JAXA, Japans Agentur und Forschungszentrum für Luft- und Raumfahrt
Die japanische Raumfahrtagentur JAXA (Japan Aerospace Exploration Agency) hat sich zum Ziel gesetzt, die Weiterentwicklung der Gesellschaft zu unterstützen und durch Wissenschaft und Technologie neue Werte zu schaffen. Die JAXA führt verschiedene Aktivitäten von der Grundlagenforschung über die Entwicklung bis hin zum Einsatz neuer Anwendungen in den Bereichen Raumfahrt und Luftfahrt durch.
Im Februar 2024 startete erfolgreich die zweite H3-Trägerrakete (H3TF2), Japans Schwerlastträger der nächsten Generation. Die Ziele der Flugdemonstration sowie die Abtrennung der kleinen sekundären Nutzlasten wurden erreicht.
Mit dem kleinen Mondlande-Demonstrator SLIM konnte im Januar dieses Jahres eine Punktlandung auf der Mondoberfläche durchgeführt werden. Auch sammelte er wertvolle Daten mit einer spektroskopischen Multibandkamera. XRISM, die X-ray Imaging and Spectroscopy Mission, die zusammen mit SLIM von der Trägerrakete H-IIA Nr. 47 gestartet wurde, hat zudem ihre Inbetriebnahme wie geplant abgeschlossen und ist in die Nominalphase übergegangen.
Die JAXA wird Japan auch weiterhin im Weltraum unterstützen, Missionen durchführen und wichtige Erkenntnisse gewinnen, um einen Beitrag für die Zukunft der Menschheit zu leisten.
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Martian Moons eXploration (MMX) Mission
Die weltweit erste Mission zur Rückführung von Proben vom Marsmond Phobos
Die Mission Martian Moons eXploration (MMX) ist ein Projekt zur Erforschung der beiden Marsmonde, dessen Start in zwei Jahren geplant ist. Etwa ein Jahr nach dem Verlassen der Erde wird das Raumschiff den Mars erreichen und in eine Umlaufbahn eintreten. Anschließend wird es in eine Quasi-Satelliten-Umlaufbahn um den Marsmond Phobos einschwenken, um wissenschaftliche Daten zu sammeln und eine Probe von der Oberfläche des Mondes zu entnehmen. Nach der Beobachtung und Probenentnahme kehrt das Raumfahrzeug mit dem auf Phobos gesammelten Material zur Erde zurück. Der aktuelle Zeitplan sieht einen Start im Jahr 2026 vor, gefolgt vom Eintritt in die Marsumlaufbahn 2027 und der Rückkehr zur Erde 2031. Die Sonde ist mit 13 Instrumenten zur Erforschung der des Marssystems ausgestattet, wobei die Instrumente von der US-amerikanischen NASA und der französischen CNES beigesteuert werden.
MMX wird auch den vom DLR und CNES entwickelten Rover IDEFIX an Bord haben, der die Oberfläche von Phobos erforschen wird, bevor die Sonde landet, um Proben zu sammeln sowie sogenannte In-situ-Daten über den Marsmond zu liefern – auch, um die Sicherheit der Landung zu erhöhen.
Die Erforschung der Marsmonde wird zur Verbesserung der Technologie für die künftige Erforschung von Planeten und Satelliten beitragen. Dazu gehören beispielsweise Fortschritte in der Technologie, die für die Hin- und Rückflüge zwischen Erde und Mars erforderlich ist, die fortschrittlichen Probenahme-Techniken, die auf der Oberfläche des Marsmondes eingesetzt werden, und die optimale Kommunikationstechnologie mit den Bodenstationen des Deep Space Network (DSN).
Ein wichtiges wissenschaftliches Ziel der Mission ist die Klärung des Ursprungs der beiden Marsmonde und des Entwicklungsprozesses der Marssphäre (Mars, Phobos und Deimos). MMX wird auch dazu beitragen, den Migrationsprozess von organischer Materie und Wasser im ursprünglichen Sonnensystem und deren Versorgung bei Himmelskörpern aufzuklären.
