Quelle: ESA.

6. August 2019 – Die rasante Veränderung des Klimas in der Arktis ist nicht nur auf schmelzende Gletscher und rückläufiges Meereis zurückzuführen, sondern auch auf dünnere Eisschichten auf Seen. Mit bildgebenden Sensoren und herkömmlichen Satellitenbeobachtungen können diese zwar leicht überwacht werden, doch mit Hilfe von CryoSat kann nun auch die Meereisdicke gemessen werden – ein weiterer Indikator für den Klimawandel.

Bestimmung der Eisdicke für die Sicherheit
CryoSat ist einer der Earth Explorer-Satelliten der ESA und trägt den ersten Radarhöhenmesser seiner Art. Das Instrument wird üblicherweise zur Bestimmung der Dicke von Meereis im Ozean und zur Überwachung von Veränderungen großer Eisschilde an Land verwendet, die einen Nachweis für das abnehmende Polareis auf der Erde erbringen.

Die Seen in den arktischen und sub-arktischen Regionen Nordamerikas machen etwa 15% bis 40% der Landschaft aus und spielen eine wichtige Rolle für das regionale Klima. Sie sind außerdem eine lebenswichtige Ressource für die Gesellschaft und ein wichtiger Lebensraum für Wassertiere.

Die Kenntnis der Eisdicke ist wichtig für die Beurteilung der Sicherheit, wenn sie als Plattform für Aktivitäten wie Angeln, Jagen und Reisen genutzt wird. Die Überwachung von Veränderungen der Wassermenge und des Wasserstandes ist auch für die Versorgung mit Wasser für den häuslichen, gewerblichen und industriellen Gebrauch wichtig.

Höhenmesser von CryoSat misst Eisdicke in Kanada
Zum ersten Mal wurde der Höhenmesser von CryoSat verwendet, um die Eisdicke im Great Slave Lake und im Great Bear Lake im Northwest Territory of Canada zu messen. Wissenschaftler der University of Alberta und der York University haben ihre Ergebnisse in einem Beitrag dokumentiert, der im Institute of Electrical and Electronics Engineers Transactions on Geoscience and Remote Sensing veröffentlicht wurde.

Der Great Slave Lake und der Great Bear Lake wurden wegen ihrer flachen und glatten Eisflächen ausgewählt. Den Wissenschaftlern gelang es, Radarreflexionen sowohl von eisfreien als auch von eisbedeckten Gebieten zu unterscheiden. Durch den Abzug der Übertragungszeiten der Radarsignale zwischen Eisoberfläche und Eisboden konnte die Dicke des auf dem See schwimmenden Eises gemessen werden.

Saisonale Veränderungen und Zyklen der Eisdicke untersuchen
Die Distanz zwischen den beiden Reflexionen vergrößerte sich im Winter, was der saisonalen Verdickung des Meereises entspricht, und wurde dann mit In-situ-Bohrlochmessungen genau validiert.

Christian Haas von der Universität Bremen (früher York und Alberta) sagte: „Dank CryoSat können wir saisonale Veränderungen und Zyklen der Eisdicke sowie Volumen und Schwankungen für viele andere kleinere Seen in der Subarktis untersuchen.

„Obwohl wir uns entschieden haben, die beiden größten Seen der Region zu untersuchen, kann die gleiche Methode auf viele andere kleinere Seen angewendet werden.

„Neben der Überwachung der Eisdicke könnte die Methode auch dazu verwendet werden, den Wasserstand und die Menge der Seen im Winter zu ermitteln.“

Jerome Bouffard, der Datenqualitätsmanager von CryoSat, sagt: „Wir freuen uns, dass CryoSat solche Ergebnisse liefert. Die Daten liefern wichtige Informationen über mehrere Oberflächen, die für das Verständnis der Wissenschaftler über die Rolle von Eis auf lokaler und globaler Ebene unerlässlich sind“.

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• Dnepr mit CryoSat-2

Der Beitrag Arktis: ESAs CryoSat misst Gletschereis erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Thomas Weyrauch. Quelle: ESA.

Einige Stunden nachdem das SIRAL 2 genannte Radarsystem zum ersten Mal im All eingeschaltet worden war, konnten am Boden die ersten gewonnenen Messdaten empfangen werden. Am Morgen des 11. April 2010 war SIRAL 2 aktiviert worden, und am gleichen Tag gegen 18:40 Uhr MESZ liefen die ersten Daten in der Bodensation im schwedischen Kiruna ein.

SIRAL 2 zur Vermessung der Dicke des Eises in den Ozeanen und auf den Landmassen unserer Erde ist ein interferometrischer Radarhöhenmessser mit synthetischer Apertur. Die englische Abkürzung steht für Synthetic Aperture Interferometric Radar Altimeter, die Ziffer 2 kennzeichnet die zweite Version des Instruments (eine erste Flugversion ging an Bord des Vorgängers von Cryosat 2, Cryosat nach einem Fehler in der Trägerrakete im Oktober 2005 verloren).

Die unter anderem mit zwei großen Antennen ausgestattete Radaranlage kann in drei unterschiedlichen Betriebsmodi eingesetzt werden, um auch den Anforderungen an möglichst hohe Auflösung und sichere Unterscheidung von Eis und Wasser gerecht zu werden. Über dem zentralen Eisschild und über der offenen See kann SIRAL 2 im konventionellen Impulsbetrieb arbeiten. Über Meereseis ist ein Betrieb unter Benutzung der synthetischen Apertur vorhesehen, der durch eine erhöhte laterale Auflösung eine Verbesserung bei Messungen, wie weit Eis aus dem Wasser ragt, ermöglichen soll. Schließlich will man SIRAL 2 an den Rändern der Eisschilde im interferometrischen Betrieb einsetzen. Davon erwartet man sich zusätzliche Genauigkeit bei der Bestimmung der Neigung und der Höhe von Eisflächen am Rande der Eisschilde.

