Progress-M 27M ist abgestürzt – Folgen für die ISS

Durch die jüngst aufgetretenen Vorkommnisse haben sich einige Pläne auf der ISS geändert, da der am 28. April gestartete russische Raumfrachter Progress-M 27M die ISS durch einen Fehler in der Oberstufe der Sojus-Rakete nicht erreichte.

Ein Beitrag von Jonathan Hofinger. Quelle: NASA, Roscosmos, RSC Energia. Vertont von Peter Rittinger.

Um 09:09:50 MESZ startete ein russischer Versorgungsfrachter von Startpad 31/6 des russischen Weltraumbahnhofs Baikonur routinemäßig zur ISS, um diese mit Versorgungsgütern für die Crew und Treibstoff zu versorgen. Der Start verlief zunächst ereignislos, das Arbeitstier der russischen Raumfahrt, die Sojus, mit mittlerweile mehr als 1600 erfolgreichen Starts, arbeitete zunächst einwandfrei. Dabei handelte es sich um den zweiten Start eines Progress-Frachters an Bord einer Sojus 2.1a, bisher waren diese Versorgungsschiffe an Bord der älteren Sojus-U gestartet. Kurz vor der Trennung des Raumfrachters Progress-M 27M von seiner Startrakete deuteten sich jedoch erste Probleme an: Die russische Bodenkontrolle konnte nicht wie gewohnt mit dem Raumfrachter Funkkontakt herstellen. Schnell war klar, dass ein Docking mit der ISS sechs Stunden nach dem Start nicht möglich war, da dies erfordert, dass man direkt nach dem Start mit den nötigen „Orbit-Adjustment-Burns“, so genannten Delta-V-Burns, beginnt, um den Orbit der Progress, der nach dem Einschuss noch sehr niedrig ist, durch mehrere Zündungen der Steuerungstriebwerke an die Bahn der ISS anzupassen. Aus diesem Grunde wich man nun zu dem alten Muster, dem Docking mit der ISS nach 2 Tagen, aus.

Da die Russen jedoch nur Funkkontakt zu ihren Raumschiffen herstellen können, wenn diese über eigenes Territorium fliegen, da sie nicht wie die Amerikaner über ein erdumspannendes Kommunikationsnetzwerk verfügen, musste man relativ schnell nach dem Start die Versuche unterbrechen, Kontakt mit der Progress aufzunehmen. Erst einige Orbits später und mehrere Stunden nach dem Start schaffte es die russische Bodenkontrolle, ein Funksignal der Progress zu erhalten.

Die empfangenen Telemetrie- und Onboard-Videodaten zeigten, dass das Problem weit größer war als zunächst angenommen. So „taumelte“ das Raumschiff förmlich im All, wobei es sich mit bis zu 20 Umdrehungen pro Minute um die eigene Achse drehte (Video). Dies zeigten später auch Teleskopaufnahmen, die stetige Helligkeitsschwankungen auf dem Kurs des Raumschiffs zeigten – ein klares Signal dafür, dass mal besser, mal schlechter reflektierende Teile der Erde zugewandt waren. Gleichzeitig war das Apogäum mit 278 km deutlich zu hoch, nominal wären etwa 240 km. Zudem ist für einen Progress-Frachter vorgeschrieben, dass er binnen 30 Stunden nach dem Aussetzen Maßnahmen zur Erhaltung des Orbits ergreifen muss, sonst genügt die Restatmosphäre, um einen vorzeitigen Wiedereintritt zu erzwingen. In den folgenden zwei Tagen wurde noch versucht, das Raumschiff mit etwa 30 kg Resttreibstoff wieder zu stabilisieren, dann wurde es auch von offizieller Seite als verloren eingestuft.

Zunächst hoffte die russische Bodenkontrolle noch, via Fernsteuerung vom Boden mit dem so genannten TORU-System, welches auch von der ISS Besatzung benutzt wird, um eine Progress, bei der das automatische Andocksystem KURS versagt, ferngesteuert an die ISS zu docken, die Progress wieder in einen stabilen Orbit zu manövrieren, um so einen kontrollierten Abstutz herbeizuführen oder sogar die Progress noch zu retten und doch noch mit der ISS koppeln zu können.