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CALLISTO
Wegbereiter für die Wiederverwendbarkeit von Raketen in Japan und Europa
CALLISTO, kurz für „Cooperative Action Leading to Launcher Innovation for Stage Toss-back Operation“, ist ein internationales Kooperationsprojekt zur Entwicklung und zum Start eines maßstabsgetreuen Demonstrators einer wiederverwendbaren Rakete. JAXA, DLR und CNES haben ihre Kräfte in CALLISTO gebündelt, da sie gemeinsam die Auffassung vertreten, dass die Wiederverwendbarkeit ein potenzielles Mittel zur effektiven Senkung der Startkosten ist und dass das Prinzip „erste Stufe mit vertikalem Start und vertikaler Landung“ (VTVL) ein vielversprechendes Konzept für den ersten Schritt darstellt.
Ziel ist es, durch die Entwicklung und den Betrieb von CALLISTO die Schlüsseltechnologien für die Bergung künftiger wiederverwendbarer erster Raketenstufen zu beherrschen und sie wiederzuverwenden. Eine Flugkampagne mit bis zu zehn Flügen ist im Guayana Space Centre (CSG) geplant. CALLISTO spielt sowohl in den japanischen als auch in den europäischen Raumtransportplänen eine wichtige Rolle.
CALLISTO hat einen Rumpfdurchmesser von 1,1 Meter, eine Gesamthöhe von 13,5 Meter und eine Masse von 3.600 Kilogramm beim Start. Die Fahrzeugkonfiguration zeichnet sich durch vier ausfahrbare Flossen und vier ausfahrbare Landebeine aus, mit denen das Fahrzeug auf einem bestimmten Landeplatz landen kann.
Ein einziges Raketentriebwerk, das die verbesserte Version eines von der JAXA entwickelten experimentellen kleinen Triebwerks ist, treibt CALLISTO auf eine Höhe von etwa 20 Kilometer und eine Geschwindigkeit von Mach eins. Dieses Triebwerk ist wiederverwendbar, wiederzündbar und kann kontinuierlich in einem Schubkraftbereich von 16 bis 46 Kilonewton in Meereshöhe gedrosselt werden. Die Treibstoffe sind flüssiger Sauerstoff und flüssiger Wasserstoff.
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H3-Trägerrakete
Weltweit führend im Raumtransport
Die H3-Rakete ist Japans nächste Generation von Schwerlastträgern. Sie wurde als Nachfolgerin der H-IIA entwickelt, um auch weiterhin Satelliten, Sonden und andere Raumfahrtobjekte auf stabile und sichere Weise ins All zu transportieren.
Der erste erfolgreiche Start fand am 17. Februar 2024 statt. Bei diesem Start mit der Bezeichnung H3TF2 (H3 Launch Vehicle Test Flight No. 2) flog die Trägerrakete wie geplant und absolvierte alle Missionsaufgaben – einschließlich des Einsetzens der zweiten Stufe, der Abtrennung von zwei Huckepack-Satelliten sowie des kontrollierten Wiedereintritts.
Der nächste Start, der den Advanced Land Observing Satellite-4 „DAICHI-4“ (ALOS-4) transportieren wird, ist für den 30. Juni 2024 geplant. Danach soll die H3 für zahlreiche weitere Missionen starten, darunter HTV-X und MMX.
In letzter Zeit wurden viele Satelliten in den Weltraum gebracht, die eng mit dem Leben der Menschen auf der Erde verbunden sind. Die Nutzung des Weltraums ist zu einem Teil des täglichen Lebens geworden. In einer modernen Gesellschaft soll die H3 die Trägerrakete werden, die nicht nur in Japan, sondern auch weltweit als einfach zu bedienendes Raumtransportsystem eingesetzt werden kann. Um dieses Ziel zu erreichen, strebt die H3 nach hoher Flexibilität, Zuverlässigkeit und Kosteneffizienz.
Die H3 bietet eine Auswahl an zwei Arten von Verkleidungen, die Wahl von zwei oder drei Einheiten für die Triebwerke der ersten Stufe (LE-9) sowie null, zwei oder vier Feststoffraketen-Booster (SRB-3). So ist es möglich, verschiedene Nutzlastgrößen und Umlaufbahnen zu bewältigen. Die H3 kann eine Nutzlast von mindestens 6,5 Tonnen in eine geostationäre Transferbahn bringen, was die Fähigkeiten der H-IIA und H-IIB übertrifft.
