Fast ein Jahr Web-Log

Nicht ganz ein Jahr, das ist erst übermorgen, aber ich habe mir vor einem Jahr vorgenommen. so alle 2 Wochen ein Log zu veröffentlichen (ich sage bewusst nicht Blog, weil ich nicht vorhabe mein Leben hier öffentlich zu machen, sondern es mir mehr um meine Gedanken geht). Mit Nr. 27 habe ich das geschafft, obwohl mir stellenweise über Wochen nix eingefallen ist.

Beginnen wir mit dem zweiten Jahr mit einem Raumfahrtthema – Was auch sonst, denn es ist mein Hobby und die alten Logs enthalten dazu massig viel. Es ist viel einfacher hier aktuelle Ereignisse aufzugreifen anstatt dauernd Aufsätze zu editieren, die dann nach einem Jahr nicht mehr aktuell sind.

Heute geht es um die nächste Mars Sonde Phoenix.

PhoenixPhoenix ist derzeit im Cape Kennedy und soll am 3.8.2007 starten. An und für sich ist dies nichts soo aufregendes, seit 1997 starten die USA in jedem Startfenster zum Mars 1-2 Sonden, auch 2009 ist eine geplant. Das besondere ist, dass Phoenix keine neue Sonde ist. Phoenix hatte ursprünglich den Projektnamen „Mars 2001 Surveyor Lander“ und war wie der Name verrät für einen Start im Jahre 2001 vorgesehen.

Der Verlust des Polar Landers, auf dessen Technologie Phoenix basiert im Jahre 1999 führte zu einem Strategiewechsel. Im Jahre 1999 gingen beide Marssonden der NAS verloren. Ursachen waren, wie man später feststellte Mängel im Projekt. Die neuen Marssonden sollten viel preiswerter als die alten werden und trotzdem die gleiche Leistung bringen und dadurch gab es Fehler. Beim Mars Climate Orbiter war das Team zu unerfahren und klein um einen Navigationsfehler verursacht durch eine ungenügende Abstimmung mit dem Hersteller der Software nicht zu bemerken und beim Mars Polar Lander lieferte ein Sensor beim Aktiveren zuerst verwirrende Signale, die man durch ein Softwareupdate hätte erkennen können. Ein Test des Sensors unterblieb aus Kostengründen und die Ursache erkannte man erst als man den baugleichen Sensor bei Phoenix testete.

Als Folge investierte man die Mittel die man für den 2001 vorgesehenen Lander zur Verfügung stellte in den Orbiter um hier Mängel im Management abzustellen und die Sonde besser durchzuchecken. Der Lander wurde fertig gebaut, dann eingelagert und erst mal vergessen. Als für 2007 die nächste Mission ausgeschrieben wurde war unter den Vorschlägen auch der den Lander nun zu starten, natürlich generalüberholt und teilweise mit verbesserten Instrumenten (so hat die Kamera nun z.B. CCD Sensoren mit 1 MPixel Fläche anstatt 0.128 MPixel).

Die Mission ist wie beim Mars Polar Lander nahe des Pols zu landen um dort Untersuchungen anzustellen. Der Lindert wurde so gewählt, weil man dort zum einen Eis unterhalb des Bodens erwartet und zum anderen im Sommer man sehr viel Sonne über 120-150 Tage hat, so lange soll die Primärmission dauern.

Doch Phoenix ist auch ein Beispiel wie teuer eine Mission werden kann wenn man sie verschiebt. Ursprünglich sollte der Lander in etwa genauso teurer werden wie ein Vorgänger Mars Polar Lander. Er wurde aber erheblich teurer. Das zeigt dieser Vergleich:

Mars Polar Lander Phoenix
Raumsonde 110 Millionen US-$ 154 Millionen US-$
Instrumente (mit dabei) 54 Millionen US-$
Start 54 Millionen US-$ 79 Millionen US-$
Missionsdurchführung 10 Millionen US-$ 98.3 Millionen US-$

Nun muss man natürlich die Inflation berücksichtigen und dass zusätzliche Kosten angefallen sind durch das Einlagern. Die Kosten von Trägerrakete und Raumsonde sind daher nicht so viel höher als man meint. Das weitere Kosten anfielen um die Experimente zu verbessern ist auch klar, erhöht aber auch den Nutzen der Mission. Der Hauptunterschied sind die Missionsdurchführungskosten. Hier stecken zum einen die Erfahrungen er NASA beim Verlust der Raumsonden 1999, nun verfügt man über mehr Personal und mehr Kapazitäten, dieser enorme Anstieg repräsentiert aber auch, dass man praktisch zwischen 2003 und 2007 nochmals die Ausgaben für die Teams hatte die man bis 2001 schon hatte, weil diese nun die Sonde reaktivieren mussten, die Änderungen die seitdem anfielen umsetzen mussten und und und….

