Flau im Magen wegen Herschel & Planck

OberstufeDen Wissenschaftlern der ESA und den Raketeningenieuren von Astrium, der Raumfahrtsparte der EADS, ist in diesen Tagen eines gemeinsam: Ihnen ist etwas flau im Magen. Am 14. Mai sollen zwei der teuersten europäischen Nutzlasten, die jemals in den Weltraum flogen, gemeinsam auf einer einzelnen Trägerrakete des Typs Ariane 5 ECA ihren Weg ins All antreten. Scheitert der Start sind beide Raumsonden zerstört, und mit ihnen die Träume und Hoffnungen zahlreicher Wissenschaftler. Jetzt, unmittelbar vor dem Start, stellen sich viele von ihnen die Frage, die sie sich im Laufe des Projektes schon öfter gestellt haben: Sind die eingesparten Mittel den hohen Einsatz wert? Hätte man nicht doch besser das Risiko verteilen und zwei Einzelstarts durchführen sollen, auch wenn das dann um einiges teurer gewesen wäre?

HM 7B-Triebwerk der Ariane 5 ECA Oberstufe. Der Raketenmotor ist noch mit einer Schutzhülle versehen

Versagt die Trägerrakete bei einem kommerziellen Flug ist das zwar bedauerlich, hat aber keine tiefgreifenden Auswirkungen. Navigations-, Erdbeobachtungs,- oder Kommunikationssatelliten werden alle paar Wochen gestartet. Einer mehr oder weniger bringt die Versorgung mit den jeweiligen Diensten nicht ins Wanken. Kommerzielle Satelliten sind nicht "one of a kind". Und obendrein sind sie gut versichert.

Bei Herschel und Planck ist das nicht der Fall. Sie sind extrem teure Einzelstücke. Und sie sind nicht versichert. Abgesehen davon hätte es für die Forschungsgemeinde auch dann schwere Auswirkungen, wenn sie tatsächlich versichert wären, denn es dauert viele Jahre, bis ein Nachbau startbereit wäre.

Wenn also zwei so solitäre Forschungssonden, an denen hunderte von Wissenschaftler-Karrieren hängen, zu zweit auf einen einzelnen Träger gepackt werden, bei dem – statistisch gesehen – jeder 15. Start für die Nutzlast nicht im Weltall sondern in den Tiefen des Atlantiks endet, dann ist das ein berechtigter Anlass für eine Magenverstimmung.

Die "Records" der Ariane 5 sind gemischt. Von den insgesamt 43 Ariane 5 Starts aller Versionen scheiterten immerhin vier ganz oder teilweise. Allerdings ist der europäische Schwerlastträger langsam aus den Kinderkrankheiten heraus. Die letzten 29 Starts klappten ausnahmslos alle perfekt. Von den 18 Missionen der ECA-Variante ging überhaupt nur eine schief, und das war der Erstflug im Dezember 2002.

Die Trägerrakete soll Herschel and Planck in einen extrem hochelliptischen Erdorbit bringen. Von dort aus ist dann nur noch eine geringe Zusatzgeschwindigkeit erforderlich, um den Lagrange-Punkt 2 anzusteuern. Diese Restbeschleunigung übernehmen die beiden Raumfahrzeuge selbst.

Die Mission dorthin ist die erste, die Arianespace in den tieferen Weltraum durchführt. Am Lagrange-Punkt 2 werden die beiden Sonden in so genannte Lissajous-Orbits manövriert. Eine sehr anschauliche Erläuterung über diesen bevorzugten kosmischen Abstellplatz finden Sie in diesem Artikel von Kosmologger Michael Khan. So gut erklärt finden Sie das nirgendwo sonst.

Das kombinierte Gewicht der beiden Nutzlasten beträgt 5.322 Kilogramm. Zusammen mit dem SYLDA Dispenser (SYLDA steht übrigens für "SYstème de Lancement Double Ariane" – Also "System für Ariane-Doppelstarts"), der ja dieselbe Bahn erreicht, sind es knapp über 6.000 Kilogramm. Die beiden Raumsonden sind an der Spitze der Rakete gleichsam aufeinander gestapelt. Planck ist dabei im inneren der SYLDA-Kapsel eingeschlossen. Oben drauf sitzt Herschel, der als erste der beiden Nutzlasten nach dem Start freigegeben wird.

Beim Flug von Herschel & Planck handelt sich um einen der seltenen Tagstarts der Ariane 5. Allein deswegen wird es ein interessantes Spektakel werden. Das Startfenster öffnet sich um 15:12 Uhr mitteleuropäischer Zeit und schließt sich um 16:07 Uhr.

Die angestrebte Bahn ist ungewöhnlich. Statt des üblichen geostationären Transferorbits, den die Ariane 5 ECA sonst ansteuert wird diesmal als Zielpunkt für das Absetzmanöver ein extrem hochexzentrischer Erdorbit mit deutlich höherem Geschwindigkeitsbedarf erforderlich.

