Quelle: ESA, NASA, Caltech, Wikipedia

Die Erkenntnisse der berühmten Viking-Sonden, die im Jahr 1976 am Mars gelandet waren, waren nicht angetan Euphorie zu entfachen, und so dauerte es lange bis nach diesen der Mars wieder in den Fokus der Forschung gelangte. Im Rahmen des Planetary Observer Programms der NASA, einem Programm mit welchem nach den teuren Viking Missionen mit günstigeren Sonden die Planetenforschung wieder aufgenommen werden sollte, wurde 1992 Mars Observer gestartet. Jedoch wurde zu diesem schon 3 Tage vor Erreichen eines Marsorbits der Kontakt verloren, und das gesamte Programm fand damit ebenfalls gleich sein Ende.
1993 wurde das Mars Exploration Programm der NASA initiiert, ein weit in die Zukunft gerichtetes Programm zur Erforschung des Mars. Die Zielsetzungen waren weitreichend:

• Gibt oder gab es jemals Leben auf dem Mars?
• Wie läßt sich das Klima am Mars charakterisieren?
• Welche Geologie herrscht am Mars vor?
• Wie ist eine menschliche Präsenz am Mars möglich?

Dies alles sollten die zukünftigen Sonden, die man Richtung Mars senden wollte, klären. Die Programme wechselten in der Zukunft, die Zielsetzung im Grunde nicht.

Mars Global Surveyor (MGS)

MGS markierte somit die Wiederaufnahme der Erforschung des Mars durch die NASA. Am 7. November 1996 stand eine Delta II am LC-17A des Capes und hievte MGS mit einer Startmasse von 1062 kg in Richtung Mars. Als Erstes sah man es als erforderlich an den Mars zu kartieren. Dazu verfügte MGS über einige Instrumente, darunter auch eine Kamera und ein Laseraltimeter. Denn das Programm sah ja auch Lander und Rover vor, und um geeignete Landestellen festlegen zu können, musste man den Mars etwas besser kennen. Und damit ergab sich eine weitere Anforderung an MGS. Die Oberflächeneinheiten würden aufgrund von Massenbudgets, Stromversorgung und Orbitalmechanik niemals in der Lage sein die anfallenden Datenmengen Richtung Erde zu schicken. Die Orbiter konnte man jedoch mit ausreichenden Sendeanlagen versehen, so dass nur der kurze Datenverkehr von der Oberfläche in den Orbit verblieb, welcher von leichten, trotzdem breitbandigen, aber energiesparsameren Funkeinrichtungen bewerkstelligt werden konnte.
Auch MGS war damit von Beginn an als Relaisstation im Marsorbit ausgelegt. Eine 1,5 m durchmessende Hochgewinnantenne (HGA) stellte mit nur 25 Watt Sendeleistung im X-Band bei 8,4 GHz den Datenverkehr mit der Erde her. Die Datenrate ändert sich dabei natürlich mit dem Abstand von Erde und Mars und konnten bei kurzer Entfernung 85,3 kbit/s erreichen. Zur Sicherheit war auch eine Niedriggewinnantenne vorhanden. Die Mars Relais Antenne stellte im UHF-Band bei 437.1 MHz die Verbindung Richtung Marsoberfläche her. Nur einen Monat nach MGS wurde die Mars Pathfinder Mission gestartet, mit dem der Rover Sojourner auf den Mars gebracht wurde. Da wurden diese Fähigkeiten von MGS bereits benötigt.
Am 2. November 2006 wurde der Kontakt zu MGS verloren. Anhand eines schwachen Signales konnte festgestellt werden, dass sich die Sonde im sogenannten „safe mode“ befindet. Da durch einen Irrtum beide Kopien der Bordsoftware fehlerhaft waren, war der Orbiter verloren.
MGS steht nicht mehr zur Verfügung.

Mars Climate Orbiter (MCO)

Praktisch jedes Programm der NASA hat mit den selben Problemen zu kämpfen. Mit Budgetüberschreitungen oder Kürzungen von Budgets. Unter der Prämisse „cheaper, better, faster“ wurde diese, sowie auch die Mission Mars Polar Lander (MPL), durchgeführt. Ob sie „schneller“ oder „billiger“ waren sei dahingestellt. „Besser“ waren sie allerdings nicht. Mit 638 kg Startmasse war sie auch „leichter“, ganz im Sinne der Prämisse. MCO hatte auch über eine 1,3 m durchmessende HGA für das X-Band und über eine UHF Funkeinrichtung zur Bodenkommunikation verfügt.
Am 11. Dezember 1998, nur gut 2 Jahre nach MGS, wurde MCO gestartet. Die Flugbahn, in die MCO nach der Ankunft am Mars kommandiert wurde, war jedoch zu tief über der Oberfläche. Das konnte die Sonde nicht überstehen. Als Ursache konnte festgestellt werden, das Lockheed Martin imperiale Einheiten statt der von der NASA geforderten SI Einheiten verwendete, und die Diskrepanz und Missinterpretation der Zahlenwerte führten zu der fehlerhaften Kursänderung.

Der ebenfalls stattgefundene Verlust von Mars Polar Lander wurde übrigens nie endgültig geklärt. Als warscheinlichste Ursache nahm man an, dass durch ein Softwareproblem die Landetriebwerke bereits in einer Höhe von ca. 40 m deaktiviert wurden und MPL zerschellte.
Durch die beiden Misserfolge zerschellte aber auch der „cheaper, better, faster“ Ansatz gleich mit.
MCO stand also nie zur Verfügung.

2001 Mars Odyssey (ODY)

Bereits am 7. April 2001, also keine zweieinhalb Jahre nach MCO, startete die NASA ihren nächsten Orbiter. Die Startmasse von ODY betrug 758 kg. Ein Schwerpunkt der Aufgaben von ODY war die Suche nach Wassereis und die globale Kartierung von Mineralien am Mars. Zu diesem Zweck hat sie unter anderem eine Multispektralkamera, einen Strahlungsdetektor und ein Gammastrahlenspektrometer an Bord. Wassereis konnte übrigens klar nachgewiesen werden. 2012 musste eines der Reaktionsräder abgeschaltet und durch ein Reserverad ersetzt werden. Das Partikelspektrometer ist bereits seit 2003 inaktiv.
Eine sehr wichtige Aufgabe fiel ODY aber auch mit der Weiterleitung der Daten der beiden Marsrover Spirit und Opportunity zu.
Die ebenfalls 1,3 m durchmessende HGA sendet wiederum im X-Band bei 8,4 GHz, mit der simultan Daten empfangen und gesendet werden können. Es stehen weiter eine Mittelgewinn- und eine Niedriggewinnantenne zur Verfügung. Zur Kommunikation mit den Bodeneinheiten wird wiederum ein UHF System benutzt.
2015 wurde der noch verfügbare Treibstoffvorrat auf ODY als ausreichend für einen Betrieb bis ins Jahr 2025 bewertet. Vielleicht konnte noch sparsamer mit diesem umgegangen werden, das Problem bleibt allerdings dass wir schon bald im Jahr 2026 stehen.
ODY ist nach wie vor im Einsatz, und gehört zum sogenannten Mars Relais Netzwerk, mit dem Daten der Marsrover zum Deep Space Network der NASA und an ESTRACK weitergeleitet werden. Mit 170,4Mbit/tag transferiert ODY einen relativ kleinen Teil der Gesamtdatenmenge.

Mars Express (MEx)

Nun wurde auch die ESA aktiv. MEx wurde am 25. Dezember 2003 bei einer Startmasse von 1120 kg von einer Sojus-FG/Fregat von Baikonur aus gestartet. An Board befand sich auch der Lander Beagle 2. Die Aufgaben solcher Orbiter sind immer vielfältig.
Die MARSIS-Antennen sollten bis in eine Tiefe von 5 Kilometer unter der Oberfläche nach Wasser suchen. Die hochauflösende HRSC Stereokamera kann den Mars mit einer Auflösung bis zu 10 m kartografieren; mit der Optik des Super Resolution Channel bis zu 2 m, was aber recht problematisch ist. Weitere Instrumente sind vorhanden um Atmosphäre und Mineralogie des Mars zu untersuchen.
Zur Kommunikation mit der Erde verfügt MEx über eine 1,6 m durchmessende HGA mit der im S-Band (2.1 GHz) und im X-Band (8,4 GHz) gesendet werden kann. Zur Sicherheit ist auch eine Niedriggewinnantenne vorhanden.
Um mit Beagle 2, und zukünfigen Bodeneinheiten kommunizieren zu können verfügt MEx über die Melacom UHF Sendeeinrichtung. Aber auch zu und von Bodeneinheiten der NASA, wie dem Rover Curiosity, können damit Daten transferiert werden. Auch MEx gehört zum Mars Relais Netzwerk, ist aber nur als Reserve vorgesehen.

Beagle 2 konnte übrigens gelandet werden, „gemeldet“ hat er sich nie. Der Mars Reconnaissance Orbiter der NASA konnte ihn später lokalisieren und feststellen daß sich eines der Solarpanele nicht geöffnet hatte.

Mars Reconnaissance Orbiter (MRO)

Mit MRO plante die NASA wieder größer und leistungsfähiger. Am 12. August 2005, also bereits gut 4 Jahre nach ODY, stemmte eine Atlas 5 die 2180 kg von MRO vom SLC-41 der Cape Canaveral Air Force Station (CCAFS) nach oben.
Glanzstück des MRO ist wohl sein „High Resolution Imaging Science Experiment“, die HiRISE Camera die Auflösungen der Marsoberfläche mit bis zu 0,3 m pro Pixel ermöglicht. Natürlich verfügt er aber über ein ganzes Bündel an Sensorik, z. B. um Mineralien, wie etwa Hämatit, zu lokalisieren, Staub und Wasserdampf in der Atmosphäre zu untersuchen, Wasservorkommen zu lokalisieren und einiges mehr.
Der Datenmenge die durch die umfangreiche wissenschaftliche Tätigkeit anfällt, und jener die von Bodeneinheiten weiterzuleiten ist, musste auch Rechnung getragen werden. MRO verfügt über eine 3 m durchmessende HGA um im X-Band mit bis 100 W Sendeleistung Daten mit 500 kBit/s bis 4 Mbit/s zu transferieren. Auch das Ka Band bei 32 GHz für noch höhere Datenraten wurde erprobt, wird aber nicht mehr weiter genutzt, um es im Falle eines Ausfalles des X-Band Senders, der nicht mehr auf den Reserveverstärker umschalten kann, zur Verfügung zu stehen. Niedriggewinnantennen für Notfälle sind auch vorhanden. Die UHF Verbindung zu den Bodeneinheiten wurde weiterentwickelt und in das Electra Proximity Link Payload Package integriert. Datenraten von bis zu 2 Mbit/s zu den Bodeneinheiten können damit erzielt werden.
Auch MRO ist Teil des Mars Relais Netzwerks, und transferiert durchschnittlich 447.5 Mb/tag.

Mars Atmosphere and Volatile Evolution (MAVEN)

Diesmal dauerte es etwas länger bis zur nächsten großen Mars Mission. Am 18 November 2013, diesmal also gut 8 Jahre nach MRO, hob der 2454 kg schwere Orbiter wiederum auf einer Atlas 5 vom SLC-41 der CCAFS ab. Forschungsziel von MAVEN ist herauszufinden, warum und wie Mars seine Atmophäre an das Weltall verloren hat und Daten über die Entwicklung des marsianischen Klimas zu sammeln. Dafür sind eine Reihe von Instrumenten vorhanden. Die HGA hat 2 m Durchmesser, gesendet wird wieder im X-Band. Für die Bereitstellung der UHF Verbindung Richtung Mars kam wieder das Electra Package zum Einsatz.
Zwischen 19. und 28. November 2014 befand sich MAVEN im „Safe Mode“. Grund waren Synchronisationsproblem zwischen zwei Rechnern an Bord.
Im Jahr 2019 wurde der elliptische Orbit von MAVEN abgesenkt, um öfter und besser mit den Rovern am Mars in Kontakt treten zu können. MAVEN ist also sowohl als Wissenschaftsmission als auch als Teil des Mars Relais Netzwerks von Bedeutung. Über MAVEN werden durchschnittlich 897.5 Mb/tag an Daten transferiert.
Auch am 22. Februar 2022 versetzte sich MAVEN in den Safe Mode. Die Trägheitsnavigationseinheiten lieferten keine verwertbaren Daten mehr. Zur Behebung wurden nur noch Daten der Sternsensoren zur Lagebestimmung genutzt. Mit 28. Mai 2022 konnte MAVEN den Betrieb wieder aufnehmen.

Nun vermeldete die NASA dass von MAVEN am 6. Dezember, nach der Funkstille beim Umrunden der abgewandten Seite des Mars, kein Signal mehr empfangen werden konnte. Die Telemetrie von MAVEN hatte gezeigt, dass alle Subsysteme normal arbeiteten, bevor MAVEN in den Funkschatten des Mars eingetreten ist. Die Operationsteams untersuchen den Vorfall.

Die Frage ist nun, ob die NASA tatsächlich über „kein“ Signal, oder nur über keine regulären Signale, sondern nur über Signale welche der Safe Mode sendet, verfügt. Auch im Safe Mode kann die Sonde über die HGA Statusdaten versenden, bzw. Kommandos erhalten. Sollte die HGA nicht verfügbar sein, so müssten über eine Niedriggewinnantenne zumindest schwache Lebenszeichen der Sonde empfangbar sein. Auch dann besteht Hoffnung. Ohne jeglichen Kontakt zur Sonde wäre diese auf alle Fälle verloren. Nicht übersehen kann man jedoch die Tatsache, das die NASA seit nunmehr 12 Jahren keine Erneuerung der Orbiterinfrastruktur am Mars durchführt. Auch wenn der Treibstoff anscheinend noch über das Jahr 2030 reicht, so ist es trotzdem so, dass die Orbiterflotte altert. Raumfahrzeuge altern auch durch äußere Einflüsse wie Strahlung oder hohe Temperaturschwankungen, was irgendwann zu Ausfällen führen kann.
Außerdem müssten, selbst wenn man Anfang der dreißiger Jahre einen neuen Orbiter Richtung Mars schicken wollte, wegen der langen Projektlaufzeiten, bereits Maßnahmen eingeleitet worden sein. Sehr vielversprechend sieht es da nicht aus.
Bau und Start des Mars Telecommunications Orbiter wurden bereits 2005 abgesagt. Am 4. July 2025 wurde beschlossen das Projekt wieder aufzuehmen. Wann und ob überhaupt er sich wieder aus der Asche erhebt, bleibt abzuwarten.
Die International Mars Ice Mapper Mission sollte ursprünglich 2026 gestartet werden. 2022 wurde die Finanzierung des Projekts von der NASA eingestellt. Ob er nun wie geplant im Zeitraum 2031-2033 gestartet werden kann, bleibt angesichts des frühen Entwicklungsstadiums ebenfalls abzuwarten.

