Ein Beitrag von Roland Rischer. Quelle: ILS.

Es ist immer wieder erstaunlich, an welchen einfachen Fehlern Raketenmissionen fast oder ganz scheitern. Der Start des Gasprom-Kommunikationssatelliten Yamal 402 auf einer Proton-Rakete am 8. Dezember 2012 im kasachischen Baikonur lief bekanntlich bis zum vierten Zünden der Oberstufe Breeze-M reibungslos. Dann kam es zu einem vorzeitigen Abbruch des Brennvorganges. Der Satellit konnte zwar mit seinem Bordtriebwerk auf die vorgesehene Umlaufbahn gehoben werden, wird dort aber wegen des nun geringeren Treibstoffvorrates voraussichtlich nur 11 statt der vorgesehenen 15 Jahre Dienst tun können.

International Launch Services (ILS) als „Transportdienstleister“ hat nun den Abschlussbericht zum Versagen der Breeze-M-Stufe veröffentlicht. Bereits kurz nach dem Beinahe-Desaster wurde ein möglicher Lagerschaden in der Turbopumpe der Oxidator-Zuleitung zur Brennkammer des Triebwerks als naheliegendste Ursache genannt. Aber wie kam es zu diesem Lagerschaden? Die russische Untersuchungskommission FROB (ILS Failure Review Oversight Board) ist vorsichtig und argumentiert mit Annahmen von hoher Wahrscheinlichkeit. Demnach war unter anderem der Oxidator (Distickstofftetroxid) zu warm.

Nun ist bekannt, dass es im Innern eines Triebwerks in der Regel heiß her geht, aber hier war es diesmal offensichtlich doch zu heiß. Laut FROB lag eine unglückliche Kombination einer bereits auf der Startrampe über der Normtemperatur liegenden Treibstofftemperatur und eines ungewöhnlich starken Hitzerückstaus im Triebwerk vor. Folge war, dass die Oxidator-Zuführungsleitung bereits vor der dritten Zündung überhitzt gewesen sein soll. Der normalerweise flüssige Oxidator in der Zuleitung verdampfte. Dafür reichen bereits +21 Grad Celsius aus. Das Gas entsprach nicht mehr den Spezifikationen des Triebwerks. Nach der dritten Zündung kam es deswegen zu einer Drehzahlüberschreitung der Turbopumpe. Gleichzeitig entfielen die Kühleigenschaften eines flüssigen Oxidators. Beides führte zum oben genannten Lagerschaden, der wiederum das vorzeitige Abschalten des vierten Brennvorganges verursachte.

Laut ILS reicht es aus, künftig bei den thermischen Parametern höhere Sicherheitsmargen vorzusehen. Modifikationen an der Breeze-M-Technik seien nicht erforderlich. Der nächste Start einer von ILS beauftragten Proton ist am 27. März 2013 vorgesehen mit Satmex 8 der Satellites Mexikanos S.A. de C.V. als Nutzlast an Bord.

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Ein Beitrag von Thomas Weyrauch. Quelle: Raumcon, vz.ru.

Ein von Chrunitschew in Russland gebauter Proton-M-Träger mit drei Raketenstufen hatte am 8. Dezember 2012 die Orbitaleinheit, bestehend aus der Oberstufe Breeze-M und dem Satelliten Yamal 402, ins All transportiert. Eine erste Zündung der wie die Proton von Chrunitschew hergestellten Breeze-M-Oberstufe brachte die Orbitaleinheit in einen Parkorbit. Nach weiteren Brennphasen, von denen die vierte und letzte von der Breeze-M-Oberstufe 240 Sekunden zu früh beendet wurde, kam es zum Aussetzen von Yamal 402 rund 9 Stunden nach dem Abheben. Nach Angaben der russischen Raumfahrtbehörde Roskosmos erfolgte das Aussetzen rund vier Minuten vor dem geplanten Zeitpunkt.

