Erstellt von Thomas Weyrauch. Quelle: Boeing, GPS.gov, ULA, USAF.

Anvisiert war zuvor ein Start der 61. Atlas-V-Mission am 3. Februar 2016. Wegen elektrischen Verbindungen in der Rakete, die man noch einmal überprüfen wollte, entschied man sich für einen Aufschub.

Der Start der Rakete mit der Seriennummer AV-057 erfolgte dann am 5. Februar 2016 um 14:38 Uhr MEZ von der Rampe LC-41 der Cape Canaveral Air Force Station (CCAFS) in Florida zu Beginn eines 19 Minuten langen Startfensters. Vor Ort war es 8:38 Uhr morgens.

Die Atlas-V-Rakete der United Launch Alliance (ULA) flog (zum 31. Mal) in der 401-Konfiguration, die Nutzlast, der Navigationssatellit, war also unter einer Nutzlastverkleidung aus Kompositmaterial mit vier Metern Durchmesser untergebracht (4), es kamen keine Feststoffbooster zum Einsatz (0) und die Centaur-Oberstufe war mit einem Triebwerk ausgerüstet (1).

Rund 17 Sekunden nach dem Abheben neigte sich die Rakete aus vertikaler Lage in Richtung des zu erreichenden Orbits. Etwas über 78 Sekunden nach dem Start durchbrach das Projektil die Schallmauer. 92 Sekunden nach dem Start war die Flugphase mit der höchsten aerodynamischen Belastung überstanden und die erste Stufe setzte den Flug, angetrieben von einem RD AMROSS RD-180-Triebwerk russischer Herkunft, das hochreines Kerosin mit flüssigem Sauerstoff verbrennt, fort.

Die Stufentrennung zwischen erster und zweiter Stufe erfolgte rund vier Minuten und zehn Sekunden nach dem Abheben und die Centaur genannte zweite Stufe der Rakete zündete zu einer rund zwölfeinhalb Minuten langen ersten Brennphase.

Während dieser Brennphase wurde, nachdem eine ausreichende Flughöhe erreicht war, die Verkleidung abgeworfen, welche die Nutzlast beim Aufstieg durch die Atmosphäre schützt. Am Ende der Brennphase kurz nach der 17. Flugminute war eine elliptische Parkbahn erreicht.

Eine weitere Brennphase der zweiten Stufe begann knapp drei Stunden später. Das flüssigen Wasserstoff mit flüssigem Sauerstoff verbrennende RL10C-1-Triebwerk von Pratt & Whitney Rocketdyne aus den USA in der zweiten Stufe arbeitete dabei etwa eine Minute und 27 Sekunden. Nach der zweiten Brennphase war eine annähernd kreisförmige Bahn rund 20.440 Kilometer über der Erde mit einer Bahnneigung gegen den Erdäquator von 55 Grad erreicht.

Der GPS-Satellit mit einer Startmasse im Bereich von 1.630 kg und einer Lebenserwartung zwischen zwölf und fünfzehn Jahren wurde dann rund drei Stunden und 23 Minuten nach dem Start auf einer Bahn ausgesetzt, die im wesentlichen seinem Arbeitsorbit entspricht.

Auf Grund des direkten Bahneinschusses war es nicht erforderlich, einen Apogäumsmotor für das Raumfahrzeug vorzusehen, was sich in dessen vergleichsweise geringen Masse widerspiegelt (zum Vergleich: die Startmasse der Satelliten der Vorgängergeneration GPS 2R betrug 2.032 kg).

Für Bahnmanöver können insgesamt 16 kleine Hydrazin-Triebwerke eingesetzt werden, für die der auf dem Bus AS-4000 basierende Satellit rund 145 Kilogramm Treibstoff mitführt. Die 12 Triebwerke mit einem Nominalschub von einem amerikanischen Pfund und vier Triebwerke mit einem Nominalschub von fünf amerikanischen Pfund zersetzen das Hydarzin (N₂H₄) im Betrieb katalytisch.

GPS 2F-12 ist der zwölfte von Boeing gebaute in den Weltraum transportierte Navigationssatellit und zugleich der letzte aus der 2F-Serie. Wie seine Serienvorgänger aus der Fabrik in El Segundo im US-amerikanischen Bundesstaat Kalifornien besitzt er zwei Rubidium- und eine Cäsium-Uhr. Nach Angaben von Boeing ist die Genauigkeit der von GPS 2F-Staelliten ausgestrahlten Navigationssignale doppelt so hoch wie die der Vorgängergeneration GPS 2R.

