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"In Space Newsletter" Ausgabe #017
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Das Navigationssystem Galileo
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Russland verlässt Baikonur
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Verehrte Leserinnen und Leser,
in dieser Woche ist das RaumCon-Diskussionsforum offiziell online gegangen (siehe hierzu die Rubrik Updates). Dieses von In Space - The Raumfahrer.net gemeinsam mit dem Verein für Raumfahrt e.V. ins Leben gerufene Projekt soll allen an der Raumfahrt Interessierten ein Website-übergreifendes Forum bieten, um über technische, wissenschaftliche und politisch-gesellschaftliche Aspekte des Themas diskutieren zu können. Diskutieren Sie mit - von Ihrer Beteiligung lebt das Forum!
In unserer Rubrik History-Special finden Sie heute einen interessanten Überblick über die bei uns nur wenig bekannten russischen Saljut-Raumstationen von unserem Gast-Autor Peter Hürzeler. Einen ganz anderen und brandaktuellen Aspekt der russischen Raumfahrt behandelt Karl Urban im HotSpot über den russischen "Weltraumbahnhof" Baikonur. Wie immer bieten Ihnen auch die übrigen Artikel unserer Autoren viel Wissenswertes zum Thema "Raumfahrt".
Viel Spaß beim Lesen wünscht
Michael Stein
Chefredakteur
"In Space - The Raumfahrer.net"
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Space Focus: Das Navigationssystem Galileo |
von Michael Stein | |
Einleitung
Die Europäische Union (EU) plant in Zusammenarbeit mit der europäischen Raumfahrtagentur ESA den Aufbau eines europäischen Satellitennavigationssystems mit der Bezeichnung Galileo, das noch in diesem Jahrzehnt seinen Betrieb aufnehmen soll. Es wäre neben dem amerikanischen GPS- und dem russischen GLONASS-System, deren Anfänge bis zum Ende der 1970er bzw. Anfang der 1980er Jahre zurückreichen, dann das dritte satellitengestützte Navigationssystem zur globalen Positionsbestimmung. Warum ein eigenes europäisches System, das alleine während der Forschungs- und Aufbauphase geplante Kosten von 3,2 Milliarden Euro verursachen wird? Das amerikanische GPS-System in kein ziviles Projekt, sondern untersteht dem amerikanischen Militär, das im Krisen- oder Konfliktfall dieses Navigationssystem ohne Vorankündigung für zivile Nutzer deaktivieren kann. Das russische GLONASS-System hingegen besteht zur Zeit aus nur zwölf Satelliten und ist damit nicht robust genug, um zuverlässig jederzeit und weltweit hochgenaue Navigationsdaten garantieren zu können.
Bestandteile von Galileo
Das europäische Navigationssystem soll im Endausbau insgesamt 30 Satelliten umfassen, wovon drei Stück als Reservesatelliten im Orbit kreisen, um eine ständige globale Verfügbarkeit des gesamten Systems auch bei Ausfall einzelner Satelliten sicherzustellen. Die Satelliten werden gleichmäßig verteilt auf drei kreisförmigen Bahnen mit einer Bahnneigung von 56° zum Äquator in 23.616 km Höhe um die Erde kreisen, so dass bis hinauf zum 75. Breitengrad (über die Nordspitze Norwegens hinaus) die Verfügbarkeit der Positionsdaten gewährleistet ist. Jeder der etwa 600 kg schweren Satelliten wird zwei Uhren - eine Rubidium-Atomuhr und eine Wasserstoff-Maser-Uhr - an Bord haben, um ein Zeitsignal mit einem Fehler von weniger als einer billionstel Sekunde pro Stunde liefern zu können.
Am Boden werden weitere, noch genauere Atomuhren installiert, die die Uhren sämtlicher Galileo-Satelliten miteinander synchronisieren und die Ungenauigkeiten weiter minimieren werden. Dazu werden insgesamt 15 Stationen über den Globus verteilt errichtet, die mit zwei Galileo Control Centres (GCC) in Europa verbunden sind und die von den GCCs ermittelten synchronisierten Zeitsignale an die Satelliten übermitteln. Als Resultat dieses Aufwandes soll der Galileo-Anwender seine Position weltweit mit einer Genauigkeit von 45 cm feststellen können, wobei die maximale Genauigkeit nur für Anwender verfügbar sein wird, die dafür eine Gebühr zu zahlen bereit sind. Für andere Anwendungsgebiete wie die bereits heute weit verbreiteten Auto-Navigationssysteme reichen die Informationen der kostenlos empfangbaren Daten aus, die eine Positionsbestimmung im einstelligen Meterbereich erlauben werden.
