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Web Log Teil 14 : 15.1.2007-2.2.2007

Montag, 15.1.2007: LAPAN-TUBSAT

Niemand hat es bemerkt, doch am 10.1.2007 startete ein weiterer deutscher Kleinsatellit. Grund genug ihn hier zu besprechen.

Der LAPAN-TUBSAT ist ein Kleinstsatellit der in Zusammenarbeit zwischen der TU Berlin und dem Forschungsministerium von Indonesien entstand. Er entstand seit 2003. Er baut auf dem DLR-TUBSAT auf einem Kleinsatelliten zur Erdbeobachtung. Er ist nur 45 x 45 x 27 kg groß und wiegt 56 kg. Er soll neue Technologien erproben, Erdbeobachtungen wie sein Vorgänger durchführen und Lagekontrollexperimente durchführen.

4 Solarpanel auf der Oberfläche von 43.2 x 24.3 cm Größe liefern 14 Watt an Strom. Eine 14 V x 12 AH Stunden Nickelmetallhydridbatterie dient als Puffer für den Betrieb im Erdschatten.

Kommandos werden im UHF Band bei 436 MHz mit 1200 Bit/sec übertrage und Telemetrie von 50 Messstellen in 8 Digitalkanälen mit 3.5 Watt Sendeleistung übertragen. Die Nutzlast sendet im S-Band mit 5 Watt Sendeleistung und einem Öffnungswinkel von 70 Grad bei 2.22 GHz. Der Bordcomputer ist klein. er hat nur 16 KB ROM, 4 KB EEPROM und jeweils 524 KB internes und externes RAM. Die Kommunikation geschieht über ein SCSI Interface mit 38.4 KBit/sec. Der Bordcomputer verwendet den Hitachi SH7045 Prozessor, ein 32 Bit RISC Prozessor mit 28.7 MHz Takt.

Die Lage wird mit 3 Paaren von Gyroskopen/Rotationsschwungrändern festgestellt und korrigiert. Als Zweitsystem gibt es einen Startracker mit einem 50 mm Objektiv und einem CCD Chip von 512 x 512 Bildpunkten. Er hat einen eigenen SH7045 Prozessor. Jedes Reaktionsschwungrad wiegt 1.2 kg und rotiert mit bis zu 5000 U/min. Neue System die erprobt werden sind Ausleger die den Satelliten durch das Drehmoment des Magnetfeldes drehen sollen und Ga-As Photozellen auf den normalerweise nicht beschienen Achsen als Sonnensensoren.

Die Nutzlast besteht aus einer Videokamera mit <6 m Bodenauflösung mit einem Cassegrain Teleskop von 1000 mm Brennweite und 3 CCD (farbige Aufnahmen, im Gegensatz zu seinem Vorgänger) und einer ebenfalls farbige Weitwinkelkamera mit 200 m Auflösung am Boden. Jeder CCD Chip hat 752 x 582 Bildpunkte und bildet ein Gebiet von 3.5 km Breite aus einer nominellen Bahnhöhe von 630 km ab bei einer Auflösung von 5 m. Die Weitwinkelkamera hat denselben Chip, aber nur eine Linse mit 50 mm Brennweite und erreicht eine Bildbreite von 81 m.

Ursprünglich sollte der Satellit als Sekundärnutzlast schon im Oktober 2005 gestartet werden. Nun fand der Start am 10.1.2007 statt, zusammen mit der Hauptnutzlast CARTOSAT in einen 693 km hohen polaren Orbit. Der Satellit soll Indonesien überwachen und Feuer, Fluten, Schiffs und Flugzeugunklücke erfassen. Da er normalerweise je nach Bahnhöhe nur alle 20-26 Tage wieder am gleichen Ort ist verwendet er eine neue Strategie wonach der Satellit mit Hilfe des Magnetfelds der Erde und den Rotationsschwungrädern so gedreht wird, dass er seitwärts beim Überflug von Indonesien beobachten kann.

Der 1 Million Euro teure Satellit ist bereits der siebte an dem die TU Berlin beteiligt ist. Bodenstationen gibt es neben in Indonesien auch in Berlin (Daten und Telemetrieempfang) und Spitzbergen (nur Telemetrieempfang).

Montag 22.1.2007: Man sollte es nicht übertrieben

Gestern war ich wieder wie seit einigen Wochen Samstags und Sonntags 3 Stunden schwimmen - also richtig schwimmen, nicht plantschen der die Hälfte der Zeit am Beckenrand herumhocken. Ich habe draufgelegt, nachdem ich sonst immer 2 Stunden schwimme um schneller abzunehmen. Als ich mit meiner Diät am 28.6.2006 begann, hatte ich mir vorgenommen bis zu meinem Geburtstag am 3.2.2007 insgesamt fast 26 kg auf 80 kg abzunehmen und tatsächlich sah es lange Zeit gut aus. Ende November war ich bei 85.9 kg. Nur noch 6 kg in 2 Monaten. doch dann kam Weihnachten und ich habe nicht nur nicht mehr abgenommen, sondern wieder zu genommen, was mich dazu bewog einen Gang zuzulegen und anstatt 8 Stunden 10 Stunden in der Woche zu schwimmen. Gestern habe ich die Quittung dafür bekommen - Nach dem Schwimmen bin ich bei uns in der Küche kurz zusammen geklappt weil ich anders als sonst direkt nach dem Schwimmen ans Kochen ging ohne etwas zu essen. Dabei habe ich mir den Kopf am Tisch angeschlagen, und neben einer dicken Schwellung tut er mir heute höllisch weg und ich bekomme Kopfschmerzen, wenn ich mich bewege, z.B. Treppen steige. Eigentlich hätte ich so nicht zur Arbeit gehen sollen. Aber pflichtbewusst wie ich bin habe ich das getan.

