Ein Beitrag von Thomas Weyrauch. Quelle: Creekside Observatory, Raumfahrer.net, SeeSat-L, USAF.

Das Gemeinschaftliche Zentrum für Raumfahrtaktivitäten des US-amerikanischen Militärs (Joint Space Operations Center, JSpOC) hat im Rahmen der von ihm betriebenen Weltraumüberwachung ermittelt, dass der US-amerikanische militärische Wettersatellit DMSP F12 zwischenzeitlich von einem zusätzlichen freifliegenden Objekt begleitet wird.

Die US-amerikanische Luftwaffe bestätigte, dass es ein Fragmentierungsereignis gegeben hat. Die Bestimmung der tatsächlichen konkreten Ursache für das Ereignis ist schwierig bis unmöglich. Von dem ausrangierten Satelliten wurden schon viele Jahre keine Telemetriesignale – die Auskunft über den Zustand technischer Systeme an Bord geben könnten – mehr empfangen. Ins All gebracht hatte man den Wetterbeobachter mit einer Startmasse von rund 830 Kilogramm am 29. August 1994. Erste Wetterdaten sendete der Satellit am 8. September 1994, zum 25. September 1994 war die volle Betriebsbereitschaft von DMSP F12 erreicht. Seine offizielle Abschaltung erfolgte im Jahr 2008 zum 13. Oktober.

Im Rahmen der Stilllegung von DMSP F12 erfolgten Maßnahmen zur sogenannten Passivierung des Satelliten. Dabei wurde nicht nur die Nutzlast zur Wetterbeobachtung abgeschaltet. Auch die Unterbrechung der Verbindung der Akkumulatoren mit dem Solarpanel (Fläche 9,29 Quadratmeter) des Satelliten und die endgültige Abschaltung aller Sendeeinrichtungen an Bord standen auf dem Programm.

Kurzschlüsse und kochende Akkumulatoren
Allerdings gibt es im Akkuladeregler von DMSP F12 eine Schwachstelle, die er sich als siebter Satellit mit denen aus der gleichen Serie (DMSP-5D2-Satelliten F6 bis F14) teilt. Im Laderegler vorhandene Kabelstränge sind ungünstig verlegt. Die Isolation der Kabel kann wegen des fehlerhaften Entwurfs soweit abgerieben werden, bis blankes Leitermaterial zum Vorschein kommt. Die blanken Stellen sind es dann letztlich, die Kurzschlüsse verursachen können und damit eine Überladung von Nickel-Cadmium-Akkumulatorenzellen ermöglichen, welche dann überhitzen und schließlich platzen.

Deshalb birgt auch DMSP F12 nach seiner Passivierung noch das Risiko von entwurfsfehlerinduzierten Akkuexplosionen. Eine Möglichkeit, diesem Schicksal aus dem Wege zu gehen, besteht nicht. Das fehlerhaft konstruierte Akkuladesystem lässt sich im Weltraum nicht ersetzen, und eine wirksame Möglichkeit zur vollständig nachhaltigen Abschaltung entsprechender Satellitensysteme oder Leitungswege besteht im konkreten Fall wohl nicht.

DMSP F13 war in Betrieb, als er Schwierigkeiten in seinem Stromversorgungssystem bekam. Vor der Zerlegung von DMSP F13 am 3. Februar 2015 waren steigende Temperaturen und Stromstärken beobachtet worden. Ermittler gehen deshalb von einen Fehler im Akkumulatorensystem des Satelliten aus.

Platzende Treibstofftanks und Schleudertrauma
Am 15. April 2004 hatte DMSP F11 eine Trümmerwolke verursacht. Verantwortlich dafür ist vermutlich ein in Nachbarschaft zu Akkumulatoren montierter, geplatzter Treibstofftank, der zum Zeitpunkt des Versagens noch rund sechs Kilogramm Hydrazin enthielt.

Amateuerbeobachter berichteten im Oktober 2009 von einer unerwartet aufgetretenen Veränderung der Umlaufbahn von DMSP F12. Gleichzeitig wurde festgestellt, dass der Satellit stark zu rotieren begonnen hatte. Bahnänderung und Rotation sind mit einiger Wahrscheinlichkeit Folge eines Ereignisses an Bord, das am 20. Oktober 2009 mit der Freisetzung einiger Energie einher ging. Nicht auszuschließen ist, dass die Rotation zur Ablösung von Bauteilen geführt hat oder führen wird.