Um das zu verdeutlichen sehen wir uns einmal die Bahnwerte beim bislang letzten Flug einer Ariane 5 ECA am 12. Februar an, bei dem die beiden kommerzielle Nachrichtensatelliten Hotbird 10 und NSS 9, sowie die beiden militärischen Frühwarnsatelliten Spirale 1 und 2 abgesetzt wurden.

Ariane 5 ECA-Start am 12. Februar 2009

Gesamtgewicht aller Nutzlasten inkl. SYLDA: 8.511 Kilogramm, Perigäum: 250 Kilometer, Apogäum: 35.790 km, Inklination: 2 Grad, Geschwindigkeit beim Brennschluss: 9.378 m/sec, Flughöhe beim Brennschluss: 627 km

Für die Mission Herschel und Planck sehen die (geplanten) Werte wie folgt aus:

Ariane 5 ECA-Start am 14. Mai 2009

Gesamtgewicht aller Nutzlasten inkl. SYLDA:  6.001 kg, Perigäum: 270 km, Apogäum: 1.193.622 km, Inklination: 6 Grad, Geschwindigkeit beim Brennschluss: 9.967 m/sec, Flughöhe bei Brennschluss: 852 km

Die für diese Bahn notwendige Geschwindigkeit ist also um mehr als 2.000 Stundenkilometer höher, als für eine Transportmission kommerzieller Satelliten. Nach der Freigabe der beiden Raumfahrzeuge müssen die beiden Raumfahrzeuge nur noch eine Geschwindigkeitsdifferenz von etwas über sechs Meter pro Sekunde aus eigenen Kräften bewältigen, um den Librationspunkt 2 anzusteuern und noch mal einige wenige Meter pro Sekunde, um in die vorgesehene Lessajous-Orbits einzuschwenken. Verglichen mit der brutalen Kraftanstrengung des Starts ist das nur noch minimales (aber deswegen nicht weniger schwieriges) Feintuning.

Ich bin Raumfahrt-Fan seit frühester Kindheit. Mein Schlüsselerlebnis 1963. Ich lag mit Masern im Bett. Und im Fernsehen kam eine Sendung über Scott Carpenters Mercury-Raumflug. Dazu der Kommentar von Wolf Mittler, dem Stammvater der TV-Raumfahrt-Berichterstattung. Heute bin ich im "Brotberuf" bei Airbus Safran Launchers in München im Bereich Träger- und Satellitenantriebe an einer Schnittstelle zwischen Wirtschaft und Technik tätig. Daneben schreibe ich für Print- und Onlinemedien, u.a. für Astronomie Heute, Raumfahrt Concret und vor allem für mein eigenes Portal, "Der Orion", das ich zusammen mit meinen Freundinnen Maria Pflug-Hofmayr und Monika Fischer betreibe. Ich trete in Rundfunk und Fernsehen auf, bin Verfasser und Mitherausgeber des seit 13 Jahren erscheinenden Raumfahrt-Jahrbuches des Vereins zur Förderung der Raumfahrt (VFR). Aktuell erschien in diesen Tagen beim Motorbuch-Verlag "N1 - Moskaus Mondrakete". Bei diesem Verlag sind in der Zwischenzeit insgesamt 16 Bücher von mir erschienen, zwei davon werden inzwischen auch in den USA verlegt. Daneben halte ich etwa 20 mal im Jahr Vorträge bei den verschiedensten Institutionen im In- und Ausland. Mein Leitmotiv stammt von Antoine de Saint Exupery: Wenn du ein Schiff bauen willst, dann trommle nicht Menschen zusammen, um Holz zu beschaffen, Werkzeuge zu verteilen und Arbeit zu vergeben, sondern lehre sie die Sehnsucht nach dem weiten unendlichen Meer. In diesem Sinne: Ad Astra

18 Kommentare Schreibe einen Kommentar

  1. Deshalb zusammen

    Ich hab mich schon gefragt, warum man Planck und Herschel nicht auf getrennten Raketen jeweils zusammen mit einem anderen Wetter/Kommunikationssatelliten startet – jetzt versteh ich’s, die Ziel-Bahnen der Nutzlasten wären dann zu unterschiedlich. Danke für die Erläuterung!

  2. „Die letzten 29. Starts klappten ausnahmslos alle perfekt.“ Dann wird es wohl mal wieder Zeit, dass einer schief geht..

  3. Gut gerüstet

    Nach diesem Artikel bin ich gut mit einigen Hintergrundinformationen ausgerüstet worden. Das wird mir dann durch den Kopf gehen, wenn in den Nachrichten vom – hoffentlich – erfolgreichen Start berichtet wird.

  4. TV Live

    Laut ESA Pressestelle werden der Hessische Rundfunk (ARD) und N24 den Lift-Off live im Fernsehen uebertragen.

