank verfplichtet. Das DLR unterstützt ARCHIMEDES angefangen von kleinen Chipkarten, Baugruppen zur Navigation bis hin zu Höhenforschungsraketen, die wir bei der ballistischen Erprobung der Raumflugkörper REGINA und MIRIAM und MIRIAM-2 zur Erprobung des Ballonverhaltens über Nordschweden eingesetzt haben. Für die geplante Fortsetzung unserer Weltraumtests voraussichtlich im Oktober 2014 mit MIRIAM-2 hat uns das DLR seine Unterstützung zugesichert. Neben der Unterstützung mit Material und Technik sind natürlich auch Geldspenden zur Finanzierung von ARCHIMEDES immer hochwillkommen.

Als Projekt der Mars Society Deutschland e.V. ist es auch für eine möglichst breite Beteiligung von Studenten und Einzelpersonen angelegt.

Die bisherigen Untersuchungen zu Archimedes belegen die grundsätzliche Realisierbarkeit dieses Konzepts. Es erscheint wissenschaftlich so interessant, dass bereits untersucht wird, ob es auch im Rahmen einer Venus-Mission (Archimedes-V) eingesetzt werden könnte.

Der Start des AMSAT-P5-A ist derzeit für 2018 vorgesehen, die Archimedes-Mission in der Marsatmosphäre wird dann voraussichtlich Ende 2019 oder Anfang 2020 stattfinden.

Forschungsballone werden auf der Erde seit langer Zeit in den verschiedensten wissenschaftlichen Bereichen eingesetzt. Aber auch auf anderen Planeten erscheint ihre Verwendung sinnvoll und möglich. Da ein Ballon während eines längeren Zeitraums alle Bereiche der Atmosphäre durchfahren kann, ermöglicht er dort direkte Messungen von Druck, Dichte und Atmosphärenströmungen von der Ionosphäre bis zum Boden, sowie Bilder aus Perspektiven, die aus der Umlaufbahn oder von einer gelandeten Sonde aus nicht möglich sind. Mit ihrer Fähigkeit, die Planetenoberfläche aus ganz unterschiedlichen Perspektiven und Höhen untersuchen zu können, verfügen Ballonsonden über ein einzigartiges Einsatzspektrum, das sie von Satelliten und Landeapparaten unterscheidet. Durch die Verfolgung der Bahn, die der Ballon, nur vom Wind und den Temperaturverhältnissen gesteuert nimmt, sind außerdem zusätzliche Rückschlüsse und wissenschaftliche Erkenntnisse möglich.

Während auf der Venus bereits im Jahr 1985 im Rahmen der sowjetischen VEGA-Missionen französische Ballons erfolgreich zum Einsatz kamen, scheiterten bisher alle Konzepte für einen Mars-Ballon an der wesentlich dünneren Atmosphäre des Planeten, die dem Ballonkörper nur sehr geringen Auftrieb bietet. Diese Atmosphäre erfordert einen relativ großen Ballon mit möglichst geringem Eigengewicht, um eine geeignete Nutzlast tragen zu können. Bei einer solchen Konstruktion sind wegen der dünnen Ballonhaut bei großer Fläche vor allem das Ballonmaterial sowie der Aufblasvorgang, der unter Weltraumbedingungen und ohne jedes menschliche Eingreifen erfolgen muss, eine technische Herausforderung. Verschiedene Untersuchungen und Experimente in der frühen Phase des Projekts hatten klar ergeben, dass das Aufblasen des Ballons sowohl während des Landeanflugs durch die Atmosphäre als auch von einem Landemodul auf der Marsoberfläche aus mit den vorhandenen Mitteln kaum realisierbar ist, und ferner nicht die Möglichkeit bietet, Messdaten in größeren Höhen aufzunehmen.

Daher wurde für Archimedes ein völlig neuartiges Konzept gewählt. Hierbei wird der Ballon bereits im Weltraum aufgeblasen und dient beim Eintritt in die Atmosphäre selbst als Widerstandskörper.