{"id":15970,"date":"2022-06-26T20:53:04","date_gmt":"2022-06-26T18:53:04","guid":{"rendered":"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/blog\/?p=15970"},"modified":"2022-06-26T21:03:21","modified_gmt":"2022-06-26T19:03:21","slug":"die-unglueckssonde-galileo","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/blog\/2022\/06\/26\/die-unglueckssonde-galileo\/","title":{"rendered":"Die Unglückssonde Galileo"},"content":{"rendered":"

Zeit, dass ich mal von dem Voyager-Nachfolgeprojekt berichte. Galileo startete als ambitioniertes Projekt und scheiterte dann doch ziemlich, wenn auch nicht vollständig. Den meisten Bloglesern wird das \u201eAntennenproblem\u201c noch im Gedächtnis haften geblieben sein. Doch es war nur eine, wenn auch das Schwerwiegendste in einer langen Serie von Pannen.\"\"<\/p>\n

Voyager vernachlässigt \u2013 mit Folgen<\/h3>\n

Doch fangen wir mal chronologisch an. Die erste Panne betraf nicht mal Galileo, sondern Voyager 2. Galileo bekam am 14.4.1977 das inoffizielle NASA-Okay als Voyager-Nachfolgeprojekt. Im Oktober folgte die Freigabe durch den US-Kongress, sodass auch die Finanzierung gesichert war. Wie oft bei solchen Projekten wandern Verantwortliche von einem Projekt zum anderen. So waren viele, die eigentlich an Voyager arbeiteten nun damit beschäftigt am Design von Galileo zu arbeiten. Sie konnten schließlich so nahtlos an die Arbeit bei Voyager anknüpfen und sie hatten ja Zeit \u2013 mit dem Bau und Start der Sonden hatten sie nichts zu tun. Bis die erste Jupiter erreichen sollte, würden auch eineinhalb Jahre vergehen \u2013 dachte man. Man bedachte aber nicht das man nun eine viel autonome Raumsonde hatte.. Man vergaß im Frühjahr 1978 einfach Voyager 2<\/a>, die sowieso nach Voyager 1 Jupiter erreichen sollte für eine Woche zu kontaktieren. Nun schlugen die sorgsam implementierten Algorithmen zu, die Voyager ein langes Leben garantieren sollten. Der Computer überwachte auch den Empfänger. Sollte dieser eine Woche lang kein Signal liefern so schaltete er automatisch auf den Reservesender um. Das tat Voyager 2 im April 1978. Dummerweise war im Reservesender aber ein Bauteil defekt, dass die Empfangsfrequenz auf das stärkste Signal festlegte. Das kennt der eine oder andere vielleicht noch von seinem UKW-Radio wo die Technik PLL<\/a> heißt.<\/p>\n

Nun erst bemerkte man den Vorfall und versuchte eine Kommunikation zu etablieren. Aufgrund eines defekten 75 \u00b5F Kondensators klappte das aber nicht. Die Frequenz bei der Voyager empfing, und die Sendefrequenz waren zwar identisch, aber die Sonde konnte bei dieser Frequenz kein Signal empfangen. Durch den Dopplereffekt \u2013 die Erde bewegt sich mit rund 30 km\/s und die Sonde mit etwa 15 km\/s, war das Signal verschoben und nicht im Bereich der Zentralfrequenz. Für TOPS, den Vorgänger von Voyager rechnete man mit einem Dopplereffekt von bis zu 3 MHz, das ist schon eine ziemliche Abweichung. Immerhin: derselbe Algorithmus, der auf den Reserveempfänger umschaltete sollte auch nach 12 Stunden zurückschalten, wenn auch auf dem Reserveempfänger es keinen Empfang gab. Das klappte auch und man konnte erste Kommandos zu Voyager 2 senden, darunter das Rücksetzen des Timers. Doch nur kurz: Nach 30 Sekunden verstummte der primäre Empfänger für immer. Wahrscheinlich sind die Sicherungen durch einen zu hohen Stromverbrauch durchgebrannt. Nun hieß es eine weitere Woche warten. Und nun bekam Voyager 2 auch den Support, den es vorher nicht mehr gegeben hatte. 24\/7 wurde sie von den 64 m Antennen getrackt. Am 13.4.1978 sandte man Kommandos über einen breiten Frequenzbereich und konnte wieder Kommunikation herstellen. Im Laufe der Zeit verstand man das Problem und passte die Sendefrequenz an. Problematisch blieb es aber, denn selbst kleine Temperaturerhöhungen, wenn z.B. der stärkere Sender angeschaltet wurden, beeinflussten die Empfangsfrequenz, die man auf 30 Hz genau treffen musste. Seitdem klappt die Kommunikation mit Voyager 2 \u2013 und sie wurde seitdem immer mindestens einmal in der Woche kontaktiert …<\/p>\n

Trägerraketenkarussel<\/h3>\n

Galileo sollte nach den Planungen zuerst mit einer Shuttle\/IUS Kombination 1982 starten. Bei dieser Oberstufe dürfte der Orbiter maximal 1.500 kg wiegen, trotzdem war noch ein Vorbeiflug an Mars nötig um Jupiter zu erreichen. Doch das Sondengewicht stieg an. Erreichte sehr bald das spätere Endgewicht von über 2.500 kg, woran der Orbiter schuld ist, der ursprünglich ohne Antriebsmodul und Instrumente 400 kg wiegen sollte, aber dann fast 1.000 kg wog.<\/p>\n

