Ein Beitrag von Axel Nantes. Quelle: JPL.

Das Labor für Strahlantriebe (Jet Propulsion Lab, JPL) der US-amerikanischen Luft- und Raumfahrbehörde (National Aeronautics and Space Administration, NASA) aus Pasadena im US-Bundesstaat Kalifornien gab am 2. September 2015 bekannt, dass am 24. August 2015 ein letzter Versuch, die Radareinheit einzuschalten, scheiterte.

Man geht seitens der Satellitenbetreiber jetzt davon aus, dass man das Radar an Bord von SMAP nicht mehr nutzen wird können. Es hätte zusammen mit dem zweiten Hauptinstrument des Satelliten, einem Radiometer, Daten zu Bodenfeuchte und Gefrierzustand in einer neuen Qualität liefern sollen.

Den Ausfall des Radars führt man auf ein Problem mit einem Hochleistungsverstärker (high-power amplifier, HPA) bzw. dessen Stromversorgung zurück, Raumfahrer.net berichtete. Im Regelbetrieb hat der Verstärker die Aufgabe, auszusendende Radarimpulse auf über 500 Watt anzuheben, bevor sie über die von Northrop Grumman Aerospace Systems (NGAS) in Carpenteria im US-Bundesstaat Kalifornien gebaute Antenne mit einer Masse von rund 65,5 kg Richtung Erde geschickt werden.

Alle von einer nach dem Ausfall des Radars zusammengestellten Arbeitsgruppe zur Untersuchung der Anomalie identifizierten Optionen zur Wiederinbetriebnahme wurden nach Angaben des JPL ausgeschöpft.

Im Rahmen der vorgenommenen Überprüfungen und Untersuchungen wurde eine Reihe von Prozeduren und Tests an Bord von SMAP sowie mit am Boden vorhandener Ersatzausrüstung abgewickelt. Sie sind Basis für die Einschätzung, dass man die Radaranlage an Bord von SMAP definitiv verloren hat.

Um die Wahrscheinlichkeit ähnlicher Versager bei künftigen Satellitenmissionen zu reduzieren, hat die NASA die Bildung eines Untersuchungsausschusses festgelegt. Er soll ermitteln, welche Umstände zum Ausfall des Verstärkers führten, auf welche konkrete Art und Weise der Ausfall vonstatten ging, und wie solch ein Ereignis bei künftigen Missionen verhindert werden kann.

SMAP war vom bzw. für das JPL gebaut worden. NASAs Goddard-Raumflugzentrum (Goddard Space Flight Center, GSFC) aus Greenbelt im US-Bundesstaat Maryland hat Ausrüstung an Bord beigesteuert, darunter das Radiometer. Letzteres teilt sich mit der Radaranlage das Antennensystem. Da das Radiometer keine Impulse sendet, sondern ausschließlich Mikrowellenstrahlung empfängt, wird sein Betrieb durch den Verstärkerausfall nicht beeinträchtigt.

SMAP ist katalogisiert mit der NORAD-Nr. 40.376 und als COSPAR-Objekt 2015-003A.

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• Soil Moisture Active Passive „SMAP“ auf Delta II

Der Beitrag SMAP: Kein Neustart mehr für´s Radar erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Axel Nantes. Quelle: NASA/JPL.

Drei Jahre mindestens hätte SMAP seinen Aufgaben im Kontext mit Messungen der Bodenfeuchte auf annähernd polarer Umlaufbahn in Höhen um 685 Kilometer über der Erde nachkommen sollen. Seine Auslegungsbetriebsdauer umfasst eben diesen Zeitraum.

Im Mai 2015 begannen nach einer nicht ganz störungsfreien, ursprünglich auf 90 Tage angesetzten Inbetriebnahmephase SMAPs reguläre wissenschaftliche Beobachtungen. Das Radar war bereits vorher am 13. April 2015 in Gang gesetzt worden.

