2 British Science Festival Brighton 2017: Logik, Turbulenz, British Science Geeks im 20. Jrh., Cassini und das Brighton Museum

Logik ist immer gut. Sie hilft nicht nur im Alltag, das Leben einfach und relaxed zu bewältigen, sondern macht auch Spaß als Herausforderung. In meiner ersten Vorlesung am Donnerstag des Science Festivals von John Howse geht es um Mathe und zahlreiche Logik-Probleme. Weiterlesen

Rover rollt auf der Erde, gesteuert aus der ISS

ESA-Astronaut Tim Peake steuert erstmals am Freitag, 29. April 2016 von der ISS aus einen Rover auf der Erde. Das Meteron-Projekt, an dem mehrere internationale Raumfahrtagenturen beteiligt sind, soll ein erster Schritt zur gemeinsamen Erforschung unseres Sonnensystems durch Roboter und Menschen sein.

Der Schwerpunkt liegt dabei auf der manuellen und automatischen Steuerung unter variierenden Lichtverhältnissen, einschließlich absoluter Dunkelheit. Dabei rollt der Rover in einem der Marsoberfläche nachempfundenen Testbett von Airbus DS, in Stevenage, Großbritannien.

Das Experiment setzt das „Disruption Tolerant Networking“ (DTN) ein, ein Weltraum-Internet, um Befehle von der ISS zum Rover zu senden. Diese Netzwerk-Technologie kann mit Kommunikationsabbrüchen und großen Latenzen umgehen, wie sie in zukünftigen Missionen erwartet werden, bei denen Astronauten an Bord einer Raumstation mit robotischen Rovern auf den Oberflächen von Mond oder Mars arbeiten.

Das Hauptkontrollzentrum und der Netzwerkknoten für dieses Live-Experiment sind am ESA/ ESOC in Darmstadt.

Weiterführende Informationen:

http://blogs.esa.int/tim-peake/2016/03/15/space-to-ground-remote/

Deutsche Astronauten im Technik Museum Speyer

speyer-2Das Technik Museum Speyer ist immer einen Besuch wert. (Die Anreise mit dem Flugzeug ist praktisch, weil das Museum in Sichtweite der Landebahn liegt.)

Vieles, womit man fahren oder fliegen kann, hat hier bereits seinen Platz gefunden. Das geht vom Zweitakter bis zur Boeing 747, die schon weit hin sichtbar über das Außengelände hinaus ragt. Alles liebevoll im Kontext präsentiert.

Mit der Eröffnung der Ausstellung „Deutsche Astronauten“ am Samstag gibt es einen weiteren Grund, hier die freie Zeit zum anschaulichen Wissensgewinn zu verbringen.

Gleich sechs der elf Deutschen Astronauten und Kosmonauten, deren persönliche Gegenstände in den Vitrinen zu sehen sind, waren am Eröffnungsabend anwesend und erzählten locker und amüsant aus ihrer Raumfahrtzeit: Ulf Merbold, Ernst Messerschmid, Hans Schlegel, Ulrich Walter, Reinhold Ewald, Gerhard Thiele und Gisela Furrer, die Schwester von Reinhard Furrer.

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Von links: Hans Schlegel, Ulf Merbold, Prof. Jan Wörner, Ernst Messerschmid, Ulrich Walter, Gerhard Thiele, Reinhold Ewald, Gisela Furrer.

Die elf Deutschen flogen sowohl mit amerikanischen Raumfähren als auch russischen Sojus-Raketen in den Weltraum. Während der insgesamt 16 Missionen führten sie dabei mehrere hundert wissenschaftliche Experimente durch.

Beim Fototermin links erklärt jeder, welche Ausstellungsstücke er zu den 194 Exponaten beitrug und warum. Das Resultat ist in je einer Glasvitrine pro Raumfahrer zu sehen. Alle Ausstellungsstücke stammen vom Training, den Missionen oder sind Auszeichnungen der Raumfahrer, meist im Kontext des ESA-Astronautenprogramms sowie der Kooperationen mit den USA/NASA und Russland.

Zur weiteren Wissensvertiefung gibt es ausführliche Informationstafeln und Exponats-Beschreibungen, Texte zu den Astronauten und den Missionen.

speyerGrausam mutet die originale Sojus-Kapsel an. Leichte Gebrauchsspuren lassen den „sanften“ Eintritt in die Erdatmosphäre und den Aufschlag bei der Landung erahnen: in der Minikapsel – drei Männer, eingepfercht auf so geringem Raum.
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„Apollo and Beyond“ heißt „Europas größte Ausstellung zur 50-jährigen Geschichte der bemannten Raumfahrt“, so der Veranstalter. Der Name erinnert ein wenig an den Bremer Kongress 2007 „To Moon and Beyond“ und an den derzeitigen Claim der NASA: Moon, Mars and Beyond sowie ein Spiel bei Kickstarter, das den Slogan ebenfalls recycelt. Ein Film von 1964 inspirierte sogar schon Stanley Kubrick für 2001, Odyssee im Weltraum.

Mir sind bisher eher die zahlreichen NASA-Ausstellungen mit den amerikanischen Errungenschaften bekannt und so ist diese Ausstellung zumindest für mich sehr speziell.

Eigentlich alle der anwesenden Astronauten und Kosmonauten habe ich schon über die Jahre vortragen und mehrfach Erlebnisse aus ihrer Raumfahrzeit erzählen gehört. In dieser Zusammensetzung und den gegenseitigen Kommentaren zu den Vorfällen war es neu und wieder spannend. Die Interviews waren sehr gut geführt von Ausstellungsleiter Gerhard Daum, im Bild rechts neben Gisela Furrer.

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Gerhard Thiele (Missionspezialist bei STS-99/SRTM mit Raumfähre Endeavour) und ESA-Generaldirektor Prof. Jan Wörner

Die letzen beiden Vorträge von Prof. Jan Wörner genoss ich bei der ESA im Zuge von Alexander Gersts Langzeitmission an Bord der ISS und bei der Jahrestagung 2015 des Luftfahrtpresseclubs in Leipzig. Bei ersterem war er noch Direktor des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR). Der letzte Vortrag war die schmissigste, amüsanteste und eine trotzdem korrekte Präsentation zum Thema Raumfahrt und deren Zukunft, die mir bisher untergekommen ist. In Speyer war das Vortragstempo zwar genauso rasant, aber etwas gemässigter in der Form.

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Wörner weiß, wie er die Zuhörer „kriegt“: Mit dem Originalsound zu Raumpatrouille Orion.

Man kann (und muss wohl) kurz auf die Errungenschaften der Amerikaner und der Russen, den kalten Krieg und was aus diesem Wettkampf – wissenschaftlich gesehen – doch Positives entstanden ist, eingehen. Man (Wörner) kann das auch kurz halten und geringfügig länger darauf hinweisen, was die Deutschen (Europäer) zu dieser Zeit Raumfahrtmäßig machten: Eine Fernsehserie in schwarz-weiß, bei der Bügeleisen und andere Utensilien wie Badewanneneinläufe als Mikrofone zukunftsträchtig eingesetzt waren.

Aber, wie Wörner explizit hinweist: Es ging bereits sehr international zu bei der Besetzung der TV-Raumfähre. Also zukunftsweisend. Heute gibt es auch offiziell keine Deutschen Raumfahrer mehr bei der ESA, sondern Europäer deutscher Abstammung.

DSC_0047Und dann folgt noch Wörner’s (die ESA) Version der Zukunft der Raumfahrt. Im Detail wird das von einem Fach-Gremium in den nächsten Wochen diskutiert werden. Welche Rolle soll der Mond auf dem Weg zum Mars spielen und wo und wie können wir (endlich) das ESA-Wissen so einsetzen wie es der internationalen Realität entspricht?