Aktuell bewegt sich DMSP F12 auf einer circa 99,1 Grad (99,06 Grad) gegen den Erdäquator geneigten Bahn in Höhen zwischen rund 840 und rund 855 Kilometern über der Erde. Sein Radarquerschnitt bzw. seine effektive Reflexionsfläche wird mit 3,212 Quadratmetern angegeben.

DMSP F12 war von Lockheed Martin bzw. den Vorgängerunternehmungen General Electric Astro-Space Division und Martin Marietta Astro Space wie viele andere militärische und zivile Wettersatelliten basierend auf einem TIROS-N genannten Satellitenbus aufgebaut worden. Sein Hauptkörper ist rund 3,7 Meter lang, der Durchmesser des Hauptkörpers beträgt rund 1,2 Meter.

Die jeweils 25,5 Amperestunden fassenden Akkumulatorensätze sind bei DMSP F12, so wie die Tanks für den Treibstoff Hydrazin, ringförmig verteilt außen an einem Ende des Hauptkörpers montiert.

DMSP F12 alias DMSP B5D2-7 ist katalogisiert mit der NORAD-Nr. 23.233 und als COSPAR-Objekt 1994-057A. Außerdem trägt er die Tarnbezeichnung USA 106.

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• DMSP-Wettersatelliten der USAF

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Erstellt von Thomas Weyrauch. Quelle: JAXA, JSpOC, Kyodo News

Mit Datum vom 29. Februar 2016 hatte die japanische Agentur für Luft- und Raumfahrtforschung (Japan Aerospace Exploration Agency, JAXA) gemeldet, dass im Rahmen der Inbetriebnahme des Weltraumteleskops Hitomi eine Reihe missionskritischer Operationen an Bord des Raumfahrzeugs erfolgreich abgewickelt wurden und damit die Critical Operation Phase (COP) beendet ist.

Der rund sechs Meter lange Mast der ausfahrbaren optischen Bank (Extensible Optical Bench, EOB) war erfolgreich ausgefahren worden. Mit ausgefahrenem Mast erreichte das Weltraumteleskop mit einer Masse von rund 2,7 Tonnen eine Gesamtlänge von rund 14 Metern.

Das Kühlsystem des Spektrometers für weiche Röntgenstrahlung (Soft X-ray Spectrometer, SXS) wurde am 17. Februar 2016 aktiviert. Am 22. Februar 2016 hatte es ein Temperatur von rund minus 273,1 Grad Celsius bzw. rund 50 Milligrad über dem absoluten Nullpunkt erreicht.

Zuvor hatte das Raumfahrzeug seine beiden Solarzellenausleger ausgefaltet, das Lageregelungssystem hatte für eine stabile Ausrichtung im Raum gesorgt, und eine stabile Kommunikationsverbindung zum Boden war hergestellt worden.

Eben diese Kommunikationsverbindung brach vergangene Woche aus nicht konkret bekannter Ursache ab. Mit Datum vom 27. März 2016 gab die JAXA bekannt, dass eine „Kommunikations-Anomalie“ aufgetreten sei und man nicht in der Lage ist, den Zustand des Satelliten zu ermitteln.

Aktuell geht man bei der JAXA davon aus, dass das Weltraumteleskop am 26. März 2016 seine stabile Ausrichtung im Raum verlor und ihm wegen erheblicher Eigenrotation keine stabile Funkverbindung zur Erde mehr möglich war.

Bahnverfolgungsdaten der US-amerikanischen Weltraumüberwachung sprechen dafür, dass der Orbit von Astro-H abgesenkt wurde. Ursache für die Flughöhenreduzierung von 564,6 × 580,5 km auf 561,0 × 580,1 km ist wahrscheinlich ein bisher nicht verstandenes Ereignis an Bord des Satelliten.

Einige Stunden nach dem Verlust einer stabilen Lage begannen sich verschiedene Teile vom Satelliten abzulösen. Laut JAXA erfuhr das Raumfahrzeug Beschädigungen unbestimmter Art, nachdem es nicht mehr in der Lage war, sich selbst zu stabilisieren.