Das L5-Signal kann der Zivilluftfahrt robustere Signale liefern und das Militär wird von M-Code genannten Signalen und an Störungsversuche anpassbarer Sendeleistung profitieren, glaubt der Hersteller des Satelliten. Ein weiterer Vorteil gegenüber älteren US-amerikanischen Navigationssatelliten soll auch die Möglichkeit des schnellen Änderns der auf den Rechnern an Bord des Satelliten laufenden Software sein.

In der Konstellation der GPS-Satelliten wird GPS 2F-12 als SVN70 / PRN04 künftig voraussichtlich die Position 1 in der Ebene F besetzen. (SVN steht für Space Vehicle Number – es handelt sich um eine fortlaufende Nummerierung, prn steht für pseudo-random noise – ein Signal, das neben weiteren Informationen eine spezifische Satellitennummer innerhalb der GPS-Konstellation enthält.).

Ist die Einsatzbereitschaft von GPS 2F-12 im All schließlich hergestellt, unterstützt er eine Ausbaustufe bei der neuerlichen Modernisierung von GPS mit der Ausstrahlung des zivilen L2C-Signals und verbesserten militärischen Navigationssignalen.

GPS 2F-12 wird voraussichtlich katalogisiert mit der NORAD-Nr. 41.328 und als COSPAR-Objekt 2016-007A. Der Satellit wird außerdem vermutlich auch unter der Tarnbezeichnung USA-266 gelistet werden.

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• GPS 2F-12 auf Atlas 5 401

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Ein Beitrag von Günther Glatzel. Quelle: ESA.

Dabei haben alle Ergebnisse den Erwartungen entsprochen. Der Orbit liegt in einem Bereich von 263.000 x 707.000 x 370.000 km um L2 in etwa 1,5 Millionen Kilometern Entfernung von der Erde. In der nächsten Woche wird ein weiteres Korrekturmanöver durchgeführt, um die Position zu stabilisieren.

Zur Aktivierung der 7 Videosteuerungseinheiten und der 106 Detektorchips wurden mehr als 20.000 Einzelkommandos gegeben und die jeweiligen Resultate zwischenzeitlich ausgewertet. Die gesamte Prozedur nahm am 3. Januar vier bis 5 Stunden in Anspruch und war bis etwa 17 Uhr MEZ so weit abgeschlossen, dass Kalibrierungs- und Messdaten erzeugt wurden.

Zunächst stammten diese vom Basiswinkelsensor, mit dem der Winkel zwischen den beiden Hauptspiegeln mit großer Genauigkeit unter Zuhilfenahme eines durch einen Laser erzeugten sogenannten künstlichen Sterns, bestimmt wird. Über Veränderungen im Interferenzmuster des zuvor geteilten, über verschiedene Spiegel und Filter geleiteten und schließlich wieder vereinten Strahls lässt sich eine Winkelvarianz ermitteln, die einem Hunderttausendstel der Größe eines Pixels entspricht. Dies ist eine bisher unerreichte Präzision. Anschließend wurden auch erste Bilder übertragen, die aufgrund der noch fehlenden Rotation der Raumsonde aber nur Kalibrierungszwecken dienten und in erster Linie Störsignale durch auf die Sensoren auftreffende geladene Partikel zeigten. Diese müssen später aus den Daten herausgerechnet werden. Also ist auch deren genaue Kenntnis erforderlich.

Gaia soll im Laufe von gut 5 Jahren dem gesamten Himmel während einer langsamen Rotation 70 Mal abscannen und dabei die Positionen, Helligkeiten, Bewegungsrichtungen und -geschwindigkeiten sowie Spektren von etwa einer Milliarde Sternen unserer Galaxie mit höchter Präzision erfassen. Nebenprodukte sind dabei Asteroiden und Kometen in unserem Planetensystem sowie leuchtstarke Objekte außerhalb unserer Sterneninsel. Insgesamt verfügen die Sensoren des Weltraumteleskops über knapp 1 Milliarde Bildelemente (1 Gigapixel).

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