Quelle: Jena-Optronik GmbH 27. Juni 2024.

27. Juni 2024 – Das Thüringer Raumfahrtunternehmen Jena-Optronik GmbH ist stolz darauf, von MDA Space Ltd. (TSX:MDA), einem führenden Anbieter fortschrittlicher Technologie und Dienstleistungen für die schnell wachsende globale Raumfahrtindustrie, als Teil der Lieferkette ausgewählt worden zu sein.

Die innovative MDA AURORA ^TM Produktlinie treibt den Übergang von analoger zu digitaler Satellitentechnologie voran und kommt unter anderem in der Lightspeed-Konstellation des kanadischen Satellitenbetreibers Telesat zum Einsatz. Lightspeed ist ein neuartiges globales Satellitennetzwerk im niedrigen Erdorbit (Low-Earth Orbit, kurz: LEO), das Kunden auf der ganzen Welt Konnektivität mit sehr hohen Datenraten bietet.

Der ASTRO CL unterstützt die AURORA ^TM Produktlinie auf Basis seiner strahlungsharten Elektronik sowie dem störungsfreien Betrieb bei hohen Drehraten in der Echtzeit-Lageregelung der Satelliten. Die Jena-Optronik wird im Rahmen dieses ersten Auftrags über 500 ASTRO CL Sternsensoren an MDA liefern. Gefertigt werden die Sternsensoren in der neu konzeptionierten Serienproduktion am Standort Jena.

„Es ist uns eine große Ehre mit unseren Sternsensoren Teil der Aurora-Produktlinie von MDA sein zu dürfen. MDA Aurora wird die Entwicklung von hochmodernen Breitbandnetzen auf eine neue Stufe heben. Das Team der Jena-Optronik freut sich auf eine langjährige erfolgreiche Zusammenarbeit“, Peter Kapell, Geschäftsführer Jena-Optronik.

MDA AURORA ^TM wurde entwickelt, um den sich wandelnden technischen und geschäftlichen Anforderungen der Satellitenindustrie gerecht zu werden. Sie bietet den Betreibern eine beispiellose Flexibilität und Funktionalität, welche die Leistung der Konstellation gegenüber anderen Satellitensystemen zu geringeren Kosten und kürzeren Markteinführungszeiten drastisch verbessern wird.

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• Jena-Optronik GmbH

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Quelle: Jena-Optronik GmbH 6. Juli 2023.

6. Juli 2023 – Die Satellitenmission Heinrich-Hertz hat am 6. Juli 2023 erfolgreich ihren Flug ins All angetreten. Der Start war zugleich die letzte Reise einer Ariane 5 Rakete, welche zuverlässig über 20 Jahre Satelliten und Raumfahrzeuge ins Weltall gebracht hat.

Die Heinrich-Hertz-Satellitenmission wird von der Deutschen Raumfahrtagentur im DLR, im Auftrag des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz, und mit Beteiligung des Bundesministeriums der Verteidigung durchgeführt.

Der Satellit basiert auf der Plattform SmallGEO von OHB. Ausgelegt für eine Betriebsdauer von 15 Jahren und mit einer Gesamtmasse von 3450 kg wird die Mission satellitengestützte Informationsübertragung sicherstellen. Zudem sind 10 Technologiebeistellungen zur In-Orbit Verifikation an Bord, mit denen eine Vielzahl von wissenschaftlich-technischen Kommunikationsexperimenten durchgeführt werden sollen.

Mit dem Sternsensor ASTRO APS übernimmt ein bewährtes Erfolgsprodukt der Jena-Optronik die Lageermittlung des Satelliten. Nach seinem Jungfernflug auf dem europäischen Kommunikationssatelliten Alphasat im Jahr 2013 wurden mehr als 450 dieser Sensoren an internationale Kunden verkauft.

OHB verlässt sich auf Produkte aus Jena: Der Bremer Raumfahrtkonzern setzt ASTRO APS Sternsensoren auf seiner SmallGEO Plattform ein. So ist der Sensor ebenfalls an Bord der von OHB gebauten Satelliten EDRS-C und Electra. Auf Heinrich-Hertz fliegen die Flugmuster 271 und 272 des Sternsensors.

Sabine Ludwig vom #teamspace der Jena-Optronik war bei all diesen Projekten für OHB als Sternsensor-Projektleiterin tätig. Sie erläutert: „Der ASTRO APS ist ein Erfolgsprodukt – klein, leicht und hochgenau. Verschiedene Konfigurationen ermöglichen es uns, flexibel auf Kundenwünsche einzugehen.“

Das Beste an Ihrer Arbeit als Projektleiterin: „Zusammen mit dem Team ein Produkt entwickeln, herstellen und testen. Die Begeisterung für den Einsatz unserer Sensoren bei verschiedenen Raumfahrt-Missionen motiviert uns immer wieder aufs Neue“, resümiert Ludwig.

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• Syracuse-4B und Heinrich Hertz auf Ariane 5 ECA+ von Kourou

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Erstellt von Ralph-Mirko Richter. Quelle: DLR, ESA

Nach einer mehr als zehn Jahre andauernden Flugzeit erreichte die von der europäischen Weltraumagentur ESA betriebene Raumsonde Rosetta am 6. August 2014 das Ziel ihrer Reise – den Kometen 67P/Tschurjumow-Gerassimenko (der Einfachheit halber ab hier als „67P“ abgekürzt). Seitdem ‚begleitet‘ die Raumsonde diesen Kometen auf seinem weiteren Weg in das innere Sonnensystem und untersucht dieses Relikt aus der Entstehungsphase unseres Sonnensystems dabei intensiv mit elf wissenschaftlichen Instrumenten.