Das ist etwas sehr typisches für Raumfahrtprogramme: Das Fachpersonal muss erhalten werden. Man kann es nicht einfach entlassen und damit sein Fachwissen verlieren. Also fallen Kosten an, auch wenn sich nichts am Projekt tut. Noch wirksamer ist es mehrfach um zu planen, dann braucht man sogar noch zusätzliches Personal. Bei dem Vorläufer der ISS, der Raumstation Freedom, später Alpha hat man über 10 Jahre Planung (die laufend geändert wurde) mehr als 8 Milliarden Dollar ausgeben. Soviel sollte die Raumstation ursprünglich mal kosten, doch dies war zu teuer. Ein anderes Beispiel ist die Raumsonde Galileo. Galileo wurde aus zwei Gründen recht teuer: Zum einen die ständigen Veränderungen des Startplanes (Verschiebung des Starts um Jahre, mehrfacher Wechsel der Oberstufe und Trägerrakete) und dann die durch den Verlust des Space Shuttles Challenger bedingte Veränderung der Reiseroute (6 Jahre Flugzeit anstatt 2) und die Verschiebung des Starts um 3 Jahre.

Hierzu auch einige Daten:

Zeit Startzeitpunkt Kosten [Mill $]
Nov. 1977 4.1.1982 285
1979 5/1984 und 7/1985 395-485
Feb. 1982 700
Mai 1985 5/1986 865
Oktober 1989 Oktober 1989 1354

Der Ankunftstermin am Jupiter verschob sich entsprechend von Juni 1984 auf Dezember 1995. Natürlich gab es bei Galileo wie in anderen Projekten auch Kostenüberschreitungen. Die ISS kostet heute wegen der Verzögerungen die entstanden sind zum einen durch nicht rechtzeitig fertiggestellte Bauelemente wie auch den Verlust der Columbia bis heute weitaus mehr , als man für die Raumstation ursprünglich über die gesamte Betriebsdauer von 15 Jahren ausgeben wollte.

Was zieht man als Lehre daraus: Ein Raumfahrtprojekt sollte man möglichst „durchziehen“ – Jede Verzögerung verteuert es nur unnötig. Es ist nun mal nicht wie bei einem Ratenkauf wo man für die doppelte Laufzeit nur unerheblich mehr zahlt als für die einfache. Doch diese Erkenntnis ist leider nicht bei den Politikern angekommen. Insbesondere in den USA werden gerne mal die Gelder für Missionen gekürzt, was im Endeffekt immer eine Verteuerung bedeutet hat.

Wie kann man die Kosten für Missionen senken? Nun es geht eigentlich recht einfach. Bei Satelliten handelt es sich in der Regel um Einzelexemplare. Die entwicklungskosten sind sehr hoch und die Fertigungskosten dann relativ gering. Ideal wäre also wenn man ein und denselben Satelliten oder Raumsonde mehrfach nutzen könnte. Bei Satelliten ist dies der Fall. Meteorologische Satelliten werden in Kleinserien von 3-6 Exemplaren gefertigt, dann eingelagert und über einen längeren Zeitraum gestartet. Kommunikationssatelliten bestehen aus einem gemeinsamen Bus und individueller Kommunikationsnutzlast. Ab und an wird auch ein Satellit nach einem Verlust nachgebaut, so z.B. Cluster II und Cryosat II. Dann fallen nur 33-50 % der Kosten für das erste Exemplar an.

Bei Planetensonden ging dies in der Regel noch nicht. Es gab jedoch einige Ausnahmen: Mariner 5 war ein umgebautes Mariner 4 Reserve-Exemplar für die Reise zur Venus, Mariner 8+9 basierten weitgehend auf Mariner 6+7 und waren trotz anspruchsvollerer Mission preiswerter. Pioneer Venus benutzte einen gemeinsamen Bus für den Orbiter und die Proben.

Im Normalfall verhindern spezifische Missionsanforderungen das einfache benutzen einer schon existierenden Sonde. Man erhoffte sich vom Space Shuttle eine solche Reduzierung der Startkosten, dass man jedoch einen gemeinsamen, nicht optimierten Bus für viele Missionen einsetzen könnte und so man trotz höherer Startmasse (gleichbedeutend mit höheren Kosten) einen Gewinn vorweisen kann. Doch wie wir alle wissen kam es anders.

Was immer möglich ist, ist mehrere Sonden zu bauen und diese zu starten: Die zweiet oder dritte bekommt man dann zu einem Bruchteil der Kostend er ersten. Solange die Technologie nicht so zuverlässig war wie heute und Raketenstarts relativ preiswert, etwa bis Mitte der 70 er Jahre tat man dies auch. Heute ist der Vorteil gering. Bei den Gesamtkosten des Phoenix macht die Raumsonde nur einen kleinen Anteil aus.