SDO auf Position

Das Solar Dynamics Observatory (SDO) genannte Sonnenobservatorium der US-amerikanischen Weltraumagentur NASA hat seine endgültige Umlaufbahn um die Erde erreicht.

Ein Beitrag von Thomas Weyrauch. Quelle: NASA.

NASA
SDO im All, Instrumente auf die Sonne und Datenantenne auf die Erde ausgerichtet – Illustration
(Bild: NASA)

Nach dem Start auf der Atlas-V-Rakete AV-021 am 11. Februar 2010 wurde das Sonnenobservatorium mit einer Startmasse von 3.100 Kilogramm in einem Orbit mit einem Perigäum, dem der Erde nächsten Bahnpunkt, von rund 2.480 Kilometern über der Erde, einem Apogäum, dem erdfernsten Bahnpunkt, von rund 35.369 Kilometern über der Erde und einer Neigung von 28,7 Grad gegen den Äquator ausgesetzt.

Anschließend war es Aufgabe des an Bord von SDO befindlichen, mit Monomethylhydrazin (MMH) und Stickstofftetroxid (NTO) betriebenen Apogäumsmotors vom Typ Aerojet R4D, das Raumfahrzeug in eine annähernd kreisförmige geosynchrone Umlaufbahn in rund 36.000 Kilometern über der Erdoberfläche und mit 28,5 Grad Bahnneigung gegen den Äquator zu bringen. Eine erste Brennphase des Apogäumsmotors (Apogee Motor Firing, AMF#1) erfolgte am 17. Februar 2010.

Die zweite Brennphase des Motors am 19. Februar 2010 wurde nach 30 Sekunden abgebrochen. Ein Kontrollsystem an Bord von SDO hatte die Überschreitung eines voreingestellten Impulsgrenzwertes festgestellt, die aber nicht für die Folge eines Hardwaredefekts gehalten wird. Wahrscheinlich löste Treibstoffschwappen die Abschaltung aus. Trotzdem wurden anschließend zunächst nur die ebenfalls mit MMH und NTO betriebenen Triebwerke des Lageregelungssystems (ACS) von SDO benutzt, um dessen Bahn weiter anzuheben. Manöver AMF#2b, AMF#3 und AMF#4 wurden auf diese Weise abgewickelt. Bei den Manövern AMF#5 bis AMF#8 kam auch der Apogäumsmotor nach einigen Anpassungen von Einstellungen der Flugsteuerung wieder zum Zug.

Nach der Brennphase AMF#8 befand sich SDO auf einer Bahn mit einer Periode von 23 Stunden, der Apogäumsmotor hatte sein Soll erfüllt. In Motor und direkt mit ihm verbundenem Rohrleitungssystem verbliebene Treibstoffe wurden anschließend abgelassen.

Zwei Korrekturbrennphasen (Trim Motor Firing, TMF) sorgten in der Folge für die Anhebung des Apogäums auf 35.784 Kilometer über der Erde. Eine dritte Korrekturbrennphase (TMF#3) passte am 16. März 2010 das Perigäum mit 35.790 Kilometern schließlich so an, dass SDO für einen Erdumlauf genau 24 Stunden, also einen Tag benötigt. Inklinationsbedingt schwankt die Position von SDO in nördlicher und südlicher Richtung um eine Position bei 102 Grad West.

Die Brennphasen im Detail (ME f. Main Engine = Apgäumsmotor, ACS f. attitude control system = Triebwerke des Lageregelungssystems):

  • AMF#1: Brennzeit ME 1133,4 s (< 20 min), Perigäum angehoben auf ~5.100 km
  • AMF#2: Brennzeit ME 30 s, abgebrochen durch Kontrollsystem
  • AMF#2b: Brennzeit ACS 3000 s (= 50 min), Perigäum um ~1.500 km angehoben
  • AMF#3: Brennzeit ACS 50 min, Perigäum um 1.700 km auf 8.362 km angehoben
  • AMF#4: Brennzeit ACS 50 min, Perigäum um 2.000 km angehoben
  • AMF#5: Brennzeit 50 min (40 min ACS, 10 min ME) , Perigäum um 4.760 km angehoben
  • AMF#6: Brennzeit 1000 s (~6 min ACS, 13 min ME), Perigäum um 5.000 km angehoben
  • AMF#7: ME, Perigäum auf 24.654 km angehoben, Periode 19,2 h
  • AMF#8: Brennzeit ME 1111,6 s, Perigäum auf 34.600 km angehoben
  • TMF#1: Brennzeit ACS 298,4 s, Apogäum angehoben auf 35.287 km, Periode 23,6 h
  • TMF#2: Brennzeit ACS 164,8 s, Apogäum angehoben auf 35.784 km, Periode 23 h
  • TMF#3: Brennzeit ACS 197,6 s, Perigäum angehoben auf 35.790 km, Periode 24 h

Durch den Geosynchronorbit besteht von SDO jederzeit direkte Sichtverbindung zur Bodenstation am White-Sands-Raumflughafen in Las Cruces, Neu Mexiko. Die erwarteten umfangreichen Datenmengen, die SDO bei der Beobachtung der Sonne generieren wird, sollen während der wissenschaftlichen Arbeit von SDO mehr oder weniger durchgängig in Echtzeit zur Bodenstation geschickt werden. Den wissenschaftlichen Regelbetrieb wird das Observatorium, so die aktuelle Planung, im Laufe der kommenden Wochen aufnehmen.
SDO ist katalogisiert mit der NORAD-Nr. 36.395 bzw. als COSPAR-Objekt 2010-005A.

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