Im Rahmen dieser Untersuchungen überflog Rosetta am Vormittag des 28. März 2015 die Oberfläche von 67P in einem Abstand von lediglich 14 Kilometern. Aufgrund der starken Aktivität des Kometen 67P, von dessen Kern inzwischen immer mehr Gas und Staubpartikel in das umgebende Weltall entweichen, konnten die für die Navigation von Rosetta eingesetzten Sternsensoren bei diesem Überflug die Ausrichtung der Raumsonde im All nicht mehr mit der nötigen Genauigkeit ermitteln. Als Reaktion auf dieses Problem versetzte sich Rosetta zunächst in einen Sicherheitsmodus und entfernte sich auf einer ‚Fluchtbahn‘ rund 400 Kilometer von der Oberfläche des Kometen.

Dem für die Steuerung von Rosetta verantwortlichen Team des ESOC gelang es jedoch relativ schnell, die Raumsonde wieder unter Kontrolle zu bringen und Rosetta durch zwei am 1. und am 4. April durchgeführte Orbitkorrekturmanöver bis zum 8. April wieder auf eine Entfernung von rund 140 Kilometern zur Kometenoberfläche zu dirigieren. Um derartige Zwischenfälle in Zukunft möglichst zu vermeiden, wurde der Verlauf der Flugbahn, auf der die Raumsonde Rosetta ‚ihren‘ Kometen umkreist, abgeändert.

Statt auf einer langgezogenen ellipsenförmigen Bahn, auf der sich Rosetta – wie in den letzten Monaten erfolgt – der Oberfläche von 67P bis auf wenige Kilometer annähert, soll die Raumsonde den Kometen jetzt – wie bereits im Sommer 2014 während der damaligen Annäherungsphase – auf einer pyramidenförmig verlaufenden Bahn begleiten, welche sich allerdings in einem deutlich größeren Abstand zur Kometenoberfläche befindet.

Seit dem heutigen Tag bewegt sich Rosetta dabei auf einer Dreiecksbahn, deren größter Abstand zu 67P bei einem Wert von 100 Kilometern liegt. Gegenwärtig sind bis zum Ende des Monats auf dieser Flugbahn drei Umkreisungen von 67P vorgesehen. Das für die Steuerung von Rosetta verantwortliche Team des ESOC will in diesem Zeitraum das weitere ‚Verhalten‘ der Raumsonde beobachten und dabei zeitnah entscheiden, ob eine weitere Annäherung an den Kometen möglich ist, ohne dabei die weitere Mission von Rosetta zu gefährden, oder ob aus Sicherheitsgründen eventuell sogar eine nochmals größere Distanz zu 67P eingenommen werden muss.

Dieser jetzt komplett geänderte Verlauf der zukünftigen Flugbahn hat allerdings zur Folge, dass auch die über Monate hinweg im Voraus festgelegten Beobachtungsziele und Beobachtungszeiten der verschiedenen Instrumente der Raumsonde komplett neu geplant werden müssen. Im Rahmen des kürzlich erfolgten Übertritts in den Sicherheitsmodus waren diese zunächst deaktiviert. Mittlerweile befinden sich die ersten Instrumente wieder in Betrieb und sammeln Daten. Weitere Instrumente sollen im Verlauf der kommenden Woche reaktiviert werden. Für deren Einsatzplanung stehen die Mitarbeiter des Raumsondenkontrollteams in engen Kontakt mit dem hierfür zuständigen Operationsteam und den einzelnen für die verschiedenen Instrumente verantwortlichen Projektleitern.

„Unser wissenschaftliches Operationsteam am ESAC ist derzeit damit beschäftigt, diese neue Flugbahn und deren Auswirkung auf die wissenschaftlichen Beobachtungen der kommenden Monate – einschließlich der weiteren eigentlich geplanten dichten Überflüge – zu bewerten“, so Matt Taylor, der wissenschaftliche Leiter der Rosetta-Mission von der ESA. „In enger Zusammenarbeit mit den Instrumententeams sollen dabei auch die zu erwartenden Resultate der zukünftigen wissenschaftlichen Beobachtungen optimiert werden.“

Die Suche nach Philae wird fortgesetzt

Keinen unmittelbaren Einfluss hat die gegenwärtige Situation dagegen auf die weitere Suche nach dem Kometenlander Philae. Der von Rosetta mitgeführte Kometenlander wurde am 12. November 2014 von der Raumsonde abgetrennt und erreichte noch am selben Tag um 16:35 MEZ die Oberfläche des Kometen 67P (Raumfahrer.net berichtete live aus den Raumsondenkontrollzentren in Darmstadt und Köln). Dort kam Philae schließlich nach einer dreifachen Landung an einem ungeplanten Standort zum Stehen, welcher aufgrund der dort gegebenen schlechten Beleuchtungsverhältnisse – die Sonne erreichte den Lander an diesem Standort pro ‚Kometentag‘ für lediglich etwa eine Stunde – keine Möglichkeit bot, die Energiereserven in einem ausreichenden Umfang zu erneuern.

Trotzdem konnte der Lander – mit der Energie aus einer auf eine Einsatzdauer von etwa 60 Stunden ausgelegten Batterie versorgt – in den folgenden 54 Stunden eine Vielzahl an Messungen durchführen. Die dabei gesammelten Daten der zehn Instrumente des Landers wurden regelmäßig bei jedem sich öffnenden Kommunikationsfenster an die Erde übertragen, bevor die Energiereserven am 15. November so weit erschöpft waren, dass sich Philae um 01:36 MEZ in einen ‚Schlafmodus‘ versetzte.