Das Gemeinschaftliche Zentrum für Raumfahrtaktivitäten des US-amerikanischen Militärs (Joint Space Operations Center, JSpOC) berichtete über den Kurznachrichtendienst Twitter, man gehe nach Analysen eigener Daten davon aus, dass die Ablösung von Teilen vom Weltraumteleskop am 26. März 2016 gegen 1:20 Uhr Weltzeit (UTC) begann.

Am 1. April 2016 waren zehn Astro-H zugeordnete Teile mit eigenen Bahnparametern im Katalog der US-amerikanischen Weltraumüberwachung gelistet.

Die Kyodo News berichteten mit Datum vom 1. April 2016, dass die JAXA von einem Versagen von Ausrüstung an Bord des Teleskops ausgehe und eine Kollision des Teleskops mit Weltraumschrott als Ursache der Schwierigkeiten als unwahrscheinlich betrachte.

Ursache für die missliche Situation könnten ein Versagen des Helium-Behälters, ein Fehler eines Akkumulators zur Stromspeicherung oder ein Treibstoffleck im Antriebssystem sein, heißt es bei den Kyodo News mit Bezug auf Informationen der JAXA. Betankt war Astro-H beim Start mit rund 30 Kilogramm Hydrazin. Das Hydrazin war für die Nutzung durch acht je drei Newton starke Einstoff-Triebwerke gedacht, die es katalytisch zersetzen können. Nicht unmöglich also, dass beispielsweise eines der Triebwerke ein Treibstoffventil hat, das nicht mehr schließt.

Zwischenzeitlich wurden von geeigneten Bodenstadtionen vier Mal Signale empfangen, die sich Astro-H zuordnen lassen. Allerdings war es nicht möglich, den Signalen Informationen über den Zustand des Raumfahrzeugs zu entnehmen.

Sollte sich das Teleskop stabilisieren lassen, und sollte sich das Raumfahrzeug anschließend wenigstens noch teilweise in der beabsichtigten wissenschaftlichen Art und Weise nutzen lassen, wäre das für den Autor eine echte Überraschung. Möglicherweise sind auf Grund der Eigenrotation bereits Bestandteile der wissenschaftlichen Ausrüstung am ausgefahrenen Mast der optischen Bank verloren gegangen.

Astro-H war dafür gedacht, Wissenschaftlern eine neue Durchmusterung des Himmels im Bereich der weichen und harten Röntgen- sowie der weichen Gammastrahlung zu ermöglichen.

Die JAXA hat mitgeteilt, dass eine eventuelle Rettung der Mission eine Angelegenheit von Monaten sein wird. Japanische Ingenieure, Techniker und Wissenschaftler haben in der Vergangenheit bewiesen, dass sie in der Lage sind, lange für angeschlagene Missionen zu kämpfen. Dabei konnten sie bereits bemerkenswerte Erfolge aufweisen. Hoffen wir also auf einen positiven Ausgang!

Astro-H alias Hitomi ist katalogisiert mit der NORAD-Nr. 41.337 und als COSPAR-Objekt 2016-012A.

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• ASTRO-H auf H-IIA

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Ein Beitrag von Thomas Weyrauch. Quelle: JSpOC, Raumfahrer.net .

Breeze-M 38.343 / 2012-026B
Das Gemeinschaftliche Zentrum für Raumfahrtaktivitäten des US-amerikanischen Militärs (Joint Space Operations Center, JSpOC) hat im Rahmen der von ihm betriebenen Weltraumüberwachung ermittelt, dass die russische Raketenoberstufe vom Typ Breeze-M mit den Katalogbezeichnungen NORAD-Nr. 38.343 und COSPAR 2012-026B am 22. Dezember 2015 diverse Fragmente freigesetzt hat.

Aus einer Analyse der Bahndaten von neun katalogisierten Fragmenten schloss das JSPpOC auf den vermutlichen Zeitpunkt des Debris erzeugenden Ereignisses an Bord der von Chrunitschew gebauten Breeze-M. Als Zeitpunkt für das Ereignis nennt das JSpOC den 22. Dezember 2015 16:00 Uhr koordinierter Weltzeit (Universal Time Coordinated, UTC) +/- eine Minute.

Die Raketenoberstufe mit der Baunummer 99.530 befindet sich seit dem 17. Mai 2012 im Weltraum. Sie wurde verwendet, um den kanadischen Kommunikationssatelliten Nimiq 6 für Telesat auf einer 11.986,0 x 35.864,3 km Geotransferbahn mit einer Neigung von rund 10,2 Grad auszusetzen, von der aus der Satellit sich selbstständig zur geplanten Einsatzposition manövrierte.