Ich habe es wieder mal übertrieben, ein bei mir charakteristischer Charakterzug. Als Folge werde ich bei meiner Diät nach meinem Geburtstag kürzer treten und mir mehr Zeit lassen. In anderen Dingen habe ich mich auch zu viel engagiert. Dem einen oder anderen wird das Stichwort L&T was sagen. Auch hier versuche ich - nicht zum ersten Mal einen Ausstieg, bisher durch die Ereignisse immer wieder verschoben. Doch diese Website verträgt einige neue Aufsätze, einige Programme schlummern seit Monaten im Rohbaustadium, ein Programm zur Berechnung von Nutzlasten von Raketen und mein SmartRename soll endlich ergonomisch werden. Meine Ferienlandhaus.de ist noch nicht mal ganz fertig. Kurzum Arbeit habe ich genug.

Komisch, ich habe vor einiger Zeit jemand einen Vortrag gehalten, Sie sollte mal alle fünfe grade sein lassen, weil sie sich selbst als Perfektionistin bezeichnet und ich das Gefühl habe, Perfektionisten sind nie richtig zu frieden und machen sich das Leben selbst unnötig schwer. Doch nichts anderes mache ich auch. Indem ich zu viel Arbeit in ein Projekt reinstecke, anstatt die Zeit sinnvoll auf das was ich erledigen muss zu verteilen. Das eine wird dann gut gemacht, vielleicht zu gut und die anderen Dinge leiden darunter.

In diesem Sinne bin ich auch ein Perfektionist, der über L&T mehr geschrieben hat als andere über die Beatles oder einen Filmstar. Ich bin mir recht sicher dass ich  einige Eckdaten im Gegensatz zur "T" aus dem kopf wiedergeben könnte. Es wird Zeit, das vielleicht nicht ganz einzustellen, aber stark runter zu fahren und mit derselben Perfektion über astronomische Satelliten oder etwas anderes zu schreiben....

Freitag 26.1.2007 : and the Winner is ...

Ariane! - Weitgehend unbemerkt von der Öffentlichkeit hat Lockheed Martin sich aus dem Gemeinschaftsunternehmen International Launch Services (ILS) zurückgezogen und seine Anteile daran verkauft. ILS vermarktet die Trägerraketen Atlas V und Proton M. Allerdings gab es nur wenige kommerzielle Starts der Atlas V. Im Jahre 2005+6 waren es genau 2, demgegenüber 8 der Proton. Inoffiziellen Angaben zufolge wollte Lockheed Martin eine 5 % Preiserhöhung für die Proton, konnte sich mit diesem Anliegen gegenüber dem Partner Khrunichev aber nicht durchsetzen. Dies bewog Lockheed Martin sich aus ILS zurückzuziehen. Die Atlas wird noch angeboten, hat jedoch schon lange keinen neuen Auftrag mehr verbuchen können und es mit der Gründung des Gemeinschaftsunternehmens ULA zusammen mit Boeing dürfte sich Lockheed Martin nun auf das Geschäft mit der US Regierung konzentrieren.

Der Konkurrent Boeing konnte für seine neue Delta 4 ebenfalls keine Kunden gewinnen und hat sich schon vor einigen Jahren auf das US Geschäft konzentriert. Anders als Lockheed Martin verfügt Boeing mit der Delta 4 Heavy über eine Rakete ohne direkte Konkurrenz, die er dem DoD für ihre überschweren Spionagesatelliten und schwere Nutzlasten in den GEO Orbit anbieten kann und dafür fast jeden Preis verlangen kann.

Ariane 5Damit gibt es keine US Konkurrenten mehr für Ariane 5. Das vorläufige Ende einer 30 jährigen Erfolgsstory. Erinnern wir uns - Zu Weihnachten 1979 fand der Erstflug von Ariane statt, der zweite Start scheiterte und die Vorzeichen für den dritten Start waren nicht gut. Zur gleichen Zeit stand der Erststart des Space Shuttle an und deutsche Zeitungen waren voll des Lobes über das neue Wundergefährt. Ariane wurde als veraltet bezeichnet und man sah für sie keine rosige Zukunft. Der Space Shuttle sollte den Transport erheblich verbilligen, ein Flug wäre billiger als mit einer Ariane, bei einem vielfachen der Nutzlast. Doch es kam anders. Zum einen war der Space Shuttle nie bulliger als eine Ariane. Zum anderen zeigte sich, dass das Konzept die Rakete privat zu vermarkten die beste Lösung war. Arianespace konzentrierte sich auf die Kundenwünsche. Zum einen technisch: Ariane wurde zu einem Träger mit einem flexiblen Konzept der in der Regel 2 Satelliten auf einmal transportierte. Zum anderen in dem "Launch Service". Man bekam schnell einen Start, die Startkampagne wurde reduziert, so dass die Vorbereitungen kürzer waren und Kunden mussten nicht warten weil eine NASA oder DoD Nutzlast Vorrang hatte.