Erste Auswertungen der am 11. April 2010 empfangenen Messdaten vom Ross-Schelfeis deuten darauf hin, dass nicht nur schneebedeckte Oberflächen, sondern auch interne Strukturen in sehr guter Qualität dargestellt werden können. Dieses hervorragende Ergebnis zu einem sehr frühen Zeitpunkt ist Bestätigung für die harte, ausdauernde Arbeit der an dem Projekt beteiligten Wissenschaftler und Techniker, äußerte der wissenschaftliche Leiter des Cryosat-Projektes, Professor Duncan Wingham.

Mit dem Aktivieren der wissenschaftlichen Nutzlast von Cryosat 2 endete eine Phase bestehend aus Start des Satelliten und dessen ersten Erdumrundungen, auch LEOP für Launch and Early Orbit Phase genannt. In der nun folgenden mehrwöchigen Inbetriebnahmephase, bezeichnet als IOT für In Orbit Tests, werden Kalibrierungsarbeiten der Instrumente an Bord des Satelliten und von Anlagen im Bodensegment vorgenommen. Die entsprechenden Arbeiten will man laut Plan im Juni 2010 abschließen.

Cryosat 2 ist katalogisiert mit der NORAD-Nr. 36508 bzw. als Objekt 2010-013A.

Raumcon:

• Dnepr mit CryoSat 2

Der Beitrag Cryosat 2: SIRAL 2 aktiv, LEOP abgeschlossen erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Thomas Weyrauch. Quelle: Astrium, ESA, Kosmotras, Roskosmos.

Der von Astrium für die europäische Weltraumorganisation ESA gebaute Cryosat 2 ist Ersatz für das Vorgängermodell Cryosat, das am 8. Oktober 2005 nach dem Start wegen eines Problems in der Ablaufsteuerung einer Rockot-Trägerrakete verlorenging. Der Bau von Cryosat 2 begann im März 2006. Mitte 2008 wurde der Satellit in das Testzentrum der IABG in Ottobrunn gebracht, wo er intensiven Überprüfungen unterzogen wurde. Baikonur erreichte er schließlich am 13. Januar 2010, um nach abschließenden Tests im Kopf einer Dnepr-Rakete untergebracht zu werden, die am 30. Dezember 2009 in Baikonur angeliefert worden war.

Nachdem der Satellit schon startbereit auf der Rakete saß, stellte sich sechs Tage vor dem zunächst anvisierten Starttermin, dem 25. Februar 2010, heraus, dass bei der vorgesehenen Flugbahn der Rakete die Gefahr besteht, dass den Lenktriebwerken der zweiten Stufe der Treibstoff vorzeitig ausgeht. Der Start musste verschoben werden, und in Zusammenarbeit des Herstellers der Rakete, Juschnoje/Juschmasch mit dem Erbauer des Kontrollsystems, Hartron-Arkos wurde das aufgetretene Problem behoben. Am 26. März 2010 war die Dnepr mit einem angepassten Kontrollsystem ausgestattet.

Bei der dreistufigen Dnepr, die vom Anbieter Kosmotras vermarktet wird, handelt es sich um eine konvertierte Interkontinentalrakete SS 18, die mit nur wenig angepasster Oberstufe und modifiziertem Kontrollsystem als Satellitenträger Verwendung findet. Der Start mit Cryosat 2 an Bord am 8. April 2010 erfolgte um 15:57:04 Uhr MESZ aus dem Silo Nr. 95 der Startanlage 109, die rund zwanzig Minuten zuvor evakuiert worden war. Die Verbrennungsgase aus einem in einem separaten Gehäuse untergebrachten mit Schwarzpulver geladenem Treibsatz katapultierten die Dnepr aus ihrem Silo, und die Triebwerke der ersten Stufe zündeten in rund dreißig Metern Höhe. Nach einer Minute und sechsundvierzig Sekunden Flug war die erste Stufe der Rakete ausgebrannt und wurde abgetrennt.

Die zweite Stufe der Dnepr sorgte anschließend für Vortrieb, bis auch sie ihre Treibstoffzuladung, die sich wie die der anderen beiden Stufen aus unsymmetrischem Dimethylhydrazin (UDMH) und Distickstofftetraoxid (NTO) zusammensetzte, verbraucht hatte.

Während des Einsatzes der zweiten Stufe wurde die aerodynamische Verkleidung an der Raketenspitze abgeworfen, der Satellit jedoch weiterhin durch einen gasdynamischen Schild geschützt. Letzeres war insbesondere für die durch die dritte Stufe angetriebene rund elf Minuten lange Flugphase in um 180 Grad gedrehter Fluglage von Bedeutung. Der Einsatz der dritten Stufe begann mit dem Ausschwenken ihrer vier Antriebsdüsen am unteren Stufenende. Diese wurden umgehend eingesetzt, um das Vehikel auf seiner Bahn um 180 Grad so zu drehen, dass die dritte Stufe nach dem Drehen die Nutzlast ziehen würde.

Nach abschließenden Korrekturmanövern der Oberstufe erfolgte das Aussetzen des Satelliten mit einer Startmasse von 720 Kilogramm um 16:13 Uhr MESZ sechzehn Minuten und achtundzwanzig Sekunden nach dem Start. Dazu wurde zunächst die eine mit dem gasdynamischen Schild verbundene Hälfte des Raketenkopfs abgetrennt, bevor die andere mit der dritten Stufe verbundene Hälfte unter Einsatz des gedrosselten Antriebs der dritten Stufe vom Satelliten weggezogen werden konnte. Erste Signale des Satelliten wurden gegen 16:14 Uhr MESZ durch die von der italienischen Raumfahrtagentur ASI betriebene Bodenstation bei Malindi in Kenia empfangen.

Cryosat 2 wird auf einem niedrigen polaren Orbit mit 92 Grad Bahnneigung gegen den Äquator in einer durchschnittlichen Flughöhe von 717 Kilometern über der Erde eingesetzt. Während seiner zunächst dreijährigen Messmission soll er exakt die Veränderung der Dicke des Eises in den Ozeanen und auf den Landmassen der Erde bestimmen und die Geschwindigkeit der laufenden Veränderungen festhalten. Sofern es der Zustand des Raumfahrzeuges erlaubt und eine entsprechende Programmfinanzierung gewährleistet ist, könnte die Mission von Cryosat 2 auf fünf Jahre ausgedehnt werden.