Gemeinsamkeiten und Unterschiede der einzelnen Systeme
Das grundlegende Funktionsprinzip aller drei Satellitennavigationssysteme ist identisch. Es basiert auf der Ausstrahlung von möglichst exakten Zeitsignalen durch ein Netz von Satelliten, die aufgrund der unterschiedlichen Entfernung der einzelnen Satelliten zum Empfänger am Erdboden dort nicht absolut exakt eintreffen. Der Empfänger kann nun durch Analyse der Zeitunterschiede beim Eintreffen der Zeitsignale von den einzelnen Satelliten aufgrund der konstanten und bekannten Lichtgeschwindigkeit und der bekannten Satellitenbahnen seine Entfernung zu jedem dieser Satelliten und damit auch seine eigene Position berechnen. Je genauer dabei die Zeitsignale der Satelliten miteinander übereinstimmen, umso genauer wird auch die Positionsbestimmung beim Empfänger. Theoretisch müssen mindestens drei Satellitensignale beim Empfänger eintreffen, damit dieser seine Position berechnen kann. In der Praxis gilt jedoch das Prinzip: Je mehr unterschiedliche Satellitensignale empfangen werden können, umso genauer wird die Positionsbestimmung.
Trotz dieser prinzipiellen Gemeinsamkeit gibt es Unterschiede. Galileo wird für zivile Nutzer eine Genauigkeit bieten, die keines der beiden anderen Systeme zur Verfügung stellt (das amerikanische GPS-System verändert die für zivile Anwender nutzbaren Daten bewusst so, dass sich eine geringere Genauigkeit der Positionsermittlung ergibt, als dieses System zu leisten im Stande ist). Aufgrund der größeren Bahnneigung der Galileo-Umlaufbahnen gegenüber dem amerikanischen GPS-System wird insbesondere in höheren Breitengraden (z.B. Nordeuropa) eine erheblich bessere Genauigkeit erreicht werden. Weiterhin soll Galileo in einer zweiten Ausbaustufe ab 2010 auch in der Lage sein, Notsignale des bereits existierenden Cospas-Sarsat-Systems weltweit zu empfangen und die genaue Position des Absenders zu einem Rettungskoordinierungs-Zentrum zu übertragen. Gleichzeitig wird der Absender des Notsignals vom empfangenden Satelliten aus automatisch informiert, dass sein Notsignal empfangen und weitergeleitet worden ist. Die beiden heute existierenden Satellitennavigationssysteme sind hierzu bisher nicht in der Lage.
Zeitplan
Die Entwicklung von Galileo hat im letzten Jahr begonnen und soll 2004 zum ersten Start eines experimentellen Satelliten führen, der die für die 30 Navigationssatelliten vorgesehenen Komponenten testen wird. In den Jahren 2005 und 2006 sollen bis zu vier weitere Satelliten gestartet werden, um die Infrastruktur am Boden testen zu können. Wenn sämtliche Tests planmäßig verlaufen werden anschließend die übrigen Satelliten bis zum Jahr 2008 gestartet und in Position gebracht, wobei aus Kostengründen jeweils sieben bis acht Satelliten mit einem Ariane 5-Start in die Umlaufbahn transportiert werden sollen. Ab 2008 wird nach derzeitiger Planung dann der Regelbetrieb des Systems beginnen.
Related Links:
Navigations-Internetsite der ESA (englisch)
Galileo-Internetsite der EU-Kommission (englisch)
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HotSpot: Russland verlässt Baikonur |
von Karl Urban | |
Kasachische Steppe - so weit das Auge reicht. Man ist allein mit dem Wind, der ständig über die karge Landschaft fegt. Diese Region liegt abgeschieden von jeglicher Zivilisation - möchte man meinen. Doch plötzlich sieht man einen Lichtblitz kurz unter dem Horizont. Eine russische Rakete hebt vom Weltraumbahnhof Baikonur ab, tief in der kasachischen Steppe, und macht sich auf den Weg zur ISS.
Das Kosmodrom Baikonur liegt in Kasachstan, wird jedoch von Russland genutzt. Zur Zeiten der Sowjetunion war das kein Problem: Das Land war Teil der UdSSR und bot wegen seiner dünn besiedelten Steppenlandschaft und seiner südlichen Lage die idealen Voraussetzungen zum Bau eines Raketenstartplatzes. Denn das sind zwei wichtige Faktoren für einen "Weltraumbahnhof": Er sollte im Falle von Fehlstarts möglichst wenig Schaden in der Umgebung anrichten und daneben möglichst nahe am Äquator liegen. Denn die Erdrotation beschleunigt die startenden Raketen in mittleren Breiten besonders gut und lässt Treibstoffeinsparungen zu. Nach dem Zusammenbruch der Sowjetunion befindet sich der russische Weltraumbahnhof nun in einem fremden Land - Russland muss jährlich 115 Millionen Dollar Miete an Kasachstan zahlen, um das Gelände von der Größe des Saarlandes nutzen zu können. Zudem ist Russland dadurch extrem abhängig von seinem südlichen Nachbarn, was der Moskauer Regierung schon seit längerem ein Dorn im Auge ist.