Die US Konkurrenz wurde zwar auch Anfang der neunziger Jahr privatisiert, konnte jedoch zwar neue Versionen der Atlas und Delta vorweisen, mit mehr Nutzlast, jedoch nicht mit der Flexibilität von Ariane mithalten. Mehr und mehr konzentrierten sich beide US Anbieter auf das Regierungsgeschäft. Zum einen gab es hier erheblich größere Erlöse als beim kommerziellen Geschäft und zum anderen war der Absatz gesichert. Wegen der US Gesetzeslage darf kein US Satellit auf einer nicht US Trägerrakete gestartet werden. Von der Regel gab es nur wenige Ausnahmen wie den Start des James Webb Teleskops auf einer Ariane 5.

Ariane 5 ist nicht der einzige Beweis, dass europäische Zusammenarbeit klappt. Airbus ist ein weiteres. Auch Airbus hat sich eine führende Rolle auf dem Flugzeugmarkt erkämpft gegen Boeing. Beide Projekte zeigen, dass wir in Europa mithalten können wenn wir es wollen. Beide Projekte zeigen auch, dass wir konkurrenzfähig in Europa sind und nicht die Produktion nach Russland oder China auslagern müssen, wenn wir am Ball bleiben und uns auf das Besinnen was der Markt will.

Es gibt auch Gegenbeispiele: Ich halte z.B.. die Vega Rakete nicht für einen Erfolg. Es gibt in diesem Marktsegment derzeit wenige Nutzlasten und eine große Konkurrenz - In den USA wie auch Russland. In beiden Ländern gibt es hunderte von ausgemusterten Atomraketen, die ohne Probleme einen 1-2 t Satelliten in den Orbit befördern können. Es ist auch für mich nicht nachvollziehbar warum sich die ESA mit Geldern an dem Aufbau des Startkomplexes für die Sojus in Kourou beteiligt. Natürlich hat Arianespace daran ein Interesse (die Nutzlast der Sojus für GTO Starts steigt von 1.7 auf 3.0 t, was sie für kleine Satelliten attraktiv macht). Doch wird die Rakete nicht in Europa gebaut. Wenn die Russen ein Startgelände bei uns haben wollen bitte - Aber dann sollen sie es selbst finanzieren und Miete dafür zahlen!

Das Geld (Gesamtsumme 223 Millionen Euro, ESA Anteil nicht bekannt) wäre besser in einem beschleunigten Ausbau der Ariane 5 investiert. Seit 2004 ist die Entwicklung der Oberstufe ESC-B gestoppt, welche die Nutzlast von 9.6 auf 11.7 t erhöhen könnte, weil man die Mittel für einen weiteren Testflug der Ariane 5 ECA und Nachbesserungen an dieser brauchte. Eine weitere Bodenstation für die europäischen Raumsonden Rosetta, Mars Express und Venus Express in Kourou wäre auch nützlicher als ein Startkomplex für einen Konkurrenten.

Samstag 27.1.2007 : AS-204

... oder Apollo 1. Damit beginnt die Woche der Raumfahrtunglücke: Traurig, aber wahr: alle Astronauten welche die USA im unmittelbaren Zusammenhang mit dem Raufhartprogramm verloren hat starben in der Woche vom 27.1. bis zum 2.2. markanterweise sogar noch genau in der Reihenfolge: Unglück am Boden, beim Start und beim Wiedereintritt. Fangen wir an mit AS-204, ein Test der später Apollo 1 genannt wurde.

AS-204 war ein Bodentest der Apollo Raumkapsel, bei der diese auf einer unbetankten Saturn 1B Rakete auf der Startplattform ein Übungs-Countdown durchgeführt wurde. Wie später im Flug war die Kapsel von den Bodensystemen getrennt Man sah dies als unkritisch, weil die Kapsel mit niedrigen Spannungen arbeitete und die Feuerwehr war so nicht in voller Bereitschaft. Wenige Wochen später sollte die Besatzung mit dieser Kapsel starten. Man war mit der Kapsel gut im Zeitplan - fast 3 Jahre vor dem Ende der Frist die Kennedy setzte war sie startklar, im Gegensatz zu dem Mondlander der viel zu schwer war und noch lange nicht einsatzbereit war.

