Quelle: Airbus Defence and Space.

Madrid, 17. März 2022 – Das thermische Strukturmodell (STM) des Nutzlastmoduls (PLM) der SMILE-Mission (Solar wind Magnetosphere Ionosphere Link Explorer) hat das Delivery Review Board (DRB) erfolgreich bestanden. Die SMILE STM-Nutzlast ist nun auf dem Weg nach Luxemburg, wo sie ihre Reise nach Shanghai antreten wird. Nach ihrer Ankunft wird sie in die chinesische Plattform integriert, um die Qualifikation des Satelliten abzuschließen.

„Dies ist das erste Mal, dass die ESA und China gemeinsam eine Weltraummission ausgewählt, konzipiert, umgesetzt, gestartet und betrieben haben, und Airbus freut sich sehr, daran beteiligt zu sein“, sagte Philippe Pham, Leiter des Bereichs Erdbeobachtung und Wissenschaft bei Airbus. „Das Verständnis des Weltraumwetters ist entscheidend für die Vorhersage von Ereignissen, die die Magnetosphäre unseres Planeten, Satelliten in der Umlaufbahn und sogar die elektrische Infrastruktur hier auf der Erde beeinträchtigen können.“

Das STM-Nutzlastmodul kehrte zu Airbus nach Spanien zurück, nachdem es bei ESA-ESTEC in den Niederlanden thermische Tests und Tests zum Ausfahren des Magnetometerauslegers absolviert hatte. Anschließend wurde am Airbus-Standort Madrid-Barajas ein mechanischer Test durchgeführt, mit dem die dreimonatige Umwelttestkampagne abgeschlossen wurde.

Die Integration auf der chinesischen Plattform wird voraussichtlich Anfang April beginnen. Sobald der komplette Satellit fertiggestellt ist, wird er einer umfassenden fünfmonatigen Qualifikationstestkampagne unterzogen, die thermische, mechanische, EMV-, magnetische, Einsatz- und Funktionstests auf Systemebene umfasst. Airbus wird sie dabei aus der Ferne unterstützen.

SMILE wird die magnetische Umgebung der Erde (Magnetosphäre) in globalem Maßstab untersuchen, um ein umfassenderes Verständnis der Wechselwirkung zwischen Sonne und Erde zu gewinnen. Zu diesem Zweck wird sie den Strom geladener Teilchen beobachten, der von der Sonne in den interplanetaren Raum strömt (Sonnenwind), und untersuchen, wie dieser mit dem Raum um unseren Planeten interagiert. Diese Wechselwirkung wird auch als Weltraumwetter bezeichnet.

SMILE ist die erste gemeinsame europäisch-chinesische Mission. Die ESA ist für das Nutzlastmodul, die Trägerrakete, eines der wissenschaftlichen Instrumente und einen Teil des wissenschaftlichen Betriebs verantwortlich, während die Chinesische Akademie der Wissenschaften CAS für drei wissenschaftliche Instrumente, die Plattform sowie den Missions- und Wissenschaftsbetrieb zuständig ist. Airbus lieferte das STM-Modell des SMILE PLM termingerecht und in Übereinstimmung mit den Anforderungen der ESA und der CAS.

Die ESA hat Airbus in Spanien im Juli 2019 als Hauptauftragnehmer für die SMILE-Nutzlast, die europäische Komponente, ausgewählt. Der Start der Mission ist für Ende 2024 oder Anfang 2025 vom europäischen Weltraumbahnhof in Kourou geplant. Die SMILE-Mission wird eine Lebensdauer von drei Jahren haben und baut auf den Erkenntnissen und Studien von ESA-Satelliten wie Cluster und XMM-Newton auf, die ebenfalls von Airbus gebaut wurden.

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Quelle: ESA.

20. Dezember 2021 – Das James-Webb-Weltraumteleskop wurde in fast 30-jähriger Zusammenarbeit zwischen der ESA, der NASA und der kanadischen Weltraumagentur entwickelt, um Licht in die Ursprünge des Kosmos zu bringen.

Das Webb-Teleskop soll frühestens am 24. Dezember mit einer Ariane-5-Rakete vom europäischen Weltraumbahnhof in Französisch-Guayana starten. Es wird in einem direkten Tansfer zu seinem Zielorbit in mehr als 1,5 Millionen Kilometern Entfernung von der Erde fliegen. Die 10-Meter-Antenne in Malindi, Kenia, ist Teil des kooperativen Bodenstations-Netzes der ESA namens Estrack und wird vom Boden aus den ersten Kontakt mit dem Weltraumteleskop herstellen und das wichtige „erste Signal“ erfassen.

Ein Signal sagt mehr als tausend Worte
Die erste Botschaft, die das Webb-Teleskop nach Hause schickt, wird als Spitze im Spektrum auf einem Monitor in der Bodenstation in Malindi erscheinen – quasi Webb’s „erste Worte“. Solche Radiowellen-Signale sind unsere einzige Möglichkeit, Kommandos zu senden und Daten zur Erde zu schicken.

