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Autor: Axel Nantes / 18. Oktober 2018, 10:22 Uhr

Atlas V bringt AEHF 4 ins All

Am 17. Oktober 2018 startete auf der Luftwaffenbasis auf Cape Canaveral (CCAFS) in Florida eine Atlas-V-Rakete der United Launch Alliance (ULA) mit dem Kommunikationssatelliten AEHF 4 für die US-Luftwaffe (USAF) an Bord.

Quelle: Lockheed Martin, Northrop Grumman, ULA, USAF
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ULA

Bild vergrößernAtlas-V-Start mit AEHF 4 am 17. Oktober 2018
(Bild: ULA)
Für die ULA war es die achte im Jahr 2018 abgewickelte Mission einer von diesem Anbieterkonsortium betriebenen Trägerrakete. Seit Gründung der ULA im Dezember 2006 hat das Konsortium damit nach eigenen Angaben 131 erfolgreiche Trägerstarts abgewickelt. Zum 50. Mal transportierte eine Rakete der ULA ein Raumfahrzeug für die USAF.

Insgesamt flog eine Rakete des Typs Atlas V zum 79. Mal. In der Konfiguration 551 flog die Rakete zum 9. Mal. Eine Centatur-Oberstufe kam zum 250. Mal zum Einsatz.

AEHF 4 mit einer Startmasse von rund 6.200 Kilogramm wurde von einer Atlas V in 551-Konfiguration - ihrer aktuell stärksten Variante - transportiert. Das bedeutet, dass auf der Zentralstufe mit dem Kerosin mit flüssigem Sauerstoff verbrennenden RD-180-Triebwerk von RD-AMROSS eine Centaur-Oberstufe mit einem Triebwerk aufgesetzt war, seitlich an der Zentralstufe fünf AJ60-Feststoffbooster von Aerojet angebracht waren und die von der RUAG aus der Schweiz beigesteuerte Nutzlastverkleidung 5 Meter Durchmesser hatte.

Das Haupttriebwerk der Zentralstufe der Atlas V mit der Seriennummer AV-073 zündete rund 2,7 Sekunden vor dem Abheben von der Startanlage 41 (Space Launch Complex 41, SLC-41) auf Cape Canaveral im US-amerikanischen Bundesstaat Florida.

Das tatsächliche Abheben erfolgte dann um 4:15 Uhr UTC (6:15 Uhr MESZ) am 17. Oktober 2018 (12:15 Uhr EDT) unmittelbar mit der Zündung der fünf seitlich an der Zentralstufe angebrachten Feststoffbooster. Das zwei Stunden lange Startfenster hatte sich zu diesem Zeitpunkt gerade geöffnet.

Etwa 3,9 Sekunden nach dem Abheben begann die Rakete, ihre Flugbahn in die erforderliche Richtung zu neigen. Rund 35 Sekunden nach dem Abheben passierte die Rakete die sogenannte Schallmauer, rund 48,4 Sekunden nach dem Abheben dann den Bahnpunkt mit der höchsten dynamischen Druckbelastung (Max-Q).

Rund 90 Sekunden nach Beginn des Fluges waren die Feststoffbooster ausgebrannt. Sie wurden aus Sicherheitsgründen noch einige Sekunden mitgeführt und dann in zwei Chargen rund eine Minute und 50 Sekunden nach dem Abheben abgeworfen.

Lockheed Martin

Bild vergrößernAEHF 4 vor einer Hälfte der Nutzlastverkleidung
(Bild: Lockheed Martin)
Die Nutzlastverkleidung, die den Satelliten und die Centaur-Oberstufe an der Raketenspitze beim Flug durch die dichten Schichten der Atmosphäre schützte, wurde anschließend nach etwa dreieinhalb Minuten Flugzeit abgetrennt.

Der BECO für Booster Engine Cutoff genannte Brennschluss der Zentralstufe erfolgte rund vier Minuten und 27 Sekunden nach dem Abheben. Weitere fünf Sekunden später wurde die Zentralstufe abgetrennt.

Eine erste Brennphase des RL10C-1-Triebwerks von Pratt & Whitney Rocketdyne am Heck der Centaur-Oberstufe sorgte anschließend für das Erreichen einer Parkbahn (176 x 485 km, Inklination 28,1 Grad). Die Brennphase dauerte rund sieben Minuten und acht Sekunden.

Es folgte eine circa zehneinhalb Minuten lange Freiflugphase, an deren Ende die zweite Centaur-Brennphase begann. Letztere dauerte rund sechs Minuten und stellte den Einschuss in einen Geosynchronen Transferorbit (GTO) sicher.

Das Perigäum, also der niedrigste Bahnpunkt, des GTOs wurde nach einer zweiten Freiflugphase von rund drei Stunden durch eine weitere Brennphase angehoben. Diese dauerte etwa vergleichsweise kurze zwei Minuten, und besorgte außerdem auch eine Reduktion der Neigung der Bahn gegen den Erdäquator.

Rund drei Stunden und 33 Minuten nach dem Abheben sowie zwei Minuten und 49 Sekunden nach der dritten Centaur-Brennphase war es dann soweit: AEHF 4 wurde erfolgreich auf einer Erdumlaufbahn ausgesetzt.