Nach Angaben der US-amerikanischen Raumfahrtagentur (NASA) brach der von der Radaranlage erzeugte Datenstrom dann jedoch am 7. Juli 2015 gegen 21:16 Uhr Weltzeit (UTC) ab. Die übrigen Instrumente und Geräte an Bord von SMAP arbeiteten weiter.

Das zweite Hauptinstrument von SMAP, ein Radiometer, das Mikrowellen natürlichen Ursprungs von der Erdoberfläche erfasst, und sich mit dem Radar die große, im All entfaltete, rotierende Antenne teilt, liefert weiter Daten.

Die eigentliche Besonderheit von Mission und Satellit, nämlich der kombinierte Einsatz eines Radars und eines Radiometers zur Bodenfeuchtebestimmung, kommt so aber nicht zum Tragen – zumindest derzeit. Ingenieure und Techniker arbeiten hart daran, das Radar für die rund 916 Millionen US-Dollar teure Mission wieder in Gang zu setzen.

Der Vorteil des Radiometers liegt in einer geringeren Abhängigkeit von Oberflächenunebenheiten und Bewuchs, der Vorteil des im L-Band arbeitenden Radars liegt in einer besseren Auflösung (Radiometer ~40 Kilometer, Radar ~3 Kilometer). Im kombinierten Einsatz können Daten mit einer Auflösung im Bereich von 10 Kilometern generiert werden.

Die Daten von SMAP sollen helfen, die Abhängigkeiten von Wasser-, Energie- und Kohlenstoffkreisläufen untereinander besser zu verstehen. Sie sollen verwendet werden, um die Ursachen für Veränderungen in den genannten Kreisläufen aufzuklären. Außerdem erhofft man sich von ihnen Verbesserungen bei der Vorhersage des Wetters und der Abschätzung der künftigen Entwicklung des Klimas.

Konkreten Nutzen könnten gute Daten von SMAP beispielsweise bei der Vorhersage von Dürreperioden und Überflutungen, für die Planung von Bepflanzung und Bewässerung in der Landwirtschaft, und die Beurteilung von Auftauen und Gefrieren des Bodens global haben.

Bis dato hat man die Versuche, das Radar wieder in Betrieb zu setzen, nicht aufgegeben. Vermutet wird ein Problem mit einem Hochleistungsverstärker (high-power amplifier, HPA), dessen Kleinspannungsstromversorgung einen Fehler aufweise. Die betroffene Komponente des Verstärkers ist nicht redundant.

Der Verstärker wird benötigt, um die von der Radaranlage auszusendenden Impulse so zu verstärken, dass sie nach ihrer Reflektion an der Erdoberfläche und dem Rückweg durch die Atmosphäre für SMAPs Radarantenne gut erfassbar sind.

Telemetriedaten vom Satelliten enthalten Signaturen, die Hinweis auf eine Reihe von unterschiedlichen möglichen Defekten in der suspekten Stromversorgung geben. Zum gegenwärtigen Zeitpunkt befindet sich die Radaranlage in einem Sicherheitsmodus (safemode).

Nach Angaben der NASA wird man möglicherweise Ende August 2015 einen neuen Versuch zur Aktivierung der Radaranlage starten. Ob man aktuell mit einem Erfolg rechnen kann, ist ungewiss. Wir drücken die Daumen!

SMAP ist katalogisiert mit der NORAD-Nr. 40.376 und als COSPAR-Objekt 2015-003A.

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• Soil Moisture Active Passive „SMAP“ auf Delta II

Der Beitrag Erdbeobachter SMAP derzeit ohne Radar erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Roland Rischer. Quelle: Quelle: NASA.