Aufgrund der zunehmenden Annäherung des Kometen 67P an die Sonne verbesserten sich im Bereich des Standortes von Philae die dort gegebenen Beleuchtungs- und Temperaturbedingungen in den folgenden Monaten allerdings immer mehr. Hierdurch bedingt könnte in Zukunft wieder ausreichend Sonnenlicht zur Verfügung stehen, damit der für seine Stromversorgung ausschließlich auf die Sonnenenergie angewiesene Lander Philae aus seinem ‚Winterschlaf‘ erwacht und sich reaktiviert. Zu diesem Zweck erfolgte bereits Mitte März 2015 eine erste ‚Horchkampagne‘, in deren Rahmen der Kometenorbiter Rosetta nach einem Signal von Philae ‚lauschte‘ (Raumfahrer.net berichtete). Dieser Versuch verlief allerdings erfolglos.

In den seitdem vergangenen drei Wochen dürfte sich die Situation von Philae jedoch nochmals weiter verbessert haben, da der Bereich der Kometenoberfläche, wo der Lander endgültig zum Stehen kam, mittlerweile pro ‚Kometentag‘ über einen immer längeren Zeitraum hinweg von dem Sonnenlicht erreicht wird. Je mehr Sonnenenergie – so die einfache Rechnung – desto mehr Energie steht dem Lander damit auch zur Verfügung, um seine elektrischen Heizelemente zu aktivieren und das Innere der Raumsonde auf die für eine Reaktivierung zwingend notwendige Betriebstemperatur von nicht weniger als minus 45 Grad Celsius zu erwärmen.

Aus diesen Grund wird am kommenden Sonntag, dem 12. April um 02:00 MESZ erneut die Kommunikationseinheit des Rosetta-Orbiters aktiviert, um den Versuch einer Kontaktaufnahme mit dem Lander durchzuführen. Für eine erfolgreiche Kontaktaufnahme müssen sich Orbiter und Lander jedoch zueinander in einer Konstellation befinden, welche einen Funkkontakt überhaupt erst ermöglicht. Zudem muss Philae während dieser Kommunikationsfenster direkt im Sonnenlicht stehen, um das Signal des Orbiters mit ausreichend Energie zu empfangen und eventuell darauf zu antworten.

„Diese Bedingungen müssen immer mindestens über 45 Minuten andauern, denn Philae schaltet nach seinem Aufwachen seinen Empfänger nur alle 30 Minuten an“, so Dr. Koen Geurts vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR), einer der an der Philae-Mission beteiligten Wissenschaftler.

Erneutes „Blind Commanding“

Hierbei ergibt sich das Problem, dass die zukünftige Flugbahn von Rosetta – und somit auch die dabei zu überfliegenden Oberflächenbereiche von 67P – aufgrund der erst vor wenigen Tagen durchgeführten Veränderungen zunächst noch im Detail festgelegt werden muss. Wann genau die besten Bedingungen für die automatische Kontaktaufnahme mit Philae bestehen kann erst exakt berechnet werden, sobald die neuen Flugbahnen des Orbiters feststehen. Aus diesem Grund wird die Kommunikationseinheit des Orbiters während der in wenigen Stunden beginnenden erneuten ‚Horchkampagne‘ auch rund um die Uhr aktiviert sein.

Diese Kampagne wird sich allerdings nicht nur auf ein passives ‚Lauschen‘ nach Signalen von Philae beschränken. Vielmehr soll Rosetta dabei auch erneut selbst aktiv werden und im Rahmen einer „Blind Commanding“ genannten Prozedur Kommandos absetzten, welche dem Lander Befehle erteilen, die der Optimierung der Energienutzung für das Heizsystem und der Kommunikation mit dem Orbiter dienen sollen. Sollte Philae diese ‚auf gut Glück‘ abgesetzten Kommandos tatsächlich empfangen, so würden diese auch dann durchgeführt, wenn sich Philae aufgrund immer noch zu geringer Energiereserven nicht gleich melden kann. Allerdings gehen die für die jetzige Horchkampagne verantwortlichen Mitarbeiter nicht unbedingt von einem unmittelbar eintretenden Erfolg aus.

„Am wahrscheinlichsten ist es zwar, dass Philae erst im Mai oder Juni aufwacht – allerdings wollen wir sein Aufwachen natürlich nicht verpassen, falls er bereits jetzt genügend Energie und eine ausreichend hohe Betriebstemperatur haben sollte“, so der für den Betrieb des Kometenlanders zuständige Projektleiter Dr. Stephan Ulamec vom DLR. „Umso mehr sich der Komet mit Philae auf seiner Oberfläche der Sonne nähert, desto größer sind die Chancen, dass er wieder aufwacht.“

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Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: Europlanet, EPSC 2014.

Diverse Raumsonden und Rover, welche mit hochauflösenden Kamerasystemen, hochmodernen Messinstrumenten, immer intelligenteren Sensoren und leistungsfähigeren Softwareprogrammen ausgerüstet sind, dringen gegenwärtig immer tiefer in die Weiten unseres Sonnensystems vor. Sowohl verschiedene Weltraumteleskope wie zum Beispiel das Hubble Space Telescope oder das Spitzer-Teleskop als auch erdgestützte Groß-Teleskope liefern zudem ständig neue Fotoaufnahmen und Daten über die Planeten, Monde, Kometen und Asteroiden unseres heimatlichen Sonnensystems und erfassen mit ihren innovativen Aufnahmetechniken mittlerweile auch vermehrt die Exoplaneten, welche fremde und oftmals viele hunderte Lichtjahre von unserem Sonnensystem entfernt gelegene Sterne umkreisen.

Mittlerweile vergeht dabei kaum noch ein Tag, an dem nicht neue Forschungsdaten, atemberaubende Bilder und sensationelle Erkenntnisse aus dem weiten Forschungsfeld der Planetologie veröffentlicht werden, welche sowohl die in die Planetenforschung involvierten Experten als auch die interessierte Öffentlichkeit begeistern.