Nach diesem ersten Signal wird eine Flut von weiteren Informationen gesendet, die den Flugingenieur*innen Auskunft über den Zustand des Raumfahrzeugs nach der Belastung durch den Start geben und es dem Team im Kontrollzentrum der ESA in Deutschland und dem Team der Italienischen Raumfahrtagentur (ASI) in Malindi ermöglichen, Kommandos und wichtige Missionsinformationen an das Webb-Missionskontrollzentrum der NASA weiterzuleiten.

Das globale Netz von Bodenstationen der ESA, Estrack, stellt diese wichtige Verbindung sicher. Mit einem Durchmesser von 10 Metern und einer relativ flexiblen Ausrichtung wird die Malindi-Station von der ESA in Zusammenarbeit mit ASI für die Start- und frühen Betriebsphasen einer Mission genutzt, bei denen sich eine Rakete oder ein Satellit noch recht schnell in Erdnähe am Horizont bewegen.

Die Station liegt in der Nähe des Äquators – wie auch der europäische Weltraumbahnhof in Kourou, Französisch-Guayana. Beim Start von diesem Ort aus erhalten die Raketen durch die dort herrschende schnellere Erdrotation einen zusätzlichen Schub.

Während das NASA-eigene System von Datenrelais-Satelliten in der Umlaufbahn – das Tracking and Data Relay Satellite System (TDRSS) – mit neu gestartete Missionen kommunizieren kann, können nur Bodenstationen wie die des Estrack-Netwerks der ESA und des entsprechenden Netzwerks der NASA den Webb-Flugingenieur*innen die wichtigen Informationen liefern, die am Starttag benötigt werden, nämlich sogenannte „Tracking-Daten“ wie Winkel-, Entfernungs- und Geschwindigkeitsmessungen.

Vom Start bis zum L2
Etwa 23 Minuten nach dem Start wird die Ariane-5-Trägerrakete am Himmel über Malindi erscheinen, wobei sie über dem westlichen Horizont fliegt und weiterhin ihre wertvolle Fracht trägt. Nur fünf Minuten später trennt sich Webb von der Rakete und tritt seinen Alleinflug ins All an.

Anders als bei den meisten Missionen beginnt das Webb-Teleskop mit der Aussendung seines Signals nach dem Abwurf der Raketenverkleidung (des sog. Fairings), kurz vor der Abtrennung des Weltraumobservatoriums. Das bedeutet, dass das Estrack-Team der ESA bereits vor der Abtrennung von der Rakete mit dem Empfang von Signalen des Webb-Teleskops rechnen kann.

„Es kann sein, dass wir einige Minuten nach der Trennung des Raumfahrzeugs von der Ariane 5 das Signal kurzzeitig verlieren. Zu diesem Zeitpunkt schalten wir von der Verfolgung der Trägerrakete auf die Verfolgung des Weltraumteleskops um“, erklärt Daniel Firre, Leiter des Bodensegments der ESA.

„Die Malindi-Antenne hat sozusagen zwei Köpfe oder ‚Gehirne‘, von denen immer nur eines die Antenne steuern kann. Die jeweiligen Systeme erhalten ihre Befehle dann entweder vom Startbetreiber Arianespace oder vom Webb-Tracking-Computer. Um umzuschalten, halten wir die Antenne für ein paar Sekunden an und stecken das Kabel buchstäblich von einem Kontrollsystem auf das andere um, wobei die Bewegung für etwa 20 Sekunden unterbrochen wird.“

Ab dem Zeitpunkt der Trennung von der Raketen-Oberstufe wird Malindi drei Phasen der Kommunikation mit dem Raumfahrzeug haben; zunächst ist die ESA-Station in der ersten Stunde nach der Trennung in einer Art „Privatgespräch“ mit Webb. Danach schließt sich die Deep Space Antenna der NASA in Canberra an und Malindi dient als Backup. Wenn die Sonde von Canberra aus nicht mehr zu sehen ist, übernimmt Malindi noch einmal das Kommando, bevor die NASA-Station in Madrid weitermacht.

Immer ein Auge auf die Ariane 5
Auch nach der Abtrennung von Webb verfolgt die Station in Malindi weiterhin die Oberstufe der Ariane-Rakete, bis zu etwa einer Stunde und 20 Minuten nach dem Start. Die Antenne verfolgt die Rakete nicht primär – sie verfolgt in diesem Zeitraum Webb – allerdings schweben die beiden Objekte relativ nahe beieinander am Himmel. Da sich Webb in der Nähe der Raketenoberstufe befindet, verbleibt die Ariane bis zum Ende ihrer Mission innerhalb der „Antennenkeule“ von Malindi. Die Mission der Rakete endet mit der „vollständigen Entleerung des Raketenoberstufentanks“ – ganz im Sinne der globalen Richtlinien zur Vermeidung von Weltraummüll.

Vom Start bis zur Abtrennung, von der Signalerfassung bis zu den ersten wissenschaftlichen Daten, die von dieser außerordentlich spannenden Mission geliefert werden, ist die ESA dabei, um diese Mission zu unterstützen und dazu beizutragen, die geheimnisvollen Ursprünge des Kosmos zu ergründen.

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• James Webb Space Telescope (JWST) auf Ariane5 VA256

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