Am 31. Januar 2015 um 15:22 Uhr mitteleuropäischer Zeit, das entspricht 06:22 Uhr Ortszeit im kalifornischen Vandenberg, hob dort der neueste Erdbeobachtungssatellit der NASA erfolgreich ab. Sein Namenskürzel SMAP steht für Soil Moisture Active Passive, das heißt die aktive und passive Messung der Bodenfeuchte von einer sonnensychronen Erdumlaufbahn aus. Lässt man zwei Startverschiebungen seit dem 29. Januar beiseite, am Donnerstag wegen zu starker Höhenwinde und am Freitag wegen abgeplatzer Isolation an der Rakete, war der Start der Delta II-Rakete innerhalb des sich täglich öffnenden dreiminütigen Startfensters unproblematisch.

Zum Einsatz kam eine Delta II-Rakete 7320-10C. Die Ziffernfolge ist wie folgt zu lesen: Die Delta II kommt aus der 7000-er Serie („7“), die erste Stufe ist mit drei Feststoff-Boostern („3“) versehen. Auf der ersten Stufe sitzt eine zweite Stufe („2“), es folgt aber keine dritte Stufe („0“). „10C“ steht für eine Nutzlastspitze mit zehn Fuß oder drei Metern Durchmesser. Die erste Stufe hat als Haupttriebwerk ein Aerojet Rocketdyne RS-27A-Aggregat mit 1.054 Kilonewton Schub und arbeitete etwas über vier Minuten. Die drei Booster entwickeln zusätzlich je 487 Kilonewton Schubkraft. Sie brannten die ersten 64 Sekunden, konnten aber aus Sicherheitsgründen erst 99 Sekunden nach dem Start abgetrennt werden. Die zweite Stufe wird von einen Aerojet Rocketdyne AJ10-118K-Motor mit 43 Kilonewton Schub angetrieben und zündete nach Abtrennung von der ersten Stufe für weitere rund sechs Minuten bis zum ersten Ausschalten. SMAP hatte damit den Transferorbit mit 185 mal 709 Kilometern erreicht. Der Abwurf der Nutzlastverkleidung erfolgte planmäßig rund fünf Minuten nach dem Start kurz nach Zündung der zweiten Stufe. Rund 50 Minuten nach dem Start wurde mit einer erneuten Zündung der zweiten Stufe der Flug in den endgültigen Orbit eingeleitet. Um 16:21 Uhr MEZ wurde der Satellit erfolgreich von der zweiten Stufe getrennt. Die angestrebte Umlaufbahn in 685 Kilometer Höhe hat eine Inklination von 98,1 Grad. Die Erdumlaufzeit beträgt 98 Minuten und 30 Sekunden.

SMAP wiegt 944 Kilogramm und misst im Betriebszustand 9,7 mal 7,1 mal 6,8 Meter. Charakteristisch für sein äußeres Erscheinungsbild ist ein sechs Meter durchmessender Antennenreflektor. Er wird erst in 20 Tagen entfaltet und danach getestet. Die elektrische Leistung an Bord von SMAP beträgt 1,5 Kilowatt. Das wissenschaftliche Instrumentarium besteht aus einem Radar mit synthetischer Apertur für die aktiven Messungen der Bodenfeuchte durch ein ausgesandtes Signal und dessen Echo und einem Radiometer zur passiven Messung der natürlichen Mikrowellenstrahlung. Durch Kombination beider Messverfahren verspricht man sich sowohl eine hohe Auflösung als auch eine große Genauigkeit der Daten.

Radar und Antennenreflektor sind drehbar auf dem Satellitenbus montiert und rotieren mit 13 bis 14,6 Umdrehungen pro Minute (Video zur besseren Vorstellung siehe hier ab 4:30 min). Der durch diese Konstruktion auf der Erde abgedeckte Messstreifen ist rund 1.000 Kilometer breit. Auf Höhe des Äquators wird alle drei Tage die gleiche Region erfasst, in Richtung der Pole entsprechend öfter. Die Mission ist auf drei Jahre angelegt. Die umfassende und hoch aufgelöste Erfassung der Bodenfeuchtigkeit zu verschiedenen Jahreszeiten dient dem besseren Verständnis der Dynamik im Wasserhaushalt der Erde und soll die Vorhersage von Trockenheiten und Fluten verbessern.