Aus diesen neu gewonnenen Daten, aber teilweise auch aus bereits mehrere Jahrzehnte alten Messergebnissen, leiten die Wissenschaftler weitere Erkenntnisse über die Entstehungs- und Entwicklungsgeschichte unseres Planetensystems und des Universums sowie über die physikalischen, chemischen und geologischen Eigenschaften der einzelnen planetaren Objekte ab. Gleichzeitig ergeben sich dabei aber mit jeder erhaltenen Antwort fast automatisch auch immer wieder neue Fragestellungen, welche durch weitere Forschungen und durch zukünftige Raummissionen beantwortet werden sollen.

Vom 7. bis zum 12. September 2014 wird sich die weltweite Wissenschaftsgemeinde der Planetenforscher im Rahmen des diesjährigen „European Planetary Science Congress“ (kurz „EPSC“) neben der Präsentation weiterer neuer Forschungsergebnisse genau solchen neu aufgetretenen Fragen widmen und dabei nach Wegen suchen, um diese im Rahmen zukünftiger Forschungsprojekte und Weltraummissionen zu beantworten.

Durch den mittlerweile seit dem Herbst 2006 regelmäßig stattfindenden EPSC-Kongress ergibt sich die Gelegenheit, Fachkräfte aus den verschiedensten Bereichen der Planetenforschung – Wissenschaftler, Techniker und Ingenieure der einzelnen gegenwärtig aktiven und für die Zukunft geplanten interplanetaren Missionen, Fachleute für bodengebundene astronomische Beobachtungen und überwiegend in den verschiedensten theoretischen Arbeitsbereichen tätige Forscher – an einem Ort zu einem gegenseitigen Wissens- und Gedankenaustausch zusammenzuführen.

Der EPSC-Kongress ist der größte regelmäßig in Europa stattfindende Kongress der Planetenforscher. Für den EPSC-Kongress 2014, welcher in diesem Jahr auf dem Gelände des Estoril Congress Center in Cascais in der Nähe der portugiesischen Hauptstadt Lissabon stattfindet, haben sich rund 800 Teilnehmer aus Europa und den USA, aber zum Beispiel auch aus Russland, China und Japan angekündigt. Die von Montag bis Freitag stattfindende Fachtagung beinhaltet mehr als 50 verschiedenen Sessions und mehrere, auf spezielle Themen ausgerichtete Splinter-Meetings und Workshops, welche ein umfassendes Themenspektrum abdecken werden.

Die darin enthaltenen über 800 Beiträge, welche in Form kurzer mündlicher Vorträge oder im Rahmen einer Posterpräsentation dargebracht werden, reichen vom Themenbereich der Gasplaneten Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun sowie deren Ringsystemen, Atmosphären und Monden über die sogenannten terrestrischen – also erdähnlichen – Planeten Merkur, Venus und Mars und über unseren Erdmond bis hin zu den kleinsten Objekten unseres Sonnensystems, den Asteroiden, Kometen und Meteoren.

Ein besonderer Höhepunkt dürfte dabei die Präsentationen der jüngsten Forschungsergebnisse der Raumsonde Rosetta sein, welche erst am 6. August 2014 nach einem mehr als zehnjährigen Flug durch unser Sonnensystem den Kometen 67P/Tschurjumow-Gerasimenko erreichte. Einen weiteren Themenschwerpunkt bilden die Ergebnisse der Raumsonde Cassini, welche sich bereits seit mehr als zehn Jahren in einer Umlaufbahn um den Saturn befindet.

Aber auch neueste Erkenntnisse aus dem Themenbereich der Exoplanetenforschung, aktuelle Forschungsergebnisse aus der Astrobiologie und diverse Feldforschungsstudien sollen vorgestellt und dabei im Rahmen der jeweiligen Vorträge kurz diskutiert werden. Ebenso werden auch die technischen Aspekte zukünftiger Raum-Missionen bei dem Kongress nicht außer Acht gelassen. Neben den technischen Erfahrungen der aktuellen Missionen wird im Rahmen mehrerer Workshops auch ein Austausch über zukünftige Raummissionen stattfinden.

So werden die Wissenschaftler und Ingenieure zum Beispiel über die Zielsetzungen zukünftiger Missionen oder die technischen Möglichkeiten von Orbitern, Landern und Rovern bei der Erforschung fremder Planeten und Monde und die mit der Planung und Durchführung solcher Missionen verbundenen Probleme diskutieren. Neben der ExoMars-Mission, welche aus einem 2016 zu startenden Marsorbiter und einem Rover – angepeilter Starttermin ist das Jahr 2018 – besteht, wird hierbei unter anderem auch die zukünftige Merkurmission BepiColombo erörtert, welche im Juli 2016 zu dem innersten und zugleich kleinsten Planeten unseres Sonnensystems aufbrechen soll.

Um die Gespräche und Diskussionen der Beteiligten in einer möglichst entspannten Atmosphäre zu ermöglichen, wurde für den diesjährigen Kongress – wie auch bereits in den Vorjahren – erneut ein vielfältiger Mix aus teilweise parallel stattfindenden Vorträgen, Workshops, Splinter-Meetings, Panels und Posterpräsentationen als Veranstaltungsform gewählt.

Die Zusammenarbeit von „Profis“ und „Amateuren“
Ein spezieller Themenkomplex wird sich dabei erneut der Zusammenarbeit der professionellen Wissenschaftler mit der internationalen Gemeinde der Amateurastronomen und „Hobbyplanetologen“ widmen. Diese Zusammenarbeit erwies sich in den vergangenen Jahren bereits als sehr produktiv und erstreckte sich dabei speziell auf die Beobachtung der Planeten Jupiter und Saturn, wo Amateurastronomen wertvolle Fotoaufnahmen über Kometen- und Asteroidenimpakte (Jupiter) oder das aktuelle Wettergeschehen (Saturn) liefern konnten, welche aufgrund der limitierten Beobachtungszeiten in diesem Umfang nicht mit professionellen Instrumenten hätten angefertigt werden können.