„Ohne Neugier wird die Zukunft nicht kommen“, sagt Wörner provokativ. „Diesen Wert müssen wir wieder für unsere Jugend schaffen.“ Alle Astronauten/Kosmonauten seien ausgesuchte Menschen, stark selektiert nach ihrem Wissen und Können. Deshalb werden sie auch mit ungebrieften Vorkommnissen bei ihren Einsätzen fertig wie etwa Reinhold Ewald mit dem Brand an Bord oder Ulf Merbold mit einem Stromausfall während seines Einsatzes.

Das bringt Ulrich Walter zu einem spontanen Aktion: Er schlägt Jan Wörner als Ehrenastronaut vor. Wird in der Runde sofort abgenickt. Der Generaldirektor der ESA ist berührt.

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Das hier ist die NASA-Version.
Und gleich noch einen Link auf einen frischen Beitrag vom DLR, passend zum Thema: 15 Jahre „Astronauten-WG“ in der Internationalen Raumstation ISS. (Interview und Video)
Weitere Fotos aus der Ausstellung im Technik Museum Speyer:

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Buran.
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BOR: unbemannter Testflugkörper, zum Erfahrungssammeln für die Buran
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Fahrwerksschacht der sowjetischen Buran-Raumfähre. Sie war eigentlich nie richtig im Einsatz und sieht dem Space Shuttle recht ähnlich.

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Ja, ich mag rote Feuerwehrautos. 🙂
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Freue mich schon auf den nächsten Besuch im Technik Museum Speyer!

 

Alle Fotos: (c) H. Kleisny

Komet und kein Ende

Wie zu erwarten war, gibt es die Kometenlandung auf allen Infokanälen. Weil die Zehntverwertung der Original-Informationen nicht so mein Ding ist (und ich mir wünsche, dass auch die Leser des FlugundZeit-Blogs mehr an primärem Inhalt interessiert sind als an meist nur halbrichtigem, vorgekautem Gequatsche und Geschreibsel), hier die Direktlinks und Direktinformationen der geschätzten Journalisten-Kollegen von der ESA:

Die Choreografie einer Kometenlandung (erstellt von der ESA)

Die Social Network Links auf Twitter, Facebook und Youtube:
http://twitter.com/DLR_de
http://facebook.com/DLRde
http://youtube.com/dlrde

Selbst dabeisein in einem der ESA-Zentren in Darmstadt, Paris oder Noordwijk kann jeder im Internet hier per Livestream direkt aus dem Pressezentrum in DA.

Die Produktionen des ESA-Fernsehdienstes

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Die wichtigsten Informationen in gepackter Textform direkt von der ESA

Im Folgenden ein Interview der ESA-Kollegin Manuela Braun, geführt mit Projektleiter Dr. Stephan Ulamec. Er spricht im Interview über den Ablauf und die Risiken dieser ersten Landung auf einem Kometen.

Heute, am 12. November 2014 soll Philae auf Churyumov-Gerasimenko aufsetzen. Wann gibt es das letzte Mal Kontakt zum Lander, bevor der Landevorgang ausgelöst wird?

Die Sequenz, die die Landung steuert, schicken wir über den Orbiter am 8. November, am Samstag, bereits zu „Philae“. Eingeschaltet und geheizt wird der Lander dann am Montag. Währenddessen haben wir auch fast permanent Kontakt zum Lander. Nur wenn von einer Bodenantenne zur nächsten geschaltet wird, gibt es kurze Unterbrechungen der Verbindung.

Was könnte ein Auslösen der Landung letztendlich verschieben oder verhindern?

Es muss natürlich geprüft werden, ob die Kommandos für den Lander tatsächlich auch angekommen sind am Orbiter, in den sogenannten „Stored Telecommand Buffern“ (STCB) – dort werden Kommandosequenzen abgespeichert. Die Separation würde auch verschoben werden, wenn Subsysteme wie beispielsweise die Batterie am Lander nicht funktionieren oder wenn das Schwungrad nicht aufspinnt. Solche Dinge halt.

Ab welchem Moment ist der Punkt erreicht, an dem es kein Zurück mehr für eine Auslösung der Landung gibt?

Von Seiten des Landers geben wir sieben Stunden vor der Separation unser letztes Go. Zwei Stunden vor der Separation prüft die ESA dann noch, ob die Bahn von Rosetta wirklich korrekt ist und das letzte Bahnmanöver richtig funktioniert hat. Die Kommandosequenzen für den Lander sind dann zwar schon oben, man könnte das aber noch stoppen. Wenn man zum Beispiel herausfinden würde, dass Rosetta auf einer falschen Bahn fliegt und dies die Landung von Philae gefährden könnte. Dann stoppt man den Vorgang, und es passiert nichts. Rosetta fliegt dann einfach weiter, geht in einen höheren Orbit und wir würden dann voraussichtlich in zwei Wochen noch einmal einen Versuch starten.

Wann erhält das Team im Lander Control Center am 12. November denn die ersten Rückmeldungen von Philae?

Wir empfangen bereits während des Abstiegs Daten – die Verbindung beginnt etwa zwei Stunden nach der Separation. Dann sendet der Lander Daten zum Orbiter und von dort aus gehen sie zur Erde. Das sind Informationen zum Zustand von Philae, sogenannte „Housekeeping“-Daten, und auch schon einige wissenschaftliche Daten. Beispielsweise erhalten wir die Rückmeldung, ob das Landegestell ausgeklappt wurde. Und wir erhalten Bilder der ROLIS-Kamera vom Abstieg und Daten zum Beispiel des Instruments CONSERT. Direkt nach der Landung kommen ebenfalls sofort Daten – sofort heißt dann natürlich wie immer mit der Zeitverzögerung von 28 Minuten Signallaufzeit. So lange dauert es, bis wir im Kontrollraum die Rückmeldung erhalten. Der Touchdown ist vorgesehen für 16.34 Uhr, um 17.02 Uhr müssten dann die Daten eintreffen. Ganz so genau geht’s aber nicht: Wir haben eine Lande-Ellipse mit einem Durchmesser von einem Kilometer, das heißt der Ort der Landung ist ungenau. Und auch der Zeitpunkt ist etwas ungenau – es kann ein wenig früher oder später sein.

Welche Aufgaben hat das Team im Lander-Kontrollraum des DLR bei der Landung?

Es gibt ja einige Entscheidungskriterien für oder gegen das Auslösen der Separation, für die wir die Daten des Landers überprüfen und analysieren müssen. Dies geschieht im Lander Control Center in Köln. Weicht dann einer der Werte von den Nominalwerten ab, wird es besonders anspruchsvoll: Dann muss man schauen, ob dies ein Übermittlungsfehler ist, ob ein Sensor falsche Daten liefert oder ob tatsächlich irgendein System nicht richtig funktioniert. In diesem Fall müssen wir entscheiden, ob man dies durch ein neues Kommando korrigieren kann oder ob man den Landevorgang stoppen muss.

Welche Möglichkeiten gibt es denn während des Abstiegs, um noch einzugreifen?

Auch nach dem Abkoppeln können wir im schlimmsten Fall noch Kommandos zum Lander schicken. Das haben wir in Simulationen schon durchgespielt . Dabei haben wir angenommen, dass Philae das Separationssignal  vom Orbiter nicht erhalten hat. Dann fällt er sieben Stunden, weiß nicht, dass er abgekoppelt ist und das Landebein würde nicht ausgeklappt. Das war lehrreich: Wir haben hier im LCC die Kommandos generiert, dass Philae das Landegestell noch ausfahren soll und in den Touchdown-Modus umschaltet, in dem auch die Harpunen scharfgestellt werden. Das hat in der Simulation gut geklappt. Vorgesehen ist das natürlich nicht, aber im Notfall würde dies so geschehen. Dann würden wir die fünf Stunden vor der Landung, in denen wir bereits Kontakt zu Philae haben, für Korrektur-Kommandos nutzen.

