Quelle: OHB SE.

Kista, Schweden, 15. Juni 2020. Heute vor zehn Jahren, am 15. Juni 2010, hat die schwedische Satellitenmission Prisma ihre Reise in den Orbit angetreten. OHB Sweden, ein Tochterunternehmen des Raumfahrt- und Technologiekonzerns OHB SE, war Hauptauftragnehmer des Projekts. Die Mission bestand aus den beiden gemeinsam gestarteten Satelliten Mango und Tango, die im Formationsflug autonom miteinander „tanzten“ und dabei eine Reihe neuer Technologien demonstrierten.

Als Hauptauftragnehmer war OHB Sweden für die Integration, die Funktionstests und den Betrieb der Satelliten verantwortlich. Mit der Mission sollten Formationsflug- und Rendezvousmanöver, also die Annäherung zweier Flugkörper im All, demonstriert werden. Außerdem bot Prisma eine Erstflugmöglichkeiten für eine Reihe neuer Sensor- und Aktuator-Technologien. Dabei umkreiste Mango seinen Partner Tango mit Hilfe verschiedener Sensortechnologien, entfernte sich wieder von Tango, der sich auf mehrere Kilometer Distanz von ihm befand, und näherte sich dann wieder bis auf einen Meter an, wobei er die meisten Entscheidungen autonom traf. Prisma ist eine Kooperation zwischen der schwedische Raumfahrtagentur SNSA (Swedish National Space Agency), der französischen Raumfahrtagentur CNES (Centre national d’études spatiales) und dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR). SNSA führte dabei das europäische Konsortium an.

Experimente für die Demonstration autonomer Manövriertechnologien
Mango, mit einem Gewicht von 145 Kilogramm, wurde mit innovativen Antriebssystemen zur vollständigen Bahnkontrolle ausgestattet. Der 40 Kilogramm schwere Tango verfügte über ein vereinfachtes Kontrollsystem und diente als „Ziel“ für alle Aktivitäten und Fähigkeiten von Mango. Die beiden Raumschiffe und das Missionsteam durchliefen in den nächsten Jahren bis zum Abschluss der Mission im Jahr 2014 einen straffen Zeitplan für Mission und Experimente. Alle Experimente dienten dazu, autonome Satellitenmanövriertechnologien zu demonstrieren, um wertvolle Fakten für Anwendungen in der Astronomie, Erdbeobachtung, Wartung von Satelliten im Orbit, Trümmerbeseitigung usw. zu sammeln. Außerdem wurden bei der Mission neue Antriebstechnologien wie ein nachhaltiger Treibstoff und Mikro-Triebwerke getestet. Mit der Mission Prisma konnte OHB Sweden beweisen, dass Mikrosatellitenmissionen und kleine Missionsteams sehr anspruchsvolle Konzepte bewältigen können.

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• Dnepr mit PRISMA & PICARD

Der Beitrag OHB Sweden: 10 Jahre Prisma erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: ESA. Vertont von Peter Rittimger.

Jeder, der sich schon einmal ausführlicher mit Raketenstarts auseinandergesetzt hat, kennt diese Szene: Techniker, welche in unförmige Schutzanzüge gehüllt sind, betanken kurz vor der Verbindung eines Satelliten mit der Trägerrakete den Raumflugkörper mit Treibstoff für die Lageregelungs- und Bahnkorrekturtriebwerke.

Bei dem dabei verwendeten Treibstoff handelt es sich fast ausschließlich um Hydrazin, eine hochgiftige und krebserregende Stickstoffverbindung, welche bereits durch den bloßen Hautkontakt in den menschlichen Körper gelangen kann. Die aufgrund dieser Eigenschaften erforderlichen Sicherheitsvorkehrungen verteuern die geplanten Weltraummissionen und verlängern zudem deren Vorbereitungszeitraum. Neben dem Schutz der Menschen muss dabei auch immer eine Kontamination der Umwelt vermieden werden.