Sollte MAVEN nicht mehr aktivierbar sein, so müßte ca. das doppelte der Datenmenge welche MRO durchschnittlich transferiert, zusätzlich auf ihn selber und andere Orbiter umverteilt werden, falls das möglich ist. Ein Ausfall von MAVEN ist also durchaus schwerwiegend.

Zukünftig wird ja vom größten Startserviceprovider der USA beabsichtigt eigene Raumfahrzeuge, in der Folge sogar in bemannter Form, zum Mars zu schicken. Auch da wird man sich fragen müssen, inwieweit man sich da noch auf die bestehenden Orbiter stützen kann.

Ein Orbiter ist jedoch noch unerwähnt, da er erst nach MAVEN zum Mars aufgebrochen ist:
ExoMars Trace Gas Orbiter (TGO)

TGO ist ein Mars Orbiter der ESA. Am 14. März 2016 wurde TGO mit einer Proton-M/Briz-M von Baikonur Richtung Mars gestartet. Es war ein Schwergewicht mit 4332 kg Masse. Darin enthalten war jedoch auch das Landeexperiment Schiaparelli mit 577 kg.
Die Landung von Schiaparelli ist im übrigen nicht geglückt, zumindest nicht in einem Stück.
Die Aufgabe von TGO war die Untersuchung der Atmosphäre des Mars, insbesondere das Aufspüren von Spurengasen wie Methan, da man dieses auch als Biomarker in Betracht zieht. Weiter sollte TGO auch als Relaisstation für den Rosalind Franklin Rover dienen. Der befindet sich weiter auf der Erde und der Einsatz erscheint ungewiss. Die HGA von TGO misst 2,2 m und wird im X-Band mit 65 W betrieben. Richtung Mars wird wiederum per UHF gesendet. Sehr sinnvollerweise steuerte die NASA das Electra Package bei. Dies erleichert nun die Interoperabilität mit den derzeitlich am Mars befindlichen NASA Rovern Curiosity und Perserverance.
Auch der ESA Orbiter TGO ist Teil des Mars Relais Netzwerks. TGO transferiert zusätzlich auch Daten zu russischen Bodenstationen. Mit 1562.7 Mb/tag fließt über TGO der größte Anteil am Datenaufkommen des Mars Relais Netzwerks.

Die angeführten Datentransferraten entstammen Angaben der NASA von September 2025.

Nur als Ergänzung: Die kürzlich gestarteten EscaPADE Sonden, welche auch für den Marsorbit bestimmt sind, können keinerlei Relaisfunktionen übernehmen.

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• MAVEN – Mars Atmosphere and Volatile EvolutioN

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Quelle: RUAG Space.

14. Juli 2021 – 2015 gab die United Launch Alliance (ULA) eine strategische Partnerschaft mit RUAG Space bekannt, um Verbundwerkstoffstrukturen für die Atlas V-Rakete in den USA zu produzieren. Dieser Schritt war Teil des Übergangs von den Delta- und Atlas-Raketenprogrammen zur nächsten Generation von Trägerraketen, der Vulcan-Familie. Die Vulcan Centaur-Trägerrakete wird sowohl für Satellitenstarts als auch für bemannte Missionen eingesetzt werden.

Über 120 erfolgreiche ULA-Starts mit RUAG Space Produkten
Im Rahmen der strategischen Partnerschaft hatte sich RUAG Space in Decatur (US-Bundesstaat Alabama) in einem ursprünglich für das Delta-Programm genutzten 12.000 Quadratmeter großen ULA-Gebäude niedergelassen und dieses 2017 nach erfolgreichem Umbau in Betrieb genommen. Bis 2017 wurden die Strukturen sowohl an den Schweizer Standorten von RUAG Space in Zürich sowie Emmen produziert.

Die letzte in Emmen gefertigte Struktur für die Atlas-Trägerrakete verließ die Schweiz Ende September 2020 an Bord einer Antonov An-124 in Richtung USA. Nun findet die Produktion direkt vor Ort in Decatur statt, wo RUAG Space nach erfolgreicher Entwicklung und Qualifizierung künftig auch die Kohlefaserstrukturen für die neue Vulcan-Trägerrakete herstellen wird. Die Nutzlastverkleidungen in Composite-Technologie – bestehend aus zwei Halbschalen, die mechanisch miteinander verbunden werden – werden in einem modernen, teilautomatisierten Prozess hergestellt. Die Nutzlastverkleidungen von RUAG Space verwenden eine Sandwich-Architektur aus Aluminium-Wabenmaterial, das zwischen einer inneren und einer äußeren Deckschicht aus gewebten Kohlefasern eingebettet ist. Eine auf der Außenseite aufgebrachte Korkschicht bietet thermischen Schutz gegen die beim Start entstehende Reibungshitze. Dank eines innovativen Verfahrens können die für die Nutzlastverkleidung benötigten Kohlefaserstrukturen ohne den Einsatz eines Autoklaven und damit kostengünstiger als im herkömmlichen Verfahren hergestellt werden.

Das Werk in Decatur liefert aktuell Kohlefaserverbundstrukturen für ULAs Atlas-Trägerraketen, darunter die Nutzlastverkleidung für die Atlas V-500-Trägerrakete und den Interstage-Adapter für die Atlas V-400, sowie Kohlefaserstrukturen für die Qualifikation und zukünftige Produktion der neuen Vulcan-Trägerrakete, darunter Nutzlastverkleidungen, Interstage-Adapter und Hitzeschilde. Seit Beginn der strategischen Partnerschaft zwischen ULA und RUAG Space wurden mehr als 120 erfolgreiche Raketenstarts von ULA mit Produkten von RUAG Space durchgeführt.

Zusammenarbeit erweitert und ausgebaut
Mit der nun erfolgten Unterzeichnung des modifizierten Produktionsvertrages („Mod5“) zwischen ULA und RUAG Space geht die erfolgreiche Zusammenarbeit in die nächste Runde. Während bisher die Produktion der Atlas-Rakete sowie die Entwicklung und Qualifizierung der Vulcan-Komponenten im Vordergrund standen, bezieht sich „Mod5“ auf Aufträge bis 2024. Das zusätzliche Auftragsvolumen für RUAG Space aus der Vertragsmodifikation beläuft sich auf 110 Millionen Schweizer Franken. Holger Wentscher, der bei RUAG Space die Produktgruppe Launchers leitet, sagt: „Ich möchte mich bei ULA herzlich für das entgegengebrachte Vertrauen und die partnerschaftliche Zusammenarbeit bedanken. Zusammen mit meinen Kollegen an unserem Standort in Decatur freue ich mich darauf, unsere gemeinsame Erfolgsgeschichte fortzusetzen.“
„Die Partnerschaft zwischen ULA und RUAG ist ein wesentlicher Bestandteil unserer langjährigen Erfolge“, sagt Daniel Caughran, ULA Vice President of Productions, Operations and Supply Chain. „Die jüngsten Vertragsänderungen spiegeln das anhaltende Vertrauen und das Engagement für die Partnerschaft mit RUAG Space wider, während wir dem Jungfernflug und vielen zukünftigen Starts der Vulcan Centaur entgegenblicken.”

RUAG Space ist der führende Zulieferer für die Raumfahrtindustrie in Europa mit einer wachsenden Präsenz in den USA. Rund 1.300 Mitarbeitende in sechs Ländern entwickeln und fertigen Produkte für Satelliten und Trägerraketen – damit nimmt RUAG Space eine zentrale Rolle sowohl im institutionellen als auch im kommerziellen Raumfahrtmarkt ein.

RUAG International ist ein Schweizer Technologiekonzern mit Produktionsstandorten in 14 Ländern und gliedert sich in vier Divisionen: Space, Aerostructures, MRO International und Ammotec. RUAG International beschäftigt rund 6.500 Mitarbeiter, von denen etwa zwei Drittel außerhalb der Schweiz arbeiten.

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• RUAG

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Ein Beitrag von Patrick Schemel. Quelle: ULA, US Space Force.

Zum Einsatz kam eine Atlas V 421, was im Bezeichnungssystem der Atlas bedeutet, dass die Rakete eine Nutzlastverkleidung mit 4 Metern Durchmessern, 2 seitlich befestigte Feststoffbooster des Typs AJ-60A sowie ein RL10C-1-1-Triebwerk in der Centaur-Oberstufe nutzte. Für die Atlas V war es der 87. Start insgesamt sowie der erste in diesem Jahr.

Ursprünglich war der Start für den 17. Mai angesetzt, ein Problem mit einem fehlerhaften Temperatursensor an der Bodeninfrastruktur, das während der Betankung mit flüssigem Sauerstoff auftrat, führte allerdings zur Verschiebung um einen Tag. Der Fehler konnte offensichtlich behoben werden, denn am Dienstag lief der Countdown reibungslos ab und die Trägerrakete konnte mit einer Verzögerung von lediglich sechs Minuten zum geplanten Startzeitpunkt erfolgreich abheben.

Rund 2 Minuten und 9 Sekunden nach dem Verlassen der Startrampe wurden dann die zwei ausgebrannten Feststoffbooster abgeworfen, gefolgt von der Erststufe bei T+4:16 Minuten. Zehn Sekunden später zündete dann die Centaur-Oberstufe, dicht gefolgt vom Abwurf der Nutzlastverkleidung. Etwas über eine Viertelstunde nach dem Start endete die erste Zündung des RL-10-Triebwerks. Anschließend wurden zwei am unteren Ende der Oberstufe befestigten Sekundärnutzlasten bei T+15:37 und T+16:25 ausgesetzt. Dabei handelt es sich um die zwei 12-U-Cubesats EZ-3 und EZ-4 (die auch unter der Bezeichnung TDO 3 und TDO 4 laufen), die für die Akademie der US-Luftwaffe verschiedene Technologien testen sollen.

31 Minuten nach dem Liftoff zündete die Centaur-Oberstufe ein zweites Mal für 201 Sekunden und brachte so die Hauptnutzlast auf die angestrebte geostationäre Transferbahn. Weitere acht Minuten später erfolgte das Aussetzen von SBIRS GEO 5. Von dort wird sich der geschätzt 4,2 bis 5 Tonnen schwere Satellit (genaue Angaben werden nicht veröffentlicht) in seine endgültige Position im geostationären Erdorbit bewegen. Dort soll der Satellit die SBIRS-Konstellation (Space-Based Infrared System, weltraumgestütztes Infrarotsystem) verstärken, die mit ihren hochempfindlichen Infrarotsensoren in der Lage ist, die bei einem Raketenstart unausweichlich entstehende Wärmestrahlung zu entdecken. Da eine Positionierung im GEO die Pole nicht abdeckt, gehören zu dem System noch zusätzliche Infrarotsensoren, die an Bord von Satelliten in hochelliptischen Umlaufbahnen platziert sind.

Die Oberstufe machte unterdessen bei T+1:19:27 eine dritte, 13-sekündige Zündung, um ihren Orbit zu senken und so die Zeit bis zu ihrem Wiedereintritt in die Erdatmosphäre zu verkürzen.

Verwandte Meldungen bei Raumfahrer.net:

• Frühwarnsatellit SBIRS GEO 3 liefert erste Bilder (27. März 2017)
• Atlas 5 startet SBIRS-GEO 2 (20. März 2013)
• SBIRS GEO 1 hat sein Ziel erreicht (22. Mai 2011)
• Atlas V mit SBIRS GEO 1 gestartet (7. Mai 2011)

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• SBIRS GEO 5 auf Atlas V 421

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Quelle: ESA.

Die ESA-Mission Solar Orbiter hat offiziell begonnen. Die gleichnamige Raumsonde startete mit einer Trägerrakete vom Typ Atlas V 411 am 10. Februar 2020 um 05:03 CET von Cape Canaveral in Florida aus in den Weltraum. Die Aufgabe des Solar Orbiter: Unsere Sonne aus ganz neuen Perspektiven heraus zu erforschen.

Signale des Raumfahrzeuges wurden um 06:00 CET von der Bodenstation in New Norcia Station empfangen, nachdem es in einer niedrigen Erdumlaufbahn von der oberen Stufe der Trägerrakete getrennt worden war.

Auf in Richtung Sonne

Solar Orbiter ist eine ESA-Mission unter maßgeblicher Beteiligung der NASA. Sie wird erstmals hochauflösende Bilder der nicht kartografierten Polarregionen der Sonne aufnehmen und so beispiellose Einblicke in die Funktionsweise unseres Muttersterns liefern.

Eine weitere Aufgabe der Raumsonde ist zu untersuchen, welchen Einfluss die starke Strahlung und die geladenen Teilchen, die von der Sonne ausgespuckt und vom Solarwind durch unser Sonnensystem getragen werden, auf unseren Heimatplaneten Erde haben. Das wird uns dabei helfen, unser Verständnis von stürmischen „Weltraumwetter“-Fronten zu verbessern und diese vorherzusagen. Sonnenstürme haben zum Beispiel das Potenzial, unsere Stromnetze lahmzulegen sowie den Flugverkehr und die Telekommunikation zu stören. Außerdem stellen sie eine Gefahr für Astronauten auf Weltraumspaziergängen dar.