Und in welchem Fall muss das LCC nur abwarten und kann nicht korrigieren?

Was wir überhaupt nicht können, sind Bahnkorrekturen beim Absinken auf den Kometen. Die können wir nicht ausführen, denn Philae ist nicht steuerbar.

Es gibt kein Video in Echtzeit, dass die Landung ins Lander Control Center überträgt. Woher weiß das Team überhaupt, dass Philae gelandet ist?

Wir bekommen mit den Lander-Daten das „Touchdown“-Signal, das bei Philae die Harpunen auslöst und die Kaltgasdüse auf der Oberseite des Landers aktiviert. Ausgelöst wird dieses „Touchdown“-Signal wiederum in dem Moment, in dem das zentrale Element des Landegestells durch das Aufsetzen und den Anpressdruck nach innen gedrückt wird. Dann weiß der Lander: Die Harpunen müssen schießen, die ROLIS-Kamera kann ausgeschaltet werden. Und wir wiederum wissen, ob Philae auf der Kometenoberfläche gelandet ist. Die Signale werden dann erst mal detaillierter analysiert: Sind die Harpunen gefeuert worden und wurden sie wieder zurückgezogen, um sie im Boden zu verankern? Die Bilder der Panoramakamera kommen relativ schnell, und wir sehen die Landschaft und vielleicht sogar den Horizont des Kometen. Dann ist alles gut und die weitere wissenschaftliche Sequenz kann beginnen.

Was könnte denn eine so reibungslose Landung gefährden?

Das größte Risiko sehe ich in der Landung selbst. Wir haben eine relativ große Lande-Ellipse, etwa einen Quadratkilometer. Auf diesem Gebiet ist zwar viel flaches Gelände – deshalb haben wir es ausgewählt -, aber es gibt auch einen gewissen Prozentsatz des Gebiets, wo es steile Hanglagen oder einige Brocken gibt. Wenn man Pech hat und mit einem Bein genau auf so einem Brocken oder einem Hang landet, kann der Lander umkippen. Ist der Hang zum Beispiel deutlich über 30 Grad geneigt, ist es sogar wahrscheinlich, dass Philae „purzelt“. Es ist schwer, vorherzusehen, was dann passiert. Landet er mit den Beinen nach oben und den Antennen nach unten, können wir nicht mit ihm kommunizieren. Das wäre dann auch das Ende der Lander-Mission.

Liegt er durch Zufall auf der Seite, würden wir versuchen, das Signal noch zu empfangen und könnten so einen Teil der Wissenschaft retten. Steht er auf dem Boden, hat sich aber nicht verankert, würden wir den Bohrer SD² und die Sonde MUPUS zunächst nicht einsetzen. Wohlmöglich würde man dadurch nämlich den Lander vom Boden heben und umstoßen. Kameras, Radarinstrument, Massenspektrometer im „Schnüffelmodus“ und das Magnetometer kann man dann aber dennoch betreiben.

Dass Philae den Kometen verfehlt und daran vorbeifliegt, ist ein extremer Fall. Da halte ich die Wahrscheinlichkeit für sehr gering. Der Orbiter müsste dann schon eine falsche Ausrichtung oder Position  genau in dem Moment des Aussetzens haben.

Was passiert nach einer erfolgreichen Landung als Nächstes?

Dann beginnt die sogenannte erste wissenschaftliche Phase (First Science Sequence). Wenn wir wissen, wie und vor allem wo wir genau gelandet sind, werden wir sehr schnell eine Analyse machen, wie die tatsächliche Beleuchtung ist. Wir haben zwar typische Beleuchtungsszenarien für dieses Landegebiet berechnet, aber letztlich hängt es schon davon ab, ob Philae auf einem sonnigen Hang oder hinter einem schattenspendenden Brocken steht. Das ist wichtig für die spätere wissenschaftliche Phase, in der die Batterien des Landers über die Sonnenenergie aufgeladen werden. Die erste wissenschaftliche Sequenz, in der alle Instrumente in Betrieb genommen werden, kann auch noch modifiziert werden. Weil wir eben wissen, wann die Sonne auf- und untergeht oder wann es Kommunikationsmöglichkeiten über den Orbiter zum Lander und weiter zur Erde gibt.

Was geschieht in der ersten Nachtschicht im LCC, wenn der Lander keine Funk-Verbindung zum Boden hat?

Dann muss im LCC fieberhaft gearbeitet werden, um in den wenigen Stunden bis zum nächsten Kontakt alle Daten und Bilder so zu analysieren, dass wir den genauen Status des Landers kennen. Zum Beispiel: Wie ist der Lander auf dem Kometen ausgerichtet? Wie fest steht er? Dann muss entschieden werden, ob es ungefährlich ist, zu bohren. Oder ein Instrument andere Einstellungen benötigt, um gut arbeiten zu können. Dafür werden auch die Wissenschaftler konsultiert, die im Lander Control Center vor Ort sind.

Wie geht es mit Philae weiter, wenn der Komet weiter in Richtung Sonne fliegt?

Der Lander ist von seinem Thermaldesign her so ausgelegt, dass er noch bis in eine Entfernung von zwei Astronomischen Einheiten von der Sonne, das sind rund 300 Millionen Kilometer, funktioniert. Dieser Punkt wird Ende März 2015 erreicht sein. Dann könnte es sein, dass der Lander überhitzt und somit nicht mehr betrieben werden kann. Es könnte aber auch sein, dass viel Staub auf die Kometenoberfläche zurückfällt und somit auch auf die Solarpaneele. Das würde bedeuten, dass Philae keinen Strom mehr erhält, um betrieben werden zu können.

Die gesamte Mission von der Planung bis zur Landung läuft nun seit rund 20 Jahren. Steigt die Aufregung im Team so kurz vor der Landung?

Natürlich. Wir haben alles getan, damit die Landung erfolgreich ist. Ob wir auf einem Hang landen oder auf einem flachen Gebiet – das ist ein wenig Glück, da können wir nichts mehr tun. Wir haben das Beste getan, um einen guten Landeplatz zu wählen, der relativ sicher ist. Jetzt muss es einfach klappen.

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Rosetta ist eine Mission der ESA mit Beiträgen von ihren Mitgliedsstaaten und der NASA. Rosettas Lander Philae wird von einem Konsortium unter der Leitung von DLR, MPS, CNES und ASI beigesteuert.

Weitere Videos zur Rosetta-Mission
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Vorab schon mal vom FlugundZeit-Blog Glückwunsch an das Team zur erfolgreichen Abkoppelung des Landers heute morgen!

 

Oshkosh 2014: Dienstag, Tag 2

Man kann nicht alles sehen und erleben. In Oshkosh sind so viele spannende fliegerische Ereignisse, Flüge, Vorträge und andere Veranstaltungen gleichzeitig, dass es stets schwer fällt, sich zu entscheiden. Meine Beiträge sind also inhaltlich sehr subjektiv selektiert. Trotzdem sollen sie Anregungen für andere Piloten geben, die gerade nicht hier sein können.

Mein Tag begann mit einem Vortrag über die SR-71, einem ausgedienten Spionageflugzeug der Amerikaner. Dieses schwarze, sleeke Ungetüm ist (in meinen Augen) so aussergewöhnlich und faszinierend seit ich es zum ersten Mal reell gesehen habe, vor Jahren, graziös in der Wüste Arizonas geparkt.

Graham
Col. Richard H. Graham

Heute sprach einer seiner Piloten, Col. Richard H. Graham, der auch vier Bücher zur SR-71 verfasst hat, über seine persönlichen Erlebnisse während des Einsatzes. Über die Geheimhaltung hinaus war der Piloteneinsatz in diesem Extremflieger noch stärker reguliert als bei Airlinepiloten. Follow the black line (dem Kurs) ohne Sperenzchen ist da noch das Mindeste.