Daher entschied Russlands Präsident Wladimir Putin vor kurzem, dass das Kosmodrom Baikonur schrittweise verlegt werden soll. Denn Russland verfügt noch über einen weiteren, viel kleineren Raketenstartplatz: Plessezk. In der Zeit des Kalten Krieges diente Plessezk in erster Linie als Abschussrampe für Atomraketen und selbst heute sind hier Langstreckenraketen mit Atomsprengköpfen stationiert. Daneben diente der Ort bereits als Startplatz für über 1.300 Raumflugkörper, in erster Linie Aufklärungs-, Telekommunikations- und Meteorologische Satelliten. Der Vorteil von Plessezk liegt vor allem in der Nähe zu den Moskauer Industriezentren. Hier werden nämlich alle Raketen gebaut und mussten bisher über die Schiene über sehr weite Strecken nach Baikonur transportiert werden. Mit rund 800 Kilometern Entfernung zu Moskau stellt Plessezk daher eine günstige Alternative zum kasachischen Kosmodrom dar, das für Russland einen Umzug lohnend macht - und es auch die ortsspezifischen Nachteile im Norden Russlands vergessen lässt.
Von Baikonur startete der erste künstliche Erdsatellit Sputnik, Juri Gagarin, der erste Mensch im All und alle weiteren bemannten Flüge. Zudem starteten hier alle interplanetaren Sonden Russlands zu Mond, Venus und Mars. Doch die Zeiten ändern sich und Russland hat kaum Geld für die Raumfahrt übrig. Um Plessezk für den Umzug aufzuwerten, baute das Land vier Startplätze für bemannte Sojus-Raketen. In den nächsten Jahren sollen weitere 167 Millionen Dollar investiert werden, um den Umzug so süß wie möglich für die russische Raumfahrt zu machen.
Related Links:
Russische Trägerraketen
Hotspot-Archiv
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History Special: Die Saljut-Stationen |
von Peter Hürzeler | |
Unter dem Druck des erfolgreich ablaufenden US-Apolloprogramms war die Sowjetunion unter Zugzwang, etwas noch Besseres zu vollbringen. So wurde am 17. November 1969 der Prototyp einer Raumstation, bezeichnet als Saljut, von Baikonur ins All geschossen. Da dies mit einem neuen Raumträger, einem Prototyp der Rakete Proton, geschah, konnte man fast ahnen, dass etwas schief laufen würde. Dies war auch so. Die Rakete explodierte mitsamt der neuen Raumstation, die sodann als Saljut A in die Geschichtsbücher einging. Dennoch war dies der Beginn einer einzigartigen Besiedelung des Weltraumes, die dazu führte, dass seit der Station MIR (ab 1986) ständig zwei bis drei Menschen über uns um den Erdball kreisen.
Trotz dieses Fehlschlages ging das Programm weiter. Saljut 1, welche am 19. April 1971 ins All geschossen wurde, war etwa so groß wie ein Reisebus. Sie hatte die Form einer Flasche und bestand aus vier hintereinander liegenden Zylindern von unterschiedlichem Durchmesser und Länge. Auf beiden Seiten hatte sie Sonnenzellen zur Stromerzeugung. Ihr Gewicht betrug 18,9 t. Die Station blieb etwa ein Jahr im Betrieb.
Am 30. April 1972 wurde eine Militärversion ins All geschossen. Doch die Rakete vom Typ Proton explodierte kurz nach dem Start. Diese Station bekam den Namen Saljut B. Diese intern als Almas, extern als Saljut bezeichnete Station diente nur zu Aufklärungs- und Spionagezwecken und war ein hochgeheimes Projekt des sowjetischen Militärs. Von der Bauweise her waren die insgesamt drei Almasstationen nicht mit den übrigen Saljutstationen zu vergleichen. Die Almasstationen wurden in wesentlich niedrigeren Umlaufbahnen stationiert. Sie besaßen eine Fotoausrüstung mit extrem lichtstarkem Objektiv um Spionagefotos zu ermöglichen. Zudem waren sie mit einem Teleskop ausgerüstet und besaßen hochpräzise Messinstrumente um die Station optimal über einem Zielgebiet zu platzieren. Zudem war vorgesehen, die Stationen mit einem Laser- oder Raketensystem auszurüsten um damit feindliche Satelliten abzuschießen. Da die Besatzungen, bestehend aus zwei Kosmonauten, aber einem riesigen Druck ausgesetzt waren - sie hatten Arbeitsschichten von vier Stunden, gefolgt von zwei Stunden Schlaf -, wurde dies nie verwirklicht. Zudem ermöglichten Fortschritte in der Entwicklung von Spionagesatelliten die militärischen Saljuts einzustellen. Insgesamt wurden drei Almasstationen, Saljut B, Saljut 3 und Saljut 5 ins All geschossen. Diese wurden von insgesamt fünf Besatzungen besucht.