„Wir Menschen wussten schon immer, wie wichtig die Sonne für das Leben auf unserer Erde ist. Seit jeher beobachten wir sie und erforschen bis ins kleinste Detail, wie sie funktioniert. Deshalb ist uns auch schon lange bekannt, wie gefährlich die überaus starken Sonnenstürme für unser alltägliches Leben sein können“, sagt Günther Hasinger, ESA-Direktor für Wissenschaft.

„Am Ende der Mission Solar Orbiter werden wir so viel wie noch nie über die Sonne wissen – zum Beispiel werden wir mehr über die versteckte Kraft herausfinden, die für das sich verändernde Verhalten der Sonne verantwortlich ist, sowie über den Einfluss, der dadurch auf die Erde ausgeübt wird.“

Solar Orbiter wird erstaunliche Dinge bewirken. In Kombination mit den anderen kürzlich gestarteten NASA-Missionen zur Erforschung der Sonne gewinnen wir beispiellose neue Erkenntnisse über unseren Stern“, sagte Thomas Zurbuchen, stellvertretender Wissenschaftsadministrator der NASA am Hauptsitz der Agentur in Washington. „Zusammen mit unseren europäischen Partnern treten wir in eine neue Ära der Heliophysik ein, die das Studium der Sonne verändern und die Sicherheit von Astronauten auf ihrem Weg zu den Mondmissionen des Artemis-Programms verbessern wird“.

Im sonnennächsten Bereich – also in etwa 42 Millionen Kilometer von der Sonnenoberfläche entfernt – wird sich der Solar Orbiter innerhalb der Merkur-Umlaufbahn bewegen. Dabei schützt eine innovative Hitzeschildtechnologie die wissenschaftlichen Instrumente der Raumsonde – denn so nah an der Sonne herrschen Temperaturen von bis zu 500º C, also bis zu 13-mal so hohe Temperaturen wie in Erdumlaufbahnen.

„Vor gut 20 Jahren wurde die Idee zu dieser Mission entwickelt. Nach sechs Jahren Bauzeit und über einem Jahr des Testens haben wir zusammen mit unseren Partnern aus der Industrie neue Technologien entwickelt, die extremer Hitze standhalten können, und die Herausforderung gemeistert, ein Raumschiff zu bauen, das die Sonne aus nächster Nähe untersuchen kann“, so César García Marirrodriga, ESA-Projektmanager für Solar Orbiter.

Unseren Mutterstern aus neuen Perspektiven betrachten

Der Solar Orbiter wird knapp zwei Jahre unterwegs sein, bis er seine erste operative Umlaufbahn erreicht. Auf ihrem Weg wird die Raumsonde die Gravitation von Erde und Venus für Swing-by-Manöver nutzen, um schließlich die Sonne in einem extrem elliptischen Orbit zu umkreisen. Dabei wird der Solar Orbiter die Gravitation der Venus nutzen, um sich aus der Ekliptikebene des Sonnensystems, also der Heimat unserer Planetenbahnen, herauszukatapultieren. Dabei wird der Neigungswinkel des Raumsonden-Orbits erhöht – was uns ganz neuen Blicke auf die nicht kartografierten Polarregionen unseres Muttersterns ermöglicht.

Die Pole der Sonne sind von der Erde und anderen Raumfahrzeugen aus nicht sichtbar. Dabei gehen Wissenschaftler davon aus, dass gerade diese Regionen Schlüsselinformationen über die Sonnenaktivität bereithalten. Im Verlauf der fünfjährigen Mission wird der Solar Orbiter eine Bahnneigung von 17º über und unter dem Sonnenäquator erreichen. Die bereits vorgeschlagene Erweiterung der Mission sieht dann sogar einen Neigungswinkel von bis zu 33º vor.

„Ein Raumfahrzeug so nah an der Sonne zu bedienen, ist eine enorme Herausforderung“ sagt Sylvain Lodiot, ESA-Spacecraft Operations Manager für Solar Orbiter.

„Unser Team muss die kontinuierliche und akkurate Ausrichtung des Hitzeschildes sicherstellen, um potenzielle Beschädigungen durch die Sonnenstrahlung und Wärmefluss zu vermeiden. Gleichzeitig müssen wir ständig in der Lage sein, schnell und flexibel auf die Anfragen der Wissenschaftler zu reagieren, also den Betrieb der Instrumente entsprechend der jeweils aktuellsten Beobachtungen der Sonnenoberfläche anpassen.“

Solar Orbiter wird die turbulente Sonnenoberfläche, ihre heiße äußere Atmosphäre sowie Veränderungen des Solarwindes mithilfe einer Kombination von zehn In-Situ- und Fernerkundungs-Instrumenten untersuchen. Ferngesteuerte Kameras werden hochauflösende Bilder der Sonnenatmosphäre – der sogenannten Korona – sowie der Sonnenscheibe aufnehmen. In-Situ-Apparate werden den Solarwind und das Sonnenmagnetfeld in der näheren Umgebung der Raumsonde vermessen.

„Die Kombination aus ferngesteuerten Instrumenten, die die Sonne beobachten, und In-Situ-Geräten, die ihre Kraft vermessen, werden es uns ermöglichen, das, was wir sehen und das, was wir durch den Solarwind spüren, miteinander in Verbindung zu setzen“, sagt Daniel Müller, ESA-Projektwissenschaftler für Solar Orbiter.

„Dies wird uns beispiellose Erkenntnisse in die Funktionsweise unseres Muttersterns liefern, etwa zum elfjährigen Aktivitätszyklus der Sonne und bezüglich der Frage, wie die Sonne die Heliosphäre, also die magnetische Blase, in der sich auch unsere Erde befindet, bildet und kontrolliert.“

Wir alle sind Solar Orbiter

Dabei wird der Solar Orbiter die Sonne nicht alleine aus nächster Nähe untersuchen: Die NASA-Raumsonde Parker Solar Probe ist bereits auf dem Weg zu unserem Mutterstern.

Die Raumsonden verfolgen zwar unterschiedliche Ziele, die von ihnen gesammelten Ergebnisse sollen sich aber gegenseitig ergänzen. Dafür werden sowohl der Solar Orbiter als auch die Parker Solar Probe in einem jeweils einzigartigen Orbit unterwegs sein. Die Parker Solar Probe wird der Sonne dabei weitaus näher kommen als die ESA-Raumsonde und dabei untersuchen, wie der Sonnenwind entsteht. Dafür ist sie nicht mit Kameras ausgestattet und ermöglicht dementsprechend keine direkten Ansichten der Sonne. Die Umlaufbahn des Solar Orbiters befindet sich dagegen in idealer Entfernung, um die Sonne aus unterschiedlichen Perspektiven umfassend zu analysieren, wofür sowohl ferngesteuerte als auch In-Situ-Instrumente zur Verfügung stehen. So wird der Solar Orbiter auch zum ersten Mal in der Menschheitsgeschichte die Ansicht der Sonnenpole ermöglichen. 

Neben der Verfolgung der eigenen Missionsziele wird der Solar Orbiter ergänzende Informationen liefern, mit denen die Messungen der Parker Solar Probe besser verstanden werden können. Im Rahmen dieser Zusammenarbeit werden die beiden Raumsonden komplementäre Datensätze sammeln, dank derer mehr wissenschaftliche Erkenntnisse gewonnen werden können, als wenn man die Beobachtungen der Raumsonde getrennt voneinander auswerten würde.

„Der Solar Orbiter ist der neueste Zuwachs des Heliophysics System Observatory der NASA. Gemeinsam mit der Parker Solar Probe wird die Raumsonde die größten Mysterien der Sonne und ihrer erweiterten Atmosphäre entschlüsseln“, sagt Holly Gilbert, NASA-Projektwissenschaftlerin für Solar Orbiter. „Was für ein außergewöhnliches Abenteuer! Die Kombination dieser beiden Missionen mit ihren beeindruckenden, hochinnovativen Technologien wird unser Wissen auf eine ganz neue Ebene heben.“

Damit wird Solar Orbiter auch auf den Erkenntnissen anderer Missionen, wie der ESA-NASA-Kooperation Ulysses oder dem Solar and Heliophysics Observatory (SOHO), aufbauen – und uns die bisher umfangreichste Analyse der Sonne sowie ihres Einflusses auf die Erde ermöglichen.

Über Solar Orbiter

Solar Orbiter ist eine von der ESA geleitete Mission mit maßgeblicher Beteiligung der NASA. Als Generalunternehmer fungiert Airbus Defence and Space mit Sitz in Stevenage, UK. Solar Orbiter ist die erste „Mittelklasse“-Mission, die unter dem derzeitigen ESA-Rahmenprogramm Cosmic Vision 2015-25 stattfindet.

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Quelle: IAC 2018.

Am 2. Oktober 2018 fand morgens im Rahmen des IAC Kongresses eine Technical Session zum Thema „Commercial Human Spaceflight Programs – Preparing for Flight, Expanding Access to Space“ statt. Einer der Vortragenden war Chris Ferguson, Starliner Testpilot und Director Crew and Missions Operations, Commercial Crew.

Raumfahrer.net (RN) war mit zwei Redakteuren vertreten. Der Fokus des Vortrages lag etwas überraschend auf dem Beginn des Luftfahrtzeitalters in Kitty Hawk und spannte sich über die ersten Postflüge bis zum heutigen Lufttransport mit Boeing-Flugzeugen. Raumfahrtaspekte wurden nur kurz erwähnt.

Im Anschluss daran fand am Messestand von Boeing ein Mediengespräch statt. Dort versammelten sich eine Handvoll Pressevertreter im Halbkreis um den Starliner-Flugsimulator. Chris Ferguson stand für Fragen zur Verfügung.

Reihum wurden Fragen gestellt. Durch den hohen Geräuschpegel in der Ausstellungshalle waren die Fragen und die Antworten teilweise nicht vollständig zu verstehen.

Medienvertreter: Wie sieht der Zeitplan für die Flugtests aus?

Chris Ferguson: Wir haben drei verschiedene Raumfahrzeuge. Diese befinden sich jetzt in den Testeinrichtungen am Kennedy Space Center. Mit dem ersten Flugmodell wird im März oder April nächsten Jahres ein Pad Abort Test stattfinden. Diesen Sommer haben bereits Hot Firing Tests stattgefunden.

Das zweite Flugmodell ist momentan in der Weltraumsimulations-Testkammer und wird Mitte Oktober Umwelttests durchlaufen. Momentan werden die Servicemodule getestet, Mitte bis Ende Oktober kommen die Kapseln für die Besatzungen dazu. Mitte nächsten Jahres wird diese Kombination dann einen Vorflugtest durchlaufen.

Das dritte Raumfahrzeug wird dann das allererste sein, das Ende diesen oder Anfang nächsten Jahres einen unbemannten Testflug absolvieren wird. Die Fallschirmtests werden parallel durchgeführt. Von den fünf Tests wurden bisher drei beendet. Nächstes Jahr wird dann auch der erste bemannte Testflug stattfinden und wir hoffen, dass der Starliner dann hoffentlich Ende des nächsten Jahres zertifiziert wird.

Medienvertreter: Mit welcher Trägerrakete wird der Starliner starten?

Chris Ferguson: Wir werden mit der Atlas V starten. Wir arbeiten sehr gut mit dem ULA-Team (ULA / United Launch Alliance) zusammen. Es gibt momentan Integrationsarbeiten, um die Kapsel mittels Adapter auf die Atlas V aufzusetzen. Normalerweise fliegt die Atlas V mit zwei verschiedenen aerodynamischen Konfigurationen. Die beiden unterschiedlichen Nutzlastverkleidungen haben entweder einen Durchmesser von vier oder einen von fünf Metern.

In der Startkonfiguration mit der Kapsel für die Besatzung wird die Atlas V mit der Konfigurationsbezeichnung N22 fliegen, d.h. die Kapsel wird von keiner Nutzlastverkleidung umschlossen. Die aerodynamischen Bedingungen werden daher in der Startphase ungewöhnlich sein. Intensive Windkanaltests der Kombination aus Trägerrakete und Starliner haben bereits stattgefunden. In der Startkonfiguration befinden sich zwei Feststoffbooster an den Seiten der Rakete. Die Oberstufe, die verwendet wird, ist eine Centaur-Oberstufe mit zwei Triebwerken (Bezeichnung DEC für Dual Engine Centaur).

Medienvertreter: Wird die Atlas V die einzige Rakete sein, mit der der Starliner gestartet werden wird?

Chris Ferguson: In absehbarer Zukunft werden wir nur mit der Atlas V fliegen. Wir haben aber die Möglichkeit, mit jeder beliebigen Mittelklasse-Rakete zu starten, die es gibt. Wir arbeiten zum Beispiel auch daran, mit der Falcon-Rakete als Ersatz für die Atlas 5 zu starten.

Raumfahrer.net (RN): Vor Beginn des Space Shuttle Programms hat die NASA vier Space Shuttle (Columbia, Challenger, Discovery, Atlantis) eingeplant. Prognostiziert wurden circa 20 Missionen pro Jahr. Da die Turn-Around Zeit des Space Shuttle zu groß war, wurde diese hohe Anzahl an Missionen pro Jahr nie erreicht. Mit welcher Turn-Around Zeit kalkuliert Boeing beim Starliner?

Chris Ferguson: Sie liegt beim Starliner bei fünf bis sechs Monaten. In der Zeit, in der ein Starliner nach einem Raumflug wieder startklar gemacht wird, befindet sich die zweite Besatzungskapsel auf einer Raumflugmission. Wir werden zwei Raumfahrzeuge alternierend für Missionen zur Internationalen Raumstation verwenden.

RN: Hat die Besatzung die Möglichkeit das Raumfahrzeug manuell zu steuern?

Chris Ferguson: Das Raumfahrzeug ist autonom. Es fliegt und dockt vollautomatisch an die Raumstation an, ohne jegliche Interaktion mit der Besatzung. So wird auch der unbemannte Testflug vom Starliner durchgeführt. Sollte es bei einem bemannten Flug nötig sein, die manuelle Steuerung zu übernehmen, so hat die Besatzung die entsprechenden Fähigkeiten. Im bemannten Testflug gehört das Testen der manuellen Steuerung zum Testprogramm.