Stundenlange Vorbereitungen jeder Menge Menschen vor einem Flug, sogar eine medizinische Tauglichkeitsuntersuchung der Piloten vor jedem Flug (wenn einer da aussortiert wurde ging die gesamte Crew, es gab keine Mix&Match Crews) und die Hot-Standby-Crew übernahm. Nach dem Briefing (mit Tankercrew und anderen Beteiligten) herrschte absolute Funkstille. Jeder wusste, was er in seiner Funktion zu tun hatte.

Graham: „Über 60000 Fuß gehört der Luftraum dir.“ Während der bis zu 11 Stunden dauernden Flugeinsätzen saßen die Piloten festgezurrt in ihren Druckanzügen auf ihren Sitzen und atmeten reinen Sauerstoff. „Das hörte sich dann an, wie Darth Vader, wenn wir untereinander flüsternd kommunizierten,“ so Graham. Nach der Landung gab es weitere stundenlange Briefings: Der Geheimdienst wollte informiert werden, ein operationelles Debrief folgte und die Techniker wollten wissen, was sie wo erneuern müssen.

Dick-Rutan

Dick Rutan, der Bruder des innovativen Flugzeugkonstrukteurs Burt Rutan, erzählte ziemlich offen über Human Factors bei seinen Rekordflug, mit Jeana Yeager in der Voyager vor 28 Jahren (1986). Der erste nonstop-Um-die-Welt-Flug, ohne aufzutanken. 9 Tage dauerte die Reise in einer Umgebung, „die kleiner als eine Telefonzelle war“, so Rutan.

Eine der Schlussfolgerungen war, dass man aktiv sein Gehirn ständig gebrauchen sollte, wenn man bei tagelangem Schlafentzug weiterhin einigermassen vernünftig denken und handeln muss. Sonst kommen die Halluzinationen und das ist beim Fliegen tödlich. Eine weitere war, dass man seiner Erwartungshaltung, gerade in Krisensituationen, nicht folgen sollte. Sondern: Zurücklehnen, entspannen und dann die Sache möglichst objektiv wahrnehmen und einschätzen. Das kann Leben retten. Das Falsche schnell zu tun, hilft selten.

Und dann ging es noch ums Entscheidungen fällen (decision making), einer ebenso Lebenserhaltenden oder Lebennehmenden Sache beim Fliegen. Kann ich das (heute) durchführen? So wie es sein soll?

NASAOrion1 Das NASA-Briefing zum Trip to Mars war heute erfreulicherweise ausführlicher als gestern. Mit Fokus auf das neue Space Launch System (SLS) und die Crew-Kapsel Orion, die zunächst Fracht und später auch Menschen zum Mars befördern soll.

Orion’s erste Mission, genannt Exploration Flight Test-1 (EFT-1) ist für Dezember 2014 geplant. Das Raumschiff fliegt dabei 3600 Meilen, 15 Mal weiter in den Raum als die Internationale Raumstation. Bei dieser Mission erhalten die EFT-1-Ingenieure kritische Daten zu Orion’s Hitzeschild und den Flugsystemen. Alles als Basis für den späteren Transport von Menschen.

Charlie Precourt, Vice President und General Manager, ATK Space Launch Abteilung, hält nicht viel von Simulationen: „Das muss unter realen Bedingungen getestet werden, sonst fehlen immer irgendwelche Faktoren.“ Als Beispiel führt er an, dass das Recylingsystem für Urin zurück zu Wasser am Boden hervorragend funktioniert hatte. An Bord der Internationalen Space Station aber verstopfte es recht bald und gab seine Funktion auf. Grund war das Calcium aus den Knochen der Astronauten, das in der Umlaufbahn vom Körper in wesentlich höherem Maß abgebaut wird als auf der Erde.

Nasakids
Selfie mit dem Astronauten Charlie Precourt

In der amerikanischen Bevölkerung ist nichts mehr von dem Space Enthusiasmus des Apolloprogrammes von vor 50 Jahren zu spüren. Mehrfach weisen die Vortragenden darauf hin, dass die NASA nicht mit der Aufgabe des Space Shuttle Programmes aufgehört hat zu arbeiten oder zu existieren. Auch die Fragen aus dem Publikum würden in Europa eher bei Grundschulklassen vorkommen. Sie sind wissensmäßig auf dem Stand von vor 50 Jahren. Da hat die ESA in Europa erfreulicherweise in den letzten Jahrzehnten gute Arbeit geleistet. Es ist ganz schöner Effort notwendig, die amerikanische Bevölkerung wieder für die Raumfahrt zu begeistern. NASA bemüht sich zurzeit redlich. Wir wünschen gutes Gelingen!

Weitere Themen:

Was auf den ersten Blick wie eine Kotztüte für Hunde aussieht, ist – eine Sauerstoffversorgung für Hunde. Wenn der Druck in der Kabine abfällt, soll doch auch der geliebte Vierbeiner weiterleben.
Was auf den ersten Blick wie eine Kotztüte für Hunde aussieht, ist – eine Sauerstoffversorgung für Hunde. Notwendig bei Flügen in großen Höhen ohne Druckkabine.
Cessna stellt eine neue 172er mit Turbodiesel vor. Der Motor ist von Continental und baut auf dem hierzulande gut bekannten Thielert-Diesel auf. 435000 Dollar soll der Flieger mit dem sparsameren Antrieb kosten.Cs-Diesel Cs-Diesel1
Einen neuen kleinen Wasserflieger will MVP Aero bauen. Ist noch im Konzeptstadium, werden wir hier später ausführlicher vorstellen.

Steve Pugh, Geschäftsführer von MVP Aero
Steve Pugh, Geschäftsführer von MVP Aero

 

ISS: Fang den Transporter und letzter ATV Start

Zwei Ereignisse aus der Raumfahrt erwarten uns in Kürze:

Am 16. Juli 2014 um 12.39 Uhr
Da gibt es für die ISS-Astronauten Nachschub mit 764,2 Kilogramm an Essen, Versorgung und Crew-Paketen. Aber nur, wenn Astronaut Alexander Gerst und sein Kollege Steve Swanson das Transportfahrzeug Cygnus Orbital-2 aus rund 12 Metern Entfernung von der ISS sicher mit dem Roboterarm einfangen, damit es dann an die Raumstation andocken kann. Den Rückflug tritt der Transporter in etwa einem Monat an, gefüllt mit Abfällen, die beim Eintritt in die Atmosphäre über dem Südpazifik verglühen sollen.

Und in der Nacht vom 24. auf den 25. Juli
startet das letzte ATV an Bord einer Ariane-5 ES von Europas Raumflughafen Kourou in Französisch-Guayana. Das automatische Transferfahrzeug soll am 12. August an der Internationalen Raumstation ISS andocken und sechs Monate später wieder in die Erdatmosphäre

ATV Nozzle. Bild entstand bei beim European Space Research and Technology Centre ESTEC in Nordwijk. (c) H. Kleisny
ATV Nozzle. Bild entstand bei beim European Space Research and Technology Centre ESTEC in Nordwijk.
(c) H. Kleisny

eintreten und damit das ATV-Programm mit einem Himmelsfeuerwerk planmäßig zu Ende führen.

ATV-Technologien sollen beim Entwurf des europäischen Versorgungsmoduls für Orion, dem Mehrzweck-Mannschaftsfahrzeug (MPCV) der NASA, zum Einsatz kommen. Orion soll Astronauten und Fracht bei künftigen Explorationsmissionen über die Erdumlaufbahn hinaus befördern. Die ESA verpflichtet sich zunächst auf die Auslieferung von zwei Modulen für Orion: eines für den Jungfernflug 2017 und das zweite für die erste operationelle Mission in 2021.
ESA TV wird gemeinsam mit Arianespace Fernsehsendern kostenlos einen Live-Videostream des Starts zur Verfügung stellen. Darüber hinaus wurden mehrere Filmbeiträge über die Mission ATV-5 und die weitere Nutzung der ATV-Technologien vorbereitet.