Die Breeze-M-Oberstufe steuerte sich anschließend unter Nutzung einer gewissen Menge übrig gebliebenen Treibstoffs an Bord auf eine gegenüber dem Absetzorbit etwas veränderte Bahn. Daher konnte die Stufe später auf einer rund 10,7 Grad gegen den Erdäquator geneigten 10.532,4 x 34.453,8 km Bahn beobachtet werden. Aktuell ist die Oberstufe auf einer rund 12 Grad gegen den Erdäquator geneigten Bahn mit einem der Erde nächstliegenden Bahnpunkt im Bereich von 10.420 km und einem erdfernsten Bahnpunkt im Bereich von 34.600 km unterwegs. Auf dieser Bahn benötigt sie rund 814 Minuten für einen Erdumlauf.

Sinnvoll ist es, im Zuge einer sogenannten Passivierung von nicht mehr benötigten Raketenstufen alle Behälter, Leitungen und Gerätschaften, die unter Druck stehende Flüssigkeiten oder Gase enthalten, zum Vakuum hin zu entleeren, um Explosionsereignissen aus dem Wege zu gehen, bei denen Weltraumschrott entsteht, welcher dann eine konkrete Gefahr für andere Raumfahrzeuge darstellt. Bei der Breeze-M, die Nimiq 6 erfolgreich auf den vorgesehenen Absetz-Orbit brachte, hat das möglicherweise nicht oder nicht im notwendigen Maße funktioniert.

NOAA 16 (NOAA L) 26.536 / 2000-055A
Der US-amerikanische, auf einem Satellitenbus namens TIROS-N basierende Wettersatellit NOAA L wurde am 21. September 2000 ins All gebracht und nach seiner Inbetriebnahme auf einem sonnensynchronen, polaren Orbit rund 870 km über der Erdoberfläche in NOAA 16 umgezeichnet.

Nach deutlicher Überschreitung seiner Auslegungsbetriebsdauer von drei Jahren musste das von der Lockheed Martin Space Systems Company (LMSSC) gebaute Raumfahrzeug schließlich am 9. Juni 2014 außer Dienst gestellt werden, was wegen einer schwerwiegenden, aber nicht detailliert beschriebenen Anomalie unausweichlich geworden war.

Das JSpOC berichtete dann Ende November 2015, dass es am 25. November 2015 gegen 8:16 Uhr UTC in der Umgebung von NOAA 16 eine Anzahl vorher nicht katalogisierter Objekte beobachtet hat. Bis 18:30 Uhr UTC des selben Tages erfasste das JSpOC 19 Objekte, die höchstwahrscheinlich von NOAA 16 stammen und teilte mit, dass man mit der Katalogisierung weiterer Objekte rechne.

Am 26. Januar 2016 wurde bekannt, dass 65 Fragmente neu katalogisiert wurden und die Zahl der NOAA 16 zugeordneten Objekte damit auf mittlerweile 200 angestiegen ist. Keines der katalogisierten Objekte ist bis zum gegenwärtigen Zeitpunkt wieder in die Erdatmosphäre eingetreten.

Maßnahmen zur Vermeidung von Weltraumschrott erfordern unter anderem die vollständige Abschaltung elektrischer Stromversorgungssysteme, wenn Satelliten außer Dienst gestellt werden.

Befindet sich ein Satellit nach Außerdienststellung in freier Drift, können wegen der Umgebungsbedingungen im Weltraum heftige Temperaturwechsel geschehen, Störungen und Ausfälle des Thermalmanagements auftreten, Bauteile versagen und Strahlungsschäden vorkommen. Dabei ist es wünschenswert, wenn an Bord eines solchen Satelliten befindliche Akkumulatoren trotz allem nicht lecken oder bersten.

Eine Reihe US-amerikanischer ziviler und militärischer Wettersatelliten auf Basis des Busesa TIROS-N bergen auch nach Nutzung der ihnen mitgegebenen Passivierungsmöglichkeiten noch das Risiko von entwurfsfehlerinduzierten Akkuexplosionen.