Jeder NASA-Astronaut will natürlich manuell an die Raumstation andocken, aber wir ermutigen die Besatzung, die autonome Flugkontrolle nicht durch Handsteuerung zu übernehmen. Sollte es allerdings erforderlich sein, kann der Pilot die Flugkontrolle jederzeit übernehmen. Wir schauen uns sämtliche kritischen Missionsphasen an, und überprüfen, ob wir dort für die Besatzung ein zusätzliches Training benötigen.

RN: Der Anflug vom Space Shuttle oder von der Sojus-Kapsel an die Raumstation dauerte ungefähr zwei Tage. Mittlerweile werden Anflugmanöver von der Sojus an die Raumstation in weniger als sechs Stunden vom Eintritt in den Erdorbit bis zum Rendezvous durchgeführt. Wie sieht das Anflugkonzept für den Starliner aus?

Chris Ferguson: Mit dem Starliner haben wir die Fähigkeit, die Raumstation innerhalb von drei bis vier Orbits zu erreichen. Allerdings kann dieses Rendezvous-Konzept nur sehr selten durchgeführt werden, weil es von der Himmelsmechanik abhängt. Unser Ziel ist natürlich ein Anflug innerhalb von drei bis vier Orbits, aber es gibt nun mal auch viele einschränkende Parameter. Durch das kurze Zeitfenster werden wir meistens nach 24 Stunden Flugzeit beziehungsweise mit Beginn des zweiten Flugtages andocken. Das heißt natürlich auch, dass die Besatzung in der Raumkapsel schlafen wird. Aber das sollte auch kein Problem darstellen.

Medienvertreter: Zum Thema Besatzungsausbildung: Wie viel Zeit verbringen Sie und Ihre Besatzungskollegen heute mit Training an Starliner-Systemen und wie viel für das Training an den Raumstationssystemen?

Chris Ferguson: Gute Frage. Wie Sie wissen hat Boeing mit der NASA einen Vertrag unterzeichnet, das Test-Raumfahrzeug und die Besatzung bis zu sechs Monate auf der Raumstation zu lassen. Das wäre der Fall, wenn eine Lücke entsteht bei der Möglichkeit, Amerikaner dorthin und zurück zu bringen. Auch wenn das wahrscheinlich Plan C wäre, können wir nicht warten, bis das passiert, sondern müssen jetzt schon anfangen zu trainieren.

Was wir also jetzt schon probieren, ist einiges an nicht vergänglichem Training anzufangen, wie zum Beispiel medizinische Arbeit und Training an den Raumstationssystemen. Die NASA-Besatzungsmitglieder Eric [Boe] und Nicole [Mann] beginnen mit dem Training für einen außerplanmäßigen Außenbordeinsatz. So werden schon mal viele anfängliche Basisarbeiten gemacht, und wir flechten die Starliner-Ausbildung darin ein, so dass wir irgendwann nicht nur das Fluggerät, sondern auch das Trainingsprogramm testen.

Nicole hat auch an Teilen der Entwicklung teilgenommen, zum Beispiel am sogenannten MOST (Mission Ops Simulation Testing, Simulationstests bei den Missionsoperationen). Wir machen das nun seit etwa einem Jahr, zum Beispiel für den Wiedereintritt und manuelle Docking-Operationen. Wir sind also gut beschlagen, und was wir sicherstellen wollen ist, dass der Trainingsfluss gut verstanden wird und die Vorträge und der Lehrplan gut vorbereitet werden für die erste PCM-Crew (Post Certification Mission / Besatzung für den ersten Flug nach der Zertifizierung).

Viel kommt also ad hoc, zusätzlich zur ISS und dem Starliner-Systemtraining läuft noch viel Testarbeit, und je nachdem wie das Fluggerät die verschiedenen Testphasen durchläuft, wird man entscheiden, ob man schon damit fliegen kann oder ob es noch in Punkten geändert oder verbessert werden muss. Diese Tests laufen jetzt seit August, seit zwei Monaten, und wir sind sicher auf dem richtigen Weg, um Mitte des nächsten Jahres fliegen zu können. Ich denke, dass die NASA etwa im März des nächsten Jahres eine kurz- oder langfristige Entscheidung fällen wird.

Medienvertreter: Wie viel des ursprünglich gedachten Preises für den Starliner müssen Sie jetzt investieren, um ihn umzurüsten, wie viel sparen Sie jetzt also?

Chris Ferguson: Sie meinen Wiederverwendbarkeit im Vergleich zu Einfachnutzung? Da kenne ich die genauen Zahlen nicht, und wenn ich sie hätte, wäre ich nicht sicher, ob ich sie Ihnen geben würde. Als wir das Raumfahrzeug entwickelt und konstruiert haben, sind alle Komponenten, die wir in die Besatzungskabine einbauen wollten, konzipiert worden für Mehrfachgebrauch. Das Servicemodul hatte die Teile, die nicht wiederverwendbar sein mussten. Kleine Batterien, kleine Boxen für Bordelektronik zur Bewegungssteuerung und die gesamte Speicherkapazität befinden sich im Besatzungsmodul.

Die Rekapitalisierung dadurch, das Servicemodul jedes Mal zu entsorgen, ist also minimal. Eine Methode, es kosteneffektiv zu machen, ist acht Missionen unter Vertrag zu fliegen, zwei Testflüge und sechs Service-Flüge. Was wir sehen werden ist, dass wir alle Servicemodule bauen und gebrauchsfertig anliefern werden. Sollte man sich in Zukunft wieder auf uns berufen, dann werden wir das Team wieder einbringen, so dass wir effizient neue Servicemodule bauen können.

Wiederverwendbarkeit ist momentan in der Raumfahrt ein sehr beliebtes Thema, und man kann sicher sagen, dass wir dazu beitragen durch die Wahl, wie wir das Fahrzeug konstruiert haben und die Unterbringung der ganzen wichtigen Flugelektronik im wiederverwendbaren Besatzungsmodul. Natürlich hilft die Landung auf Land uns dabei auch, wir brauchten bei der Entwicklung nicht extra Rücksicht darauf zu nehmen, wie empfindlich die Kapsel auf Salzwasserumgebung reagiert.

Medienvertreter: Wie viele Exemplare planen Sie insgesamt zu bauen?

Chris Ferguson: Insgesamt drei, wovon zwei sich abwechseln werden für orbitale Flüge.

Medienvertreter: Wie steht der Starliner in Konkurrenz mit den anderen neuen bemannten amerikanischen Raumfahrzeugen, wie zum Beispiel dem Crew Dragon? Was hat der Starliner, das SpaceX nicht hat, oder vielleicht anders herum?

Chris Ferguson: Ich bin da nicht unparteiisch, ich gebe da vielleicht eine einseitige Antwort. Wissen Sie, ich weiß nicht allzu viel über den Entwurf von SpaceX. Wenn ich die Raumfahrzeuge vergleichen müsste aufgrund dessen, was ich weiß, dann würde ich sagen, dass Boeing durch die Rolle, die es in sechzig Jahren bemannter Raumfahrt gespielt hat, zum Beispiel bei Apollo, bei Skylab, beim Shuttle und bei der Raumstation, eine eher traditionelle Herangehensweise hat. Die NASA fühlt sich in manchen Aspekten dabei vielleicht wohler, und ich weiß, dass die Art und Weise, wie wir planen zu arbeiten, ihnen sehr vertraut sein wird. Darum sind wir tatsächlich auch wieder angeheuert worden für das Mission Operation Team, das sehr eng mit der NASA zusammengearbeitet hat.

Medienvertreter: Sehen Sie dies als Konkurrenz oder mehr als zusätzlichen Service?

Chris Ferguson: Dies ist mehr Geschäft. Ich würde gerne fünfzehn Leute von verschiedenen Organisationen zum niedrigen Erdorbit fliegen sehen. Wenn wir dieses Niveau erreicht haben, dann werden wir wirklich sehr erfolgreich sein. Ich vergleiche es mit der Autoindustrie oder mit der Luftfahrtindustrie: Je öfter wir es getan haben, desto besser können wir es tun. Und wer konnte sich das jemals vorstellen. Anscheinend ist Prozesskontrolle und Erfahrung durch häufigeres Fliegen eine Methode, die Raumfahrt sicherer zu machen.
Medienvertreter: Sind damit auch die Russen gemeint? Denn die Sojus wird weiterhin fliegen. Sie ist viel älter, ich weiß nicht, ob sie kosteneffektiv ist, aber es ist irgendwie ein sehr bewährtes System.

Chris Ferguson: Stimmt genau. Das Sojus-System ist fünfzig Jahre alt und man hat kleine Verbesserungen angebracht, um die Prozesskontrolle zu verbessern.

RN: Eric [Boe] and Nicole [Mann] trainieren momentan für Contingency EVAs (unplanmäßige Außenbordaktivitäten). Können diese Weltraumspaziergänge nur von der ISS aus durchgeführt werden, wenn der Starliner an die ISS angedockt ist, oder auch aus der Starliner Kapsel heraus, indem man diese zum Beispiel wie bei den Gemini-Kapseln evakuiert und nach Schließen der Luke die Kapsel wieder mit Atmosphäre beaufschlagt – hat die Starliner-Besatzungskabine eine separate Luftschleuse?

Chris Ferguson: Der Starliner ist nicht für Außenbordeinsätze entworfen worden. Wir wissen nicht, wie man ihn evakuieren kann. Sollten Eric Boe und Nicole Mann tatsächlich außerplanmäßige Außenbordaktivitäten durchführen, um am Starliner Inspektionen oder Reparaturen durchzuführen, so werden diese nur von der Luftschleuse in der Raumstation aus stattfinden können. Ein Ausstieg in den Weltraum durch die Luke des Starliner ist nicht vorgesehen.

Nach etwas über 20 Minuten endete die Medienrunde. Eine Forumsdiskussion fand dann am 4. Oktober 2018 unter großer Publikumsbeteiligung und dem Motto „International Space Station and the Next Generation – Launching the Low-Earth Orbit Ecosystem“ statt. Raumfahrer.net war wiederum mit zwei Redakteuren vor Ort.

Für Boeing nahmen Mark Mulqueen, Boeing Program Manager ISS und Chris Ferguson an der Forumsdiskussion teil. Beide standen dem Publikum für Fragen zur Verfügung. Durch seine Tätigkeit als Boeing-Testpilot war das Publikum auf Chris Ferguson fixiert.

Publikumsfrage: Könnte der Starliner auch den Besatzungstransport zur Lunar Orbital Platform-Gateway (LOP-G) übernehmen?

Chris Ferguson: Die Kombination Atlas V / Starliner hätte die Kapazität, die Aktivitäten am LOP-G zu unterstützen, allerdings ist der Starliner gemäß Vertrag mit der NASA für den astronautischen Raumtransport zur ISS vorgesehen.

Publikumsfrage: Ein Pilot erlernt die Fähigkeiten, ein Flugzeug oder Fluggerät selber zu fliegen. Macht es dem Astronauten nichts aus, wenn er den Starliner nicht selber steuern kann?

Chris Ferguson: Die NASA hat die Spezifikation aufgestellt, dass das Raumfahrzeug autonom fliegen soll. Die Besatzung kann sich so auf wissenschaftliche Tätigkeiten auf der Raumstation konzentrieren und muss nicht noch die komplette Bedienung des Starliner intensiv erlernen.

Publikumsfrage: Wie viele Personen kann der Starliner transportieren?

Chris Ferguson: Zu Beginn der Entwicklung war die Kapsel für eine Besatzung von sieben Personen ausgelegt. Die NASA beschränkte sich allerdings im Laufe der Entwicklung auf ein Raumfahrzeug für nur vier Besatzungsmitglieder. Der Starliner hat deshalb in der Flugkonfiguration tatsächlich nur vier Sitze, allerdings gibt es die Möglichkeit, einen fünften Sitz einzubauen. Zusätzlich können in die Besatzungskabine Transportcontainer eingeladen werden.

Publikumsfrage: Warum landet der Starliner auf dem Land und nicht wie bei den Kapsellandungen im Mercury-, Gemini- oder Apollo-Programm im Wasser?

Chris Ferguson: Wir haben fünf Landegebiete für den Starliner innerhalb der USA. Diese sind alle auf Land. Nach dem Wiedereintritt öffnen die drei Fallschirme. In einer bestimmten Höhe wird das Hitzeschutzschild abgesprengt. Dann werden Airbags, die sich unterhalb des Kapselbodens befinden, mit einem Gemisch aus Stickstoff und Sauerstoff aufgepumpt. Die Airbags dämpfen den Aufprall auf den Boden.

Es gibt zwar auch mit dem Starliner die Möglichkeit, auf dem Wasser zu landen, allerdings möchte kein Besatzungsmitglied nach einem sechsmonatigen Raumstationsaufenthalt in einer engen Kapsel auf Wellenkämmen herumschaukeln. Der Wiedereintritt und die Schwerkraft setzen den Astronauten schon stark zu.

Publikumsfrage: Besteht der Thermalschutzschild aus einzelnen Keramikkacheln, so wie sie im Space Shuttle Programm zum Einsatz kamen?

Chris Ferguson: Beim Space Shuttle lagen die g-Werte in dem Flugbereich bei hoher thermischer Belastung bei 0,5 g. Der Space Shuttle hat einen relativ flachen Wiedereintritt in die dichteren Atmosphärenschichten geflogen. Der Starliner hat beim Abstieg aus dem Erdorbit eine wesentlich höhere Belastung, da der Eintrittswinkel wesentlich steiler ist. Keramikkacheln würden diese Kräfte nicht aushalten. Daher verfügt der Starliner über einen Thermalschutzschild mit Ablationskühlung (Kühlung durch Abtragung schmelzenden Materials).

RN: Das erste Mal in der Geschichte der Raumfahrt wird ein Jungfernflug eines Raumtransportsystems mit einer Besatzung aus zivilen Astronauten und NASA-Astronauten fliegen. Welches Besatzungsmitglied wird das Kommando über Besatzung und Kapsel haben?