Aber auch bei der gezielten und regelmäßig erfolgenden Beobachtung des Mondes, der Venus, von Kometen oder von Meteoren und der Bestimmung von deren Fallraten sind Amateurastronomen gefragt und werden dabei aktiv in professionelle Beobachtungsprogramme eingebunden. Ein derzeit besonders aktuelles Beispiel hierfür bietet die Mission Rosetta, wo Amateurastronomen eine wichtige Rolle bei der Beobachtung des Zielkometen einnehmen. Details hierzu finden Sie in diesem Blog-Eintrag der ESA zur Rosetta-Mission.
Außerdem soll der EPSC-Kongress dazu dienen, um neue Ideen zu entwickeln, welche der Verbesserung des sogenannten „Public Outreach“, der Verbreitung der neuesten wissenschaftlichen Erkenntnisse und die gleichzeitig erfolgende Einbindung der interessierten Öffentlichkeit in die damit verbundenen Arbeiten der beteiligten Wissenschaftler der verschiedenen europäischen Forschungsinstitute, dienen. Durch eine innovative Öffentlichkeitsarbeit – so das Ziel – sollen die Aktivitäten der mit der Planetenforschung beschäftigten Wissenschaftler bei den Bürgern, bei der Industrie und nicht zuletzt auch bei den für die Vergabe der benötigten Finanzmitteln verantwortlichen politischen Entscheidungsträgern mehr Beachtung finden.

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Parallel zu dem Kongress findet ebenfalls am Estoril Congress Center vom 8. bis zum 12. September das Astronomy Education Alliance Meeting statt. Zudem werden in der Region Cascais/Estoril in den nächsten Tagen mehrere öffentliche Veranstaltungen stattfinden. Aber auch ein direkter Besuch des Kongresses und eine Teilnahme an den diversen Vorträgen ist für Interessierte möglich.

Der nächste „European Planetary Science Congress“ findet im Jahr 2015 vom 27. September bis zum 2. Oktober in Nantes/Frankreich statt und wird wie bereits im Herbst 2011 am dortigen Kongresszentrum abgehalten.

Verwandte Website:

• EPSC-Kongress 2014 (engl.)

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Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: JHU/APL, The Planetary Society.

Die von der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA betriebene Raumsonde New Horizons soll am 14. Juli 2015 nach einem 9,5 Jahre dauernden Flug durch unser Sonnensystem den Zwergplaneten Pluto erreichen und dessen Oberfläche im Rahmen eines Vorbeifluges in einer Entfernung von rund 10.000 Kilometern passieren. Derzeit wird die Raumsonde einem ausführlichen „Annual Checkout“ – einer umfassenden Systemüberprüfung – unterzogen, welche noch bis zum 29. August 2014 andauern wird (Raumfahrer.net berichtete).

Ebenfalls während dieser ‚Wachphase‘ – die meiste Zeit ihres Fluges verbringt die Raumsonde in einem ‚Hibernationsmodus‘, in dem alle nicht zwingend für den Betrieb benötigten Instrumente und Systeme abgeschaltet sind – hat die Raumsonde in den Morgenstunden des 15. Juli 2014 ein Kurskorrekturmanöver durchgeführt, in dessen Rahmen die Geschwindigkeit von New Horizons noch einmal minimal verändert wurde. Ohne dieses Manöver, so die aktuellsten derzeit zur Verfügung stehenden Bahndaten des Pluto, hätte die Raumsonde diesen am inneren Rand des Kuiper-Gürtels beheimateten Zwergplaneten im nächsten Sommer rund 36 Minuten später erreicht als vorgesehen (Raumfahrer.net berichtete).

Optische Navigation
Zwecks der genauen Bestimmung des von der Raumsonde eingeschlagenen Kurses verfügt New Horizons über mehrere Sternsensoren und Sonnensensoren. Durch regelmäßig anzufertigende Aufnahmen kann durch die Auswertung der von diesen Systemen gewonnenen Bilddaten die exakte Flugbahn der Raumsonde sowie deren Orientierung im Raum ermittelt werden. Zusätzlich hat am 19. Juli 2014 eine erste von insgesamt vier „optischen Navigationskampagnen“ begonnen, für welche die LORRI-Kamera – eines der sieben wissenschaftlichen Instrumente an Bord von New Horizons – eingesetzt wird.

Zwischen dem 19. und dem 27. Juli fertigte die LORRI-Kamera hierzu pro Tag zwei Fotosätze von Pluto an, wobei jedes Bildset aus fünf Einzelaufnahmen bestand. Die dabei gewonnenen Aufnahmen sollen dem für den Flugbetrieb der Raumsonde verantwortlichen Team am Applied Physics Laboratory an der Johns Hopkins University (JHU/APL) in Laurel im US-Bundesstaat Maryland in erster Linie dazu dienen, den aktuellen Verlauf der Flugbahn noch weiter zu verfeinern.

Der Mond Charon
Aus 12 der dabei angefertigte Aufnahmen hat das Team des Applied Physics Laboratory zudem eine kurze Video-Sequenz erzeugt. Neben dem Zwergplaneten Pluto ist auf dieser Sequenz auch dessen größter ‚Begleiter‘, der rund 1.200 Kilometer durchmessende Mond Charon, deutlich erkennbar. Die entsprechenden Aufnahmen entstanden zwischen dem 19. und dem 24. Juli und dokumentieren somit zugleich einen fast kompletten Umlauf dieses Mondes um den Pluto – für einen Umlauf um den Zwergplaneten benötigt Charon etwa sechs Tage und neun Stunden.