Der Start des ATV Georges Lemaître über Soziale Netzwerke:

Updates gibt es außerdem auf:

 

Alexander Gerst's Start in Baikonur beim Public Viewing im HR

Als Journalist ist man privilegiert, solche Starts in einem der ESA-Zentren anzusehen. Man kann sich aber auch beim Public Viewing unter die Menge mischen und gemeinsam dem Start entgegenfiebern.

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HR-Info Moderator Dirk Wagner vor seinem selbst gebauten Modell der Sojus. Aufgrund der zahlreichen öffentlichen Veranstaltungen an diesem Abend war die ESA knapp an eigenen Modellen. Rechts neben ihm Astronaut Gerhard Thiele, der fachkundig kommentierte, und Sylvia Kuck, wartend auf die Live-Schaltung nach Baikonur.

Genau das haben wir gestern Abend gemacht und uns den Start der Sojus Rakete in Baikonur angesehen – auf einer gemeinsamen Veranstaltung vom Hessischen Rundfunk und der ESA in Frankfurt.

Die Crew am Boden im Sendesaal: Astronaut und ESA-Mitarbeiter Gerhard Thiele, die HR-Moderatoren Sylvia Kuck und Dirk Wagner sowie Martin Zell von der ESA.

Für den Astronauten Thiele ist das „Hinaus“, das Erforschen, das Unbekannte die

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Die nächste Generation steht schon in den Startlöchern: Besucher Kuno, der Raumfahrer

Treibkraft für sein Interesse in seinem Raumfahrt-dominierten Leben. Leicht nachzuvollziehen (für mich). Gerst sieht das wohl pragmatischer. Er denkt durchaus bereits an die Rückkehr und die Zeit nach dem Weltraumeinsatz.

Viel Publikum beim  Start auch vor den zahlreichen Leinwänden im Sendezentrum, mit dabei etliche „Nachwuchsastronauten“, die schon ganz genau wissen, was sie einmal werden wollen.

Die Crew an Bord der Sojus: der sympathische Deutsche Alexander Gerst mit seinen beiden Teamkollegen, dem russischen Kosmonauten Maxim Surajew und dem Amerikaner Reid Wiseman.

Alle drei sind nach sechs Stunden Flug mittlerweile (um 5.52 Uhr MESZ) gut auf der internationalen Raumstation ISS eingetroffen.

Nach Thomas Reiter und Hans Schlegel ist Alexander Gerst nun der dritte Deutsche an Bord der ISS und insgesamt der elfte deutsche Raumfahrer.

Expedition 40/41 flight engineer Alexander Gerst
Expedition 40/41 flight engineer Alexander Gerst of the European Space Agency (left), Soyuz commander Max Surayev of the Russian Federal Space Agency (center) and flight engineer Reid Wiseman of NASA (right), dressed in their Russian Sokol suits, ready for launch to the International Space Station, on 28 May 2014 from Baikonur Cosmodrome, Kazakhstan. Copyright ESA–S. Corvaja, 2014

Sechs Monate, bis zum 10. November 2014, soll der Geophysiker und Vulkanologe Gerst an Bord der Internationalen Raumstation ISS zahlreiche wissenschaftliche Experimente im europäischen Columbus-Labor durchführen.

Ein anderes Problem ist dem 1976 geborenen Gerst ebenfalls fremd: die Rivalität des kalten Krieges, die sich noch wesentlich später auf die Astronauten auswirkte. Wie mir unabhängig mehrere amerikanische NASA-Astronauten erzählten, war es für sie extrem seltsam, nach Jahren als Kampfpilot, bei denen „der Russe“, der „Iwan“ immer der Böse war, nun auf einer Raumstation mit dem früheren Feind Hände zu schütteln. Ihm gegenüber zu stehen, oder besser zu schweben und auf der Station bei einer extrem unwirtlichen Aussenwelt zusammenzuarbeiten.

Menschen, die die Gelegenheit haben (oder besser: sich erarbeitet haben), auf eine Raumstation zu kommen, sind eher anspruchslos in ihren persönlichen Wünschen. Bei der Planung der ISS waren es die Amerikaner, die unbedingt auf einer Dusche bestanden. (Und sich dann auch durchsetzten.) Die Russen hatten keine auf der MIR und hätten aus Komplexitiätsgründen durchaus auch weiterhin auf der Internationalen Raumstation feuchte Tücher zur persönlichen Hygiene eingesetzt. Aber die kamen ja auch mit Bleistiften in der Schwerelosigkeit klar, während die Amerikaner „Weltraumkugelschreiber“ erfanden, mit denen man auch auf der Erde dann senkrecht an einer Wand schreiben konnte.

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(Kostbares) maßstabsgetreues Modell der ISS, Eigentum der ESA. Leider mit allen Andockpunkten rückwärts Richtung Wand.

Multikulti auf der Raumstation hat eben auch seine Herausforderungen. Obwohl Gerhard Thiele dazu abwiegelnd sagt: „Wir sind alle Raumfahrer und das verbindet mehr als die kulturellen Unterschiede auf der Erde.“

Lautstärke und Geruch auf der Raumstation sind auch stets Themen, die die Menschen am Boden interessieren. An die 80 bis 100 dB, die auf der MIR konstant vorherrschten (sofern alle System funktionierten) gewöhnten sich die Kosmonauten und Astronauten (zwangsweise) schnell. Da gab es kein Gemecker und keine Forderung nach „Schalldämpfern“ oder Nachtruhe.

Und die Antwort auf die gerade von Kindern gern gestellte Frage: „Ob es denn auf einer Raumstation ordentlich miefe, wenn man kein Fenster aufmachen kann?“ habe ich auch noch, ich glaube, von Ulf Merbold in Erinnerung: „In den ersten Sekunden, nach dem Öffnen der Schleuse, bemerkt man den eigentümlichen Geruch, der sich aus den zahlreichen Geräten und natürlich durch die Menschen an Bord zusammensetzt. Aber das ist schnell vorbei. Dann gibt es wesentlich überwältigende, neue Eindrücke, die auf einen einwirken.“
Die schlechte Luft im Raum bei langen Besprechungen bemerken auch eher die von aussen Kommenden, es ist auf der Erde nicht anders.

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Die Soujus-Rakete in Baikonur, wenige Minuten vor dem erfolgreichen Start

Dass jedoch die Zusammensetzung der geatmeten Luft auf der Raumstation stimmt, dafür sorgen zahlreiche Überwachungsgeräte. Vielleicht gibt es auf künftigen, größeren Raumstationen zudem die Einstellung: Waldluft oder Schwimmbad – je nachdem, was der Raumfahrer dann in seinem eigenen Quartier vorfinden möchte.

Sechs der sieben Tage einer Woche sind für Alexander Gerst im Minutentakt geplant. Darüber hinaus hält man ihn mit (Pflicht-)Sport, freiwilligem Experimentieren in der Freizeit, Videokonferenzen, Telefongesprächen mit den Kontrollzentren, Familienmitgliedern und Freunden auf Trab – und auch mit dem Hausputz in der Raumstation. Das war bereits eine seiner ersten Aufgaben an Bord der ISS.

Im Juli kommt eine weitere Aufgabe hinzu: Als Wissenschaftsastronaut und Flugingenieur im Rahmen der ISS-Expeditionen 40/41 soll er während seines Aufenthaltes an Bord das europäische Transportraumschiff ATV „Georges Lemaître“ in Empfang nehmen.

„Georges Lemaître“ ist das fünfte und letzte der in Europa entwickelten und gebauten Raumtransporter ATV (Automated Transfer Vehicle).