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• Weltraummüll gefährdet Raumfahrt

Der Beitrag Das All, der Müll, und … erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Thomas Weyrauch. Quelle: JSpOC, Raumfahrer.net.

Nach Angaben des Gemeinschaftlichen Zentrums für Raumfahrtaktivitäten des US-amerikanischen Militärs (Joint Space Operations Center, JSpOC) wurden gegen 8:16 Uhr UTC am 25. November 2015 in der Umgebung von NOAA 16 eine Anzahl vorher nicht katalogisierter Objekte beobachtet.

NOAA 16, der früher von der US-amerikanischen Wetterbehörde NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration) genutzt wurde, bewegt sich aktuell auf einem Orbit mit einem der Erde nächstliegenden Bahnpunkt von rund 841 und einem von der Erde am weitesten entfernten Bahnpunkt von etwa 857 Kilometern.

Ab 18:30 Uhr UTC am 25. November 2015 wurden vom JSpOC 19 mit einem möglichen Zerleger in Zusammenhang stehende Objekte im unter anderem für Annäherungsbrechnungen verwendeten Katalog geführt.

Mit der Katalogisierung weiterer Objekte wird gerechnet. Das JSpOC teilte mit, Satellitenbetreiber gegebenenfalls zu informieren, wenn die Gefahr besteht, dass Trümmer von NOAA 16 anderen Satelliten nahe kommen.

NOAA 16 kreist seit seinem Start von der Luftwaffenbasis Vandenberg (VAFB) in Kalifornien am 21. September 2000 um die Erde. Seine Primärmission beendete der Satellit, dessen nominale Auslegungsbetriebsdauer nur drei Jahre betrug, 2005 und stand anschließend als weiter Beobachtungsdaten lieferndes Backup zur Verfügung.

Am 6. Juni 2014 ging der Kontakt zu dem von Lockheed Martin gebauten Raumfahrzeug verloren. Nachdem man festgestellt hatte, dass der Satellit nicht mehr in ein nützliches Betriebsregime zu versetzen sein würde, erfolgte die offizielle Außerdienststellung am 9. Juni 2014.

Eine Ursache für die 2014 aufgetretene Anomalie an Bord von NOAA 16 wurde seinerzeit nicht mitgeteilt. Bestimmte Baureihen sonnensynchroner Wettersatelliten auf annähernd polaren Umlaufbahnen von NOAA und dem US-amerikanischen Militär leiden unter konstruktiven Mängeln ihrer Stromversorgungssysteme. Ein Akkuplatzer an Bord von NOAA 16 kann zum gegenwärtigen Zeitpunkt nicht ausgeschlossen werden.

Der US-amerikanische militärische Wettersatellit DMSP F13 hatte am 3. Februar 2015 wegen eines Fehlers in seinem Akkumulatorensystem Trümmerstücke abgestoßen. Wahrscheinlich hat ein abgenutzter Kabelstrang und ein Kurzschluss in einem Akkuladeregler an Bord des Satelliten zur Überladung von Nickel-Cadmium-Akkumulatorenzellen geführt, die schließlich platzten.

Am 15. April 2004 hatte DMSP F11 eine Trümmerwolke verursacht. Verantwortlich dafür ist vermutlich ein in Nachbarschaft zu Akkumulatoren montierter, geplatzter Treibstofftank, der zum Zeitpunkt des Versagens noch rund sechs Kilogramm Hydrazin enthielt.

Eine Schraube, die möglicherweise so fest angezogen war, dass ihr unteres Gewindeende in Verbindung mit darunter befindlichem leitfähigen Material kommen kann, hat im August 1994 in NOAA 13 vermutlich die übermäßige Erwärmung einer Elektronikbox und den Ausfall der Akkuladung verursacht.

NOAA 8 erlitt im Juni 1984 nach Überladung und Überhitzung eine trümmergenerierende Akkumulatorenexplosion. Von NOAA 7 ist bekannt, dass er im August 1997 Teile verlor. NOAA 6 stieß 1995 und 1992 Objekte ab.

NOAA 16 alias NOAA L ist katalogisiert mit der NORAD-Nr. 26.536 und als COSPAR-Objekt 2000-055A.

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• Weltraummüll gefährdet Raumfahrt

Der Beitrag NOAA 16 nach Aus 2014 jetzt als Trümmerquelle erschien zuerst auf Raumfahrer.net.