Monat: Januar 2007

Am 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: Continue reading „Challenger“ →

… 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.

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.

Damit 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 90 er 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.

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).