Die vorgesehene Übergangsbahn – laut ULA ein optimized, high-energy geosynchronous transfer orbit - war eine mit einem der Erde nächsten Bahnpunkt, einem Perigäum von rund 8.915 Kilometern über der Erde, und einem Apogäum, dem erdfernsten Bahnpunkt, von rund 35.303 Kilometern über der Erde sowie einer Neigung gegen den Erdäquator von circa 12,8 Grad.

Lockheed Martin

Bild vergrößernAEHF 4 mit Transportcontainer in Sunnyvale
(Bild: Lockheed Martin)
Aus dieser Bahn heraus besorgt AEHF 4 den Flug zu einer Position im Geostationären Orbit (GEO) aus eigener Kraft. Zu diesem Zweck wurde er mit einem 500 Newton starken Zweistofftriebwerk des Typs BT-4 von IHI aus Japan ausgerüstet, das Monomethylhydrazin (MMH) als Treibstoff und eine Mischung von Stickstoffoxiden (MON-3, Stickstofftetroxid mit 3% Stickstoffmonooxid) als Oxidator benutzt. Außerdem befinden sich vier elektrische Triebwerke, sogenannte hall current thrusters (HCTs) vom Typ XR-5 alias BPT-4000 von Aerojet an Bord, die für Bahnanhebung und Bahnerhalt eingesetzt werden können.

Eine Arbeitsgruppe unter Leitung des Satellitenherstellers war bereits in der Lage, Kontakt zu dem neuen Erdtrabanten aufzunehmen. Nach Angaben seines Herstellers durchläuft das Raumfahrzeug nun eine Testphase, bevor es an die USAF übergeben wird.

Hersteller von AEHF 4 und Hauptauftragnehmer ist der US-amerikanische Luft- und Raumfahrtkonzern Lockheed Martin aus Sunnyvale in Kalifornien. Das sogenannte MILSATCOM Systems Directorate des Weltraum- und Raketenzentrums der US-Luftwaffe leitet das AEHF-Programm. Das Weltraumkommando der USAF kümmert sich um den Betrieb der AEHF-Satelliten.

Northrop Grumman

Bild vergrößernAEHF-Satellit-Antennenanlage
(Bild: Northrop Grumman)
AEHF 4 wurde auf Basis des Busses A2100 gebaut. Seine Auslegungsbetriebsdauer beträgt 14 Jahre. Die Kommunikationsnutzlast des dreiachsstabilisierten Satelliten steuerte Northrop Grumman bei. Die Kommunikationsnutzlast von AEHF 4 hat eine größere Kapazität als alle Kommunikationssatellien der vorausgegangenen Milstar-Konstellation zusammen, und bietet trotzdem Kompatibilität zum Milstar-System. Außerdem wird auch sie wie die von AHEF 1 bis 3 eingesetzt werden, um neben militärischen Nutzern aus den USA auch solche aus Großbritannien, den Niederlanden und aus Kanada zu bedienen.

AEHF steht für Advanced Extremely High Frequency und bedeutet so viel wie erweitere besonders hohe Frequenz. Dementsprechend funkt die Kommunikationsnutzlast von AEHF 4 in Bereichen um 20 GHz (Downlinks) und 44 GHz (Uplinks). Besondere Eigenschaften der Nutzlast sind eine ausgesprochene Unanfälligkeit gegen Störversuche und ihre Möglichkeit, kleine, scharf abgegrenzte Ausleuchtzonen zu bedienen. Dabei sind Datenraten in einem weiten Bereich zwischen 75 bps (Bit pro Sekunde) und ~ 8 Mbps (Megabit pro Sekunde) möglich. Untereinander können AEHF-Satelliten mit einer Bandbreite von bis zu 60 Mbps kommunizieren.

Lockheed Martin

Bild vergrößernAEHF 4 bei Astrotech in Titusville
(Bild: Lockheed Martin)
In Kampfgebieten werden über das AEHF-System zum Beispiel Echtzeitvideobilder, Karten und Zieldaten zur Verfügung gestellt, berichtete Lockheed Martin vor dem Start von AEHF 4 anlässlich des Einschlusses des neuen Satelliten in der Nutzlastverkleidung am 26. September 2018. Von Lockheed Martins Werk in Sunnyvale in Kalifornien war AEHF 4 am 27. Juli 2018 nach Florida geliefert worden. Der Großteil des Transports erfolgte in einem Frachtflugzeug vom Typ C-5 Galaxy der US-Luftwaffe. Anschließend wurde er in den Reinräumen von Astrotech in Titusville in Florida auf den Start vorbereitet.

Ursprünglich hätte der Start von AEHF 4 im Jahr 2017 erfolgen sollen. Als Starttermin war einmal der 17. Oktober 2017 festgelegt worden. Bei Tests des Satellit war im Januar 2017 allerdings ein Problem mit einem elektronischen Regler im Stromversorgungssystem des Satelliten entdeckt worden. Zusätzlich Tests im April 2017 hatten das Problem bestätigt. Weil das Problem zu Einschränkungen der Mission des Satelliten hätte führen können, wurden Modifikationen an der Hardware angeordnet.

AEHF 4 ist katalogisiert als COSPAR-Objekt 2018-079A.

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