Um Zeit zu sparen führte man mit der Besatzung Virgil Grissom, Edward White und Roger Chaffee gleichzeitig zwei Tests durch. Der eine war ein Drucktest der Kapsel. die Kapsel musste stabil gegen einen Außendruck von 0 sein. Im Inneren herrschte beim Flug ein Druck von 0.3 Atmosphären. Damit man dies am Boden bei einem Außendruck von 1 Atmosphäre machen konnte, führte man den Test bei einem Überdruck durch - Wie beim Flug in einer reinen Sauerstoffatmosphäre. Das erhöhte die Brandtgefahr natürlich enorm. Dieser Test hätte auch ohne Besatzung durchgeführt werden können. Der zweite Test war ein simulierter Countdown bei dem die Besatzung wie beim Start nur über Funk mit dem Kontrollzentrum korrespondierte.

Schon als die Besatzung 5 Stunden vor dem Unglück die Kapsel bestieg roch sie nach "saurer Milch". Später gab es dauernd Probleme mit dem Funk, was zu dem gehässigen Kommentar führte "Wie stellt ihr euch vor wie wir von dem Mond mit euch reden sollen, wenn ihr das nicht mal zwischen Startrampe und Blockhaus hinbekommt". Nach 5 Stunden unterbrach man den Countdown um sich dieser Probleme anzunehmen als um 18:31 lokaler Zeit plötzlich die Besatzung meldete "Feuer am Cockpit". Später kam als letzte Meldung "Holt uns hier raus". Der Druck im inneren stieg rasch an auf 29 psi, mehr als 2 Bar und die Temperatur war nicht messbar. Als Personal an der Kapsel anwesend war, gab es so starke Qualentwicklung, dass sie ohne Atemschutz nichts machen konnte, Flammen schlugen aus der Kapsel. Als man um 18:36 endlich die Luke öffnete, war das Feuer schon ausgegangen. Chaffee und Grissom lagen vor der Luke, die sie nicht aufbekommen konnten und White war auf seinem Sitz angeschnallt gewesen. Die Besatzung war wahrscheinlich nach 30 Sekunden erstickt. um 18:45 konnte ein Arzt nur noch den Tod der drei Astronauten feststellen.

In den folgenden Wochen und Monaten wurde das Unglück akribisch untersucht. Eine eindeutige Ursache konnte nicht gefunden werden. Klar war nur, dass der Brandt seine Ursache im Lebenserhaltungssystem links neben Grissoms Sitz hatte. Die wahrscheinliche Ursache war, das die Teflonisolierung der Kabel an Aluminium gescheuert hatte. Diese Teflonumhüllungen wahren mechanisch sehr empfindlich und nach einem Abscheuern konnte in der Sauerstoffatmosphäre ein Brandt leicht ausbrechen. Versuche zeigten, dass es sogar Lichtbogenentladungen vom Aluminium aus gab in der reinen Sauerstoffatmosphäre.

Bei der folgenden Untersuchung wurden zahlreiche Mängel in der Kapsel festgestellt. Die Besatzung konnte sich z.B.. nicht retten weil die Luke nach innen geöffnet werden musste, was bei einem Überdruck von 1 Bar (1 kg pro cm² Fläche) völlig unmöglich war. Man entdeckte vergessenes Material und Werkzeuge in der Kapsel. Die Raumanzüge aus Nylon waren brennbar und teilweise mit der Besatzung verschmolzen.  Der Geruch der anfangs bemerkt wurde stammte aus einem Leck der Kühlflüssigkeit. Diese wurde als korrosiv eingestuft.

Als Folge wurde die Luke ersetzt durch eine die von Innen auch bei Überdruck offenbar ist. Die Anzüge wurden völlig neu gestaltet und Nylon und andere brennbaren Materialen wurden verbannt. Kabelbäume wurden besser armiert und nicht an scharfen Kanten verlegt. Alle elektrischen Anschlüsse wurden gegen das Eindringen von Flüssigkeiten geschützt und gelötete Verbindungen durch geschweißte und geschraubte Verbindungen ersetzt. Die reine Sauerstoffatmosphäre wurde nun erst nach dem Start im Orbit ausgebaut. Beim Start herrschte normale Atmosphäre wie am Boden.

Auch gab es zahlreiche Änderungen in den Tests und der Organisation. Der NASA war auf einmal klar geworden, wie riskant man bisher verfahren hatte. Beim Gemini Programm gab es auch einige kritische Situationen, bei denen die Besatzung in großer Gefahr war. Apollo 1 führte zu dem Sicherheitsdenken, dass sie NASA die nächsten 20 Jahre einhalten sollte.

Die erste bemannte Apollo Mission fand nach einer Pause von mehr als eineinhalb Jahren im Oktober 1968 mit Apollo 7 statt. Rückwirkend wurde die Mission Apollo 1 benannt. Apollo 4-6 waren unbemannte Tests von Apollo Hardware. Apollo 2+3 wurde als Bezeichnung nie verwendet. Es gab jedoch 3 weitere Tests der Kapsel unter der Bezeichnung AS-201 bis AS-203.