Da es beim Abstieg von Sojus 11, die an Saljut 1 angekoppelt war, einen Defekt gab und die Besatzung getötet wurde, wurden die Stationen massiv umgebaut, so dass der Start der nächsten Station Saljut 2 erst am 3. April 1973 erfolgte. Doch die Station hatte einige Probleme. Sie erlangte keine Stabilität, taumelte 55 Tage und zerbrach dann. Eine gleichartige Reservestation wurde am 11. Mai 1973 unter der Bezeichnung Kosmos 557 gestartet. Da bei ihr die Kommandoübertragung nicht funktionierte stürzte sie bereits nach 11 Tagen über dem Pazifik ab.
Am 24. Juni 1974 war es wieder Zeit eine Station ins All zu schießen. Saljut 3, wieder eine militärische Station, verzeichnete insgesamt nur eine erfolgreiche Kopplung. Eine zweite Kopplung musste wegen leerer Batterien der Sojus 15-Kapsel abgebrochen werden. Saljut 4, gestartet am 26. Dezember 1974, war die erste zivile Station. Sie besaß neben anderen Messinstrumenten ein Sonnenteleskop. Bei zwei gelungenen Kopplungen waren Kosmonauten insgesamt 91 Tage auf der Station. Da die Station vermutlich nicht mehr voll funktionsfähig war, wurden ab dem Jahr 1976 keine weiteren Starts mehr unternommen. Die Station stürzte am 2. Februar 1977 ab. Bereits am 22. Juni 1976 wurde Saljut 5, die letzte militärische Version, gestartet. Die Station hatte während ihrer Lebzeit zwei gelungene Kopplungen zu verzeichnen.
Die Erfolge der bisherigen fünf (sieben, wenn man Saljut A und B dazurechnet) Stationen waren nicht gerade ermutigend. Bei zehn Kopplungsversuchen waren ganze fünf erfolgreich. Zudem verlor man bei einem Abstieg noch drei Kosmonauten, weil der Koppelkragen der Sojus 11-Kapsel nach der Kopplung nicht mehr ganz dicht war. Dennoch wurde, nach der Auswertung aller Daten von Saljut 4, einen neue Station gebaut. Die als Saljut 6 bezeichnete Station wurde am 29. September 1977 ins All geschossen. Saljut 6 wurde mit insgesamt 33 Kapseln beschickt. Davon waren 15 Progress-Raumtransporter, der Rest Sojus-Kapseln. Nur zwei Kapseln, Sojus 25 und 33, konnten nicht an die Station ankoppeln. Saljut 6 wies gegenüber den Vorgängerstationen einige Verbesserungen auf. Die wichtigste betraf die Koppelanlagen. Saljut 6 besaß nun zwei davon, eine am vorderen und hinteren Ende der Station. Saljut 6 lebte vier Jahre und zehn Monate, davon war sie an 676 Tagen mit Besatzung.
Die Erfahrungen flossen sogleich in den Bau von Saljut 7 ein, die am 19. April 1982 in den Orbit verfrachtet wurde. Mit Saljut 7 wurden nun Langzeitaufenthalte geübt. Gleich die erste Besatzung verblieb 211 Tage in der Station. Ende Januar 1985 gab es jedoch ein Problem. Sämtliche Funkverbindungen waren unterbrochen. Es wurde ein Rettungsflug unternommen. Dabei zeigte sich, dass die Solarpaneele beschädigt waren. Dadurch hatte die Station keinen Strom mehr. Nachdem diese repariert waren, kam die Station wieder in Betrieb. Wie Saljut 6 war auch Saljut 7 sehr erfolgreich. Von 25 Kopplungen, davon 13 Progress-Raumtransporter, war gerade eine Kopplung, Sojus T/8, nicht erfolgreich.
Über die ganze Zeit gesehen, kann man sagen, dass die zivilen Saljut-Raumstationen recht erfolgreich waren. Die militärischen Versionen erfüllten die in sie gesetzten Hoffnungen hingegen nicht vollständig. Es war abzusehen, dass etwas Größeres folgen musste, die MIR.
Related Links:
Weltraumfahrt der UdSSR
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"In Space Newsletter" #017
Erscheinungsdatum:
23. März 2002
Auflage: 492 Exemplare
Chefredaktion:
Karl Urban
Michael Stein
Redaktionsleitung:
David Langkamp
Schlussredaktion:
Michael Stein
Redaktion:
Günter Fischer
Raphael Kallensee
Clemens Mach
Walter Maierhofer
Dominik Mayer
Franz Schmied
Meik Lampmann (Space-Weltraum.de)
Sven Piper (Astris.de)
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