Chris Ferguson: Diese Frage möchte ich nicht direkt beantworten. Nun, der Testpilot von Boeing wird sehr viel Zeit für die Systemtests aufwenden. Ungefähr 500 detaillierte Testziele müssen bei dieser Mission abgearbeitet werden. Die beiden anderen Besatzungsmitglieder konzentrieren sich auf die wissenschaftlichen Tätigkeiten an Bord der Raumstation. Zwischen den Zeilen können Sie die Antwort auf Ihre Frage finden.

Vor und nach den Vorträgen und Diskussionsrunden wurde Chris Ferguson von einer Kommunikationsmitarbeiterin stark abgeschirmt. Es war RN leider nicht möglich, ihm außerhalb der offiziellen Programmpunkte zusätzliche Fragen zu stellen. RN wird aber auf jeden Fall weiter über die Entwicklung und den Einsatz von Boeings Starliner berichten.

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• Boeing CST-100 / Starliner

Der Beitrag IAC 2018: Boeing Starliner als ISS-Versorger erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Axel Nantes. Quelle: Lockheed Martin, Northrop Grumman, ULA, USAF.

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.

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.

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.

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.

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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• AEHF 4 auf Atlas V 551

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Ein Beitrag von Axel Nantes. Quelle: Aerojet Rocketdyne, satobs.org, ULA, USAF.

Für die Raketenvermarkterin United Launch Alliance (ULA) war es die sechste im Jahr 2017 abgewickelte Mission einer von diesem Anbieterkonsortium betriebenen Trägerrakete. Seit Gründung der ULA hat das Konsortium damit nach eigenen Angaben 121 erfolgreiche Trägerstarts abgewickelt. Für die NRO starte die ULA jetzt zum 25. Mal, im Jahr 2017 das 3. Mal für die NRO. Unter anderem wegen des Hurrikans Irma und zuletzt wegen einer fehlerhaften Batterie an Bord der Rakete war der jetzige Start einige Male etwas nach hinten verschoben worden.

Der NROL 42 genannte, mittlerweile mit der Tarnbezeichnung USA 278 versehene Satellit wurde von einer Atlas V in 541-Konfiguration – ihrer aktuell zweitstärksten 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 Aerojet Rocketdyne RL10C-1-Triebwerk aufgesetzt war, seitlich an der Zentralstufe vier 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-072 zündete rund 4 Sekunden vor dem Abheben von der Startrampe SLC-3E der Luftwaffenbasis Vandenberg (VAFB) im US-amerikanischen Bundesstaat Kalifornien.

Das tatsächliche Abheben erfolgte dann um 7:49 Uhr und 47 Sekunden MESZ am 24. September 2017 unmittelbar mit der Zündung der vier seitlich an der Zentralstufe angebrachten Feststoffbooster. Dabei war ein Teil des Startfensters bereits verstrichen, da es im Verlauf des Countdowns zu einer Kommunikationsunterbrechung gekommen war.

Einige Sekunden nach dem Abheben begann die Rakete, ihre Flugbahn in die erforderliche Richtung zu neigen. Rund 47 Sekunden nach dem Abheben passierte die Rakete den Bahnpunkt mit der höchsten dynamischen Druckbelastung (Max-Q).

Rund 98 Sekunden nach Beginn des Fluges waren die jeweils rund 20,4 Meter langen Feststoffbooster mit einen Durchmesser von etwas über 1,5 Metern ausgebrannt. Sie wurden aus Sicherheitsgründen noch rund 13 Sekunden mitgeführt und dann in zwei Chargen abgeworfen.

Die rund 20,7 Meter hohe Nutzlastverkleidung, die den Satelliten und die Centaur-Oberstufe an der Raketenspitze beim Flug durch die dichten Schichten der Atmosphäre schützte, wurde anschließend nach etwa drei Minuten und 24 Sekunden Flugzeit abgetrennt.

Der BECO für Booster Engine Cutoff genannte Brennschluss der Zentralstufe dürfte rund viereinhalb Minuten nach dem Abheben erfolgt sein – die Liveübertragung im Internet zeigte zu diesem Zeitpunkt bereits keinen bewegten Bilder oder Animationen zum Aufstieg der Rakete mehr.

Interessierte Beobachter gehen davon aus, dass der Einschuss der Nutzlast durch die Centaur-Oberstufe in einen hochelliptischen, rund 63 Grad gegen den Erdäquator geneigten Orbit erfolgte. Die Oberstufe dürfte sich danach auf eine Bahn gebracht haben, die sie letztlich zu ihrer Zerstörung beim Wiedereintritt in die Erdatmosphäre über der Südhalbkugel südlich von Australien führte.

Die US-Luftwaffe gab mit Datum vom 24. September 2017 bekannt, dass die Mission der Atlas-V-Rakete ein Erfolg war. Die ULA berichtete mit gleichem Datum über einen erfolgreichen Start mit NROL 42, der der nationalen Sicherheit (der USA) gewidmet sei.

Naturgemäß geizen Hersteller, Betreiber und Nutzer von Spionagesatelliten mit Informationen zu ihren Geräten. Nach Starts von US-amerikanischen Raumfahrzeugen für Geheimdienste und Militär werden von offiziellen Stellen oftmals keine Bahnparameter veröffentlicht. Hinsichtlich des mutmaßlichen Orbits von NROL 42 liefern Vergleiche mit früheren Atlas-Starts von Vandenberg, die bekanntgegebenen Sperrzonen im und unter dem Flugweg der Rakete und Beobachtungen von Amateurbeobachtern Hinweise.

Allgemein vermutet wird, dass es sich bei NROL 42 um einen Satelliten zur elektronischen Aufklärung handelt, der NROL 35 alias USA 259 ähnelt oder gleicht. NROL 42 schreibt man zu, das zweite Exemplar einer Trumpet Follow On 2 (Trumpet F/O-2) genannten Satellitenserie darzustellen. Vom Satelliten empfangene Signale liegen offenbar auf Frequenzen, die auch NROL 35 nutzte.

Der hochelliptische Erdorbit (HEO) ist nicht nur für elektronische Aufklärung aus dem Weltraum geeignet. Auch der Einsatz von Infrarotsensoren auf Satelliten auf solchen Bahnen zur Detektion von Wärmestrahlung, die von Standorten auf hohen nördlichen Breitengraden startenden Raketen ausgeht, ist sinnvoll. Im Weltraumsegment eines SBIRS für Space Based Infrared Sensor („im Weltraum stationierter Infrarotsensor“) genannten Programms des US-Militärs gibt es Beboachtungsnutzlasten mit einer Masse von jeweils rund 240 Kilogramm, die auf Raumfahrzeugen in HEOs untergebracht sind. Sie werden von der Luftwaffenbasis Buckley in Aurora im US-Bundesstaat Colorado aus gesteuert.

Die SBIRS HEO-4 genannte Beboachtungsnutzlast befindet sich mutmaßlich an Bord von NROL 42. Nach Angaben der US-Luftwaffe lag die Leistung von SBIRS HEO-4 bei verschiedenen Bodentests in einer Thermal-Vakuum-Kammer im Bereich der oder über der von SBIRS HEO-3. Laut USAF endeten diese Test am 5. Januar 2015. Am 13. Mai 2015 sei SBIRS HEO-4 von Northrop Grumman Electronic Systems in Azusa im US-Bundesstaat Kalifornien an den SBIRS-Hauptauftragnehmer Lockheed Martin Space Systems (Sunnyvale, Kalifornien) geliefert worden.

NROL 42 alias USA 278 ist katalogisiert mit der NORAD-Nr. 42.941 und als COSPAR-Objekt 2017-056A.

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• NROL-42 (USA 278) auf Atlas V 541 AV-072 von Vandenberg

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Ein Beitrag von Axel Nantes. Quelle: Boeing, NASA, ULA, USAF.

TDRS-Raumfahrzeuge spielen in vielen internationalen und US-amerikanischen Raumfahrtprogrammen eine maßgebliche Rolle. Sie sind beispielsweise in der Lage, von Raketen im Flug gesendete Telemetriedaten zu geeigneten Bodenstationen weiterzuleiten und Kommunikationsverbindungen zwischen der Internationalen Raumstation (ISS) und der Erde zur Verfügung zu stellen.

Der am 18. August 2017 auf einer Rakete vom Typ Atlas V gestartete TDRS M ist der dritte und letzte einer mit TDRS K begonnenen und mit TDRS L fortgesetzten Baureihe. Das von Boeing in El Segundo im US-amerikanischen Bundesstaat Kalifornien für einen Preis von 289 Millionen US-Dollar gebaute Raumfahrzeug wurde beim 72. Flug einer Atlas-V-Rakete in den Weltraum transportiert.

Die Mission der von Lockheed Martin gebauten und der United Launch Alliance (ULA) vermarkteten Rakete begann um 12:29 Uhr UTC (14:29 Uhr MESZ) von der Rampe Nr. 41 der Luftwaffenbasis Cape Canaveral (Cape Canaveral Air Force Station, CCAFS) im US-Bundesstaat Florida. Angesetzt war der Start auf 12:03 Uhr UTC zu Beginn eines vierzig Minuten langen Startfensters, musste aber wegen einer Auffälligkeit beim Herunterkühlen des Triebwerks der Centaur-Oberstufe um einige Minuten verschoben werden.

TDRS M mit einer Startmasse von rund 3.454 Kilogramm wurde von einer Atlas V in 401-Konfiguration, die hier zum 37. Mal zum Einsatz kam, 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 keine Feststoffbooster angebracht waren und die Nutzlastverkleidung 4 Meter Durchmesser hatte.

Das Haupttriebwerk der Zentralstufe der Atlas V mit der Seriennummer AV-074 zündete rund 2,7 Sekunden vor dem Abheben von der Startanlage. Etwa 19 Sekunden nach dem Abheben begann die Rakete, ihre Flugbahn in die erforderliche Richtung zu neigen. Rund 92 Sekunden nach dem Abheben passierte die Rakete den Bahnpunkt mit der höchsten dynamischen Druckbelastung (Max-Q).

Der BECO für Booster Engine Cutoff genannte Brennschluss der Zentralstufe erfolgte rund vier Minuten und 2 Sekunden nach dem Abheben. Wenige Sekunden später wurde die Zentralstufe abgetrennt. Vier Minuten und 18 Sekunden nach dem Abheben begann die erste Brennphase des RL10C-1-Triebwerks von Pratt & Whitney Rocketdyne am Heck der Centaur-Oberstufe. Acht Sekunden später wurde die Nutzlastverkleidung abgeworfen, die den Satelliten an der Raketenspitze beim Flug durch die dichten Schichten der Atmosphäre geschützt hatte.

Nach der etwas über 13,5 Minuten dauernden ersten Brennphase der Centaur war eine elliptische Parkbahn erreicht. Deren der Erde nächster Bahnpunkt lag bei rund 193 Kilometern über der Erde, ihr erdfernster Bahnpunkt bei rund 25.680 Kilometern über der Erde. Die Neigung dieser Bahn gegen den Erdäquator betrug rund 27 Grad.

Rund 90 Minuten befanden sich Centaur und Nutzlast in einer Freiflugphase, bevor die Centaur wieder ihr Haupttriebwerk startete. Letzteres geschah rund eine Stunde und 48 Minuten nach dem Abheben. Die Brennphase dauerte rund 56 Sekunden und bewirkte die Ausbildung einer 4.644 x 35.790 Kilometer-Bahn, die 26,23 Grad gegen den Äquator geneigt war. Die angestrebten Sollwerte waren 4.640 x 35.788 Kilometer bei 26.2 Grad. Rund eine Stunde und 54 Minuten nach dem Abheben war es dann soweit: TDRS M wurde erfolgreich auf einer Erdumlaufbahn ausgesetzt.

Aus der erreichten Bahn heraus besorgt TDRS M den Flug zu einer Position im Geostationären Orbit (GEO) innerhalb von 18 Tagen nach dem Start aus eigener Kraft. Zu diesem Zweck wurde er mit einem 490 Newton starken Zweistofftriebwerk des Typs R-4D-11-300 von Aerojet Rocketdyne ausgerüstet, das Monomethylhydrazin (MMH) als Treibstoff und Stickstofftetroxid (NTO / N₂O₄) als Oxidator benutzt.

Nach Abschluss einer umfangreichen Test- und Inbetriebnahmephase, die rund fünf Monate dauern soll, will die NASA TDRS M als TDRS 13 in das aktuelle TDRS-Betriebsnetz integrieren. Mindestens 15 Jahre soll sich das auf Boeings Satellitenbus BSS-601HP basierende Raumfahrzeug dann bestimmungsgemäß verwenden lassen.

Mit Strom werden die Kommunikationsnutzlast und die übrigen elektrischen Systeme von TDRS M von zwei Solarzellenauslegern versorgt, die je nach Beleuchtungssituation zwischen 2,8 und 3,3 Kilowatt elektrische Leistung bereitstellen. Zwei richtbare, in Startkonfiguration zusammengefaltete Antennen mit 4,6 Meter durchmessenden Gitternetzreflektoren von TDRS M können für Einzelverbindungen zu anderen Raumfahrzeugen im S, K_u– und K_a-Band mit hohen Datenraten verwendet werden. Gleichzeitige Verbindungen zu mehreren Raumfahrzeugen ermöglicht eine phasengesteuerte Gruppenantenne (Phased-Array-Antenne), die auf dem in Betriebsposition dem der Erde direkt zugewandten Deck des Satellitenkörpers montiert ist. Für Verbindungen mit Bodenstationen auf der Erde gibt es eine zusätzliche Antenne mit einem Reflektordurchmesser von 1,9 Metern.

TDRS M ist katalogisiert mit der NORAD-Nr. 42.915 und als COSPAR-Objekt 2017-047A. Die Centaur-Oberstufe der Trägerrakete ist katalogisiert mit der NORAD-Nr. 42.916 und als COSPAR-Objekt 2017-047B.