Aus Entfernungen von zunächst 429 Millionen Kilometern und später von 422 Millionen Kilometern bedeckt der etwa 2.300 Kilometer durchmessende Zwergplanet Pluto auf den LORRI-Aufnahmen eine Fläche von vier Pixeln. Der in rund 19.500 Kilometern Entfernung umlaufende und nur etwa halb so große Charon nimmt dagegen eine Fläche von lediglich etwa zwei Bildpunkten ein. Die weiteren vier derzeit bekannten Monde des Pluto – die deutlich kleineren Monde Nix, Hydra, Kerberos und Styx – sind mit Durchmessern von mindestens zehn bis hin zu maximal 160 Kilometern dagegen deutlich zu klein, um von der LORRI aus dieser Entfernung ‚detektiert‘ zu werden.

Erst zu Beginn des Jahres 2015, so die Mitarbeiter des APL, wird sich New Horizons dem Pluto so weit genähert haben, dass auch diese Monde auf den Aufnahmen der LORRI-Kamera zu erkennen sein werden. Im Rahmen der während der zweiten optische Navigationskampagne, welche vom 25. Januar bis zum 6. März 2015 erfolgen soll, werden dabei zunächst Aufnahmen der Monde Nix und Hydra erwartet. Die dritte optische Navigationskampagne soll vom 5. April bis zum 15. Mai erfolgen und wird aufgrund der dann noch weiter verringerten Entfernung zum Pluto nochmals deutlich besser aufgelöste Bilder liefern. Die vierte Kampagne ist dann für den Zeitraum zwischen dem 27. Mai und dem 16. Juli angesetzt und beinhaltet auch erste Navigationsaufnahmen, welche erst nach dem Pluto-Vorbeiflug erzeugt werden.

Noch 404 Millionen Kilometer
Am 25. August 2014, lediglich vier Tage vor der Beendigung der derzeitigen ‚Wachphase‘, wird New Horizons die Umlaufbahn des Neptun, des am weitesten von der Sonne entfernt umlaufenden Planeten unseres Sonnensystems passieren. Gegenwärtig befindet sich die Raumsonde in einer Entfernung von rund 4,374 Milliarden Kilometern zur Erde. Bis zum Erreichen des Pluto müssen noch weitere 2,7 Astronomische Einheiten – dies entspricht in etwa 404 Millionen Kilometern – zurückgelegt werden.

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• Mission New Horizons
• Plutoid Pluto

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Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: JPL.

Bereits am 29. November 2011 trat bei Curiosity ein Computer-Reset auf, welcher laut ersten Vermutungen allem Anschein nach durch einen Fehler in der Navigationssoftware der Raumsonde ausgelöst wurde. Zur Ermittlung der aktuellen Position und der Ausrichtung im Weltraum verfügt Curiosity über Sternsensoren, sogenannte Startracker, und Sonnensensoren. Erstere beobachten mehrere speziell ausgewählte Fixsterne, welche als Leitsterne für die Bestimmung der Orientierung der Raumsonde im Weltall dienen. Der Sonnensensor benutzt dagegen ausschließlich die Sonne als Referenzpunkt. Der Computer-Reset erfolgte, als das Navigationssystem der Raumsonde von dem während der Startphase aktiven Sonnensensor auf die Sternsensoren umgeschaltet wurde.

Dies hatte zur Folge, dass ein erstes Kurskorrekturmanöver, welches die Raumsonde am 12. Januar 2012 auf den korrekten Kurs zum Mars ausrichtete, ohne den Einsatz des Sternennavigationssystems durchgeführt wurde. Hierbei handelte es sich um eine Vorsichtsmaßnahme, da bis zu diesem Zeitpunkt keine befriedigende Lösung des Computerproblems gefunden werden konnte.

Mittlerweile konnten die für die Kontrolle der Raumsonde zuständigen Ingenieure des Jet Propulsion Laboratory (JPL) in Pasadena/USA das zugrunde liegende Problem allerdings identifizieren und in Zusammenarbeit mit der Herstellerfirma des Computersystems eine Lösung finden.

Laut dem JPL war ein Fehler in der Memory Management Unit (MMU) – einer speziellen Speicherverwaltungseinheit des Computerprozessors – für den Computer-Reset am 29. November 2011 verantwortlich, welcher trotz der im Vorfeld der Curiosity-Mission durchgeführten intensiven Tests unentdeckt blieb. Unter bestimmten Umständen können dadurch Fehler beim Cache-Zugriff auftreten, was wiederum zur Folge haben kann, dass bestimmte Kommandos nicht ordnungsgemäß ausgeführt werden. Dies zieht dann wiederum einen Neustart des Computersystems von Curiosity nach sich.

Die Ingenieure des JPL konnten den Fehler in der MMU inzwischen durch die Erstellung eines entsprechenden Software-Updates beseitigen. Nach ausführlichen Testläufen in den Labors des JPL wurde das Update bereits im Verlauf der letzten Woche an Curiosity übermittelt. Mittlerweile wurde bestätigt, dass die Sternsensoren wie vorgesehen arbeiten. „Unser Ziel [der Mars] ist in Sicht“, so Steve Collins, einer der für die Flugphase der Curiosity-Mission verantwortlichen JPL-Mitarbeiter.
Auf dem 567 Millionen Kilometer langen Weg zum Mars hat Curiosity bis zum heutigen 10. Februar über 205 Millionen Kilometer zurückgelegt. Derzeit befindet sich die Raumsonde in einer Entfernung von rund 29,8 Millionen Kilometern zur Erde. Relativ zur Erde liegt ihre Geschwindigkeit momentan bei etwa 28.500 Kilometern pro Stunde, relativ zur Sonne bei etwa 102.500 Kilometern pro Stunde. Zur Spinstabilisierung der Ausrichtung der Raumsonde rotiert die Cruise Stage mit einer Rate von 1,97 Umdrehungen pro Minute. Das nächste Kurkorrekturmanöver, das „Trajectory Correction Maneuver 2“ (kurz TCM 2), ist für den 26. März vorgesehen. Die Landung von Curiosity auf dem Mars wird in den frühen Morgenstunden des 6. August erfolgen.

