Ein Beitrag von Martin Ollrom und Axel Orth. Quelle: NASA.

260 Millionen Dollar hat die NASA für die Instrumente an Bord von Genesis ausgegeben. Seit Mittwochabend mussten sich einige Techniker und Verantwortliche mit dem Gedanken anfreunden, dass die Mission vielleicht gescheitert ist. Jedoch kamen die Wissenschaftler nach diesem Schock wieder schnell zu sich und versuchten, Sonnenwindpartikel zu retten – was ihnen auch gelang. Die Sonnenwindpartikel sollen den Forschern einen Einblick bringen, wie unser Sonnensystem entstand. Schon wenige Tage nach dem großen Schock stellt man bei der NASA wieder Aufbruchstimmung fest. „Unser Team ist wirklich froh, dass wir noch Partikel retten konnten“, sagte Roger Wiens aus Los Alamos. „Mit dieser Menge an Partikeln, die wir gerettet haben, können wir nun die meisten, wenngleich auch nicht alle Missionsziele erreichen.“

Es gab im Genesis-Probenbehälter zahlreiche Scheiben aus verschiedenen Materialien, die in den über 2 Jahren im All dem offenen Weltraum ausgesetzt waren und unterschiedliche atomare Partikel des Sonnenwindes gesammelt haben – je nach Material der Scheibe. Beim Aufprall sind viele Scheiben zerbrochen, jedoch ist die Hauptscheibe zum größten Teil unversehrt geblieben. Und selbst die Fragmente zerbrochener Scheiben können noch brauchbare Partikel enthalten, wie die noch anstehende Hauptuntersuchung in einem Ultrareinraum im Johnson Space Center in Houston zeigen wird, in den der Probenbehälter anschließend überführt wird.

Zwar ist der Probenbehälter beim Aufprall aufgeplatzt und so ist die größte Sorge der Wissenschaftler die mögliche Verunreinigung durch irdische Partikel. Doch erste Untersuchungen mit Taschenlampen und kleinen Spiegeln, die in den Probenbehälter eingeführt wurden, zeigen, dass dessen Inneres überraschend sauber ist. Man habe es nicht gerade „mit Klumpen von Dreck“ zu tun, so Don Sevilla, der führende Nutzlastingenieur des JPL. Im Ultrareinraum in Houston werde man sich den „Patienten“ gründlich vornehmen und die Schichten der „Zwiebel“ mit größter Genauigkeit schälen. Schon jetzt machen sich die Experten Gedanken, wie man mit dem Problem der Verunreinigung am besten fertig werden kann. Bis dahin wird nichts und niemand die noch intakten Kollektoren berühren.
Zur Untersuchung der Absturzursache wurden zwei unabhängige Untersuchungsteams gebildet. Bisher kann nur gesagt werden, dass das Fallschirmsystem nie den Befehl zur Entfaltung erhielt. Die bekannten Probleme mit der Batterie des Fallschirmsystems, die im Weltall kurz nach dem Start leicht überhitzte, bieten sich zwar als Erklärung an, wurden von den Verantwortlichen jedoch bisher nicht erwähnt. „Jede Identifikation einer Grundursache des Versagens wäre in dieser Phase der Untersuchung reine Spekulation und es gibt Leute bei uns, die das Problem in naher Zukunft sehr detailliert untersuchen werden“, sagte Gentry Lee, ein führender Ingenieur bei JPL.
Zweifellos sehr genau werden die Experten der Mission Stardust die Untersuchung des Fallschirmversagens verfolgen, denn auch Stardust ist schon auf dem Rückweg. Zwar wird für deren Landung kein Hubschrauber benötigt, wohl aber der Fallschirm – und es handelt sich bei beiden Sonden um dasselbe Fallschirmsystem. Auch das Landegebiet ist exakt dasselbe wie bei Genesis. „Das Stardust-Team startet bereits eine Auswertung der Lektionen aus Genesis“, sagte Lee. „Das wird ein langer Prozess sein und man wird einige Dinge verbessern können und einige nicht. Es wird darauf hinauslaufen, inwieweit man die Wahrscheinlichkeit des Erfolgs maximieren kann anhand der Lehren aus dem Versagen von Genesis. Es ist letzten Endes immer noch Fliegerei, was wir hier tun, und da kann man ein gewisses Risiko nie ausschließen.“

Die Landung der Stardust-Kapsel wird für den 15. Januar 2006 erwartet.