Für die russische Raumfahrtindustrie bedeuten die neuerlichen Probleme mit einer Breeze-M-Oberstufe einen weiteren bitteren Rückschlag. Allein die Nachlässigkeiten bei der Herstellung und Vorbereitung von Breeze-Oberstufen sorgten in den letzten beiden Jahren für eine unansehnliche Reihe von Fehlschlägen:Am 6. August 2012 waren die Kommunikationssatelliten Express-MD 2 und Telkom 3 in unbrauchbaren Umlaufbahnen gestrandet, nachdem eine Raketenoberstufe des Typs Breeze-M wegen Verschmutzung einer Treibstoffleitung, die man auf einen Fehler bei der Herstellung zurückführt, ihren Betrieb vorzeitig eingestellt hatte. Ein Problem mit der Flugsteuerung ist mutmaßlich für das Versagen einer Breeze-M im August 2011 verantwortlich – es führte dazu, dass der Kommunikationssatellit Express-AM 4 auf eine unbrauchbare Bahn gelangte. Ein russischer militärischer Erdvermessungssatellit vom Typ GEO-IK-2 erreichte im Februar 2011 nicht den vorgesehenen Orbit, weil eine Breeze-KM-Oberstufe nicht funktionierte wie geplant.

Die russische Onlinezeitung vz.ru meldete hinsichtlich des Versagens der Breeze-M beim Flug mit Yamal 402 mit Datum vom 25. Dezember 2012 jetzt, dass in einem Lager des Turbopumpensystems des Triebwerks der Oberstufe ein Defekt aufgetreten sei. Eine Arbeitsgruppe unter der Leitung des stellvertretenden Roskosmos-Chefs Alexander P. Lopatin habe sämtliche vorliegenden Telemetriedaten untersucht. Dabei sei ein Problem mit dem Antrieb der Oberstufe ermittelt worden. Als ursächlich für das vorzeitige Abschalten der Oberstufe betrachte man eine mechanische Zerstörung eines Lagers im Turbopumpensatz. Das automatischen Kontrollsystem der Stufe reagierte unmittelbar auf den Schaden und initiierte den Brennschluss des Antriebssystems, das in Folge dessen vier Minuten weniger als vorgesehen zum Einsatz kam.

Eine offizielle Bekanntgabe von Untersuchungsergebnissen will Roskosmos angeblich Ende des Jahres vornehmen. In nächster Zeit sollen Spezialisten eine ganze Reihe bereits gebauter Turbopumpensätze untersuchen, um herauszufinden, ob der Lagerschaden auf ein Konstruktions- oder ein Herstellungsproblem zurückzuführen ist. Für Kunden, die ausstehende Trägerraketeneinsätze mit Breeze-Oberstufen gebucht haben, ist der Status quo sicherlich keine befriedigende Situation.

Der russische Kommunikationssatellitenbetreiber Gazprom Space Systems (GSS) ist aktuell der einzige Kunde, der nach einem der letzten Breeze-Fehlschläge trotz allem Anlass zur Hoffnung auf eine Nutzungsmöglichkeit seines ins All transportierten Satelliten im annähernd ursprünglich geplanten Rahmen haben darf. Yamal 402 hatte ausreichend Treibstoff an Bord, um mit seinem eigenen Antriebssystem die Fehlleistung der Breeze-M-Oberstufe zu kompensieren, und hat noch genügend Reserven für die Lageregelung während eines jahrelangen Einsatzes im geostationären Orbit. Die ursprünglich erwartete Lebensdauer des von Thales Alenia Space (TAS) für GSS gebauten und auf dem Satellitenbus Spacebus 4000C3 basierenden Satelliten lag bei 15 oder mehr Jahren. Die zusätzlich erforderlichen Brennphasen seines Apogäumsmotors reduzierten die mögliche Einsatzdauer von Yamal 402 auf geschätzte 11 Jahre. Die Übergabe des betriebsbereiten Satelliten an GSS ist derzeit für Januar 2013 geplant.

Yamal 402 ist katalogisiert mit der NORAD Nr. 39.022 bzw. als COSPAR-Objekt Nr. 2012-070A.

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• Yamal-402 – Proton-M/Briz-M

Der Beitrag Yamal-402-Start: Oberstufenantrieb mit Lagerdefekt erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Thomas Weyrauch. Quelle: GSS, ILS, Roskosmos, TAS.