Um seinen Messaufgaben gerecht zu werden, wurde der Satellit mit einem SIRAL 2 genannten, von der Wetterlage und den Lichtverhältnissen unabhängigen Radarhöhenmesser ausgestattet. SIRAL steht für Synthetic Aperture Interferometric Radar Altimeter, die Anlage mit einer Masse von rund 70 Kilogramm und Antennen von RUAG Space wurde von Thales Alenia Space gebaut. Sie sendet kurze Radarimpulse im K_u-Band (13,575 GHz) aus und misst deren Laufzeit zwischen Satellit, Boden und zurück. Dadurch ist es möglich, die Dicke von Eis so genau zu untersuchen, dass sich auch solch geringe Höhendifferenzen von nur ein bis drei Zentimetern nachweisen lassen. SIRAL 2 soll im Orbit am 11. April 2010 das erste Mal aktiviert werden.

Unterstützt wird SIRAL 2 von DORIS, einem Instrument mit einer Masse von 15 kg, das eine hochgenaue Berechnung der Flugbahn von Cryosat 2 erlaubt. DORIS bestimmt zur Orbitberechnung entsprechend der Bezeichnung Doppler Orbitography and Radiopositioning Integration by Satellite die Doppler-Verschiebung von Signalen auf zwei Radiofreuqenzen. DORIS empfängt diese kontinuierlich von rund fünfzig festen Bodenstationen ausgesandten Signale mit einer speziellen Antenne. Die Verwendung von zwei Frequenzen ermöglicht es, Fehler, die durch Signallaufzeitverzögerungen in der Ionosphäre entstehen, zu korrigieren. Die eigentliche Erfassung der Doppler-Verschiebung erfolgt mit Signalen auf einer Frequenz von 2,03625 GHz, auf 401,25 MHz liegen die Korrektursignale.

Für eine genau Positionsbestimmung des Satelliten ist dieser außerdem mit einem Laser-Retroreflektor (LRR) an seiner der Erde zugewandten Unterseite ausgestattet, der von einer Bodenstation ausgesandte Laserimpulse im Wellenlängenbereich zwischen 310 und 1450 nm zum Boden reflektieren kann. Am Boden kann mit Hilfe der festgehaltenen Gesamtlaufzeit des Lichtsignals die Flughöhe von Cryosat 2 errechnet werden.

Der wissenschaftliche Einsatz von Cryosat 2 wird nach einer rund sechsmonatigen Inbetriebnahmephase beginnen. Auf die zu gewinnenden Daten sind die an dem Projekt beteiligten Wissenschaftler wegen der erhofften Erkenntnisse hinsichtlich der Erderwärmung und des Anstiegs der Meeresspiegel schon sehr gespannt.

Cryosat 2 ist katalogisiert mit der NORAD-Nr. 36508 bzw. als Objekt 2010-013A.

Raumcon:

• Dnepr mit CryoSat 2

Der Beitrag Ex-Interkontinentalrakete schickt Cryosat 2 ins All erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Thomas Weyrauch. Quelle: ESA, Kirill Blogovitch.

Die europäische Weltraumagentur ESA meldete am 1. April 2010, dass das Krokodil genannte Transportfahrzeug am 31. März 2010 im Integrationsgebäude den Raketenkopf mit dem Satelliten in seinem Inneren geladen hat. Dazu wurde der Raketenkopf mit Hilfe eines Krans vertikal auf einen speziellen Transportwagen gesetzt. An das Krokodil herangerollt konnte dieses mit seinen beiden Kiefern, die die zwei Hälften des Transportcontainers des Fahrzeugs ausmachen, den Raketenkopf umschließen und in die Horizontale schwenken.

Für die etwa 13,5 Kilometer weite Fahrt zur Startanlage Nr. 109 benötigte das Krokodil am 1. April 2010 rund eine Stunde und 15 Minuten, berichtete ein Mitglied der vor Ort tätigen Arbeitsgruppe von ESA und Astrium.

Während der Satellit unterwegs zum Silo war, hat man auch die Anlagen zur Kommunikation mit dem Satelliten auf der Startanlage wieder im Bunker beim Silo installiert. Erste Daten vom Satelliten dessen Akkumulatoren betreffend konnten über die Geräte mit einer Gesamtmasse von etwa 500 Kilogramm verteilt auf 4 Racks bereits gelesen werden, nachdem der Raketenkopf samt Satellit auf die Trägerrakete aufgesetzt war.

Am morgigen 2. April 2010 will man den Satelliten einschalten. Nach dem Laden der Akkumulatoren, einem Probecountdown am 6. April 2010 und abschließenden Tests am 7. April 2010 kann Cryosat 2 am 8. April 2010 in den Weltraum gebracht werden.

Raumcon:

• Dnepr mit CryoSat 2

Der Beitrag Cryosat 2 zurück im Silo erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Thomas Weyrauch. Quelle: Kirill Blogovitch.

Nachdem die Lagerphase von Cryosat 2 am 24. März 2010 formell beendet wurde und die Flugsteuerung für die Rakete mit der geänderten Software am 25. März den Zoll passiert und am 26. März ihren Platz in der Rakete gefunden hat, wird die Startkampagne wie folgt fortgesetzt:

Das am 26. März begonnene Laden der Akkumulatoren von Cryost 2 soll am 29. März beendet werde. Ebenfalls an diesem Tag steht eine Überprüfung der elektrischen Systeme der Trägerrakete und der Einrichtungen zur Kommunikation mit dem Raketenkopf an. Den Raketenkopf will man anschließend am 1. April mit dem Krokodil genannten Transportfahrzeug wieder zum Silo mit der Rakete bringen. Wenn der Raketenkopf mit Cryosat 2 in seinem Inneren erneut auf der Rakete sitzt und die Anlagen zur Kommunikation mit dem Satelliten auf der Startanlage im Bunker beim Silo wieder installiert sind, wird man die Elektrik des Satelliten und die Ladung seiner Akkumulatoren noch einmal überprüfen.

Über eine letztmalige Druckentlastung durch kontrolliertes Ablassen von Stickstoff aus dem Niederdruckteil des Antriebssystems des Satelliten am Boden ist noch nicht entschieden, vielleicht wird sie erforderlich.