Sonntag 28.1.2007 : Challenger

Challenger ExplosionAm 28.1.1986 startete die Raumfähre Challenger zu dem 25.sten Einsatz eines Space Shuttles. Der Flug war propagandistisch von der NASA angekündigt worden, weil erstmals eine Lehrerin - Judith Resnik mit ins All fliegen sollte und dabei Unterricht erteilen sollte. Die eigentlich Hauptaufgabe des Fluges war dagegen unspektakulär, es sollte der Nachrichtensatellit TDRSS-B ausgesetzt werden, der zu einer flotte von mindestens 3 Satelliten gehörte, welche die vielen Bodenstationen der NASA ersetzen sollten. Satelliten und vor allem das Space Shuttle würden von einer größeren Datenrate und einer Übertragung während des ganzen Orbits und nicht nur Teilen davon profitieren.

72 Sekunden nach dem Start explodierte die Challenger in 13 km Höhe, vorher hatte es keine Anzeichen für eine Fehlfunktion gegeben und der Sprecher des Kontrollzentrums fuhr hoch einige Zeit fort Daten und Geschwindigkeit durchzugeben, bevor er meldete - "We have a major Mailfunktion". Die genaue Ursache des Unglückes habe ich auf dieser Website schon an zwei Stellen ausführlich beschrieben, daher hier nur eine Kurzfassung:

Die Booster des Space Shuttles bestehen wir alle größeren Feststofftriebwerke aus einzelnen Segmenten die verbunden werden. An dieser Stelle sorgen Gummiringe dafür, dass sich nicht Metall auf Metall reibt und es so zu Spannungen kommt. Diese sind durch eine Zinkchromatpaste geschützt die kurzzeitig vor den heißen Verbrennungsgasen schützt. Diese kurze Zeit muss ausreichen, dass die Ringe durch den Druck der sich innen aufbaut in eine Vertiefung gedrückt werden und sich dann der Spalt schließt. Danach sollte kein Verbrennungsgas mehr in den Zwischenraum eindringen.

Auf den Aufnahmen des Starts konnte man jedoch noch am selben Tag feststellen, dass hier etwas schief gelaufen war: Schon kurz nach dem Abheben gab es eine braune Wolke an einer der Segmentgrenzen. Diese verschwand wieder und tauchte nicht mehr auf. Dies war wahrscheinlich der Gummiring der dabei verbrennt wurde. Danach sah man keine Gase austreten (wahrscheinlich hatte Aluminiumoxid als Verbrennungsprodukt sich abgelagert und dichtete ab) bis 59 Sekunden nach dem start als eine Flamme sichtbar wurde. Die Flamme durchtrennte wie ein Schneidbrenner eine der Stützen an denen der Booster am Tank hing. Er begann zu schlingern und bohrte sich in den Tank. Treibstoff trat aus und wurde durch die Flammen des Shuttles zur Explosion gebracht.

Die Besatzung wurde nicht durch die Explosion getötet, die Druckkabine war massiv genug dies zu überstehen, doch gab es einen sofortigen Druckverlust, der zur Ohnmacht führte und in Folge zum Tod. spätestens, als die Kabine mit hoher Geschwindigkeit auf das Meer aufschlug wurde die Besatzung getötet. Die NASA hatte übrigens bei der Entwicklung des Shuttles eine abtrennbare und an Fallschirmen wasserbar Druckkabine wegen der Mehrkosten und Nutzlasteinbußen gestrichen.

Als man das Unglück genauer untersuchte kamen Dinge ans Licht. Die Ursache war relativ schnell gefunden und konnte dann auch bei den aus dem Meer gefischten Teilen bestätigt werden. Als eine Kommission dies untersuchte, stellte sich heraus, dass man die Schwachstelle seit Jahren kannte: Schon nach den Testflügen wurde das System zurückgestuft von einem "redundanten" zu einem "nicht redundanten" System. Der Grund: Man hatte beobachtet, das der zweite Ring, der als Absicherung dienen sollte wenn der erste versagte, bei den sich schnell aufbauendem Innendruck keine Chance hatte sich noch in die Vertiefung zurückzuziehen. Er war also nutzlos. Weiterhin hab es schon vorher 5 mal abgesenkte Ringe in den Feststoffboostern und dabei entfielen 4 der 5 Vorkommnisse auf Starts bei niedrigen Temperaturen. In der Tat war es am Starttag extrem kalt für Florida. Es waren -5 °C und es gab Eiszapfen an der Startanlage.

Was dann passierte ist heute nahezu unglaublich: Techniker der Firma Thiokol vor Ort plädierten für eine Startabsage, weil sie sich nicht sicher waren ob das Gummi bei den niedrigen Temperaturen noch elastisch genug war schnell genug zurückzuweichen und den Spalt zu schließen. Die NASA drängte auf eine Entscheidung, weil der Start schon mehrmals verschoben worden war und ein ehrgeiziger Zeitplan (für 1986 weniger als 13 Starts) ins Wanken geriet. Das Management von Thiokol unterbrach die Telefonkonferenz und man drängte den verantwortlichen Techniker mit den Worten "Nun legen sie mal ihren Ingenieurshut ab und ziehen den Management Hut auf" zu einer Zustimmung.