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Ein Beitrag von Michael Stein. Quelle: NASA.

Nachdem die Fallschirme sich bei der Landung auf einem Armeegelände im US-Bundesstaat Utah nicht geöffnet hatten, war die Rückkehrkapsel mit den kostbaren Sonnenpartikeln an Bord ungebremst mit rund 300 km/h in den harten Wüstengeboden eingeschlagen und hatte dabei einen veritablen Einschlagskrater produziert. Eine sofortige Bergung des Behälters mit den Proben durch die unmittelbar nach dem Einschlag an der Landestelle eintreffenden Bergungsmannschaften war aus Sicherheitsgründen nicht möglich: Offensichtlich hatten die kleinen Sprengladungen, durch die der Fallschirm der Rückkehrkapsel hätte geöffnet werden sollen, nicht gezündet und waren somit noch scharf.

Erst nachdem eine Gefährdung der Bergungsmannschaften durch diese Sprengladungen ausgeschlossen werden konnte, wurde der Probenbehälter der Genesis-Raumsonde entnommen und mit einem Hubschrauber zu einem speziell für diesen Zweck gebauten Reinraum auf dem Armeegelände transportiert, wo die Rückkehrkapsel gestern um 18:52 Uhr aufgeschlagen ist. Mittlerweile hat ein Spezialistenteam die den Behälter umgebende Folie entfernt und ihn von Staub- und Dreckpartikeln gereinigt, die durch den harten Aufprall in das Innere des Behälters gelangt waren.
Am heutigen Donnerstag wird das Genesis-Missionsteam den Inhalt des Behälters untersuchen. Ob dabei noch verwertbare Spuren der gerade einmal 0,4 Milligramm Sonnenwind-Partikel zu entdecken sein werden, ist allerdings mehr als fraglich. Dies wäre umso bedauerlicher, als die Genesis-Mission seit ihrem Start im August 2001 ohne größere Probleme abgelaufen ist und selbst die Landung der Rückkehrkapsel bis auf die Entfaltung des Bremsfallschirms bilderbuchmäßig ablief.
Sobald etwas über den Inhalt des Probenbehälters bekannt wird, werden wir Sie auf Raumfahrer.net darüber zeitnah informieren.

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Ein Beitrag von Michael Stein, bearbeitet von Star-Light. Quelle: NASA.

Schon seit den Anfängen der interplanetaren Raumfahrt macht man sich bei der Planung von Flugrouten für Raumsonden durch unser Sonnensystem die Schwerkraft zunutze, um Richtung und Geschwindigkeit von Raumfahrzeugen auf ihrem Weg zum Ziel durch nahe Vorbeiflüge an Planeten und Monde zu ändern. Diese so genannten „Swing-by-Manöver“ sparen oft enorme Mengen von Treibstoff, was entweder Kostenersparnisse durch Gewichtsreduzierung (= Verwendung kleinerer und kostengünstigerer Raketen) oder aber längere Missionszeiten durch größere Treibstoffreserven bei der Zielankunft ermöglicht. So konnte beispielsweise die auf einem polaren Orbit um die Sonne kreisende Raumsonde Ulysses nur mit Hilfe der Gravitation des Jupiters die Bahnebene der Erde verlassen.
 
Der am Jet Propulsion Laboratory (JPL) beschäftigte Ingenieur Martin Lo hat nun ein System von Interplanetary Superhighways erarbeitet, was auf deutlich komplexere und raffiniertere Weise die Gravitationsfelder im Sonnensystem ausnutzt: Während bei der bisher üblichen Berechnung „einfacher“ Swing-by-Manöver nur das Schwerefeld eines Himmelskörpers berücksichtigt wurde, bezieht Lo in seine Berechnungen auch die gravitativen Wirkungen der Sonne auf die Planeten und der Planeten auf ihre Monde mit in die Berechnungen ein. Geht man so vor dann offenbart sich sehr schnell, dass Gravitationskräfte aus verschiedenen Richtungen auf ein Raumfahrzeug einwirken und sich verstärken, abschwächen oder sogar gegenseitig aufheben können. Lo hat nun eine Vielzahl von Gebieten berechnet, an denen sich die verschiedenen Gravitationskräfte gegenseitig annähernd neutralisieren, die zusammengenommen Pfade durch die Gravitationsfelder bilden – die von Lo so genannten Interplanetary Superhighways.
 