Am 6. April will man einen Probecountdown durchspielen. Letzte Tests können am 7. April vorgenommen werden, um die Startbereitschaft sicherzustellen. Um 15:57 Uhr MESZ am 8. April 2010 würde die Rakete mit Cryosat 2 an Bord dann vom Startplatz 109 abheben, sofern bis dahin keine Verzögerungen mehr auftreten.

Raumcon:

• Dnepr mit CryoSat 2

Der Beitrag Cryosat 2 – Anlauf 2 erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Thomas Weyrauch. Quelle: ESA.

Cryosat 2 soll, wenn es zu keinen weiteren Verzögerungen kommt, auf einer Dnepr-Rakete am 8. April 2010 um 15:57 Uhr MESZ im kasachischen Baikonur aus einem Silo gestartet werden.

Bei den Vorbereitungen des ursprünglich einmal für den 25. Februar 2010 vorgesehenen Starts waren Zweifel an der Fähigkeit der Trägerrakete, Cryosat 2 sicher in die vorgesehene Umlaufbahn bringen zu können, aufgetreten. Der Hersteller des Projektils Juschnoje/Juschmasch aus der Ukraine versuchte daraufhin, einen Weg zu finden, die Gefahr, dass den Lenktriebwerken der zweiten Stufe der Rakete der Treibstoff vorzeitig ausgeht, zu reduzieren.

Zusammen mit dem Lieferanten des Kontrollsystems der Rakete Hartron-Arkos gelang es, durch eine geänderte Einstellung des Mischungsverhältnisses der Treibstoffe für die Steuertriebwerke der zweiten Stufe den Anforderungen an Leistungsfähigkeit und Zuverlässigkeit des Trägers gerecht zu werden. Entsprechende Modifikationen an der Software für den Steuerrechner zur Kontrolle der Systeme und des Fluges der Rakete wurden zwischenzeitlich vorgenommen und erfolgreich getestet.

Der Raketenkopf mit Cryosat 2 war am 20. Februar 2010 nach der Startabsage wieder von der Trägerrakete getrennt und in das Integrationsgebäude zurückgebracht worden. Die Aufbewahrung des Satelliten im Integrationsgebäude mit einer sorgfältigen Überwachung der Umgebungsbedingungen und die Betreuung durch zwei Mitglieder der Startkampagnenarbeitsgruppe der ESA wird noch einige Tage andauern, bis am 23. März 2010 die dann wieder vollständige Arbeitsgruppe die Startvorbereitungen mit dem Satelliten fortsetzt.

Raumcon:

• Dnepr mit CryoSat 2

Der Beitrag Cryosat 2: Neuer Starttermin bestätigt erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Thomas Weyrauch. Quelle: EADS Astrium, ESA, Kirill Blogovitch.

Der als Purging bezeichnete Prozess wurde am 13. März 2010 angestoßen und war notwendig, weil es eine nicht vermeidbare geringe Undichtigkeit von Druckreglern zwischen Hoch- und Niederdruckteil des AOCS genannten Antriebssystems gibt. AOCS steht für Attitude and Orbit Control System.

Das Lage- und Bahnkontrollsystem von Cryosat 2 arbeitet mit gasförmigem Stickstoff, das über am Satelliten angebrachte Düsen bedarfsweise ausgestoßen wird; für die Lageregelung stehen 16 Düsen mit 10 mN Schub zur Verfügung, für Bahnänderungen 4 Düsen mit 40 mN Schub. Damit der Druck im Niederdruckteil des Systems wegen andauernder Inaktivität 3,5 Bar nicht überschreitet, ist vorgesehen, im All in regelmäßigen Abständen Gas abzulassen.

Während der nicht geplanten Aufbewahrung des seit dem 4. Februar 2010 vollgetankten Satelliten im Integrationsgebäude war der Druck in den Bereichen A und B des Niederdruckteils auf 3,6 bzw. 4 Bar angestiegen. Druch das Purging konnte der Druck in beiden Bereichen nach rund einer Stunde auf verträgliche 2,9 Bar reduziert werden. Der Satellit war mit 36,75 kg Stickstoff betankt worden, der Druck im 132 Liter fassenden Tank betrug nach dem Tanken 279 Bar.

Die Lagerung von Cryosat 2 im Integrationsgebäude mit einem entsprechenden Monitoring der Umgebungsbedingungen wird solange andauern, bis die Startkampagne wieder aufgenommen werden kann. Die Dnepr-Trägerrakte, die Cryosat 2 ins All bringen soll, muss modifiziert werden. Der Hersteller Juschnoje/Juschmasch arbeitet an der Anpassung der Steuerung der Rakete. Über die Optimierung einiger Parameter im Zusammenhang mit dem Mischungsverhältnis der Treibstoffe in der zweiten Stufe der Rakete soll das Risiko, dass den Lenktriebwerken der zweiten Stufe der Treibstoff vorzeitig ausgeht, minimiert werden.

Mit einem Start von Cryosat 2 zu seiner mindestens dreijährigen Mission rechnet man derzeit nicht vor Anfang April 2010.

Raumcon:

• Dnepr mit CryoSat 2

Der Beitrag Cryosat 2 lässt Druck ab erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Thomas Weyrauch. Quelle: ESA, Raumcon.

Am 19. Februar 2010 war der für den 25. Februar 2010 vorgesehene Start von Cryosat 2 auf einer Dnepr-Rakete abgesagt worden. Die europäische Raumfahrtagentur ESA begründete die Absage mit einem „Problem mit dem Steuerungsmotor der 2. Stufe der Dnepr-Trägerrakete“. Angeblich ist die Treibstoffmenge in der Stufe für das geplante Flugprofil so knapp bemessen, dass der Hersteller der Raketenstufe vor einem Start noch Maßnahmen ergreifen will, um diese Situation zu verbessern.

Das Gewicht des Satelliten zusammen mit den geforderten Bahnparametern beim Aussetzen des Satelliten reizen die Leistungsfähigkeit der Dnepr-Rakete offensichtlich derart aus, dass der Start mit dem vorhandenen Treibstoff möglicherweise erfolgreich durchgeführt werden kann, die Reserven in den Augen des Raketenherstellers Juschnoje/Juschmasch aber nicht so groß sind wie gewünscht. Es gibt Befürchtungen, dass die Steuertriebwerke der zweiten Stufe aus Treibstoffmangel zu früh aufhören zu arbeiten, und das erforderliche Flugprofil deshalb nicht eingehalten werden kann.