Man startete also mit einem System dessen Sicherheitsmängel man genau kannte und riskierte bewusst das Leben der Besatzung. Der Verlust der Challenger bedeutete eine zweieinhalbjährige Pause, weitaus mehr als ursprünglich gedacht. Denn nun wurde das gesamte Shuttle System unter die Lupe genommen und unzählige Mängel und Nachlässigkeiten bei den vorherigen Flügen entdeckt. Viele Systeme mussten nachgebessert werden. Die Triebwerke wurden z.B.. auf 104 % Maximalschub begrenzt, ein Ausbau auf 109 % wurde aus Sicherheitsgründen verworfen. Die Feststoffbooster erhielten ein neues System für die Verbindungen und es wurde eine Rettungslucke angebracht, die jedoch nur bei der Landung von Nutzen ist.

In der folge änderte sich das gesamte Space Shuttle Programm: Nun sollte der Space Shuttle keine kommerziellen Nutzlasten mehr befördern. Menschen sollten nicht ihr Leben für Kommunikationssatelliten riskieren. Das Militär zog sich aus dem Space Shuttle Projekt zurück. Er war für sie nun zu unzuverlässig geworden und orderte die Titan 4. eine für 2 Millairden USD gebaute Startbasis in Vandenberg in Kalifornien sah keinen einzigen Flug. Zuletzt wurde ein neuer Orbiter bestellt um die Challenger zu ersetzen, die Endeavour.

Die Kosten des Verlusts von Challenger waren enorm, etwa 2.8 Millairden USD für Umrüstungsarbeiten, 2.4 Milliarden für einen neuen Orbiter, die Endeavour und als Folge mittelfristig (für die nächsten Jahre) etwa 2-3 Milliarden um die Produktion an alten Trägerraketen wieder aufzunehmen und neue Versionen dieser zu entwickeln. (Titan 4, Delta 2 und Atlas II).

Donnerstag 1.2.2007: Columbia

Am 1.2.2003 zerbrach die Raumfähre Columbia in 60 km Höhe bei einer Geschwindigkeit von 5.5 km/s beim Wiedereintritt nach der letzten Spacehab Mission bevor die wissenschaftliche Arbeit nur noch auf der Raumstation ISS durchgeführt werden sollte. Der Wiedereintrittskorridor verlief über die USA so dass dieses Ereignis breit beobachtet wurde.

Als man die Raumfähre verloren hatte war der Schock tief. Zum einen war dies die 113 Shuttle Mission. 87 Missionen waren seit Challenger fehlerfrei verlaufen. Man hatte nun also Zutrauen in die Raumfähre und erwartete Probleme beim Start, aber nicht beim Wiedereintritt. Vor allem wusste aber man zuerst nicht die Ursache. Bei Challenger zeigten die Kameras sehr schnell die Ursache durch die Rauchgasfahne beim Start und die sich entwickelnde Stichflamme an der Feststoffrakete und es gab natürlich die Besprechung bei der man die Bedenken vorgebracht hatte.

Die einzige Anomalie beim start war ein Stück Isoliermasse das 81 Sekunden nach dem Start auf den Flügel geprallt war. Derartiges war schon öfters vorgekommen und der Zwischenfall wurde auch untersucht, jedoch nicht als gravierend eingeschätzt. So tappte man im Dunkeln und vermutete z.B.. auch eine Kollision mit Weltraummüll oder einem Mikrometeoriten als Ursache. Was man wusste war das nach Radarbeobachtungen sich ein Stück von Columbia entfernte als diese schon im Orbit war und man hatte eben diesen Vorfall beim Start. Doch es war das einzige Vorkommnis und später fand man weitere Hinweise wie z.B.. orangene Ablagerungen auf Hitzeschutzkacheln. Das einsammeln der Bruchstücke die sich über 3 US Bundesstatten verteilten geriet zum Puzzlespiel.

Warum weigerte sich die NASA zuwest sehr lange (und noch während der Untersuchung) das Schaumstück als Ursache anzuerkennen? Nun der Space Shuttle tank besteht aus einer leichten Aluminiumlegierung welche weniger als 29 t wiegt und dabei über 700 t an Treibstoffen aufnimmt. Diese Treibstoffe sind flüssiger Sauerstoff und flüssiger Wasserstoff. Sie verdampfen bei -183 und -251°C, d.h. es ist eine Isolierung des Tanks notwendig um ein massives Verdampfen zu verhindern. Bei den alten Saturn Raketen war diese im inneren angebracht. Sie konnte also nie abplatzen. Bei anderen Hochstufen die wesentlich kleiner als der Tank sind handelt es sich um feste Schalten die aufgenietet oder gespannt werden. Beim Shuttle Tank hat man sich wegen der schieren Größe für ein Aufsprühen entschieden. Die Isolierung besteht aus Polyurethanschaum, den man auch auf der Erde für Isolierungen nimmt. Damit in diesen nicht Feuchtigkeit eindringt und beim Gefrieren durch die Kälte des Treibstoffs zu Eis wird (und Stücke der Isolierung absprengt) ist er mit einem orangener Lack besprüht, der die Oberfläche wasserabweisend macht. Trotzdem gab es immer wieder Fälle in denen kleine Stücke der Isolierung sich in der Vergangenheit gelöst hatten und mit dem Orbiter kollidierten. Man hatte diese Vorfälle untersucht dafür sogar ein eigenes Computerprogramm namens CRATER geschrieben und nie Beschädigungen festgestellt. Dies geschah auch diesmal nachdem man 2 Stunden nach dem Start die Kameraufnahmen ausgewertet hatte. Die Ergebnisse wurden am 24.1.2003 präsentiert und man sah keine Gefahr für die Mission.