Trotz all dieser Nachteile und Gefahren findet Hydrazin bisher eine verbreitete Anwendung als Raketentreibstoff, da die Vorteile immer noch die Nachteile überwiegen. Aufgrund seiner hochreaktiven Eigenschaften entwickelt dieser Treibstoff eine hohe Leistung. Zudem kann Hydrazin über einen relativ langen Zeitraum gelagert werden. Ein weiterer Vorteil ist die hypergolische Eigenschaft des Hydrazins. Dies bedeutet, dass der Treibstoff sich beim Zusammentreffen mit einem Oxidator – im Fall von Hydrazin wird Salpetersäure oder Distickstofftetroxid verwendet – oder einem geeigneten Katalysator, zum Beispiel Aluminiumoxid, spontan entzündet.

Diese Eigenschaft vereinfacht die Konstruktion der Raketentriebwerke, da keine aufwändigen und fehleranfälligen Zündsysteme verwendet werden müssen. Bei Lageregelungsantrieben für Satelliten werden gegenwärtig überwiegend Systeme mit einem Katalysator zum Einsatz gebracht. In diesem Fall spricht man von Einstofftriebwerken, da ausschließlich das Hydrazin und kein zusätzlicher Oxidator benötigt wird. Somit spart man Platz und Masse an Bord und vermindert zugleich die Wahrscheinlichkeit eines auftretenden technischen Defektes.

Ein neu entwickelter Treibstoff könnte den Füllvorgang der Trägerraketen künftig jedoch vereinfachen und deren Einsatz zugleich sicherer machen. Nach Ansicht der beteiligten Ingenieure wäre der Betankungsvorgang demzufolge nicht gefährlicher als bei einem Auto. Dazu forscht die ESA bereits seit dem Jahr 1997 gemeinsam mit der Swedish Space Corporation (SSC) an neuartigen Treibstoffen, welche sowohl ungiftig und zugleich lagerfähig sowie hypergol sind. Mittlerweile wurden die Triebwerks- und Treibstoffforschungen der SSC in einem hundertprozentigen Tochterunternehmen, der ECAPS (Ecological Advanced Propulsion Systems), gebündelt. Von dort konnte jetzt ein erster Erfolg gemeldet werden.

Der neu entwickelte Treibstoff trägt den Namen LMP-103S C. Hierbei handelt es sich um eine Mischung aus Ammoniumdinitramid (ADN), Methanol, Wasser und Ammoniak. Der „grüne“ Treibstoff wird von ECAPS auch als High Performance Green Propellant (HPGP) bezeichnet.

„Der Treibstoff auf Basis von ADN hat eine um 30 Prozent höhere Performance als Hydrazin und ist wesentlich weniger giftig“, so Mark Ford, der Leiter des Bereichs Antriebstechnik der ESA. „Anders als Hydrazin kann es sicher mit einem Flugzeug transportiert werden und es sind keine unbequemen Schutzanzüge beim Betanken nötig.“

Für den neuen Treibstoff wurde bei ECAPS ein entsprechendes Triebwerk mit einem Schub von einem Newton entwickelt, welches derzeit bei der schwedischen PRISMA-Mission zusammen mit dem neuen Treibstoff getestet wird. Triebwerk und Treibstoff sollen jetzt auf den Space Innovation Days, welche am 17. und 18. Februar 2011 am ESTEC in Noordwijk/Niederlande stattfinden, der Fachwelt präsentiert werden. Die ESA hat die Entwicklung im Rahmen ihres General Support Technology Program (GSTP) unterstützt. Ziel des GSTP ist es, vielversprechende Prototypen aus dem Labor zu einer flugfähigen Hardware zu qualifizieren. Das neue Antriebssystem soll auch bei der ESA-Testmission Proba 3 zum Einsatz kommen.

Bei der Mission PRISMA handelt es sich um eine schwedische Technologie-Mission, welche der Erprobung der autonomen Steuerung von zwei Kleinsatelliten namens Tango und Mango im Formationsflug dient. An ihr sind auch das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR), dessen Deutsches Raumfahrtkontrollzentrum (GSOC) im Frühjahr 2011 den operationellen Betrieb bis zum Missionsende übernehmen wird, die französische Raumfahrtagentur CNES und die Dänische Technische Universität (DTU) Kopenhagen beteiligt.