Im Zuge der Planung des Starts war zunächst zweifelhaft, ob die Dnepr-Rakete Cryosat 2 in 720 Kilometern Höhe über der Erde aussetzen kann. Hersteller und Vermarkter der Rakete sollen dies zunächst ausgeschlossen haben, was für Cryosat 2 zum Erreichen seines Arbeitsorbits ein ganze Reihe zusätzlicher Manöver über Wochen bedeutet hätte. Später sicherten die ukrainischen und russischen Partner zu, Cryosat 2 in die gewünschte Höhe bringen zu können, und passten die Trajaktorie der Rakete entsprechend an. Dabei wurden die Grenzen der Leistungsfähigkeit der Rakete offensichtlich nur ungenügend berücksichtigt.

Da die Treibstoffmenge in der ehemaligen Interkontinentalrakete nicht ohne weiteres erhöht werden kann, überlegt man unter anderem, am Mischungsverhältnis der durch die Steuertriebwerke der zweiten Stufe zu verbrennenden Treibstoffe Änderungen vorzunehmen. Am 23. Februar 2010 meldete die ESA, die Startverzögerung ergäbe sich aus der Tatsache, dass einige Parameter im Zusammenhang mit dem Mischungsverhältnis der Treibstoffe der zweiten Stufe der Rakete optimiert werden könnten, um die Zuverlässigkeit der Mission zu erhöhen.

Der Raketenkopf mit Cryosat 2 war am 20. Februar 2010 wieder von der Trägerrakete getrennt worden. Nach seinem Rücktransport in das Integrationsgebäude wird er dort unter kontrollierten Bedingungen gelagert. Die Aufbewahrung des Satelliten im Intergrationsgebäude mit einem entsprechenden Monitoring der Umgebungsbedingungen soll zunächst bis 12. März 2010 andauern.

Raumcon:

• Dnepr mit CryoSat 2

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Ein Beitrag von Thomas Weyrauch. Quelle: ESA, Kyiv Post.

Zuletzt war der Start im kasachischen Baikonur am 25. Februar 2010 vorgesehen. Wegen Befürchtungen, dass die Treibstoffmenge in der zweiten Stufe der ehemaligen Interkontinentalrakete nicht genügend Reserven zur sicheren Einhaltung des geplanten Flugprofils beinhaltet, wurde der Start auf einen zunächst unbestimmten späteren Zeitpunkt verschoben.

Juschnoje/Juschmasch aus dem ukrainischen Dnepropetrowsk als Hersteller der zweiten Raketenstufe untersuche die Angelegenheit, um gegebenenfalls erforderliche Maßnahmen zu ergreifen, meldete die ESA. Sicher sei nach Angaben des Herstellers, dass die getankte Treibstoffmenge prinzipiell ausreichen würde, um Cryosat 2 in eine Umlaufbahn um die Erde zu bringen.

Die englischsprachige Kyiv Post aus der Ukraine berichtete am 19. Februar 2010, Interfax-Ukraine sei von einer Quelle in Baikonur informiert worden, Spezialisten von Juschnoje hätten einen Konflikt in der eigenen Software zur Steuerung der Rakete festgestellt, als sie das Interagieren zwischen Träger und Raumfahrzeug testeten. Anpassung, Installation und Überprüfung der Software würden eine Anzahl von Tagen benötigen. Mit einem Start innerhalb der nächsten anderthalb Wochen sei daher nicht zu rechnen.

Die Unternehmung Kosmotras, die die kommerzielle Vermarktung der Dnepr-Rakete besorgt, wolle die ESA nach deren Angaben kurzfristig über einen möglichen neuen Starttermin informieren. Ein Probecountdown, der für den 19. Februar 2010 angesetzt war, wurde aufgrund der aktuellen Situation nicht abgewickelt.

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• Dnepr mit CryoSat 2

Der Beitrag Start von Cryosat 2 am 25. Februar 2010 abgesagt erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Thomas Weyrauch. Quelle: DLR, ESA. Vertont von Peter Rittinger.

Das grün lackierte, Krokodil genannte Transportfahrzeug hatte am 12. Febraur 2010 im Integrationsgebäude MIK den Raketenkopf geladen, um ihn später zum in Luftlinie zwisch 7 und 8 Kilometern entfernten Startplatz 109 des Kosmodroms Baikonur zu bringen. Der rund 13,5 Kilometer lange Weg zur Siloanlage „Wojewoda“ mit der wartenden Dnepr-Rakete wurde am 15. Februar 2010 absolviert. Die vorsichtige Fahrt war so langsam, dass es Kameraleuten der russischen Raumfahrtbehörde Roskosmos möglich war, sich zu Fuß vor den Fahrzeugkonvoy zu setzen und diesen beim Passieren zu filmen. Nach der Ankunft am Silo wurde der Raketenkopf mit Cryosat 2 in seinem Inneren noch am gleichen Tag auf die Rakete aufgesetzt.

Bei der Dnepr-Rakete handelt es sich um eine umgewandelte ehemalige Interkontinentalrakete. Zu Zeiten des Kalten Krieges war die Rakete neben ihren russischen Bezeichnungen RS-20 und R 36M im Westen auch als SS 18 oder Satan bekannt. Abrüstungsvereinbarungen sehen die Beseitigung der Interkontinentalraketen des Typs RS-20 vor. Erfüllen lassen sich diese Vereinbarungen auch durch die Nutzung der von Juschnoje/Juschmasch in Dnepropetrowsk in der Ukraine gebauten Raketenstufen der RS-20 in einem Raumfahrtträger.