Der Schaum ist eine feste, aber zerbrechliche Masse, vielleicht vergleichbar Styropor. Das Stück das abging war allerdings groß: 53-69 cm lang und 30-46 cm breit. Es stammte von der Y förmigen Stütze mit der der Orbiter am Tank befestigt war. Diese Stützen und Leitungen sind Hauptursachen von abplatzenden Stücken. Es wog wahrscheinlich etwa 800 g. Die Filmaufnahmen zeigten wie es aufschlug und dabei zerbröselte. Das wäre zu erwarten und sollte keine Gefahr für die Hitzeschutzkacheln sein.

Der Fehlschluss war, dass man sich auf die Hitzeschutzkacheln konzentrierte. Unter dem Rumpf befinden sich einige Tausend dieser Kacheln, ein keramisches Material aus Keramikfasern mit vielen Hohlräumen und einer Glasur. Selbst wenn ein Schaumstück eine oder mehrere Kacheln zerstört hätte, so macht dies nichts aus. Bei jedem Shuttle Flug gehen einzelne dieser Kacheln verloren. Solange die Fläche nicht zu groß ist schadet dies der Columbia nicht.

Was jedoch passiert war, zeigte erst die computerunterstützte Auswertung der Startaufnahmen. Das Bruchstück schlug nicht auf der Flügelunterseite auf, sondern der Kante zwischen den RCC Panels 5 bis 9.  RCC Panels sind Werkstoffe aus verstärkten Kohlestofffasern in einer Kohlenstoffmatrix, einem Material sehr unempfindlich gegen die Temperaturen von bis zu 1600 ° an den Flügelkanten, leicht. Aber auch sehr spröde. Zwar ist es hart, doch wenn s bricht, dann sind es größere Stücke.

Das nächste was man vergaß war wie schnell ein so leichtes Stück Schaumstoff abgebremst wird. Selbst in dieser Höhe ist die Luft noch dick genug um ein mit mehrfacher Überschallgeschwindigkeit fliegendes Teil innerhalb von Sekundenbruchteilen abzubremsen. Auswertungen der Videos ergaben eine Aufprallgeschwindigkeit von 670-920 km/h.

Erst als man ein originale RCC Panel mit Schaumstücken der angegebenen Größe mit einer Kanone auf 800 km/h beschleunigt beschoss durchschlug es das Panel und machte 40-45 cm große Löcher. Möglicherweise wurde das Panel nicht nur beschädigt sondern löste sich von der Fähre. Das wäre das Stück das sich im Orbit von der Raumfähre weg bewegte. So konnte heißes Plasma eindringen. Temperatursensoren im Flügel zeigten einen Anstieg in den Temperaturen, gefolgt von einem Ausfall. Der Flügel besteht aus Aluminium. Dieses schmilzt bei 670 °C und schon vorher erwicht es. Als Folge verlor der Flügel an Integrität und brach, der Orbiter kippte und brach auseinander.

Der Untersuchungsbereicht wunde am 26.8.2003 veröffentlicht und enthielt neben diesen Tatsachen auch Vorwürfe an das Management der NASA. Um Kosten zu sparen war die NASA noch abhängiger von Industriefirmen geworden. Nun übernahmen diese auch noch die ganze Wartung und Instandhaltung des Space Shuttles. Das führte zu einem Mangel an Kompetenz bei der NASA.

Das Problem war nun, das man nun zwar die Isolierung de Tanks verbessern konnte, so dass weniger Isolierung abgeht, jedoch nicht ausschließen konnte, das es nicht wieder vorkommt (und in der Tat löste sich beim nächsten Shuttleflug wieder ein Stück ab). Weiterhin gab es natürlich die Möglichkeit, dass die Raumfähre durch Weltraummüll beschädigt werden kann. So war eine Forderung, dass man die Besatzung für diesen Fall retten muss können. Eine Reparatur im Orbit ist nach heutigem Stand nicht unter allen Umständen möglich, dafür sind die Kacheln zu unterschiedlich in Form und Größe. In der Praxis bedeutete dies, dass der Space Shuttle nur noch zur ISS fliegen dürfte, da man dann dort ausharren könnte bis Russland einige Sojus Kapseln zur Rettung der Astronauten entsendet oder ein zweiter Shuttle startet um sie abzuholen. Erst nach 2 Jahren gab die NASA bekannt, dass man eine Servicemission für das Weltraumteleskop Hubble wird starten, nachdem man nun wieder genügend Vertrauen in das Space Shuttle hat. Ein zweites Shuttle soll dazu auf der zweiten Startrampe stehen um in einem Notfall die Besatzung zu bergen.