In den nächsten Jahren gab es dann etliche Planungen wie man die Kombination starten könnte. Man erwog eine Trennung von Orbiter und Probe und zwei getrennte Starts auf Titan-Raketen. Doch die Standard-Titan waren bald auch zu klein für den Orbiter. Dann ein getrennter Start auf dem Space Shuttle mit einer weiteren Oberstufe auf der IUS. Schließlich wurde die Entwicklung der Centaur G Prime<\/a> beschlossen, einer Centaur mit vergrößerten Tanks die auf dem Space Shuttle eingesetzt werden sollte. Sie konnte Galileo zu Jupiter befördern war aber an der Nutzlastgrenze des Space Shuttle nur die beiden letzten Shuttles \u2013 Discovery und Atlantis hatten die erforderliche Nutzlast dafür. So stand einem Start im Mai 1986 endlich nichts mehr im Wege, bis am 28.1.1986 die Challenger explodierte. Die Centaur G Prime bekam wegen der über 20 t kryogene Treibstoffe nun Startverbot und man suchte nach neuen Lösungen. Diese bestanden in einem Gravity Assist. Gravity Assists wurden schon vorher untersucht, als Alternative zu einem direkten Start um mit schwächeren Trägern auszukommen. Mit der IUS, die nun wieder gewählt wurde, war aber nur die Geschwindigkeit erreichbar die zu Venus oder Mars führt. Es fehlten über 5 km\/s um zu Jupiter zu kommen. Diese Geschwindigkeit sollten nun drei Vorbeiflüge an Venus und Erde liefern. Das verlängerte aber die Reise um fünf Jahre. Die meisten Aufnahmen, die Galileo machte, stammen aber von diesen Vorbeiflügen. Das konnte damals aber noch keiner voraussehen.<\/p>\n

Dauerproblem: Die Finanzen<\/h3>\n

Als Galileo genehmigt<\/a> wurde, ging man von einem Finanzbedarf von 285 Millionen Dollar aus. Voyager war kurz vorher gestartet worden und kostete über vier Jahre 487 Millionen Dollar, ähnlich lange sollte die Mission von Galileo dauern. Das war also schon optimistisch, denn zum einen war der Bau einer zweiten Sonde relativ billig. Zum anderen gab es in den frühen Siebzigern aufgrund der Ölkrise eine sehr hohe Inflation, wie jetzt gerade wieder. Die 487 Millionen waren also 1978 weitaus mehr wert. Sehr bald blieb es nicht dabei. Sowohl die IUS wie auch Centaurentwicklung waren kostenintensiv und Galileo hatte die IUS<\/a> mitzufinanzieren, die Centaurentwicklung sogar komplett zu finanzieren.<\/p>\n

Alles ging relativ gut, bis unter der Reagan Regierung man das Budget für Forschung bei der NASA zusammenstrich. Zahlreiche Projekte wurden damals eingestellt wie eine Sonde zum Kometen Encke, darunter auch zwei Prestigeprojekte die man mit der ESA zusammen entwickelte \u2013 eine Mission zu Halley und eine Sonde welche die Sonnenpole erforschen sollte. Die ESA Sonden sollten so Einzelgänger bleiben. Auch Galileo stand auf der Kippe. Proteste von Wissenschaftlern und Appelle an die Öffentlichkeit von Carl Sagan sorgten für Druck, das wichtigste Argument dürfte aber gewesen sein, das man bis 1981 schon 230 Millionen Dollar für das Projekt ausgegeben hatte. Damals ging man für 700 Millionen Dollar nur für die Sonde aus, was nun schon mehr als doppelt so viel war wie 1978.<\/p>\n

Das waren denn auch die Kosten 1986. Nun kam die Startverschiebung auf 1989<\/a> und die kosten explodierten regelrecht: Die Kosten für die Raumsonde durch Einlagern, Demontage und erneute Startvorbereitung von 700 auf 892 Millionen Dollar, die für die Missionsüberwachung durch eine um vier Jahre längere Mission von 200 auf 462 Millionen Dollar. Zusammen also 1.354 Millionen Dollar oder knapp 50 Prozent mehr. Richtig preiswert wurde Galileo erst als nach der Primärmission die Mission zweimal verlängert wurde und man dann die Kosten drastisch reduzierte.<\/p>\n

<\/a>Das Antennenproblem<\/h3>\n

Galileo war die erste und blieb auch einzige Raumsonde, die eine entfaltbare Antenne einsetzte. Sie waren nicht neu, 1974 hatte man mit dem Satelliten ATS-6 schon eine entfaltbare Antenne von über 9 m Durchmesser getestet, die erste Generation der TDRS Satelliten<\/a> die ab 1982 starteten, setzten sie routinemäßig ein. Von ihren Antennen stammte auch die von Galileo ab, sie müsste aber für das X-Band modifiziert werden, um die geforderte Oberflächengenauigkeit einzuhalten. Doch damit hatte das Problem, das später auftrat nichts zu tun.<\/p>\n

Beim Start ist die Antenne wie ein Regenschirm zusammengefaltet und danach sollte sie entfaltet werden. Da Galileo aber zuerst zur Venus fliegen sollte, verschob man dies, um die thermische Belastung der dünnen Folie, die den Reflektor bildete, zu reduzieren. Als man die Antenne dann entfaltete, klappte das bei einigen Rippen nicht. Die Antenne öffnete sich nur um 35 bis 43 Grad. Man analysierte das Problem und befand schließlich das, das Schmiermittel nicht mehr vorhanden war. Ohne das war im Vakuum aber eine feste Verbindung \u201eKaltschweißen\u201c genannt, möglich. Doch wie konnte das Schmiermittel, ein Molybdänsulfid, verloren gehen? Die Antenne wurde von Harris in Florida gefertigt und fuhr in zusammengefaltetem Zustande viermal durch die ganze USA:<\/p>\n