PRISMA wurde am 15. Juni 2010 zusammen mit dem französischen Sonnenforschungssatelliten PICARD gestartet. Nach ausführlichen Überprüfungen aller Systeme erfolgte am 12. August 2010 die Trennung von Tango und Mango, sodass die eigentliche Mission zur Erprobung verschiedener Verfahren des autonomen Formationsflugs und des Rendezvous von Satelliten beginnen konnte.
Dabei stellt Mango mit einer Masse von 140 Kilogramm den schwereren Hauptsatelliten dar, welcher in allen drei Achsen steuerbar ist und auch mit dem neuen Treibstoff betankt wurde. Der zweite Satellit, Tango, wiegt dagegen lediglich etwa 40 Kilogramm. Zu den bei dieser Mission verwendeten Sensoren gehören neuartige, am DLR-Standort Oberpfaffenhofen entwickelte und lediglich scheckkartengroße GPS-Empfänger, welche für die autonomen Formationsflüge eingesetzt werden.
Die ersten Flugmanöver und Versuchsreihen mit dem neuen Treibstoff verliefen laut der ESA sehr erfolgreich und sollen noch bis mindestens zum Mai 2011 fortgeführt werden.

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• Dnepr mit PRISMA & PICARD

Der Beitrag Umweltfreundlicher Satellitentreibstoff im Test erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: CNES, ITAR-TASS, Kosmotras, SSC.

Die Dnepr-Rakete startete aus einem Silo des Kosmodroms Jasni in der Region Orenburg zum 15. Flug einer Dnepr, der das Ziel hatte, Raumflugkörper in Erdumlaufbahnen zu bringen. Die bei der Mission verwendete, von Juschnoje/Juschmasch gebaute Rakete war als Interkontinentalrakete 2009 außer Dienst gestellt und in Jasni eingelagert worden. Der Start des dreistufigen, mit unsymmetrischem Dimethylhydrazin (UDMH) und Distickstofftetraoxid (NTO) betriebenen Trägers erfolgte nach Angaben des Vermarkters der Dnepr Kosmotras exakt um 14:42 Uhr und 16 Sekunden MESZ. Anschließend war es seine Aufgabe, rund 16 Minuten nach dem Start die Satelliten im Raketenkopf in einer sonnensynchronen Bahn in rund 730 Kilometern über der Erdoberfläche auszusetzen. Dies gelang wie vorgesehen und wurde von einer mobilen, im Sultanat Oman eingerichteten Bahnverfolgungsstation bestätigt. Die Neigung der Satellitenbahnen gegen den Äquator beträgt 98,28 Grad.

Die ukrainische von Hartron-Arkos aus Charkow gebaute Navigationsnutzlast BPA-1 wurde nicht von der Raketenoberstufe abgetrennt, sondern blieb wie geplant mit ihr verbunden. Die nationale ukrainische Raumfahrtagentur möchte die Gerätschaft im All testen und denkt an einen Einsatz in Zivilflugzeugen, Satelliten und Trägerraketen, sollte sich das System bewähren.

Mit dem schwedischen Satellitenduo PRISMA konnte am 15. Juni 2010 um 18:14 Uhr MESZ Kontakt aufgenommen werden, als es eine schwedische Bodenstation überflog. Offiziellen Verlautbarungen aus Schweden zufolge sind die Solarzellenausleger von PRISMA ausgeklappt, und das Duo arbeitet wie geplant. PRISMA wird von zwei Hauptbestandteilen gebildet, die als eigenständige Trabanten flugfähig sind, und sich nach den derzeitigen Planungen am 3. August 2010 voneinander trennen sollen. Mit ihnen will die Swedish Space Corporation (SSC) Verfahren und Technik von Formationsflügen und Rendezvousmanövern testen.