Wichtigste Spezifikationen
- Länge: 63 Meter (langer Typ (L)), 57 Meter (kurzer Typ (S))
- Durchmesser des Kernfahrzeugs: 5,2 Meter
- Gesamtmasse (ohne Nutzlast): 575 Tonnen (H3-24L)
- Verkleidung: Langer Typ (L), kurzer Typ (S)
- PAF: 937, 1.194 oder 1.666 Millimeter im Durchmesser
Lastfähigkeiten
- 4 Tonnen oder mehr in die sonnensynchrone Umlaufbahn
- 6,5 Tonnen oder mehr zum geostationären Transferorbit
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SLIM
Von der Ära des „Landens, wo wir können“ zu „Landen, wo wir wollen“
Der Smart Lander for Investigating Moon (SLIM) demonstrierte kürzlich eine punktgenaue Landetechnologie, um mit bisher unerreichter Genauigkeit an einem Zielort aufzusetzen. Er landete am 20. Januar 2024 erfolgreich auf dem Mond.
SLIM setzte 55 Meter vom gewünschten Zielort entfernt auf und erfüllte damit seine Hauptaufgabe der „Punktlandung“ mit einer Landegenauigkeit von weniger als 100 Meter Abweichung. (Unmittelbar vor einem Triebwerksausfall lag die Positionierungsgenauigkeit sogar innerhalb von zehn Meter).
Aufgrund des Ausfalls eines der beiden Haupttriebwerke etwa 50 Meter über der Mondoberfläche, war die Position beziehungsweise Ausrichtung des SLIM bei der Landung nicht wie geplant. Dadurch konnten die Solarzellen anfangs keinen Strom erzeugten. Die wesentlichen Daten für die Punktlandetechnologie wurden dennoch gewonnen, da der Lander auf dem Mond mit seinem Redundanzsystem über Batteriestrom versorgt wurde.
Außerdem setzte SLIM die kleinen Sonden LEV-1 und LEV-2 erfolgreich aus. LEV-2 (Spitzname SORA-Q) nahm Bilder von der Umgebung des gelandeten SLIM auf und übermittelte diese über die Kommunikationsausrüstung von LEV-1 an die Erde.
Etwa acht Tage nach der Landung änderte sich die Richtung des Sonnenlichts und SLIM begann, mit seinen Solarzellen Strom zu erzeugen. Er nahm die Mondbeobachtungen wieder auf und sammelte wertvolle Daten mittels spektroskopischer Multibandkamera.
Als der Mond dann in eine lange Nacht von etwa zwei Wochen eintrat, in der die Solarzellen keinen Strom erzeugten, ging SLIM in einen vorübergehenden „Winterschlaf“ über. Der Lander „überlebte“ erfolgreich drei Nächte, die am 25. Februar, 27. März und 23. April 2024 begannen und überstand die raue Umgebung des Mondes bei Tag (circa 110 Grad Celsius) und bei Nacht (etwa minus 170 Grad), obwohl das System nicht für das Überleben über die Mondnächte ausgelegt war. Am Folgetag nahm SLIM die Kommunikation mit der Erde stets wieder auf.
Es wird erwartet, dass die Erfolge von SLIM bei dieser Mission auch zum Erfolg zukünftiger internationaler Weltraumforschungsbemühungen – einschließlich des Artemis-Programms – beitragen werden.
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MEGAWATT
Über die Grenzen der Treibstoff-Effizienz hinausgehen, CO2-Emissionen verringern
Die JAXA arbeitet auch an einem Technologie-Demonstrationsprojekt namens MEGAWATT (Demonstration of Massive Electric Generation for Aircraft and Wake Adaptive Thruster Technologies). Es zielt darauf ab, durch die Integration von Schlüsseltechnologien aus der japanischen Industrie den Weg hin zu Passagierflugzeugen mit elektrischen Hybrid-Antriebssystemen der Megawattklasse zu unterstützen.
Die Aufgabe von MEGAWATT ist die Entwicklung und Demonstration eines elektrischen Hybridantriebssystems für Düsenflugzeuge als ausgereiftes integriertes System. Ziel ist, dass es eine hohe elektrische Leistung verarbeiten kann, wodurch japanische Unternehmen in die Lage versetzt werden, mit ihrem Einsatz innovativer Technologien eine Vorreiterrolle im Bereich der Elektrifizierung im Flugzeugbereich zu übernehmen.
Die Ergebnisse dieser Aktivitäten werden an die japanische Industrie und die Flugzeughersteller weitergegeben und tragen zu den internationalen Standardisierungsbemühungen bei, um die nächste Generation Passagierflugzeuge elektrifiziert und klimaverträglicher zu entwickeln.
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