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• TDRS M (TDRS 13) auf Atlas V 401 AV-074 vom LC-41 CC
• TDRSS – Tracking and Data Relay Satellite System

Der Beitrag NASA-Relaissatellit TDRS M im All erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Axel Nantes. Quelle: Lockheed Martin, Raumfahrer.net, ULA, USAF.

Lockheed Martin meldete mit Datum vom 22. März 2017, dass der neue über dem Äquator positionierte Satellit des weltraumgestützten Infrarotsystems (Space Based Infrared System, SBIRS) jüngst erste Bilder zur Erde gesandt habe, ein Vorgang, der in Fachkreisen „First Light“ genannt wird.

Der Satellit war auf der Atlas-V-Rakete mit der Baunummer AV-066 des Startanbieters United launch Alliance (ULA) als dritter einer Serie von Frühwarnsatelliten für geosynchrone Umlaufbahnen am 21. Januar 2017 in den Weltraum transportiert worden. Nachdem der Satellit den vorgesehenen Erdorbit erreicht hatte, konnten seine nachführbaren Solarzellenausleger, seine Antennenträger und Blenden zum Schutz vor störendem Lichteinfall erfolgreich entfaltet werden, berichtete Lockheed Martin.

Die US-amerikanische Luftwaffe (United States Air Force, USAF) will laut Lockheed Martin mit Hilfe der Satelliten frühzeitigere und genauere Informationen über Raketenstarts an zuständige Stellen in den Vereinigten Staaten von Amerika und bei verbündeten Staaten liefern. Die Genauigkeit bei der Ausrichtung der Vorgänger-Satelliten und die nutzbare Empfindlichkeit ihrer Sensorik lag, so Lockheed Martin, über den vorher festgelegten Mindestwerten, man hoffe, selbiges auch für das jetzt in Betrieb gesetzte Raumfahrzeug sicherstellen zu können.

Lockheed Martin Space Systems aus Sunnyvale fungiert als Hauptauftragsnehmer im SBIRS-Programm und steuert die Satellitenbusse vom Typ A2100 bei. Northrop Grumman Aerospace Systems aus Azusa in Kalifornien wird als Integrator der Beobachtungsnutzlasten der Satelliten genannt. Als Betreiber der SBIRS-Satellitenkonstellation fungiert laut Lockheed Martin das 460. Geschwader auf der Luftwaffenbasis Buckley in Kalifornien.

Der vierte SBIRS-Satellit für eine geosynchrone Umlaufbahn, SBIRS GEO 4, steht vor seiner Fertigstellung in Lockheed Martins Werk in Sunnyvale. Der Start dieses Satelliten soll dieses Jahr (2017) von der Rampe 41 der Luftwaffenstation Cape Canaveral (Cape Canaveral Air Force Station, CCAFS) erfolgen. Der 9. November 2017 wird derzeit als Startdatum gelistet.

Als Trägerrakete ist die Atlas-V-Rakete mit der Baunummer AV-078 vorgesehen. Im Unterschied zu SBIRS GEO 1 bis 3 soll die Atlas V dabei in der Version 411, also mit einer Nutzlastverkleidung mit rund vier Metern Durchmesser, einem seitlich montierten Feststoffbooster und einer Centaur-Oberstufe mit einem Triebwerk, benutzt werden. SBIRS GEO 1 bis 3 flogen auf Atlas-V-Raketen in der Version 401 ohne Feststoffbooster.

SBIRS GEO 3 trägt die Tarnbezeichnung USA 273 und ist katalogisiert mit der NORAD-Nr. 41.937 sowie als COSPAR-Objekt 2017-004A.

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• SBIRS GEO-3 (USA 273) auf Atlas V 401 AV-066
• SBIRS GEO 4 auf Atlas V 411 AV-078 vom LC-41 CC

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Erstellt von Axel Nantes. Quelle: DigitalGlobe, Harris, Lockheed Martin, NASA, ULA, USAF

Der 6. Start einer Atlas-V-Rakete im Jahr 2016 und der 66. insgesamt erfolgte zu Beginn eines 15 Minuten langen Startfensters um 19:30 Uhr MEZ und wurde am 11. November 2016 unter der Ägide der United Launch Alliance (ULA) abgewickelt. Der Flug begann auf der Space Launch Complex 3E (SLC-3E) genannten Startanlage der an der Pazifikküste gelegenen Luftwaffenbasis Vandenberg (Vandenberg Air Force Base, VAFB).

WorldView 4 mit einer Startmasse von rund 2.087 Kilogramm wurde von einer Atlas V in 401-Konfiguration transportiert. Das bedeutet, dass auf der Zentralstufe mit RD-180-Triebwerk von RD-AMROSS eine Centaur-Oberstufe mit einem Triebwerk aufgesetzt war, an der Zentralstufe keine Feststoffbooster angebracht waren und die Nutzlastverkleidung vier Meter Durchmesser hatte.

Das Haupttriebwerk der Zentralstufe der Rakete mit der Seriennummer AV-062 wurde rund vier Sekunden vor dem Abheben gezündet. Die Zentralstufe trug Centaur und Nutzlast dann in die Höhe. Nach etwas über vier Minuten Flugzeit war die Zentralstufe ausgebrannt und abgetrennt, und es war nun Aufgabe der Centaur, mit einer einzelnen Brennphase ihres RL10C-Triebwerks von Aerojet Rocketdyne die Nutzlast in den vorgesehenen Zielorbit zu bringen. Die erforderliche Brennphase dauerte rund 11 Minuten und 16 Sekunden.

Die Centaur-Oberstufe funktionierte wie vorgesehen und ermöglichte rund 19 Minuten nach dem Abheben ein Aussetzen von WorldView 4 im richtigen Orbit. Damit war der Job der Oberstufe aber noch nicht abgeschlossen. Im Rahmen einer weiteren rund zwei Stunden dauernden Flugphase sollten einige Kleinstsatelliten, sogenannte Cubesats, ausgesetzt werden, was auch gelang. Für Transport und Aussetzen der Cubesats wurde ein Dispenser mit dem Namen Enterprise am Heck der Oberstufe verwendet.

Die beiden ins All transportierten AeroCubes 8C und 8D sind Cubesats im Format 1,5U. Sie dienen dem Unternehmen Aerospace Corporation aus El Segundo im US-amerikanischen Bundesstaat Kalifornien als Technologiedemonstratoren. An Bord sind unter anderem neuartige Solarzellen und besondere Ionentriebwerke vom Typ SiEPro (Scalable ion-Electrospray Propulsion System). Außerdem kommen Kohlenstoffnanoröhren zum Einsatz, die dem Schutz vor Weltraumstrahlung dienen sollen.

Ein Cubesat-Experiment mit der Bezeichnung CELTEE für CubeSat Enhanced Locator Transponder Evaluation Experiment ist in einem 1U-Cubesat untergebracht. Mit dem Satelliten mit einer Masse von rund einem Kilogramm will das Forschungslabor der US-amerikanischen Luftwaffe (Air Force Research Laboratory, AFRL) die Leistungen eines neuartigen Transponders zur Positionsbestimmung des Raumfahrzeugs testen. Maximal sechs Monate sollen die Untersuchungen der von M42 Technologies aus Seattle im US-Bundesstaat Washington gelieferten Technik dauern.

Prometheus 2-1 und 2-2 sind Entwicklungen des Los Alamos National Laboratory (LANL) für das United States Special Operations Command (USSOCOM). In erster Linie dienen sie der Erprobung der Kommunikation von Stationen im Feld mit günstig herzustellenden Cubesats im All, die Informationen zwischenspeichern und bei Bedarf an Empfänger am Erdboden weiterleiten. Die beiden Cubesats im Format 1,5U und mit je vier entfaltbaren Solarzellenauslegern sollen jeweils unter 100.000 US-Dollar gekostet haben.

RAVAN ist ein Cubesat im Format 3U. RAVAN steht für „Radiometer Assessment using Vertically Aligned Nanotubes“ und beschreibt damit die Aufgabe des von der US-amerikanischen Luft- und Raumfahrtagentur (National Aeronautics and Space Administration, NASA) finanzierten und vom Labor für angewandte Physik der Johns Hopkins Universität (Applied Physics Laboratory at Johns Hopkins University, JHU/APL) betriebenen Satelliten mit einer Masse von rund fünf Kilogramm.

Die günstige Radiometer-Technik von RAVAN könnte Prototyp für Instrumente an Bord einer Reihe von Kleinstsatelliten werden, wenn sie sich bei der Messung von Daten zur Earth Radiation Imbalance (ERI) bewährt. Bei der Absorption von Energie aus dem All und der Abstrahlung von Energie durch die Erde ins All gibt es ein Ungleichgewicht, von dem man vermutet, dass es vor Beginn der Industrialisierung nicht bestand. Im Klimasystem der Erde nimmt die Energie derzeit offenbar zu.

Die Bestimmung der von der Erde abgestrahlten Energie kann wertvolle Daten zur Klimaforschung liefern. Gelingt es, die Rückstrahlung über einen weiten Frequenzbereich mit einer bestimmten Genauigkeit zu erfassen, während parallel dazu die Einstrahlung aus dem All zuverlässig erfasst wird, könnte man zu zuverlässigeren Aussagen darüber kommen, ob eine Abkühlung oder eine Erwärmung der Erde zu erwarten ist.

WorldView 4 – die Hauptnutzlast der Atlas V AV-062 – basiert auf dem Satellitenbus LM 900 von Lockheed Martin. Das Raumfahrzeug gelangte auf eine annähernd kreisförmige Bahn in rund 620 Kilometern Höhe über der Erde, wo es für einen Orbit rund 97 Minuten benötigt. Die Bahn des dreiachsstabilisierten Satelliten ist um rund 98 Grad gegen den Erdäquator geneigt, es handelt sich um einen polaren, sonnensynchronen Orbit. Bis zu 680.000 Quadratkilometer der Erdoberfläche pro Tag gedenkt man mit WorldView 4 abtasten zu können. Dabei wird laut Lockheed Martin pro Tag eine Datenmenge von rund 19,5 Terabyte entstehen. Ein Großteil der Kapazität des Satelliten wird DigitalGlobe im Auftrag der US-Regierung einsetzen.

Der mit einem Teleskop mit einem Primärspiegel mit einem Durchmesser von rund 1,1 Metern ausgerüstete neue Erdtrabant besitzt ein Kamerasystem, von dem man sich bei einer Flughöhe von 617 Kilometern über der Erde panchromatische Bilder in einer Auflösung von 31 Zentimetern verspricht. Das von ITT Exelis – jetzt ein Teil der Harris Corporation – in den Vereinigten Staaten von Amerika gebaute System mit der Bezeichnung GIS-2 für GeoEye Imaging System – 2 auf Basis einer SpaceView 110 (SV-110) genannten Konstruktion arbeitet panchromatisch im Bereich zwischen 450 und 800 Nanometern. Multispektral stehen vier Bandbereiche zur Verfügung: 450 – 510 Nanometer (blau), 510 – 580 Nanometer (grün), 655 – 690 Nanometer (rot), 780 – 920 Nanometer (nahes Infrarot). Die multispektral maximal erreichbare Auflösung liegt im Bereich von 1,24 Metern.

Für die Zwischenspeicherung großer Datenmengen an Bord besitzt WorldView 4 ein Halbleiter-Festplattensystem mit einer Kapazität von 3.200 Gigabit. Die Übertragung der gewonnenen Bilddaten zu entsprechenden Bodenstationen wird im X-Band mit einer Datenrate von 800 Megabit pro Sekunde erfolgen, wofür es an Bord entsprechende Funkausrüstung gibt. Telemetrie zum Zustand der Beobachtungsnutzlast und der raumflugtechnischen Systeme kann der Satellit im X-Band mit einer Datenrate von 120 Kilobit pro Sekunde senden. Zusätzlich kann Telemetrie auch im S-Band mit 64 Kilobit pro Sekunde übertragen werden. Der Empfang von Kommandos an Bord des Satelliten erfolgt ebenfalls im S-Band.

Erdbeobachtungsnutzlast und raumflugtechnische Systeme des Satelliten werden von fünf Solarzellenauslegern mit Strom versorgt. Die jeweils 1,17 Meter breiten und 2,01 Meter langen Ausleger sind an fünf der sechs Kanten der Basis des Servicemoduls des rund 5,3 Meter langen Satelliten mit einem Durchmesser von etwa 2,5 Metern montiert. Einen sechsten Ausleger gibt es nicht, um das Sichtfeld der Sternensensoren des Satelliten nicht zu behindern, die zusammen mit GPS-Daten zur exakten Lagebestimmung benötigt werden. Die Ausleger geben dem Satelliten eine Spannweite von rund 7,9 Metern. Der Speicherung elektrischer Energie an Bord dient ein Lithiumionen-Akkumulatorensatz.

Zur Lageregelung und zur Bewältigung anfallender Bahnmanöver gibt es an Bord von WorldView4 zwölf jeweils einen Newton starke Einstofftriebwerke des Typs MR-106L von Aerojet Rocketdyne, in denen Hydrazin katalytisch zersetzt wird. Stellkreisel (CMGs, Control Moment Gyros) können ebenfalls zur Ausrichtung des Satelliten verwendet werden. Bei ihnen kann die Kreiselachse gekippt und so ein Drehmoment auf den Satelliten ausgeübt werden.

Die Auslegungsbetriebsdauer von WorldView 4 beträgt sieben Jahre. Erwartet wird allerdings ein Zeitraum für eine sinnvolle Nutzung des Satelliten von zehn bis zwölf Jahren. WorldView 4 war durch die GeoEye Inc. im Jahr 2010 als GeoEye 2 bei Lockheed Martin bestellt worden. Nach dem Zusammenschluss der GeoEye Inc. mit DigitalGlobe im Jahre 2013 wurde beschlossen, den neuen Satelliten zunächst einzulagern.

Mitte 2014 wurde der Start des zwischenzeitlich in WorldView 4 umbenannten Raumfahrzeugs wegen erwarteter Steigerung der Nachfrage von Erdbeobachtungsdaten für das Jahr 2016 angesetzt, und der Termin 2015 auf September 2016 konkretisiert. Brände im Bereich und auf dem Gelände der VAFB sowie ein Austausch eines Füll- und Ablassventils an der Trägerrakete verursachten anschießend einige Startverschiebungen.