Mit SMAP wurden im Rahmen des wissenschaftlichen Kooperationsprogramms ELaNa (Educational Launch of Nanosatellite) auch vier Nanosatelliten als Sekundärnutzlast ins All befördert: ExoCube von der California Polytechnic State University, GRIFEX von der University of Michigan in Zusammenarbeit mit dem Jet Propulsion Laboratory und FIREBIRD-II (A und B) von der Montana State University und der University of New Hamshire.

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• Soil Moisture Active Passive „SMAP“ auf Delta II

Der Beitrag SMAP erfolgreich auf Delta II gestartet erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Roland Rischer. Quelle: NASA.

Die erdbeobachtenden Satelliten der NASA stehen sicherlich nicht im Zentrum des öffentlichen Interesses an Weltraummissionen. Im entsprechenden Direktorat wird man sich damit gezwungenermaßen arrangiert haben und sich vielleicht damit motivieren, dass hier zu etwas lebensnäheren Fragestellungen wissenschaftliche Grundlagenarbeit geleistet wird, etwa dem Klimawandel auf der Erde.

Doch in dieser gar nicht so kleinen Nische werden sich einige kräftig erschrocken haben, als sie von der Kampfansage im Gegenentwurf zum NASA-Haushalt 2014 der Republikaner im US-Kongress erfuhren. Nicht nur die Asteroiden-Mission soll gestrichen werden, auch das Teilbudget Erderforschung im Budget für Wissenschaftsmissionen der NASA soll kräftig reduziert werden. Es wurde vorgeschlagen, mal eben rund ein Drittel einzusparen und mit 1,2 statt 1,9 Mrd. US-Dollar auszukommen.

Die NASA regierte umgehend und erstellte eine Grafik, mit der sie an die laufenden US-Missionen im Erdorbit erinnert. NASA-Chef Charles Bolden persönlich ließ es sich nicht nehmen, auf den hohen Stellenwert der weltraumgestützten Erderforschung in der NASA-Budgetanforderung 2014 des US-Präsidenten hinzuweisen. Neben der kurzfristigen Wettervorhersage und der langfristigen Klimabeobachtung werden Umweltveränderungen, Waldbrände und der Zustand der Vegetation überwacht. Die inzwischen langen Zeitreihen vergleichbarer Daten sind dabei ein wichtiges Argument für die Fortsetzung von Missionen.

Momentan dienen 16 Satelliten der NASA der Erderforschung. Nummer 17, Jason 1, wurde am 3. Juli 2013 außer Dienst gestellt. Die älteste der laufenden Missionen, TRMM (Tropical Rainfall Measuring Mission), wurde 1997 gestartet. Die jüngste ist Landsat 8, welche im Februar 2013 in eine Erdumlaufbahn gebracht wurde. Bis 2020 stehen sieben weitere Starts von Erdbeobachtungssatelliten der NASA an, davon vier im Jahr 2014. Dies sind GPM (Global Precipitation Mission; Niederschlagsmessung), OCO 2 (Orbiting Carbon Observatory; CO2-Beobachtung), SMAP (Soil Moisture Active Passive, Messung der Bodenfeuchtigkeit) und SAGE III (Stratopheric Aerosol and Gas Experiment; Messung der vertikalen Zusammensetzung und Schichtung der Atmosphäre), das von SpaceX zur Internationalen Raumstation gebracht wird. Diese Projekte sind schon weit fortgeschritten und daher nicht ganz so stark gefährdet. Aber danach ab 2015 könnten als Teil eines Kompromisses zwischen US-Republikanern und -Demokraten Budgetstreichungen in der Erderforschung wirksam werden.

Der Beitrag Sparobjekt Erdbeobachtungsmissionen der NASA erschien zuerst auf Raumfahrer.net.