  5. Anmerkung

    Ich möchte den richtigen Ausführungen Eugen Reichls noch einen Punkt hinzufügen: Geostationäre Kommunikationssatelliten werden fast immer um Mitternacht GMT gestartet.

    So wird sichergestellt, dass das Apogäum des Transferorbits über dem Mittagsmeridian liegt. Somit erfolgen die Durchgänge durch den Erdschatten am Perigäum, also am erdnächsten Punkt, wo die Geschwindigkeit am höchsten und deswegen die Dauer des Schattendurchgang am kürzesten ist.

    Herschel und Planck werden dagegen, da sie ja zum L2-Punkt über dem Mitternachtsmeridian auf der Erde fliegen sollen, gegen Mittag GMT gestartet.

    Also noch ein weiterer gravierender Unterschied zu Starts ins GEO, zusätzlich zu den bereits genannten.

    Drücken wir die Daumen. Das hilft bekanntlich auch, wenn man nicht dran glaubt.

  6. Hallo Stefan

    Ja, die Bahn wird nicht grade häufig angeflogen. Und wenn, dann immer mit extrem teurem Equipment. Die Entscheidung, alle Eier in einen Korb zu legen, ist schon relativ früh im Programm gefallen und hat dann auch konstruktive Lösungen erzeugt, die auf den Doppelstart mit einer Ariane 5 zugeschnitten sind. Wären von Anfang an zwei Einzelstarts geplant gewesen, hätte man auch beispielsweise Planck solo auf einer Proton K fliegen können und Herschel auf einer Proton M. Das hätte nach heutigen Preisen zusammen etwa 180 -200 Millionen Euro gekostet, wenn man die zusätzlichen Kosten für zwei getrennte Startkampagnen und Indienststellungsphasen mit berücksichtigt. Der Ariane ECA – Kombinationsstart dürfte dagegen mit etwa 160 Millionen Euro zu Buche schlagen. Aber das ist jetzt alles akademisch, denn – wie gesagt – die Auslegung der beiden Raumfahrzeuge lief nach der Entscheidung für einen Doppelstart auf Grundlage der Möglichkeiten der Ariane 5 ECA. Planck würde man in seiner heutigen Auslegung gar nicht mehr unter die Nutzlastverkleidung einer Proton K bekommen, da hat man sich am sehr komfortablen Durchmesser der Ariane 5 orientiert.

  7. Hallo Jonas Mo

    Das wollen wir doch nicht hoffen. In der Industrie gab es vor Jahren – allerdings auch da natürlich schon mehr scherzhaft -die Devise: Alle 20 Starts ein Fehlschlag, das schadet nichts. Das war die Fehlerquote die ungefähr alle hatten, es gab also keinen Konkurrenzvorteil, und im günstigsten Fall mussten Satellit und Trägerrakete erneut gebaut werden, diesmal bezahlt von der Versicherung. Wie gesagt, das war damals schon nicht ganz ernst, ein Körnchen Wahrheit ist aber drin.

    Bei einer so wichtigen wissenschaftlichen Mission würde aber auch noch der letzte beteiligte Raketentechniker lieber seine Großmutter verkaufen, als es auf einen Fehlschlag anlegen.

  8. Martin und die Fernsehfreaks

    Für Martin, und alle anderen, die morgen Nachmittag in der Nähe eines Computers sind und sich für diesen Start interessieren: Wie immer berichtet Arianespace auch morgen live und zwar hier http://www.videocorner.tv/…v/index.php?langue=en . Um die Verbindung zu testen kann man sich schon mal vorab mal ein paar Filmchen aus dem Arianespace-Archiv angucken: http://www.videocorner.tv/

  9. Noch mehr Informationen

    Wer noch mehr wissen will, sollte mal in „Sterne und Weltraum“ 1/2008 und 2/2008 schauen. Da gibt es ausführliche Artikel über beide Satelliten sowie auch ein Artikel über die Bahnen von Herschel und Planck.

  10. @ Astra und Khan

    Gut, dann habe ich zwei Quellen für den Stream, falls eine überlastet ist. Ich hoffe, eine davon geht vernünftig.

  11. Stream

    Ich habe den Linktip von Eugen ausprobiert und das hat gut geklappt. Das Internet ist ganz schön stabil geworden.

  12. Start nicht gesehen

    Der einzige, der den Start heute nicht gesehen hat, bin wahrscheinlich ich. Ich habe mich stattdessen in einem langweiligen Meeting herumgetrieben. Aber das hat vielleicht auch sein Gutes. Bei allen vier Misserfolgen der Ariane 5 war ich jeweils in einem der großen Übertragungsräume. Heute wäre ich schon deswegen nicht hingegangen, um den Missionserfolg nicht zu gefähren. Gut dass ich nicht abergläubisch bin 🙂

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