Die ersten beiden Stufen der Dnepr sind unveränderte Bestandteile ehemaliger Interkontinentalraketen, deren dritte Stufe zur Anwendung als Obertstufe zum Einschuss von Nutzlast in eine Satellitenbahn Anpassungen unterzogen werden musste. Ehemals als Plattform zum nacheinander ablaufenden Aussetzen einer Anzahl von Sprengköpfen vorgesehen ist die dritte Stufe mit einem geänderten Steuersystenm ausgerüstet, das es ermöglicht, bis zu 36 Körper auf unterschiedlichen Bahnen auszusetzen. Für zukünftige Missionen stehen nach Angaben des kommerziellen Anbieters der Dnepr, Kosmotras, noch 150 eingelagerte Interkontinentalraketen zur Verfügung.

Eine Anzahl von Flügen mit einzelnen oder mehreren Nutzlasten haben nach dem gleichnamigen Fluß benannte Dnepr-Raketen bereits erfolgreich bewältigt, zuletzt gelang ein Start am 29. Juli 2009 mit sechs Satelliten. Beim jetzt bevorstehenden Start gibt es nur einen Passagier – Cryosat 2. Im Raketenkopf nimmt der Satellit den Raum in beiden Plattform A und Plattform B genannten Abteilungen ein, und wird von einem gasdynamischen Schild an der Spitze von Plattform A unterhalb der abwerfbaren Nutzlastverkleidung geschützt.

Die Dnepr mit einer Startmasse von 211 Tonnen und Cryosat 2 an Bord soll voraussichtlich am 25. Februar 2010 um 14:57 Uhr MEZ gestartet werden.

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Ein Beitrag von Thomas Weyrauch. Quelle: ESA.

Bei den Vorbereitungen des Satelliten musste man die Hilfe einer ortsansässigen Medizinerin in Anspruch nehmen, um ein Problem mit einer Sendeantenne zu lösen. Die Antenne, im konkreten Fall ein sogenannter Aperturstrahler, der dazu dienen soll, erfasste Messergebnisse zur Erde zu senden, fiel im Testprogramm durch wechselnde Leistung auf, die manches Mal bis auf ein Tausendstel des erwarteten Wertes ab fiel.

Da dafür eine zu hohe elektrische Leistung verbraucht wurde, schloss man, dass sich im Satelliten ein Ort mit einer außergewöhnlichen Wärmeentstehung finden lassen müsste. Personal des Kosmodroms Baikonur stellte eine Wärmebildkamera zur Verfügung, um nach der vermuteten Wärmequelle suchen zu können. Im äußeren Bereich der Antenne selbst wurde man jedoch nicht fündig.

Man fand aber bei der Untersuchung des hinteren Teils des Satelliten eine außergewöhnliche Erwärmung an einem Bauteil, das Waveguide (engl. für Wellenleiter) genannt wird, einem elektrisch leitenden Rohr, das von der Sendeschaltung im Inneren des Satelliten zu der Antenne führt. Deshalb demontierte man die Antenne, und warf, nachdem man Unterstützung aus dem nächsten Krankenhaus in Form einer mit einem Endoskop ausgerüsteten Medizinerin bekommen hatte, einen Blick in den Wellenleiter.

Hier wurde man tatsächlich fündig. Nach mehreren Stunden war klar, dass zwei Objekte an Positionen lagen, an die sie nicht gehörten. Die Medizinerin Tatjana Sykowa konnte eines der suspekten Objekte entfernen. Es handelte sich um ein Stück Ferrit, ein magnetisches Material. Das verbliebene Teil konnte man anschließend mit einem mit einem Magneten versehenen Werkzeug, das von Mitgliedern der Astrium-Arbeitsgruppe vor Ort improvisiert wurde, angeln. Einem der Stücke ist deutlich anzusehen, dass es sich erheblich erwärmte, als es Sendeenergie absorbierte.

Es wird davon ausgegangen, dass sich die beiden Objekte während des Transports des Satelliten innen von der Antenne gelöst haben. Beim Transport zeigte die betroffene Antenne nach oben. Als der Satellit in Baikonur dann um 180 Grad gedreht wurde, fielen die beiden Teile, die sich gelockert hatten, in Positionen im Wellenleiter, in welchen sie die Übertragung der Sendeleistung zur Antenne beeinflussten. Die Bedingungen beim Flugzeugtransport von Cryosat 2 in einer Antonow zwischen München und Baikonur sind vermutlich nicht Ursache für das Malheur. Die Fahrt mit dem Lastkraftwagen vom Flughafen zum Kosmodrom dagegen war trotz einer Geschwindigkeitsbegrenzung auf 15 Stundenkilometer sehr holprig.

Damit das in der Konstruktion verbliebene Ferrit nicht dadurch wieder Probleme versucht, dass sich weitere Bruchstücke lösen, entfernte man das Material vollständig. Dafür entwickelte der Hersteller der Antenne über Nacht entsprechende Anweisungen, die man erfolgreich nachvollziehen konnte.

Die zerlegte und neu montierte Antenne wird auch ohne das Ferrit zuverlässig und mit ausreichender Leistung funktionieren, ist man sich sicher. Der Starttermin von Cryosat 2 wurde nicht verschoben, der Start ist weiterhin für den 25. Februar 2010 vorgesehen und soll um 14:57 Uhr MEZ erfolgen.

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Ein Beitrag von Thomas Weyrauch. Quelle: ESA, Eurockot, Astrium, TAS.

Cryosat 2 soll nach dem derzeitigen Planungsstand Mitte Dezember 2009 auf einer Dnepr-Rakete von Juschnoje vom Startgelände Baikonur in Kasachstan aus für eine mindestens dreieinhalb Jahre dauernde Mission ins All gebracht werden. Der von Astrium gebaute Satellit ist Ersatz für Cryosat, der am 8. Oktober 2005 nach dem Start wegen eines Problems in der Ablaufsteuerung in der Trägerrakete verlorenging.

Die zweite Stufe der 2005 verwendeten Rakete, eine Rokot mit Breeze-KM-Oberstufe, schaltete nicht zum vorgesehenen Zeitpunkt ab, sondern brannte weiter, bis der Treibstoff zur Neige ging. Dadurch geriet das Triebwerk der Stufe in einen nicht definierten, unbeherrschbaren Betriebszustand und wurde zerstört. Die resultierenden, auf die fliegende Rakete wirkenden Kräfte verursachten eine Flugbahnänderung, die schließlich das Sicherheitssystem der Rakete 308 Sekunden nach dem Start zum Missionsabbruch veranlasste. Die Oberstufe mit dem darauf befindlichen Satelliten wurde nicht von der zweiten Stufe abgetrennt, alles zusammen fiel innerhalb der für die zweite Stufe vorgesehenen Aufschlagszone im Bereich der Lincolnsee ins Meer.