Zu jedem Planeten und jedem Mond unseres Sonnensystems gehören fünf Punkte im Weltraum, an denen die Gravitationskräfte dieses Himmelskörpers mit denen der anderen Himmelskörper ausbalanciert sind. Raumfahrzeuge können sich dauerhaft in einem Orbit um diese so genannten Lagrange’schen Punkte L1 bis L5 bewegen und benötigen dabei nur sehr geringe Treibstoffmengen für gelegentliche Kurskorrekturen. Lo hat nun alle möglichen Flugbahnen durch die Lagrange’schen Punkte berechnet und damit ein System „interplanetarer Autobahnen“ erstellt. Seine Theorie hat er zusammen mit Kathleen Howell, einer Professorin für Aeronautik und Astronautik an der Purdue University (Indiana, USA), in ein Tool zur Berechnung von Missionsverläufen namens „LTool“ umgesetzt.
 
Die erste Mission, bei der seine Berechnungen zum Einsatz gekommen sind, ist die zurzeit laufende Genesis-Mission der NASA, die um den Lagrange-Punkt L1 kreisend Partikel des „Sonnenwindes“ auffangen und am Ende der Mission zurück zur Erde bringen soll. Nach der Ankunft beim L1-Punkt soll die Raumsonde ihn fünf Mal umkreisen, anschließend von alleine den Orbit verlassen und an der Erde vorbei zu dem auf der gegenüberliegenden Seite unseres Planeten liegenden Lagrange-Punkt L2 fliegen, um von dort aus schließlich zur Erde zurückzukehren und einen Behälter mit der Sonnenwind-Probe über der Wüste von Utah (USA) abzuwerfen. „Genesis würde in einer perfekten Welt [für diese Manöver] keinen Treibstoff benötigen“, so Lo. „Aber da wir die vielen Variablen, die während der Mission auftreten, nicht kontrollieren können müssen wir einige [Kurs-]Korrekturen vornehmen, während Genesis seine Runden um einen der Lagrange-Punkte der Erde vollendet. Die Treibstoffersparnisse führen zu einer besseren und billigeren Mission.“
 
Ein weiterer Vorteil, den das von den beiden Forschern entwickelte „LTool“ mit sich bringt, ist die drastisch verkürzte Berechnungszeit des Missionsverlaufs für alle Missionen, deren Ziel ein Lagrange-Punkt ist. „Die Flugbahn von Genesis zu entwerfen benötigt mit traditionellen Methoden acht Wochen, aber nun können wir eine neue Flugbahn in weniger als einem Tag entwerfen – wir haben eine komplette Mission in einer Woche redesigned“, erläutert Lo. Eine mögliche Verwendung der Ergebnisse seiner theoretischen Überlegungen sieht Lo selbst in wissenschaftlichen Plattformen, die rund um einen der Lagrange-Punkte des Mondes stationiert werden könnten. Da sie sich auf den Interplanetary Superhighways befinden könnten Raumfahrzeuge die Forschungsplattformen einfach erreichen, um dort Wartungs- und Reparaturarbeiten durchzuführen.
 
Tatsächlich nutzen nicht nur Raumfahrzeuge den Interplanetary Superhighway: Auch Asteroiden und Kometen reisen entlang dieser Routen. Wissenschaftler vermuten sogar, dass der Asteroid, dessen Einschlag auf der Erde vor rund 65 Millionen Jahren das Ende der Dinosaurier herbeigeführt hat, sich auf einer Flugbahn wie die Genesis-Raumsonde bewegt hat. Ein Iridium-Vorkommen an der Einschlagsstelle belegt eine relativ geringe Geschwindigkeit des Asteroiden beim Auftreffen auf die Erde. Und genau das, so Lo, würde man von einem Asteroiden auf dem Interplanetary Superhighway erwarten.

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