WorldView 4 ist katalogisiert mit der NORAD-Nr. 41.848 und als COSPAR-Objekt 2016-067A.

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• Atlas V 401 mit WorldView 4

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Ein Beitrag von Thomas Weyrauch. Quelle: NASA, ULA.

Die NASA teilte am 25. August 2016 mit, dass man mit dem Startanbieter aus Centennial im US-Bundesstaat Colorado einen entsprechenden Vertrag (Launch Services Contract) geschlossen habe. Die ULA soll den aktuell Mars 2020 genannten großen neuen NASA-Rover auf einer Atlas-V-Rakete in der Version 541 ins All und auf den Weg zum Mars bringen.

Aktuell setzt sich die Version 541 aus einer Zentralstufe mit dem Kerosin mit flüssigem Sauerstoff verbrennendem RD-180-Triebwerk von RD-AMROSS und einer Centaur-Oberstufe mit einem Triebwerk RL10C-1 von Pratt & Whitney Rocketdyne zusammen, an der seitlich vier Feststoffbooster von Aerojet angebracht sind. Die Nutzlast sitzt bei dieser Version gewöhnlich unter einer von der RUAG beigesteuerten Nutzlastverkleidung mit fünf Metern Durchmesser.

2020 soll der Start mit dem Rover stattfinden. Ausgangspunkt für den Flug wird die Rampe Nr. 41 der Luftwaffenbasis Cape Canaveral (Cape Canaveral Air Force Station, CCAFS) im US-Bundesstaat Florida sein. Für den Rover, die Bereitstellung seiner Energiequelle – ein Radioisotopengenerator (Radioisotope Thermoelectric Generator, RTG), seinen Start, die Bahnverfolgung und Telemetriedatenverarbeitung investiert die NASA eigenen Angaben zufolge rund 243 Millionen US-Dollar, umgerechnet derzeit rund 218 Millionen Euro.

Die NASA sieht sich auf einem ambitionierten Weg zum Mars, in dessen Rahmen sie auch Menschen zum roten Planeten schicken möchte. Robotische Missionen dienen der Raumfahrtbehörde dabei als Wegbereiter.

Aktuell sind die Sonden Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) und Odyssey auf Bahnen um den Mars unterwegs. Ergänzt wurden sie zuletzt durch die Mars Atmosphere and Volatile Evolution Mission (MAVEN), die sich speziell der Atmosphäre und ihrer Entwicklung widmet.

Auf dem Marsboden aktiv sind die Rover Opportunity und Curiosity, die insbesondere zur Erforschung der Marsoberfläche eingesetzt werden. Ein etwas tieferes Eindringen in den Marsboden soll der Lander InSight (Interior Exploration using Seismic Investigations, Geodesy and Heat Transport) ermöglichen. Er ist mit entsprechendem Bohrgerät ausgestattet und soll nach aktuellen NASA-Angaben 2018 starten – nach bisheriger Planung auf einer ULA Atlas V in der Version 401.

Aufgaben des Rovers Mars 2020 werden die geologische Erkundung seines Landegebietes, die Sammlung von Informationen über die Bewohnbarkeit, die Suche nach Anzeichen vergangenen Lebens sowie die Bestimmung vor Ort verfügbarer Ressourcen und möglicher Gefahren sein.

Außerdem ist geplant, dass der Rover speziell auszusuchende fels- und erdartige Bodenproben einsammelt und sie in besonderen Lagerbehältern verstaut. Im Rahmen einer künftigen bemannten Mission könnten die versiegelten Behälter geborgen und schließlich zur Erde gebracht werden.

Der Entwurf für den neuen Rover basiert auf dem für den Rover Curiosity. Bei seiner Mission wird die NASA auf die Erfahrungen mit zahlreichen vorangegangenen Mission zur Erforschung des Mars zurückgreifen können. Von der Mission Mars 2020 verspricht sich die NASA neu Erkenntnisse über die Möglichkeit der Verwendung von Ressourcen auf der Oberfläche durch künftige Raumfahrer. Die Nutzung von Umgebungsbedingungen und Materialien, die vor Ort gegeben sind, könnte Kosten und erforderliche Entwicklungsarbeiten reduzieren helfen, hofft die NASA.

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• Neuer NASA-Mars Rover in 2020
• InSight auf Atlas V 401
• MAVEN – Mars Atmosphere and Volatile EvolutioN
• MSL Rover Curiosity – Mission auf dem Mars
• Opportunity & Spirit

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Autor: Star-Light, Quelle: NASA .

Im Sicherheitsmodus stellt der Rover (fast) alle Aktivitäten ein. Nur die unbedingt zum Weiterbetrieb notwendigen Funktionen bleiben aktiv und der Rover führt eine festgelegte Folge von Befehlen aus, um die Kommunikation wieder aufzunehmen. Seit 2013 war es das erste Mal, dass der Rover sich in den Sicherheitsmodus versetzte.

Die Betriebsmannschaft des Jet Propulsion Laboratory (JPL) in Pasadena, Kalifornien, hat den Rover dann schrittweise aus dem Sicherheitsmodus heraus geholt. Am 09. Juli konnte der Sicherheitsmodus des Rovers beendet werden und am 11. Juli nahm der Rover seine Forschungsaktivitäten wieder auf.

Am 26. November 2011 startete der Rover mit einer Atlas V (541) von Cape Canaveral aus zum Mars und landete dort erfolgreich am 6. August 2012. Der mit insgesamt 10 Instrumenten ausgestattete 900 kg schwere Rover sammelt Bodenproben und Bohrkerne. Diese untersucht er auf ihre organische Zusammensetzung. Alles mit dem Ziel festzustellen, ob auf dem Mars Umweltbedingungen existieren, oder in der Vergangenheit existiert haben könnten, die mikrobiologisches Leben ermöglichen. Bis heute hat der Rover mehr als 12 km auf der Marsoberfläche zurückgelegt.

Die Ursachenforschung ergab ein Problem mit der Bildübertragung an Bord. Der Fehler tritt aber offensichtlich nur in einem bestimmten Modus auf. Dabei können Kameradaten direkt in Dateien im Hauptcomputer geschrieben werden. Im wissenschaftlichen Betrieb wird dieser Modus normalerweise nicht genutzt, da zur Datenübertragung andere Mittel an Bord zur Verfügung stehen.

Der nächste Rover Mars 2020 soll die Erfolgsgeschichte mit sieben neuen Instrumenten im Jahre 2020 fortsetzen.

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MSL Rover Curiosity – Mission auf dem Mars

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Ein Beitrag von Thomas Weyrauch. Quelle: Lockheed Martin, ULA, USAF, USN.

Satellit im Abseits
Einer Mitteilung der US-Marine zufolge hatte letztere erwartet, MUOS 5 werde um den 3. Juli 2016 herum einen geosnychronen, also an die Erdrotation angepassten Orbit erreichen. Tatsächlich habe man die Bahnanhebungsmanöver des Satelliten jedoch unterbrechen müssen, was dazu führte, dass der Satellit die vorgesehene Testposition im Bereich von Hawaii nicht erreicht hat.

An Bord des Raumfahrzeugs mit einer Startmasse von 6.740 Kilogramm ist nach Angaben der US-Marine eine Anomalie aufgetreten. Über Art und Ursache der Anomalie machte die US-Marine bis dato keine Angaben. Wegen der Anomalie sei der Satellit umkonfiguriert worden. Die Bahn des Satelliten sei stabil, die Situation und das weitere mögliche Vorgehen würden untersucht, meldete die US-Marine am 8. Juli 2016.

Bahnanhebung vielleicht in der Verlängerung
Kurz nach dem Start hatte die US-Marine in einer Pressemitteilung vom 24. Juni 2016 erklärt, dass der Satellit auf Kommandos des Marine-Satellitenkontrollzentrums (Naval Satellite Operations Center, NAVSOC) auf der Marinebasis Ventura County, Point Mugu, Kalifornien reagiere. Außerdem sei mit den Manövern zur Bahnanhebung begonnen worden, welche den Satelliten schließlich in eine geosynchrone Bahn bringen würden, wo er dann Solarzellenausleger und Antennen entfalten sollte.

Amateurbeobachter haben MUOS 5 auf einer Umlaufbahn mit einem der Erde nächsten Bahnpunkt von rund 15.240 Kilometern über der Erde und einem erdfernsten Bahnpunkt von rund 35.700 Kilometern gefunden. Die ermittelte Neigung der Bahn des Satelliten gegen den Erdäquator lag bei 9,8 Grad.

Gefangen im Mittelfeld
Für eine Erdumrundung benötigt der Satellit derzeit rund 15,7 Stunden. Bei regelmäßigen vom Satelliten ausgehenden Leuchterscheinungen könnte es sich um Reflexionen von Sonnenlicht handeln, welche durch eine Spinstabilisierung des Raumfahrzeugs ausgelöst werden. Es gibt also einen Hinweis darauf, dass der Satellit zur Lagestabilisierung in Rotation um eine seiner Achsen versetzt worden ist.

Nach dem Aussetzen von der Centaur-Oberstufe der Atlas-V-Rakete am 24. Juni 2016 war der Kommunikationssatellit auf einer Bahn mit einem der Erde nächsten Bahnpunkt von etwa 3.900 Kilometern und einem erdfernsten Bahnpunkt von rund 35.650 Kilometern unterwegs. Die Bahnneigung betrug rund 19 Grad.

Fünfmeterraum nicht erreicht, Tor nicht in Sicht
Eigentlich sollte sich MUOS 5 jetzt auf einer etwa 5 Grad gegen den Erdäquator geneigten annähernd kreisförmigen Bahn in rund 35.900 Kilometern Höhe befinden, und im Empfangsbereich einer Bodenstation auf Hawaii dreiachsstabilisiert ersten Tests im Rahmen einer umfangreichen Inbetriebnahmephase unterzogen worden sein. Nach Abschluss der Inbetriebnahme wollte man den Satelliten auf eine Position über dem Indischen Ozean versetzen.

Bei MUOS 5 alias MUOS SV3 handelt es sich um den dritten produzierten Satelliten für das Mobile User Objective System. Wegen fehlerhafter Lötverbindungen, die im Zuge von Tests mit dem MUOS-Raumfahrzeug Nr. 3 in einer Vakuumkammer an einer UHF-Antenne aufgefallen waren, wurde die Startreihenfolge der einzelnen Raumfahrzeuge der inklusive eines Reservesatelliten insgesamt fünf Satelliten umfassenden Serie verändert.

Das MUOS-Kommunikationssatellitensystem ist insbesondere für Sprach- und Hochgeschwindigkeitsdatenverbindungen mobiler Benutzer der US-Marine gedacht. Die Satelliten sind Erzeugnisse des US-amerikanischen Luft- und Raumfahrtkonzerns Lockheed Martin aus Sunnyvale in Kalifornien. Sie basieren auf dem Bus A2100. UHF-Baugruppen steuerte Boeing aus El Segundo, Kalifornien, bei.

US-amerikanische L’Équipe
Boeings UHF-Baugruppen haben eine besondere Bedeutung hinsichtlich der Kompatibilität mit der Vorgänger-Satellitenkonstellation mit der Bezeichnung UFO bzw. UHF-F/O für Ultra High Frequency Follow-On. Nach Angaben der US-Marine ähneln sie der an Bord von UFO 11, dem letzten Satelliten der UFO-Konstellation, eingesetzter Technik.

General Dynamics, ein US-amerikanisches Unternehmen, das Aufgaben im Bereich des MUOS-Bodensegments zu erledigen hat, berichtete im Jahre 2013, die MUOS-Konstellation übertreffe die UFO-Konstellation in ihrer Gesamtkapazität um das sechszehnfache.

Die Harris Corporation aus Melbourne im US-Bundesstaat Florida lieferte für jeden Satelliten jeweils zwei entfaltbare Antennen mit Gitternetz-Reflektoren. Die größere der Antennen besitzt im betriebsbereiten Zustand einen Durchmesser von rund 18,7 Metern. Alternative Quellen nennen allerdings für den großen entfaltbaren Antennenreflektor, der für fortschrittliche MUOS Anwendungen gedacht ist, einen Durchmesser von 14 Metern, und für den kleineren entfaltbaren Antennenreflektor zur Nutzung mit UHF-Terminals einen Durchmesser von 5,4 Metern.

Japanischer Hauptantrieb mit Effet
Um ihnen den Weg vom Absetzorbit in den vorgesehenen Arbeitsorbit zu ermöglichen, wurde der Satellit mit einem 500 Newton starken Zweistofftriebwerk des Typs BT-4 von IHI aus Japan ausgerüstet. Dieses Triebwerk verwendet Monomethylhydrazin (MMH) als Treibstoff und eine Mischung von Stickstoffoxiden (MON-3, Stickstofftetroxid mit 3% Stickstoffmonooxid) als Oxidator.

Die Nutzung von Triebwerken aus Japan an Bord US-amerikanischer Satelliten ist nicht ungewöhnlich. Triebwerke des genannten Typs kamen und kommen außerdem beispielsweise an Bord der von Orbital ATK gebauten ISS-Versorger vom Typ Cygnus zum Einsatz.

MUOS-Satelliten besitzen neben dem BT-4 zusätzliche Einstofftriebwerke zur Lageregelung und für Bahnmanöver. Pro Satellit gibt es sechs 22 Newton starke Triebwerke vom Typ MR-106L und zwölf ein Newton starke Triebwerke vom Typ MR-103G. Beide Typen sind Produkte von Aerojet Rocketdyne aus den USA. In ihnen wird Hydrazin katalytisch zersetzt, um den gewünschten Schub zu erzeugen.