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Der Beitrag Curiosity: Computerproblem gelöst erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: JPL. Vertont von Peter Rittinger.

Der anfängliche Kurs einer interplanetaren Raumsonde zeigt unmittelbar nach dem Start von der Erde zunächst immer um mehrere zehntausend Kilometer neben das eigentlich angepeilte Ziel. Auf diese Weise soll verhindert werden, dass die auf den gleichen Bahnen wie die Raumsonden fliegenden Oberstufen der Trägerraketen ebenfalls auf die angesteuerten Ziele treffen und diese eventuell mit irdischen Mikroben kontaminieren. Im Falle der Curiosity-Mission wollen die Mitarbeiter der NASA auf diese Weise ausschließen, dass die Centaur-Oberstufe der Atlas V-Trägerrakete den Mars trifft. Ohne entsprechende Kurskorrekturmanöver hätte Curiosity den Mars auf der bisherigen Flugbahn um etwa 61.200 Kilometer verfehlt.

Curiosity hat mittlerweile das erste, eigentlich bereits für den 10. Dezember 2011 vorgesehene Kurskorrekturmanöver in der Nacht zum 12. Januar 2012 erfolgreich durchgeführt. „Wir haben damit einen großen Schritt in Richtung Mars abgeschlossen“, so Brian Portock vom Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA in Pasadena/Kalifornien, der für die Flugphase der Curiosity-Mission verantwortliche stellvertretende Missionsmanager. „Die Telemetrie der Raumsonde und die Doppler-Daten zeigen, dass das Manöver wie geplant abgeschlossen wurde.“
Im Rahmen des als „Trajectory Correction Maneuver 1“ (kurz TCM-1) bezeichneten Manövers wurden die acht Manövertriebwerke der Raumsonde in einen Zeitraum von knapp drei Stunden über 200 mal für jeweils fünf Sekunden aktiviert. Die exakt aufeinander abgestimmten Zündungen der Triebwerke waren so ausgelegt, dass dabei eine Veränderung der Fluggeschwindigkeit der Raumsonde von etwa 19,8 Kilometern pro Stunde (5,5 Meter pro Sekunde) erreicht wurde. Neben der Erhöhung der Geschwindigkeit erfolgte zudem eine Änderung der Flugrichtung. Die Flugbahn von Curiosity ist jetzt etwa 40.000 Kilometer näher zum Mars ausgerichtet.

Während des TCM-1 wurde die Ausrichtung der Raumsonde durch deren Trägheitsnavigationssystem kontrolliert, welches dabei als Alternative zum Sternennavigationssystem der Raumsonde eingesetzt wurde (Raumfahrer.net berichtete). Zur Ermittlung der aktuellen Position und der Ausrichtung im Weltraum verfügt Curiosity über einen Sternsensor, einen sogenannten Startracker. Ein bisher noch nicht behobener Fehler der Startracker-Software führte allerdings bereits am 29. November 2011 dazu, dass sich Curiosity automatisch in einen vorsorglichen Sicherheitsmodus versetzte. Aus Sicherheitsgründen wurde deshalb beim TCM-1 auf den Einsatz des Sternsensors verzichtet.

Ein zweites allerdings deutlich kürzer ausfallendes Kurskorrekturmanöver soll nach dem bisherigen Planungsstand am 26. März 2012 erfolgen und die Raumsonde dabei noch besser zum Mars ausrichten. Bis zur Ankunft am Mars am 6. August 2012 bestehen anschließend noch die optionalen Möglichkeiten für vier weitere Korrekturmanöver, mit denen sich die Flugbahn und der exakte Ankunftszeitpunkt noch weiter präzisieren lassen. Nur durch die genaue Einhaltung des geplanten Anflugkurses, so Tomas Martin-Mur vom JPL, der Chef-Navigator der Curiosity-Mission, kann Curiosity am 6. August wie vorgesehen im Gale-Krater landen.

Insgesamt hat Curiosity bis zum heutigen 14. Januar über 135 Millionen Kilometer zurückgelegt. Derzeit befindet sich die Raumsonde in einer Entfernung von rund 15,4 Millionen Kilometern zur Erde. Relativ zur Erde liegt ihre Geschwindigkeit momentan bei etwa 17.000 Kilometern pro Stunde, relativ zur Sonne bei etwa 110.00 Kilometern pro Stunde.

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Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: JPL. Vertont von Peter Rittinger.

Während des 254 Tage dauernden Fluges zum Mars sind für Curiosity insgesamt sechs Kurskorrekturmanöver vorgesehen. Das Ziel dieser „Trajectory Correction Maneuver“ (kurz TCM) besteht darin, die Raumsonde auf ihrem 567 Millionen Kilometer langen Flug auf einen genauen Kurs zum Mars zu bringen, diesen Kurs gegebenenfalls zu korrigieren und zudem das geplante Ankunftsdatum am 6. August 2012 zu gewährleisten. Speziell die ersten beiden Kurskorrekturen, welche laut der ursprünglichen Missionsplanung 15 beziehungsweise 120 Tage nach dem Start erfolgen sollen, dienen dazu, den Rover auch wirklich exakt in Richtung Mars zu dirigieren.

Der anfängliche Kurs einer interplanetaren Raumsonde zeigt unmittelbar nach dem Start von der Erde zunächst immer um mehrere zehntausend Kilometer neben das eigentlich angepeilte Ziel. Auf diese Weise soll verhindert werden, dass die auf den gleichen Bahnen wie die Raumsonden fliegenden Oberstufen der Trägerraketen ebenfalls auf die angesteuerten Ziele treffen und diese eventuell mit irdischen Mikroben kontaminieren. Im Falle der Curiosity-Mission wollen die Mitarbeiter der NASA auf diese Weise ausschließen, dass die Centaur-Oberstufe der Atlas V-Trägerrakete den Mars trifft. Ohne Kurskorrekturmanöver würde Curiosity den Mars auf der gegenwärtigen Flugbahn um etwa 61.200 Kilometer verfehlen.