Der größere der beiden Bestandteile, Mango oder schlicht Main genannt, hat eine Masse von rund 140 Kilogramm, und wird voraussichtlich zehn Monate bei und um Tango, das sogenannte Target mit einer Masse von rund 40 Kilogramm, manövrieren. Dafür ist Mango mit einem aus sechs Hydrazin-Einstofftriebwerken mit einem Schub von jeweils einem Newton, zwei experimentellen, umweltfreundlichen HPGP-Triebwerken von ECAPS mit einem Schub von jeweils einem Newton und einem experimentellen Miniaturkaltgastriebwerkssystem von NanoSpace bestehenden Antriebskomplex ausgerüstet. Die 11 Kilogramm Hydrazin an Bord ermöglichen Geschwindigkeitsänderungen von zusammen etwa 110 m/s. 5,6 Kilogramm Treibstoff für die HPGP-Triebwerke sind für Geschwindigkeitsänderungen von etwa 60 m/s gut.

Die französische Raumfahrtagentur CNES (für Centre national d’études spatiales) ist an der Mission beteiligt. Sie steuert ein System namens FFIORD bei. Das Demonstrationssystem für die Abstandskontrolle im Formationsflug (formation flying in-orbit ranging demonstration) umfasst auch Teile der in Tango eingesetzten Software. Vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt DLR kommen in Mango und Tango eingebaute GPS-Empfänger. Zusammen mit dem DLR schultert die CNES einen Teil der vom Swedish National Space Board organisierten Projektfinanzierung.

PICARD ist ein Sonnenforschungssatellit der CNES. Benannt ist er nach einem französischen Astronom aus dem 17. Jahrhundert, Jean-Felix Picard. Der Satellit basiert auf dem Myriade-Bus der CNES, seine Startmasse betrug rund 150 Kilogramm. Die Abmessungen des Raumfahrzeugs mit einem annähernd würfelförmigen Hauptkörper betragen 91,3 x 116,2 x 116,6 cm. Mit dem aus zwei Elementen bestehenden ausgefalteten Solarzellenausleger beträgt die Spannweite über zwei Meter. Mindestens zwei Jahre soll der Satellit im All betrieben werden können.

An Bord befindet sich ein vom nationalen französischen Zentrum für Grundlagenforschung CNRS (für Centre national de la recherche scientifique) beigesteuertes Teleskop. Seine Detektoren sind empfindlich in fünf verschiedenen Wellenlängenbereichen (215 nm, 393 nm, 535 nm, 607 nm und 782 nm). Das SODISM (für Solar Diameter Imager and Surface Mapper) genannte Instrument dient der hochgenauen Bestimmung des jeweils aktuellen Durchmessers der Sonne, ihrer Form und ihrer Rotationsgeschwindigkeit sowie der Erfassung von Sonnenflecken. SOVAP (für Solar Variability Picard), ein vom königlichen meteorologischen Institut aus Belgien und dem CNRS zur Verfügung gestelltes Instrument ermöglicht die Messung der Gesamtenergieabstrahlung der Sonne.

Ein PREMOS (für Precision Monitoring Sensor) genanntes Photometer als Beitrag vom schweizer physikalisch-meteorologischen Observatorium Davos und dem CNRS kann zusätzlich zur Gesamtenergieabstrahlung der Sonne die in fünf einzelnen Spektralbereichen ausgesandte Energie bestimmen. Dabei werden die Bereiche um 215 nm, 266 nm, 536 nm, 607 nm und 782 nm untersucht.

Man erhofft sich von PICARDs Daten ein besseres Verständnis für die Vorgänge im Inneren der Sonne und die Beziehung zwischen der variierenden Sonnenaktivität und Klimaveränderungen auf der Erde. Von der im ultravioletten Spektralbereich liegenden Sonnenstrahlung vermutet man einen besonders deutlichen Einfluss auf das Erdklima. Die Daten von Picard könnten Hinweise auf Verbesserungsmöglichkeiten der Vorhersage von Aktivitätsspitzen geben.

PRISMA ist katalogisiert mit der NORAD-Nr. 36.599 bzw. als Objekt 2010-028A, PICARD mit der NORAD-Nr. 36.600 bzw. als COSPAR-Objekt 2010-028B.

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