Diese Versuche scheiterten jedoch vor allem daran, dass nach dem initialen Aufbau des Funkkontaktes es nicht mehr möglich war, ein weiteres Mal Kontakt mit der Progress-M 27M herzustellen. Dies ist darin begründet, dass die Progress aufgrund der Orbitalmechanik nur eine gewisse Zeit pro Orbit über russisches Territorium fliegt und man nach einigen Überfügen ca. 12 Stunden warten muss, bis die Progress erneut über Russland fliegt und man so Kontakt herstellen kann. Nach diesen 12h meldete sich die Progress jedoch nicht mehr. Dazu gibt es mehrere Theorien: Zunächst wird die Progress durch Solarpaneele primär mit Strom versorgt. Diese wurden zwar entfaltet, durch das Taumeln konnten sie jedoch nicht permanent zur Sonne ausgerichtet werden. Zum anderen zeigten Radarmessungen schnell eine Wolke aus bis zu 44 Trümmerteilen im direkten Umfeld der Progress, was den Schluss nahelegt, dass zumindest Teile der Progress (Solarpaneele) durch die hohen Rotationskräfte oder durch Trümmer der Oberstufe, die mit der Progress erneut kollidiert sind, desintegriert sind.

Absturzpanik?
Da sich Modellierungen eines Wiedereintritts mit teils unbekannten Bahnparametern als äußerst ungenau erweisen, lagen die Vorhersagen für den Absturz zwischen dem 8. und dem 11. Mai. Ein Absturzgebiet konnte daher, trotz vieler Falschmeldungen in den Massenmedien, auch bis 12 Stunden vor Wiedereintritt nicht bestimmt werden, welcher schließlich am 8. Mai um 4:20 MESZ stattfand. Der Absturzort lag schließlich westlich der südchilenischen Küste, wobei einige schwere Trümmer wie der Docking Adapter auch bis kurz vor die Falklandinseln gekommen sein könnten. Bisher gab es jedoch noch keine Meldungen über Trümmerfunde.

Was war geschehen?
Inzwischen hat die Suche nach dem Fehler begonnen, der den erst dritten Fehlschlag einer Progress-Mission überhaupt verursachte. Da die Telemetrie 1,5 Sekunden vor Trennung des Raumschiffs zum ersten Mal verloren ging, ist ein Fehler in diesem Teil der Rakete wahrscheinlich. Das sagte der Leiter der staatlichen Raumfahrtagentur Roskosmos, Igor Komarow, am 12. Mai. Man gehe davon aus, dass die Stufe enthermetisiert wurde, sprich sich an einer Stelle ein Leck bildete, infolge dessen die Tanks Druck verloren. Durch diesen Impuls erfolgte die Trennung des Raumschiffs unsachgemäß, anschließend könnte es von der Stufe einen letzten Schub bekommen haben, welcher die Rotation verursachte. Zudem muss eine relativ heftige Explosion in der dritten Stufe aufgetreten sein, die den Frachter auf eine 30km höhere Umlaufbahn hob. Weitere Schlüsse könnten erst nach Modellierungsarbeiten der Mission gezogen werden. Die staatliche Kommission wolle ihr Ergebnis am 22. Mai bekannt geben, so Komarow. Neben dem finanziellen Schaden von etwa 50 Millionen US-Dollar ist von Seiten der russischen Raumfahrtagentur die Sorge wegen einer möglichen Wiederholung des Unglücks groß.

In Folge der Vorfälle beim Start von Progress-M 27M hat man jedoch zunächst ein generelles Startverbot für die Sojus ausgesprochen, bis der Vorfall geklärt ist. Dies hat auch Auswirkungen auf den nächsten bemannten Sojus-Start: Der ursprünglich für den 26. Mai geplante Start von Sojus-TMA 17M mit Kimiya Yui (JAXA), Kjell Lindgren (NASA) und Oleg Kononenko (Roscosmos) zur ISS musste auf den 24. Juli verschoben werden, um sicher zu stellen, dass ein solches Problem nicht auch bei einem bemannten Flug auftreten kann. Auch hat sich die russische Raumfahrtagentur Roscosmos bereiterklärt, den ursprünglich für den 6. August geplanten Start von Progress-M 28M auf den 3. Juli vorzuverlegen, um den Ausfall von Progress-M 27M zu kompensieren und um vor dem nächsten bemannten Start einen Testflug zu haben.

Planungsverschiebungen an Bord der ISS
Um die Zeit, in der sich auf der ISS nur eine 3-kopfige Besatzung befindet, zu minimieren, haben die Internationalen Partner der ISS beschlossen, die Landung von Sojus-TMA 15M mit Anton Schkeplarow (Roscosmos), Samantha Cristoforetti (ESA) und Tery Virts (NASA) vom 14. Mai auf den 11. Juni zu verschieben. Die maximale sichere Betriebszeit einer Sojus-Kapsel im Orbit beträgt 228 Tage, daher kann die Landung nicht beliebig nach hinten verschoben werden. Durch eine Landung am 11. Juni hätte man bereits eine Missionszeit von 200 Tagen. Damit wird der Flug von Sojus-TMA 15M der drittlängste Flug einer Sojus nach Sojus-TMA 9 (215 Tage) und Sojus-TM 27 (207 Tage) Außerdem wird der Flug von Samantha Cristoforetti (IT) zum längsten Flug eines Europäers – und gleichzeitig einer Frau – am Stück werden. Auch wird sie direkt an die vierte Stelle der Europäer mit der längsten Flugerfahrung rücken, hinter Thomas Reiter (350 Tage), Jean-Pierre Haigneré (209 Tage) und André Kuipers (203 Tage). Darüber hinaus wird der Flug von Terry Virts der zweitlängste Flug eines Amerikaners am Stück ins All werden, nach Michael Lopez-Alagria (215 Tage). Jedoch werden sowohl Michael Lopez-Alegria als auch Terry Virts ihren Platz abgeben müssen, da Scott Kelly, nachdem er seinen Flug beendet haben wird, diesen Titel innehaben wird.