Der Start um 17.13 Uhr Moskauer Zeit wurde im Namen des Unternehmens International Launch Services, abgekürzt ILS, durchgeführt, das sich um die Vermarktung von kommerziellen Starts mit Proton-Raketen kümmert. Der von Chrunitschew in Russland gebaute Proton-M-Träger besaß drei Raketenstufen, mit denen er die Orbitaleinheit, bestehend aus der Oberstufe Breeze-M und dem Satelliten Yamal 402 unter einer gemeinsamen Verkleidung, auf den Weg brachte.

Nach etwas über 9 Minuten und 15 Sekunden Flugzeit wurde die Orbitaleinheit von der dritten Stufe der Proton abgetrennt. Eine erste Zündung der wie die Proton von Chrunitschew hergestellten Breeze-M-Oberstufe brachte die Orbitaleinheit in einen Parkorbit. Nach weiteren Brennphasen, von denen die vierte und letzte von der Breeze-M-Oberstufe 240 Sekunden zu früh beendet wurde, kam es zum Aussetzen von Yamal 402 rund 9 Stunden nach dem Abheben, laut Angaben der russischen Raumfahrtbehörde Roskosmos rund vier Minuten vor dem geplanten Zeitpunkt. Der Hersteller des Satelliten untersucht, ob es möglich ist, das Raumfahrzeug mittels eines geänderten Ablaufs GSS trotz allem an der ursprünglich vorgesehenen Postion bereitstellen zu können.

Der mit insgesamt 46 gleichzeitig zu betreibenden K_u-Band-Transpondern ausgerüstete Satellit sollte eine Position bei 55 Grad Ost im Geostationären Orbit einnehmen, die er möglicherweise noch unter Nutzung seiner eigenen Triebwerke (ein von EADS Astrium hergestelltes Zweistofftriebwerk vom Typ S400 als Apogäumsmotor, vier elektrische Treibwerke des Typs SPT-100 zur Lageregelung) erreichen kann. Geplant war, dass Yamal 402 von dort aus Kunden in Teilen Afrikas, in Europa, Teilen des mittleren Ostens und Russland mit einer großen Bandbreite von Kommunikationsdiensten versorgt. Yamal 402 war außerdem dazu gedacht, künftig bisher via ASTRA 1F verbreitete Dienste auszustrahlen.
Die erwartete Lebensdauer des Thales Alenia Space (TAS) für GSS gebauten und auf dem Satellitenbus Spacebus 4000C3 basierenden neuen Erdtrabanten liegt bei 15 Jahren (laut TAS bei mehr als 15 Jahren). Den dreiachsstabilisierten Satelliten hatte sein künftiger Betreiber am 28. Mai 2010 bei TAS in Auftrag gegeben. Beim Start betrug seine Masse betankt rund 4.500 Kilogramm laut TAS (laut ILS 4.463 Kilogramm). Zur Versorgung der Satellitensysteme und der Kommunikationsnutzlast ist das Raumfahrzeug mit zwei Solarzellenauslegern ausgestattet. Für die Nutzlast können sie nach Angaben von TAS rund 10,8 Kilowatt elektrische Leistung bereitstellen.

Der Flug von Yamal 402 in den Weltraum erfolgte beim 8. Flug einer Proton-Rakete für ILS im Jahr 2012, dem 77. Flug einer durch ILS vermarkteten Proton und dem seit 1965 383. Flug einer Proton-Rakete insgesamt. Mit Yamal 402 befinden sich jetzt acht von TAS gebaute auf einer von ILS vermarkteten Proton-Rakete ins All beförderte Satelliten im All.

Mit Datum vom 9. Dezember 2012 berichtete Roskosmos, dass die Systeme von Yamal 402 funktionieren wie geplant, und man vorhabe, den Satelliten zwei zusätzliche Brennphasen seines Apogäumsmotors durchführen zu lassen, um eine annähernd kreisförmige Bahn um die Erde zu erreichen. Das erste dieser Manöver werde man bereits in der Nacht vom 9. auf den 10. Dezember 2012 abwickeln. Wenn die Manöver gelingen, werde GSS den Satelliten wie beabsichtigt einsetzen können.

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