Eine Auswertung der Telemetriedaten des Fluges ergab, dass der Bordcomputer der Rakete das Signal zur Abschaltung des Triebwerks der zweiten Stufe generiert hatte. Damit die Abschaltung tatsächlich stattfinden kann, muss zusätzlich ein Messwert über den Tankdruck in der Oberstufe in bestimmter Höhe vorliegen. Da jedoch der Druckaufbau in einem Tank der Oberstufe auf Grund einer falschen Festlegung zu spät erfolgte, lag zu dem Zeitpunkt, an dem die Triebwerksabschaltung erfolgen sollte, noch kein ausreichender Druck im Oberstufentank vor. Daher wurde das Kommando zur Triebwerksabschaltung nicht umgesetzt.

Da die Mission von Cryosat insbesondere wegen der erhofften Erkenntnisse hinsichtlich der Erderwärmung und des Anstiegs der Meeresspiegel eine besondere Bedeutung besitzt, entschied die ESA im Verlauf einer Tagung ihres Earth Observation Programme Board, die im ESA Hauptquartier in Paris am 23. und 24. Februar 2006 stattfand, dass ein Nachfolgemodell von Cryosat gebaut und in den Weltraum gebracht werden soll.

In einer Zeit, in der das merkliche Abschmelzen der Polkappen Realität geworden ist, soll Cryosat 2 aus einem polaren Orbit in 720 Kilometern Höhe über der Erdoberfläche exakt die Veränderung der Dicke des Eises in den Ozeanen und auf den Landmassen sowie die Geschwindigkeit der laufenden Veränderungen messen. Um sowohl die Dicke des in Relation recht dünnen auf dem Meer schwimmenden Eises und des vielfach mehrere Kilomter dicken Festlandeises bestimmen zu können, ist Cryosat 2 mit einem erweiterten Radarhöhenmesser namens SIRAL 2 (engl. Synthetic Aperture Interferometric Radar Altimeter 2) als Hauptinstrument ausgestattet. Das von Thales Alenia Space gebaute Instrument hat eine Masse von 70 Kilogramm.

Der nachgebaute Satellit ist mit einigen Erweiterungen und Verbesserungen ausgestattet worden. 85 Modifikationen wurden umgesetzt. Das zugehörige Bodensegment wurde in seiner Architektur völlig überarbeitet. Es setzt sich im wesentlichen aus den beiden Bereichen FOS (engl. Flight Operations Segment, Flugbetriebssegment) und PDGS (engl. Payload Data Ground Segment, Nutzlastdatenbodensegment) zusammen.

Das Kontrollzentrum ESOC (engl. European Space Operations Centre) in Darmstadt ist verantwortlich für die Steuerung und Beobachtung des Satelliten und bedient sich dabei der ESA/ESTRACK Bodenstation in Kiruna im Norden Schwedens. ESAs Zentrum für Erdbeobachtung ESRIN im italienischen Frascati in der Nähe von Rom wird die Bearbeitung der wissenschaftlichen Daten von Cryosat 2 vornehmen und deren Bereitstellung für ihre Nutzer leisten.

Raumcon:

• CryoSat-2 – ESA

Der Beitrag Bodensegment bereit für Cryosat-2-Mission erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Michael Stein. Quelle: ESA.

Bei der letzten Sitzung des „Erdbeobachtungs-Programmrates“ der ESA am Donnerstag und Freitag vergangener Woche in der ESA-Zentrale in Paris wurde beschlossen, eine CryoSat-2 getaufte Kopie des zerstörten CryoSat zu bauen. „Diese Entscheidung ist sehr bedeutsam, da die wissenschaftliche Community in Europa und anderswo ungeduldig auf die Wiederaufnahme der CryoSat-Mission wartet“, so Volker Liebig, Direktor des Erdbeobachtungsprogramms der ESA.
Der erste Erdbeobachtungssatellit namens CryoSat war am 8. Oktober 2005 als Nutzlast einer russischen Rockot-Trägerrakete gestartet, bei der sich jedoch aufgrund eines Softwarefehlers die zweite Raketenstufe nach Brennschluss des Triebwerks nicht von der dritten Stufe löste, so dass die gesamte Oberstufe mit dem Satelliten an Bord abstürzte.
Die CryoSat-Mission hat die hochgenaue Vermessung der Dicke von Eisschichten an Land und auf See zum Inhalt, wodurch der Wissenschaft wichtige Informationen über das Abschmelzen polarer Eisschichten geliefert werden können. In Verbindung mit Daten über den globalen Anstieg des Meeresspiegels können Klimaforscher dann genauere Prognosen zu den Auswirkungen der Eisschmelze auf das Weltklima liefern – vor allem wegen dieser Zielsetzung ist die Bedeutung von CryoSat gar nicht hoch genug einzuschätzen. CryoSat-2 wird nach den Plänen des ersten Satelliten neu gebaut werden, und auch am Missionsverlauf wird sich nichts Wesentliches ändern: Der Satellit soll auf einer fast polaren Umlaufbahn in 717 Kilometer Höhe den Planeten umkreisen und dabei mit einer Auflösung von 250 Meter auf den Weltmeeren und an Land vorhandene Eisschichten vermessen.