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Die Sojus-Rakete einige Tage vor dem Start
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Auf dem Weg zur Startrampe.
Obwohl alle fünf ATVs nur als „Einmal“-Frachttransporter konzipiert waren, hatten die Ingenieure schon von Anfang an auch die Idee der Weiterentwicklung zum Personentransport im Sinn.
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Live-Bild aus der Kommandozentrale

Das wird nun im Nachfolger, der auf der ATV-Technik aufbaut, aber nun unter der Leitung der NASA gebaut wird, umgesetzt.

Orion soll das Servicemodul heißen, das zunächst unbemannt (geplant 2017) und später mit einem Astronauten zunächst einen Orbit um den Mond fliegen soll, ähnlich wie in der Apollo 8 Mission im Dezember 1968.

Wer was wann künftig bauen wird, darüber gibt es diesseits und jenseits des Atlantiks durchaus unterschiedliche Vorstellungen. Dass das künftige Raumfahrzeug auf der Technologie des ATV aufbauen wird, scheint aber gesichert.

Geplante Versuchsanordnung im Elektromagnetischen Levitator (EML), der allerdings erst im Juli mit dem letzten ATV zur ISS kommt.
Geplante Versuchsanordnung im Elektromagnetischen Levitator (EML), der allerdings erst im Juli mit dem letzten ATV zur ISS kommt.

Alexander Gerst über sein wichtigstes Experiment: „Besonders freue ich mich auf den Elektromagnetischen Levitator, der zum größten Teil in Deutschland gebaut wurde. Den werde ich mit dem europäischen Transporter ATV in Empfang nehmen, ins Columbus-Labor transportieren und dort aufbauen. Eine langwierige Operation! Ich werde diesen Schmelzofen für neue Legierungen erstmals in Betrieb nehmen und testen.

Diese Daten helfen uns auf der Erde, neue Materialien zu entwickeln. Zum Beispiel für Flugzeug-Triebwerke, die leichter sind, weniger Treibstoff verbrauchen und weniger schädliche Stoffe verursachen. Es freut mich, dass ich mit meinen Händen daran mitarbeiten kann, dass es uns besser geht auf der Erde.“

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Die Anzeige mit dem Countdown in der Kommandozentrale. Hier allerdings bereits 430 Sekunden nach dem Anheben.
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Geplanter Ablaufplan. Außer „Start“ verstehe ich auf dieser Tafel nichts. Kompetente Übersetzungen werden gerne hier veröffentlicht. 🙂
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Das kleinste Raumfahrzeug. Ein aktuelles Modell eines EMU-Anzugs (Extravehicular Mobility Unit, Astronaut Maneuvering Unit).

Zahnärzte und Ärzte generell sind nicht unbedingt das Erste, woran man bei einer Raumfahrt-Mission denkt. Notwendig werden kann es aber, und wenn, dann sicher unerwartet.

Daher muss immer mindestens einer auf der Raumstation als Crew Medical Officer (CMO) ausgebildet sein, der kleinere Eingriffe im Notfall (mit Unterstützung von der Erde aus natürlich) an Bord durchführen kann.

Alexander Gerst hat diese Ausbildung durchlaufen und konnte sich in der Vorbereitung als promovierter Geophysiker und Vulkanologe mit dem Bohren an fremden Zähnen durchaus anfreunden.

Auch wer wie er schon als Geologe länger in der Antarktis gelebt und gearbeitet hatte, kam mit dem winterlichen Überlebenstraining im eisigen Klima in einer abgelegenen Region Russlands gut zurecht. Bestens gerüstet also, auch wenn die Sojus-Kapsel nach der Landung in der kalten Wildnis aufschlägt. Schlimmer war nach seinen Erzählungen das andere Überlebenstraining auf Malta, bei dem die Fluganwärter ebenfalls ohne Nahrung in der diesmal heißen Wildnis ausgesetzt waren. Die wilde Minze, die dabei zur Hauptnahrung wurde, vergällte ihm nach eigenen Aussagen noch monatelange jeglichen Appetit auf einen Caipirinha.

Video des Countdowns

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Live-Bild aus der Kommandozentrale

Was in den Medien schon kreuz und quer durchgekaut wurde, muss im FlugundZeit-Blog nicht auch noch ausgewalzt werden.

Daher hier nur kurz der Vollständigkeit halber als Anhang; für alle, die es geschafft haben, diese Infos noch nicht zu wissen:

Der Name der Mission: Blue Dot bezieht sich auf ein Foto der Raumsonde Voyager 1 aus dem Jahr 1990, das die Erde aus großer Entfernung zeigt – und da sieht sie wie ein kleiner blauer Punkt aus. Hier die Thematik etwas ausführlicher.

 

Kontakt zu Alexander Gerst

twitter @astro_alex
facebook ESAAlexGerst

Blog der Mission „Blue Dot“: Link

 

Alle Fotos (c) H. Kleisny.

ESA Raumfrachter ATV – Mit dabei beim Start

Wer sich schon immer mal gewünscht hat, beim Start einer Rakete mit dabei zu sein – „Mäuschen auf der Rakete zu sein“ – kann dies mit einem atemberaubenden Video der ESA. Das Video dokumentiert den Start der Ariane-5ES-Rakete vom ESA-Raumfahrtzentrum in Kourou (Französisch-Guyana), die Separation der Booster und der Hauptstufe, das Zünden der Oberstufe, und dann den losgelösten Flug von ATV-4 ins All. Die Bilder zeigen die dynamischen Abläufe bis zur Trennung des ATV von der Ariane aus einer neuen Perspektive und sollen helfen, diese Prozesse noch besser zu verstehen und zu analysieren.

Möglich machte dies das Experiment Sterex, das beim Start des vierten ESA-Raumfrachters ATV „Albert Einstein“ am  5. Juni 2013 um 23.52 Uhr Mitteleuropäischer Sommerzeit (MESZ) mit an Bord war. Herzstück dieses aus vier Kameras bestehenden Systems ist die stereoskopische Montage zweier Kameras, mit denen die Separation von ATV-4 zum ersten Mal von Bord der Ariane 5 aus in 3D aufgenommen wurde.

Der Müll über unserer Erde, Teil1

Foto: ESA
Foto: ESA

Der Vorstoß der Menschen ins Weltall hinterließ Spuren: Zurück blieben Schrottteile, die entstehen, weil man Trägerraketen mit Wegwerf-Stufen einsetzt, missionsbedingt Objekte freisetzt und dadurch, dass Satelliten außer Betrieb genommen werden. Nachfolgendes Auseinanderbrechen oder ähnliches erhöht die Zahl der Trümmer zusätzlich.

Zu einer extrem kritischen Situation kam es am 21. Januar 2010. Da flog ein ESA-Satellit nur rund 50 Meter an einer ausgedienten oberen Raketenstufe vorbei. Die Wahrscheinlichkeit eines Zusammenstoßes lag nach der berechneten Vorbeiflugentfernung bei mehr als 1 zu 80.

Foto: ESA
Foto: ESA

Erst eine halbe Umlaufbahn vor der vermeintlichen Kollision erhöhte ein Ausweichmanöver die Entfernung auf sichere 130 Meter.

Bereits vier größere Kollisionen ereigneten sich auf erdnahen Umlaufbahnen. Die gravierendste Kollision bisher war die zwischen dem amerikanischen Kommunikationssatelliten Iridium-33 und einem ausgedienten russischen Militärsatelliten, Kosmos-2251 am 10. Februar 2009. Beide Satelliten kollidierten mit einer relativen Geschwindigkeit von etwa 42.000 km/h. Daraus resultierten 2.000 neue Trümmerteile, die nun von Boden aus mit Radar verfolgt werden können. China‘s Feng Yun-1C Abfang-Aktion erhöhte die Gesamtzahl an auffindbaren Trümmerteilen um weitere 25 %.