Als Folge des Unglückes kündigte George Bush am 14.1.2004 an, das die Space Shuttles nur noch die internationale Raumstation fertig stellen sollen und dann im Jahre 2010 ausgemustert werden. Für danach entwickelt die NASA nun wieder Kapseln wie bei Apollo die aber nicht vor 2014/15 zur Verfügung stehen werden.

Freitag 2.2.2007 : Das Discovery Programm

Das Discovery Programm war eine der Speerspitzen der NASA in den frühen neunziger Jahren. Wissenschaftliche Missionen, vor allem zu den Planeten sollten schneller und billiger werden. Das Discovery Programm hatte mehrere Zielsetzungen:

Und wirklich waren die ersten Discovery Missionen ein gutes Beispiel dafür: NEAR war eine spezialisierte Sonde zur Erforschung eines Asteroiden. Sie war relativ preiswert gewesen und brachte die erste systematische Untersuchung eines Asteroiden, auch wenn durch einen Fehler die Reisezeit verlängert war. Pathfinder erprobte neue Technologien bei der Marslandung und einen Rover.

Es folgten nach der ersten Ausschreibung 1992 alle 2 Jahre eine Runde bei der jeweils 2 Sonden selektiert wurden: In Runde 2 Lunar Prospector und Stardust, in Runde 3Genesis und CONTOUR, in Runde 4 Deep Impact und Messenger und in Runde 5 Dawn und Kepler, wobei Kepler die einzige Mission ist die nicht mit der Erforschung des Sonnensystems zu tun hat.

Doch es gab auch Rückschläge. CONTOUR ging kurz nach dem Start verloren. Bei Genesis versagte der Fallschirmmechanismus. Bei dem !998 er Marsprogramm, das nicht zum Discovery Programm gehörte gab es sogar den Totalverlust von zwei Sonden. Man erkennte, dass man nicht zu start sparen darf, weil sonst wichtige Tests wie der des Fallschirmmechanismus von Genesis unterbleiben. Das führte dazu, dass die Kosten für eine Discovery Mission laufend angehoben wurden. Das führte zum einen zu anspruchsvolleren Missionen wie es Messenger und Dawn sind. Zum anderen nähern sich die Discovery Missionen in den Kosten normalen Planetenmissionen.

Nach dem Amtsantritt von George W. Bush gab es eine Pause. Dawn und Kepler wurden noch im letzten Haushaltsjahr von Clinton Ende Dezember 2001 genehmigt. Seitdem erfolgte keine neue Selektion von Sonden. Nach 5 Jahren Pause gab es  2006 wieder einen Aufruf Vorschläge für eine neue Discovery Mission zu machen, für die nun folgende Rahmenbedingungen gelten: 425 Millionen USD Gesamtkosten und maximal 36 Monate von der Genehmigung bis zum Start.

Im Oktober 2006 wurden 3 Missionen selektiert für weitere Studien, d.h. diese Missionen bekommen Gelder um das Konzept genauer auszuarbeiten. Es handelt sich um folgende 3 Studien:

Die ersten beiden Vorschläge stimmen vom Goddard Zentrum der NASA, der letzte vom JPL. Alle 3 bekommen nun 1.2 Millionen USD für weitere Studien. VESPER wurde schon zweimal vorgeschlagen und nie selektiert. Es hat nur Außenseiterchancen, zumal sich seine Ziele auch mit Venus Express überschneiden.

GRAIL hat den Vorteil, dass es sehr wichtige Daten für eine zukünftige bemannte Mondlandung liefern würde. Es passt also sehr gut in das Konzept von Bushs Rückkehr zum Mond. OSIRIS gilt nach dem Scheitern von Hayabusa als das schwierigste und anspruchsvollste der drei Unternehmen. Erst nach den Studien wird entschieden ob die NASA eine, zwei oder aus Budgetgründen auch gar keine Mission aufgreift. Bessere Chancen haben "Opportunity Missions" bei denen man schon existierende Hardware ein zweites mal nutzt. In diesem Falle die passivierten, aber noch funktionsfähigen Raumsonden Stardust und Deep Impact:

Deise Missionen erhalten jeweils 250.000 USD für weitere Studien und müssten mit einem Budget von 35 Millionen USD auskommen. Für sie steht die Chance gut, das zwei von ihnen umgesetzt werden. Am reizvollsten ist sicher NeXT, da man einen vergleich machen kann wie sich ein Komet in etwas mehr als 5 Jahren verändert. Doch Stardusts Kamera ist keine echte Teleoptik. Die Aufnahmen werden nicht sehr scharf sein. Deep Impact verfügt über eine bessere Kamera und der Vorbeiflug an Beothin wäre früher, was die Möglichkeit eines Scheiterns reduziert und die Kosten senkt. Die EPOCh Mission ist der wackeligste Kandidat. Die Kamera von Deep Impact hat eine relativ kleine Optik und 2008 wird Kepler starten mit einem sehr leistungsfähigen Teleskop und auch nach erdähnlichen Planeten suchen. Eine ähnliche Aufgabe hat der europäische Satellit COROT der seit Dezember 2006 im Orbit ist.


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