Fernerkundung des Merkur mit Hilfe eines "Solar Sail"-Orbiters

Abstract

Es wird ein neuartiges Konzept fuer die Fernerkundung des noch weitgehend unbekannten Merkurs vorgestellt. Das untersuchte "Solar Sail"-Antriebsprinzip ermoeglicht einen sonnensynchronen Merkurorbit unter konstanten Beleuchtungs- bzw. Beobachtungsbedingungen. Die Realisierung eines entsprechenden Orbits mittels konventioneller Antriebe erscheint hier aufgrund des hohen Treibstoffbedarfs kaum moeglich. Ein anderer wichtiger Aspekt wergibt sich aus der bis zu 10,6 fachen Solarkonstante in Merkurnaehe und der von der Planetenoberflaeche reflektierten Sonnenstrahlung fuer den Thermalhaushalt eines Raumfahrzeugs und damit seine Funktionsfaehigkeit. Kritische Phasen treten insbesondere bei Satelliten auf, deren Orbit im Raum fixiert ist. Ensprechend orientierte Flugbahnen fuehren zu extremer Thermalbelastung beim Passieren des subsolaren Punktes. Hier ermoeglicht ein "Solar Sail"-Orbiter aufgrund seiner guenstigen Manoevriereigenschaften in Sonnennaehe einen sonnensynchronen Merkurorbit nahe des Terminators. Somit kann eine kontinuierliche Fernerkundung des Planeten bei guenstigen Thermalbedingungen gewaehrleistet werden. Dies erlaubt relativ geringe Orbithoehen, die einer relativ hohen Bodenaufloesung zugute kommen. Die wissenschaftlichen Zielstellungenfuer die Erforschung des Merkurs und potentielle wissenschaftliche Nutzlasten fuer seine Erkundung werden unter Beruecksichtigung der betrachteten Orbitstrategienn diskutiert. Im Hinblick auf die spezifischen Beleuchtungsbedingungen sind Schattenlngen fuer verschiedene Orbitorientierungen berechnet worden. Aufgrund der merkur- spezifischen Spin-Orbit-Kopplung (3:2) ist unter sonnensynchronen Beobachtungsbedingungen eine flaechendeckende fernerkundliche Abdeckung des Planeten innerhalb von zwei Merkurjahren (176 Tage) realisierbar.