In den Pionierjahren war die Raumfahrt hauptsächlich eine Angelegenheit von nationalem Prestige, der technologische Fortschritt wurde getrieben von dem Wunsch, erster zu sein. Dieser Wettlauf resultierte in einer beeindruckenden Zahl von Raketenstarts, besonders bei militärischen Aufklärungs- und Kommunikationssatelliten. Nach rund 5000 erfolgreichen Satellitenstarts drohen nun einige Umlaufbahnen zu verstopfen.

Prof. Dr. Heiner Klinkrad, Leiter des ESA-Büros für Weltraumtrümmer
Prof. Dr. Heiner Klinkrad, Leiter des ESA-Büros für Weltraumtrümmer

Kollisionswarnungen für Satelliten in den kritischen Höhen auf polaren Umlaufbahnen werden regelmäßig verbreitet, im Schnitt kommen ungefähr 10 Objekte näher als zwei Kilometer an diese Satelliten heran. In den letzten Jahren musste die ESA jährlich drei Ausweichmanöver durchführen. Ungefähr 17.000 von Menschen gemachte Objekte werden momentan regelmäßig vom Boden aus verfolgt. Etwa 10.000 dieser Objekte sind Fragmente, die bei mehr als 250 Explosionen und Kollisionen im Weltraum entstanden sind. Allerdings taumeln oder fliegen die meisten dieser künstlichen Objekte unkontrolliert und ungesteuert. Das bedeutet, dass die meisten Kollisionen nicht durch Ausweichmanöver vermieden werden können.

Objekte von 5 bis 10 cm Größe im erdnahen Orbit (LEO, Low Earth Orbit) oder von 0,3 bis 1 Meter Größe in größerer Höhe werden vom US Surveillance Network verfolgt und in einem Katalog erfasst. Modelle zeigen, dass vermutlich bis zu 750 000 Objekte Größer als 1 Meter existieren.

Satellitenumlaufbahnen. Foto: ESA
Satellitenumlaufbahnen. Foto: ESA

Eine höhere Zusammenstoßwahrscheinlichkeit ergibt sich auch dadurch, dass die Trümmer nicht äquidistant über der Erde verteilt sind. Durch die sich ausgleichenden Effekte der Bruchstückerzeugung und dem langsamen Absinken des Mülls aufgrund von allmählichem Geschwindigkeitsverlust konzentrieren sich die Teile in Höhen von 800 bis 1000 km und bei knapp 1400 km. Sekundäre Konzentrationsspitzen auf Höhe der geostationären Umlaufbahnen und auf den Umlaufbahnen der Navigationssatelliten sind um den Faktor 2 bis 3 kleiner. Erdnahe Satelliten sind dem Luftwiderstand der sehr dünnen oberen Atmosphäre ausgesetzt: In Abhängigkeit von der Höhe bremst dieser Widerstand den Satelliten so weit ab, dass er nach einigen Wochen, Jahren oder sogar erst nach Jahrzehnten wieder in die Atmosphäre eindringt. In größeren Höhen, über 700 bis 800 km, ist der Luftwiderstand weniger wirksam, so dass hier die Objekte mindestens einige Jahrzehnte in der Umlaufbahn bleiben.

Heute dominieren die kommerziellen und wissenschaftlichen Anwendungen in der Raumfahrt.

Foto: ESA
Foto: ESA

Wir sind mittlerweile an viele Weltraumdienste in unserem täglichen Leben gewöhnt: Kommunikation über alle Kontinente, Wettervorhersagen für die nächsten Tage, Fernsehen, Erdbeobachtung und Navigation. Aber nur 7 % aller verfolgten Objekte sind funktionierende Satelliten. Dies trifft besonders auf die erdnahen Umlaufbahnen zu, bis zu einer Höhe von etwa 2.000 km. Zwei Drittel aller bekannten künstlichen Objekten befinden sich in diesem kleinen Bereich.

Die Erdatmosphäre unterhalb dieser Höhe verhindert, dass Müll lange verweilen kann. Die Objekte werden von der Atmosphäre abgebremst, verlieren dadurch an Höhe und verglühen beim Wiedereintritt. Umlaufbahnen oberhalb von 1200 km Höhe sind für Erdbeobachtungs- oder Kommunikationsanwendungen zu weit entfernt, weshalb sie weniger benutzt werden. Aber auch hier sind sie nicht gleichmäßig verteilt. Für die meisten Missionen werden polare Umlaufbahnen zwischen 600 und 1200 km Bahnhöhe verwendet, daher liegt das größte Kollisionsrisiko in der Nähe der Pole.

Kollisionen treten momentan etwa alle 5 Jahre auf. Je mehr Objekte sich auf den Umlaufbahnen befinden aufgrund von steigender Raumfahrtaktivität, desto häufiger werden solche Kollisionen auftreten. In Zukunft werden mehr und mehr Kollisionen mit Fragmenten von vorhergehenden Kollisionen stattfinden. Dieser kaskadierende Effekt wurde schon vor 40 Jahren vorhergesehen: Der exponentielle Anstieg der Anzahl der Objekte kann nur sehr schwer verlangsamt werden. Wird die momentane Anzahl an Raketenstarts beibehalten, ohne Gegenmaßnahmen, steigt die Kollisionswahrscheinlichkeit auf das 25-fache an. Dadurch würde Raumfahrt auf den wichtigen erdnahem Umlaufbahn nahezu unmöglich werden.

Heute entstehen die meisten Trümmer immer noch durch versehentliche Explosionen von ungenutztem Treibstoff. Nach Beendigung einer Mission eines Satelliten sind nicht immer alle Energiespeicher komplett leer, obwohl sie nicht mehr gebraucht werden. Das kann durch so genannte Abschaltmaßnamen verringert werden, wie etwa dem Verbrauchen von ungenutztem Treibstoff, dem Entlüften von Drucktanks und dem Abschalten von Batterien. Diese Maßnamen von internationalen Experten wurden bereits in die Richtlinien vieler großer Raumfahrtnationen aufgenommen.

Kollisionen können außerdem dadurch vermieden werden, dass Satelliten am Ende ihrer Mission von den viel frequentierten Umlaufbahnen entfernt werden, solange sie noch kontrollierbar sind. Wenn sie auf eine Höhe von weniger als 600 km gebracht werden, dann werden sie nur noch für rund 25 Jahre im Weltall bleiben, bevor sie wieder in die Erdatmosphäre eintreten. Auch die europäische Raumfahrtorganisation ESA setzt solche Maßnamen ein. Der Erdbeobachtungssatellit ERS-2, der 16 Jahre lang Daten über unseren Planeten sammelte, wurde im August 2011 auf eine tiefere Umlaufbahn gebracht. Die Höhe wurde dabei mit einigen Manövern von 770 km auf 570 km reduziert, in eine Atmosphäre mit rund zehnmal so hoher Dichte, wodurch der Satellit wesentlich schneller abgebremst wird und dadurch schneller an Umlaufhöhe verliert.

ERS-2 wird daher durch natürliche Mechanismen innerhalb von 15 Jahren in die Erdatmosphäre eintreten und stellt kein Kollisionsrisiko mehr dar. Fast aller Resttreibstoff wurde durch zusätzliche Manöver verbraucht. Zuletzt wurden die Batterien abgeschaltet und der Radiokontakt beendet. ERS-2 ist nun vollständig ausgeschaltet und wird physikalisch intakt bleiben bis er wieder in die Erdatmosphäre eintritt.