Laut der Pressemitteilung der NASA soll das erste, ursprünglich für den 10. Dezember 2011 vorgesehene Kurskorrekturmanöver jetzt erst Ende Dezember 2011 oder eventuell sogar erst im Januar 2012 erfolgen. „Der Start von Curiosity war einer der genauesten interplanetaren Injektionen, welche jemals durchgeführt wurden“, so Louis D’Amario, der für die Steuerung der Curiosity-Mission verantwortliche Navigations-Manager des Jet Propulsion Laboratory (JPL) in Pasadena, Kalifornien.
Der Grund für die Verschiebung des Manövers dürfte allerdings nicht nur in der momentan nahezu perfekten Flugbahn der Raumsonde zu finden sein. Bereits am 29. November 2011 trat laut dem JPL bei Curiosity ein Computer-Reset auf, welcher durch einen Fehler in der Navigationssoftware der Raumsonde ausgelöst wurde. Zur Ermittlung der aktuellen Position und der Ausrichtung im Weltraum verfügt Curiosity über Sternsensoren, sogenannte Startracker, und Sonnensensoren. Erstere beobachten mehrere speziell ausgewählte Fixsterne, welche als Leitsterne für die Bestimmung der Orientierung dienen. Der Sonnensensor benutzt dagegen ausschließlich die Sonne als Referenzpunkt.

Der Computer-Reset stand im Zusammenhang mit einem nicht näher beschriebenen Problem mit der Startracker-Software und führte dazu, dass sich Curiosity automatisch in einen vorsorglichen Sicherheitsmodus versetzte. Die Raumsonde konnte von der Bodenkontrolle mittlerweile wieder in den normalen Operationsstatus versetzt werden und setzt den Flug planmäßig fort. Eine Lageregelung aufgrund der Daten des Sternsensors ist zur Zeit allerdings nicht möglich. Die Ingenieure des JPL arbeiten derzeit an einer Lösung des zugrunde liegenden Software-Problems.

Ebenfalls am 29. November wurden die Triebwerke der Cruise Stage von Curiosity kurz gezündet. Durch dieses Manöver wurde die Eigenrotation der Raumsonde von zuvor etwa 2,5 Umdrehungen pro Minute auf jetzt nur noch 2,05 Umdrehungen pro Minute reduziert. Die Kommunikation mit der Raumsonde ist stabil und erfolgt momentan mit einer Datenübertragungsrate von etwa 25 Kilobits pro Sekunde. Der Energieausstoß der Solarzellen, mit denen die Cruise Stage versehen ist, liegt bei 800 Watt.

Am heutigen 2. Dezember befindet sich die Raumsonde in einer Entfernung von rund 1,9 Millionen Kilometern zur Erde. Relativ zur Erde liegt ihre Geschwindigkeit momentan bei etwa 12.000 Kilometern pro Stunde, relativ zur Sonne bei etwa 118.700 Kilometern pro Stunde.

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• Realzeit-Simulation: Entfernung und Geschwindigkeit (Website von Daniel Müller)

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Ein Beitrag von Thomas Weyrauch. Quelle: EUMETSAT, NASA.

Im Monat März 2010 traten immer größere Abweichungen der Ausrichtung von Jason 1 hinsichtlich seines Fußpunktes auf. Solch eine Entwicklung könnte beispielsweise die Folge einer Alterung der Sternsensoren des am 7. Dezember 2001 gestarteten Raumfahrzeuges oder von Verschleiß seiner Gyroskope sein.

Zeitweise führten Winkelabweichungen über 0,7 Grad zum Führungsverlust von Jasons dessen Flughöhe über dem Meeresspiegel bestimmenden, Poseidon 2 genannten Radarhöhenmessers, was Lücken in den zum Boden übermittelten Beobachtungsdaten verursachte.

Nach einer Analyse der Lage wurde am 15. April 2010 um 1:50 Uhr MESZ vom Gyroskop Nr. 1 auf das Gyroskop Nr. 3 umgeschaltet. Eine anschließende Untersuchung der Ausrichtungsgenauigkeit brachte das Ergebnis, dass der auf dem Proteus-Bus aufgebaute Satellit seine Lage im Raum wieder so präzise wie erforderlich halten kann.

An Bord des Satelliten befinden sich drei Gyroskope und zwei Sternsensoren, wovon zwei funktionierende Gyroskope und ein einsatzfähiger Sternsensor für eine zuverlässige Lagebestimmung benötigt werden.

Jason 1, Bestandteil eines französisch-US-amerikanischen Programms, ist katalogisiert mit der NORAD-Nr. 26.997 bzw. als Objekt 2001-055A.

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Ein Beitrag von Daniel Schiller. Quelle: NASA.

Während des morgendlichen Kommunikationsfensters mit LCROSS wurde eine Anomalie in der Intertial Reference Unit (IRU) festgestellt, welche zur autonomen Positions- und Lagebestimmung der Sonde dient. Daraufhin hat die Sonde automatisch auf die Sternensensoren umgeschaltet und ihre Regeltriebwerke gezündet. Dadurch soll erheblich Triebstoff verbraucht worden sein.

Das Kontrollteam bekam mehr Kommunikationszeit durch das Deep Space Network der NASA zugewiesen und hat die IRU erneut gestartet. Gleichzeitig wurden kurzfristig Sicherheitsprozeduren an Bord implementiert, um ein erneutes Vorkommnis möglichst zu verhindern. Gleichzeitig arbeitet man zusammen mit dem Hersteller des Instruments an der Fehleranalyse.

Nach erster Einschätzung geht man davon aus, dass man trotz des verlorenen Treibstoffs die Mission noch erfolgreich zu Ende führen kann.

Raumcon:

• LCROSS sucht Wasser auf dem Mond

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