Darüber hinaus müssen diverse andere Pläne der ISS angepasst werden. Geplante EVAs müssen verlegt werden da die Besatzung, die diese EVA durchführen sollte noch nicht sich an Bord befindet. So muss die russische EVA-41, die ursprünglich für den 24. Juni geplant war, verlegt werden, da diese von Gennadi Padalka und Oleg Kononenko durchgeführt werden soll. Gleiches gilt für die US-EVA 32, die ursprünglich am 7. Juli hätte stattfinden sollten, da diese von Scott Kelly und Kjell Lindgren durchgeführt werden soll. Welche weitere Anpassungen des ISS-Flugplanes vorgenommen werden müssen, steht in den Sternen, zumal gestern auch bekannt wurde, dass die bekannte britische Sängerin Sarah Brightman, die ursprünglich im September mit Sojus-TMA 18M als Weltraumtouristin zur ISS fliegen sollte, von ihrem Flug zurückgetreten ist. Jetzt muss erst einmal geklärt werden, wer den nun frei gewordenen Sitz von ihr einnehmen wird. Der japanische Geschäftsmann Satoshi Takamatu ist eine wahrscheinliche Alternative, da er auch zusammen mit Brightman trainiert hatte.

Auch hat die NASA bekanntgegeben, dass die schon länger geplante Umsetzung des PMM (Permanent Multipurpose Module) „Leonardo“ vom Knotenpunkt 1, genannt „Unity“ (nadir), zum Knotenpunkt 3, genannt „Traquility“ (forward), nun am 27. Mai stattfinden wird, was durch die zusätzliche Crew-Zeit im Mai und Juni ermöglicht wird. Zu dieser Umsetzung von Leonardo hat man sich entschlossen, da man dadurch die Möglichkeit bekommt, zwei US-Frachtschiffe gleichzeitig an der ISS zu beherbergen.

Eines, wie gehabt, an Knotenpunkt 2 „Harmony“ (nadir) und das zweite dort, wo sich bisher das PMM Leonardo befunden hat. Nur dort können US-Frachschiffe an der ISS anlegen, da sie nicht, wie ihr russisches Äquivalent einen aktiven Docking-Stutzen besitzen, sondern nur eine passive Luke, genannt CBM (common berthing mechanism), was erfordert, das Frachtschiff aus 30 Metern Entfernung von der ISS mit dem ISS-Robotikarm SSRMS einzufangen und dann langsam an den Kopplungsstutzen heranzuführen. Dies hat den Vorteil, dass durch die größeren CBM-Luken auch sperrige Fracht passt, die durch die kleinen, jedoch aktiv dockbaren Luken, nicht passen.

Die Progress-Frachter sind die Lasttiere der russischen Raumfahrt. Sie sind seit 1978 im Einsatz und versorgten die Saljut-Stationen, die Mir und ab 2000 auch die ISS. Bisher ist das Raumschiff 140 Einsätze geflogen, davon waren 137 erfolgreich. Das Design des Frachters ist von der erfolgreichen Sojus-Reihe abgeleitet, er kann bis zu 2,2t Fracht transportieren, darunter auch Treibstoff für die Bahnkorrekturtriebwerke der ISS. Im Gegensatz zu diesen bemannten Raumschiffen oder den privaten Dragon-Frachtern hat Progress keine Möglichkeit, Materialien zur Erde zurückzubringen, da es über keinen Hitzeschild verfügt. Die Trümmer des Raumschiffs lässt man in der Nähe von Neuseeland in die Atmosphäre eintreten und verglühen, die nach dem Wiedereintritt übrigen Teile fallen in den südlichen Pazifik. Wie auch die Sojus erlebte Progress in den vergangenen Jahrzehnten mehrere große Designüberarbeitungen. Mittlerweile fliegt Progress in der vierten Version, genannt Progress-MM, der Erstflug der zukünftigen Version, Progress-MS, ist für den 22. Oktober 2015 an Bord einer Sojus-2.1a geplant.