Foto: ESA
Foto: ESA

Maßnahmen wie diese müssen konsistent und weltweit angewandt werden, um die steigende Menge an Weltraummüll zu limitieren. Es wird einige Zeit dauern, bis dass dies für alle Missionen eingeführt sein wird. Nur können diese Maßnamen den Anstieg zwar limitieren, ihn aber nicht verhindern. Objekte, die bereits in einer Umlaufbahn sind, stellen nach wie vor ein Risiko dar und ihre Anzahl wird durch zukünftige Raketenstarts und weitere Kollisionen weiter steigen. Selbst wenn keine weiteren Raketenstarts mehr stattfinden würden und die umherirrenden Trümmer sich selbst überlassen würden, würde die Anzahl der Objekte weiter zu- statt abnehmen, wie Simulationen zeigten. Dies liegt an den kaskadierenden Kollisionen zwischen den vorhandenen Objekten und den Trümmern von vorherigen Kollisionen. Die kritische Dichte an Objekten auf den Erdnahem Umlaufbahnen ist bereits überschritten.

Fortsetzung…in Teil 2 dieses Beitrages

Der Müll über unserer Erde, Teil 2

Mit einem zweiseitgen Greifhaken (Clamp) ran an das torkelnde Objekt und es fixieren. Foto: ESA
Mit einem zweiseitgen Greifhaken (Clamp) ran an das torkelnde Objekt und es fixieren. Foto: ESA

Ein aktiver Eingriff ist die einzige Möglichkeit, die momentane kritische Dichte des Weltraumschrotts auf ein tragbares Niveau zu reduzieren. So ganz einfach ist das aber nicht, denn die aktive Beseitigung von großen und unkontrollierbaren Objekten erfordert beträchtliche technischen Herausforderungen und hohe Entwicklungskosten.

Wie effizient die Maßnahmen sind, hängt von der sorgfältigen Auswahl der Zielobjekte ab, folgende Kriterien haben höchste Priorität bei der Auswahl:

  • hohes Kollisionsrisiko
  • große Masse und
  • lange Verweildauer in der Umlaufbahn

Die Kollisionsgefahr ist, wie erwähnt in Teil 1 dieses Beitrages, bei den polaren Umlaufbahnen zwischen 800 und 1200 km am höchsten. Das ist der Bereich, der die größte Zuwachsrate aufweist, selbst wenn alle präventiven Maßnahmen rigoros eingeführt werden. Aktive Eingriffe in diesen Regionen wären besonders wirkungsvoll. Anstrengungen sollten sich dabei auf kritische Regionen in größeren Höhen konzentrieren: Je höher die Umlaufbahn, desto länger verbleiben die Trümmer von potentiellen Kollisionen auf ihrer Bahn. Welche Auswirkungen die Zusammenstöße haben, hängt von der Masse der kollidierenden Objekte ab. Deshalb sollten große Objekte idealerweise zuerst aus diesen Regionen entfernt werden.

Um den Weltraumflug ohne Restriktionen weiter betreiben zu können, müssen in Zukunft 5 bis 10 solcher Objekte pro Jahr aktiv entfernt werden. Das ist die einzige Möglichkeit, um die Trümmeranzahl im Weltraum zu stabilisieren. Allerdings ist es noch ein langer Weg bevor das erste „Service Vehicle“ aktiv Objekte aus der Umlaufbahn entfernen kann.

Relative Navigation. Foto ESA
Relative Navigation. Foto ESA

Sich einem unkontrollierten Zielobjekt zu nähern ist ein Flug ins Ungewisse. Einerseits möchte man natürlich eine Kollision mit dem Objekt vermeiden und dazu muss man zunächst dessen Lagebewegung bestimmen: Wo genau torkelt wie das Teil im Raum. Da das Zielobjekt keine Telemetriedaten mehr sendet, muss die Position aktiv vom Boden aus bestimmt werden. Dies erfordert Radarsysteme und die initiale Bestimmung der Lagebewegung des Objekts zum Beispiel durch die Nutzung des TIRA (Tracking and Imaging RAdar) in Deutschland.

Roboterarm. Foto: ESA
Roboterarm. Foto: ESA

In der letzten Phase der Annäherung gelingt die Operation dann mit relativer Navigation, wofür man lasergestütztes LIDAR oder RADAR-Systeme nutzt. Die exakte Lage im Raum bestimmt man mit Hilfe einer Kamera. Was die optimale Methode ist, um das Objekt einzufangen, ist abhängig von Faktoren wie der Rotationsrate, der Struktur der Oberfläche und der Größe des Objekts.

Ein möglicher Weg dazu ist der Einsatz eines Roboterarms, der ein geeignetes Stück auf der Oberfläche des Zielobjekts greift, die Bewegung stoppt und das Objekt fixiert.

Foto: ESA
Foto: ESA
Foto: ESA
Foto: ESA
Foto: ESA
Foto: ESA

 

 

Auch das Auswerfen eines Netzes ist vorstellbar. Dies würde einen direkten Kontakt zum wegzuschleppenden Objekt überflüssig machen. Mit leistungsfähigen Antrieben kann das „Service Vehicle“ dann zusammen mit dem Zielobjekt kontrolliert in die Erdatmosphäre eintreten. Der kontrollierte Wiedereintritt würde dabei über unbewohnten Gebieten stattfinden und stellt die ideale Lösung dar. Wenn der kontrollierte Wiedereintritt nicht nötig ist, muss man mit anderen Optionen vorlieb nehmen.

 

 

Das Zielobjekt könnte zunächst aus der kritischen Region entfernt und auf einer niedrigeren Höhe abgesetzt werden. Es würde dann später aufgrund des Luftwiderstandes in die Erdatmosphäre eintreten.

 

 

 

Die initiale Höhe könnte man beispielsweise mittels Feststoffraketen verringern, die an dem Objekt fixiert werden. Diese würden zuerst die Fluglage stabilisieren und erst dann das Objekt aus der Umlaufbahn entfernen.

 

 

Eine passive Methode um die Bahnhöhe zu verringern bietet sich ebenfalls an:

Segel zur Verringerung der Umlaufbahnhöhe.  Foto: ESA
Segel zur Verringerung der Umlaufbahnhöhe.
Foto: ESA

Die Größe der Oberfläche eines Objekts könnte mit Hilfe eines angehängten Segels erheblich vergrößert werden, das den Bahnabstieg durch Erhöhung des Luftwiderstandes beschleunigt.

Eine weitere Idee ist die Bestrahlung des Objekts mit einem Ionentriebwerk. Schubschwache Ionen-Triebwerke sind ideal für lange kontinuierliche Bahnänderungen.

Bestrahlung mit Ionen. Foto: ESA
Bestrahlung mit Ionen. Foto: ESA

Dazu werden zunächst Ionen durch ein elektrisches Feld stark beschleunigt. Die konstante Bombardierung der Oberfläche des Zielobjektes mit den Ionen überträgt dann ein Moment auf das Objekt. Vorteil dieser Methode ist, dass der direkte Kontakt mit dem Trümmerteil enfällt.

Bevor die aktive Entfernung von Objekten starten kann, sind aber noch einige legale Probleme zu lösen. Gemäß internationaler Weltraumgesetze verbleibt die Verantwortung für alle Trümmerteile oder aufgegebener Satelliten beim Eigentümer, auch wenn sie nicht mehr funktionieren. Alle Risiken, die im Zusammenhang mit der Mission stehen, liegen daher beim Eigentümer des „Service Vehicle“ und beim Eigentümer des Zielobjekts.

Foto: ESA
Foto: ESA

Da die Auswahl der Zielobjekte alle größeren Raumfahrtnationen betrifft, sind aktive Beseitigungsmaßnahmen auf internationalen Konsens angewiesen. Die technischen und legalen Herausforderungen müssen jetzt bewältigt werden, da die aktive Beseitigung von Raumfahrtobjekten erst nach einiger Zeit kommerziell zur Verfügung stehen wird.

Gleichwohl müssen die initialen Schritte bald erfolgen, um die kritische Situation über unserer Erde effektiv zu stabilisieren.

Aktive und schnelle Beseitigung bleibt die einzige Möglichkeit sicher zu stellen, dass Raumfahrt unter momentanem Bedingungen in Zukunft möglich bleibt.