Noch unentschieden: Erfolg im Finale nicht vorhersagbar
Ob die Schwierigkeiten mit MUOS 5 auf Probleme mit seinem Antriebssystem zurückgehen, ist derzeit nicht bekannt. Im Jahre 2010 gab es Probleme mit den chemischen Antriebssystemen des ebenfalls von Lockheed Martin gebauten und mit BT-4 Triebwerk ausgestatteten militärischen US-Kommunikationssatelliten AEHF 1. Weil dieser Satellit zusätzlich elektrische, Xenon ausstoßende Triebwerke vom Aerojet-Typ BPT-4000 besitzt, konnte er letztlich erfolgreich auf eine Position im GEO gesteuert werden. Derzeit ist nicht abzuschätzen, ob und wann MUOS 5 die begonnenen Bahnanhebungsmanöver wird fortsetzen können.

MUOS 5 ist katalogisiert mit der NORAD-Nr. 41.622 und als COSPAR-Objekt 2016-041A.

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• MUOS-5 auf Atlas V 551

Der Beitrag Foul: US-Marinecomsat MUOS 5 in GTO gestrandet erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Erstellt von Viktoria Schöneich. Quelle: NASA

Junos Reise begann vor fast fünf Jahren am 5. August 2011 mit dem Start auf einer Atlas V551. Dieser Träger besitzt 5 Feststoffbooster als Starthilfe sowie eine wiederzündbare Centaur-Oberstufe, mit der der Einschuss in die Transferbahn zu Jupiter vorgenommen wurde. Kurz nach dem Start wurden die Instrumente der Raumsonde überprüft sowie erste Kurskorrekturen vorgenommen. Ein gutes Jahr nach dem Start wurden schließlich zwei längere Bahnmanöver durchgeführt, die jeweils etwa 30 Minuten dauerten und die Flugbahn korrigierten. Im Oktober wurde Juno mittels eines Swing-By Manövers an der Erde auf ihre Endgeschwindigkeit beschleunigt und auf Jupiterkurs gebracht.

Für den Einschuss in die Jupiterumlaufbahn wurden neben den wissenschaftlichen Instrumenten auch einige Softwarefeatures deaktiviert, um einem plötzlichen Neustart oder anderen Anomalien während dieser kritischen Phase vorzubeugen. Einige Minuten vor dem Einschuss wurde die Nutationsrate (Nickbewegung) gedämpft und das Raumschiff von zwei auf fünf Umdrehung pro Minute aufgespint, um die Lagestabilität zu verbessern. Die Triebwerkszündung selber nahm 35 Minuten in Anspruch und wurde mit dem Deep Space Network der NASA überwacht, das die Signale nach etwa 48 Minuten empfing.

Nun befindet sich Juno in einem Capture Orbit, den sie bis zum 14. Oktober beibehalten wird; in diesem Zeitraum werden zwei Jupiterumrundungen vollendet. Hier werden die wissenschaftlichen Instrumente wieder hochgefahren, getestet und kalibriert. Während des zweiten Orbits wird Junos Haupttriebwerk erneut für 22 Minuten zünden und die Raumsonde auf den Wissenschaftsorbit einschießen. Ab dem vierten Orbit, der am 16. November beginnen wird, soll die wissenschaftliche Arbeit aufgenommen werden.

Die Umweltbedingungen um den Gasriesen zeichnen sich insbesondere durch ein extremes Magnetfeld aus, das bis zu zwanzigmal stärker ist als das der Erde. Ähnlich wie unser Heimatplanet fängt das Magnetfeld geladene Teilchen vom Sonnenwind (und Jupiters Vulkanmond Io) ein und zwingt sie in Gürtel um den Planeten. Aus diesem Grunde ist eine Annäherung an Jupiter für die Elektronik einer Raumsonde sehr gefährlich. Auf der anderen Seite muss Juno, um die gewünschte Messgenauigkeit zu erzielen, so nah wie möglich an Jupiters Wolkendecke heranfliegen (auf 4200 km – 7900 km Entfernung am Perijovum, dem jupiternächsten Punkt). Die Wahl des Wissenschaftsorbits spiegelt diese Problematik.

Junos Orbit führt über die Jupiterpole, wo die Strahlenbelastung für die Raumsonde am geringsten ist. Da sich der Planet um die eigene Achse dreht, bekommt Juno im Laufe der Mission die ganze Planeten“oberfläche“ zu Gesicht. Ein weiterer Vorteil dieses Orbits ist, dass der Jupiter sich nicht zwischen der Sonde und der Sonne/Erde befindet, was für die Energieversorgung und Kommunikation von Bedeutung ist. Gleichzeitig ist der Orbit hochelliptisch; eine Umrundung dauert 14 Tage. Dadurch ist die Geschwindigkeit der Raumsonde umso größer, je näher sie sich am Perijovum befindet und ihre Aufenthaltszeit in den gefährlichen Strahlungsgürteln geringer.

Insgesamt sollen 32 Wissenschaftsorbits vollendet werden. Bei jedem Orbit wird der Fokus auf ein bestimmtes Instrument gelegt und die Lage der Raumsonde so angepasst, wie es für das jeweilige Instrument am günstigsten ist. Nachdem die wissenschaftliche Arbeit abgeschlossen ist, soll Juno auf Kollisionskurs mit Jupiter gebracht werden. Dies hat vor allem den Zweck, dass die Sonde nicht mit einem der Jupitermonde kollidiert und ihn versehentlich mit irdischem Leben kontaminiert. Der Eintritt in die Atmosphäre ist für den 20. Februar 2018 geplant.

Die Raumsonde
Juno vereint sowohl technische Neuerungen als auch Konzepte, die sich in der Raumfahrt bereits bewährt haben. Eine dieser Neuerungen fällt sofort ins Auge: Musste Rosetta noch in den Winterschlaf versetzt werden, da mit ihren Solarzellen keine Stromerzeugung in dieser Entfernung möglich war, wird Junos Energie vollständig über ihre drei 9 m langen Solarpaneele generiert. In Sonnennähe kann die generierte Leistung gedrosselt werden, um einen Überschuss an Energie zu vermeiden, den man sonst mühselig in den Weltraum abstrahlen müsste. In Schattenphasen versorgen Lithium-Ionen-Akkus die Raumsonde mit Strom.

Auch die neue Fertigungstechnologie des 3D-Drucks hält mit Juno Einzug in eine größere Raumfahrtmission: die Raumsonde hat 3D-gedruckte Titankomponenten an Bord. Diese Technik ist für die Raumfahrt besonders reizvoll, da sie die Möglichkeit bietet, andernfalls schwierig zu fertigende Komponenten in einem vertretbaren finanziellen Rahmen herzustellen. Allerdings ist diese Technik für raumfahrtrelevante Materialien stellenweise noch nicht ganz ausgereift und die Qualifikation kann sich je nach 3D-Druckverfahren komplex gestalten.

Um die empfindliche Elektronik vor der aggressiven Strahlung zu schützen, ist sie in einem 18 kg schweren Titanwürfel verbaut, die die Strahlung abschirmen soll. Diese Art von Strahlungsabschirmung ist ebenfalls ein Novum für die Raumfahrt.

Für die Lageregelung setzt die NASA hingegen auf die bewährte Drallstabilisierung. Hier rotiert das Raumschiff um eine Achse und stabilisiert hierdurch die Lage. Die Drehrate variiert von Missionsphase zu Missionsphase: in der Cruise-Phase dreht sie sich lediglich mit einer Umdrehung pro Minute. Ist eine höhere Lagegenauigkeit gefragt, wie zum Beispiel bei Bahnmanövern, wird die Drehrate auf fünf Umdrehungen pro Minute erhöht. Das Lageregelungssystem besteht aus 12 Düsen, die in vier Blöcken angeordnet sind. Dies erlaubt dem Raumschiff eine Kontrolle um alle drei Achsen. Auch das Haupttriebwerk ist mit einem Hydrazin-NTO (Stickstofftetroxid) Triebwerk eher ein alter Bekannter. Es liefert einen Schub von 645 Newton.

Die Wissenschaft

Junos Hauptziel ist ein besseres Verständnis der Entstehung von Jupiter und somit unseres Sonnensystems. Dies trägt nicht nur zur Klärung der jahrhundertealten Frage nach der Entstehung der Erde bei, sondern ermöglicht es auch, die Entstehungsprozesse extrasolarer Planetensysteme besser zu verstehen.

Momentan geht man davon aus, dass sich unser Sonnensystem aus einer Akkretionsscheibe aus Staub und Gas formte, aus der sich durch Gravitationseinflüsse allmählich die Planeten und andere Körper unseres Sonnensystems formten. Warum Jupiter die meiste Masse für sich beanspruchen konnte, ist allerdings bisher unklar. Es könnte sein, dass sich zunächst ein massereicher Kern geformt hat, der schließlich mehr Masse auf sich zog als die anderen Planetesimale („halbfertige“ Planeten) oder dass eine instabile Region in der Staubscheibe kollabiert ist. Um die Kerntheorie zu überprüfen, soll Juno mithilfe des Magnet- und Gravitationsfeldes den Kern von Jupiter vermessen. Mit diesen Informationen lassen sich auch Rückschlüsse auf die Entstehung der anderen Planeten und schließlich der Erde ziehen.

Jupiter konnte durch seine große Gravitation und die Entfernung zur Sonne die flüchtigen Gase, die bei der Entstehung des Sonnensystems vorherrschten, festhalten und hat somit die Zusammensetzung der Akkretionsscheibe konserviert. Eine Untersuchung der Komponenten von Jupiter wird somit Aufschluss auf die chemische Vergangenheit des Sonnensystems geben.

Ein weiteres Untersuchungsobjekt ist die Dynamik der Jupiteratmosphäre, die in nie dagewesener Tiefe kartografiert werden soll. Auch Jupiters Magnetfeld wird ein Untersuchungsgegenstand sein. Da der Orbit von Juno über den Polen verläuft, können Polarlichter beobachtet und analysiert werden. Junos Orbit führt sie außerdem so nah an den Jupiter heran wie kein Orbiter vor ihr. Von der JunoCam sind also spektakuläre Farbaufnahmen von Jupiters Wolken und Stürmen zu erwarten.

Wenn man das ehrgeizige Portfolio an wissenschaftlichen Zielen betrachtet, erscheinen die 1,13 Milliarden Dollar, die die NASA für die Mission geplant hat, gut investiert. Juno wird schließlich nicht nur weitere Geheimnisse der Entstehung unseres Sonnensystems und anderer Planetensysteme lüften, sondern auch eine Reihe neuer Technologien im Weltall erproben und für künftige Missionen nutzbar machen. Man darf sehr gespannt auf die Ergebnisse sein.

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• Juno – Mission beim Jupiter

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Ein Beitrag von Thomas Weyrauch. Quelle: Florida Today, Spacenews, Spaceflight Now, ULA, USAF.

Beim Brennschluss der ersten Stufe der Atlas-V-Rakete der United Launch Alliance (ULA) am 23. März 2016 war weder die vorausberechnete Fluggeschwindigkeit noch die geplante Flughöhe erreicht. Das RD-180-Triebwerk der ersten Stufe war aus einem derzeit nicht öffentlich bekannten Grund beim 62. Flug einer Atlas-V-Rakete fünf oder sechs Sekunden zu früh abgeschaltet worden.

Dank intelligenter Programmierung und einer ausreichenden Betankung war die zweite Stufe der Atlas V, Centaur genannt, allerdings in der Lage, die zu geringe Leistung der ersten Stufe zu kompensieren.

Um das von Orbital ATK gebaute Cygnus-Versorgungsschiff auf die vorgesehen Erdumlaufbahn zu bringen, ließ die Computersteuerung des Centaur sein Haupttriebwerk vom Typ RL-10C über eine Minuten länger feuern, als im ursprünglichen Flugplan vorgesehen. Statt 18 Minuten und 9 Sekunden nach dem Abheben geschah der erste Centaur-Brennschluss nach rund 19 Minuten und 20 Sekunden. Statt rund 14 Minuten arbeite das Triebwerk über eine Minute länger, bevor es abgeschaltet und das Transportschiff ausgesetzt wurde. Inklination und Höhe des erreichten Orbits entsprechen der geplanten Bahn. Weil das Aussetzen aber nicht an der vorher festgelegten Position innerhalb dieses Orbits stattfand, werden die Bahnmanöver, die den Cygnus-Transporter zur ISS führen, angepasst.

Nach dem Aussetzen der Nutzlast standen für der Centaur weitere Manöver auf dem Programm. Um einer Existenz als Weltraumschrott aus dem Wege zu gehen war ein gezielter Wiedereintritt in die Erdatmosphäre südlich von Australien vorgesehen. Um das geplante Wiedereintrittsfenster zu erreichen, musste der Centaur sein für eine Reihe von Wiederzündungen geeignetes Haupttriebwerk erneut in Betrieb setzen. Der Centaur der AV-064 beendete eine entsprechende Brennphase 8 Sekunden früher als im ursprünglichen Flugplan festgelegt. Ob das aus Treibstoffmangel geschah, wurde bisher nicht mitgeteilt.

Nach vorliegenden Informationen erfolgte der Wiedereintritt des Centaur nicht exakt an der geplanten Position. Trotzdem sollen Trümmerteile des Centaur, die den Sturz durch die Atmosphäre überstanden haben könnten, keinesfalls über Land zu Boden gegangen sein. Gegebenenfalls sind sie in einem Bereich östlich vom vorgesehenen Gebiet südlich von Australien ins Meer gefallen, teilte die ULA-Sprecherin Lyn Chassagne dem Branchendienst Spacenews mit.

Der Vorfall, unter anderem als Booster stage anomaly bezeichnet, wird aktuell untersucht. Ob das Ereignis eine Auswirkung auf das Startmanifest der Atlas-V-Raketen haben wird, ist derzeit nicht abzusehen. Die nächste Atlas-V-Mission soll dem Start des US-amerikanischen Marinekommunikationssatelliten MUOS 5 dienen.

Aktuell ist der Start von MUOS 5 auf der Atlas-V mit der Baunummer AV-063 auf den 5. Mai 2016 terminiert, und von einem Aufschub aus aktuellem Anlass nichts bekannt.

Update 26. März 2016
Um mehr Zeit für erforderliche Untersuchungen zu bekommen, wurde der Start von MUOS 5 mittlerweile verschoben. Starten will man jetzt frühestens am 12. Mai 2016.

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