CryoSat-2 wird voraussichtlich im März 2009 starten. Durch die nun getroffene Entscheidung, der Mission eine zweite Chance zu geben, werden die umfangreichen Vorarbeiten, die bereits geleistet worden sind, wie auch die beim Entwurf und Bau des ursprünglichen CryoSat gewonnenen Erfahrungen nicht verloren sein. Der neue Satellit soll für mindestens drei Jahre die polaren Eisschichten und das auf den Meeren treibende Eis mit Hilfe seines Hauptinstruments, des SAR/Interferometric Radar Altimeter (SIRAL), sehr präzise vermessen. Hierzu werden die von den Eisschichten reflektierten Radarstrahlen analysiert, was unter anderem eine exakte Kenntnis der aktuellen Position des Satelliten voraussetzt. Dies wiederum wird erreicht mit Hilfe von drei Sternenkameras, einem Funkempfänger und einem Laser-Retroflektor. Der Funkempfänger wird die Doppler-Verschiebungen der Frequenzen von Funkwellen registrieren, die mehr als 50 Sendestationen weltweit aussenden. Ergänzend wird der Laser-Retroflektor Laserstrahlen zur Erde zurück reflektieren, die von einem weltweiten Netzwerk von Bodenstationen ständig auf CryoSat-2 abgefeuert werden. Viel Aufwand, der nun erfreulicherweise nicht umsonst gewesen ist – und vor allem der Klimaforschung einen erheblichen Nutzen liefern dürfte.

Der Beitrag CryoSat, die Zweite erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Michael Stein. Quelle: ESA/Spiegel.

Cryosat sollte nach dem Start am 8. Oktober für mindestens drei Jahre von einer polaren Umlaufbahn aus mit bisher unerreichter Präzision die Dicke der polaren Eismassen vermessen. Für die Klimawissenschaft wären diese Daten von großer Wichtigkeit gewesen, da Änderungen der in den Polregionen vorhandenen Eismassen gleichermaßen auf großräumige Klimaveränderungen hinweisen wie auch ihrerseits gravierende Änderungen des Weltklimas verursachen können.

Aufgrund einer Fehlfunktion der Rockot-Trägerrakete erreichte der Satellit allerdings nicht die geplante Umlaufbahn, sondern stürzte gemeinsam mit der Raketenoberstufe wenige Minuten nach dem Start nahe des Nordpols ab. Bereits kurz nach diesem Fehlschlag waren Spekulationen über einen Neubau von Cryosat aufgekommen (was von der ESA schon bei der Cluster-Mission praktiziert worden war, als die vier Satelliten beim Jungfernflug der Ariane 5 im Juni 1996 verloren gingen). Am 10. Oktober äußerte Volker Liebig, Direktor des Erdbeobachtungsprogramms der ESA, in einem Interview auf dem ESA-Internetportal dann als erster ESA-Repräsentant öffentlich, dass ein Neubau von Cyrosat in Erwägung gezogen würde. Den dafür notwendigen Zeitraum schätzte er auf rund drei Jahre, wobei die Kosten für Cryosat 2 seinen Äußerungen zufolge signifikant unter denen des ersten Satelliten liegen sollten, da man beim Nachbau auf vorhandene Baupläne und einige Ersatzteile zurückgreifen kann.

Am gleichen Tag dann erschien auf den Seiten von „Spiegel Online“ eine Meldung zu diesem Thema. Darin wird eine Aussage der ESA-Sprecherin Jocelyne Landau wiedergegeben, wonach die ESA alles tun werde, um einen zweiten Start der Cryosat-Mission hinzubekommen. Zusätzliche Mittel allerdings könnten dafür nicht bereitgestellt werden, vielmehr müsse das notwendige Geld durch Umschichtungen innerhalb des ESA-Etats aufgebracht werden. Wie es nun scheint könnte Cryosat also noch eine zweite Chance bekommen – für die Klimaforschung wäre dies ohne Frage eine sehr sinnvolle Entscheidung.

Der Beitrag ESA plant Cryosat 2 erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Julian Schlund. Quelle: spaceflightnow u.a..

Viel Resonanz auch in den deutschen Medien fand der Start des europäischen Klima-Satelliten Cryosat um 17:02 Uhr MESZ von Plesezk, dem nördlichsten Kosmodrom (Weltraumbahnhof) Russlands.

Gegen 18:00 Uhr berichteten die ersten Medien allerdings über Probleme bei der Kontaktaufnahme zu Cryosat, was schließlich auch von einem ESA-Sprecher in Paris bestätigt wurde:

„Wir haben keine Informationen bezüglich des Status der Mission – wissen weder über die Abtrennung Cryosats von der russischen Trägerrakete geschweige denn über den Gesundheitszustand des Satelliten Bescheid“, heißt es mittlerweile auf der ESA-Homepage.

Die Online-Medien berichteten jedoch schon über den Absturz der Rakete ins Meer und stützten sich dabei auf russischen Angaben:

So sei die Rockot-Rakete nach dem Start auseinandergebrochen und ins Meer gestürzt. Ein Sprecher der russischen Raumfahrtbehörde soll erklärt haben, ein Triebwerk habe nicht gezündet und der Satellit habe deswegen nicht die Umlaufbahn erreicht.
Cryosat wurde vom Luft- und Raumfahrtkonzern EADS gebaut. Die Kosten der nun gescheiterten Mission allein für den 650 Kilogramm schweren Satelliten mit starker Mitwirkung von deutscher Seite belaufen sich auf 140 Millionen Euro. Ein schwerer Rückschlag für die ESA, nicht nur finanziell…

UPDATE:
In den neusten Meldungen wird der Lincoln-See (Arktischer Ozean, nahe des Nordpols) als wahrscheinlicher Absturzort genannt: „Wir nehmen an, dass der Satellit in den Lincoln-See nahe am Nordpol abgestürzt ist“, heißt es in einer Eklärung von Generalleutnant Oleg Gromow von der russischen Raumfahrtagentur.

Genauere Informationen gibt es mittlerweile auch zur Absturzursache: es habe eine „Störung in der Schlussphase der zweiten Stufe der Rockot-Rakete“ gegeben. Die zweistufige Rockot-Rakete ist eine umgebaute russische SS-19-Atomrakete („Stiletto“) aus der Zeit des Kalten Kriegs und wird seit dessen Ende für die Beförderung von Raumapparaten in geostationäre Umlaufbahnen eingesetzt. Laut Berichten von mehreren Nachrichtenagenturen sollen weitere Starts mit einer Trägerrakete des gleichen Typs vorläufig gestoppt werden, bis man über die genaue Ursache der Störung Bescheid weiß.
Informationen über die angestrebten Cryosat-Missionsziele erhalten Sie hier.

Der Beitrag Cryosat-Mission gescheitert! erschien zuerst auf Raumfahrer.net.