(Nicht) gefeuert

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Es gab im abgelaufenen Jahr 2010 insgesamt 74 Versuche einen Erdorbit oder den (geringfügig) tieferen Weltraum (Mond und Venus) zu erreichen. Viermal scheiterte das Unterfangen aufgrund eines Versagens der Trägerrakete, was zwar so halbwegs im langjährigen Mittel liegt aber trotzdem in jedem Einzelfall schmerzlich ist. Der blödeste Fehler des Jahres passierte dabei wohl den Technikern der Firma Chrunitschew, und dafür kam es jetzt, beim Wash-up des Raumfahrtjahres 2010, auch zu Konsequenzen.

Proton M Block DM-3 vor dem Start

Für den Fehlstart einer Proton M Block DM-3 mit drei Glonass-Navigationssatelliten an Bord am 5. Dezember 2010  feuerte der russische Präsident Medwedew letzte Woche den Vizepräsidenten der russischen Raumfahrtagentur Roskosmos Viktor Remishevsky sowie Wjacheslaw Filina den Vizepräsidenten von Energija. Letzteres Unternehmen befindet sich im Besitz von Roskosmos und dazu gehört auch die Herstellerfirma der Proton M, das "Forschungs- und Produktionszentrum M. W. Chrunitschew“. Darüber hinaus erteilte Medwedjew auch Anatoly Perminov, dem Chef von Roskosmos, eine Rüge und befahl weitgehende Maßnahmen um die “Disziplin der ausführenden Organe zu festigen“.

An jenem 5. Dezember war zunächst alles nach Plan verlaufen. Pünktlich um 11:25 Uhr mitteleuropäischer Zeit hob der Träger ab und die ersten drei Stufen – welche die "Block DM 3" mit den drei Satelliten in einer niedrigen Erdumlaufbahn absetzen sollte – arbeiteten exakt wie vorgesehen. Vorgesehen war auch, dass die „Block DM-3“ nach dem Erreichen des Orbits mittels zweier weiterer Brennmanövern sich selbst und ihre wertvolle Fracht aus der niedrigen Erdumlaufbahn auf die endgültige kreisförmige Bahn mit einer Inklination von 65 Grad und einer Bahnhöhe von 19.300 Kilometer befördern sollte.

Dazu kam es allerdings nicht, da der Bodenmannschaft bei den Startvorbereitungen ein grotesker Fehler unterlaufen war: Die neue Block DM-3 Version kann etwa 1.800 Kilogramm mehr Treibstoff aufnehmen als das Vorgängermodell. Für diesen Flug wurde diese größere Treibstoffmenge nicht benötigt. Trotzdem betankten die Techniker die Rakete aber bis zum Eichstrich. Diese schwerere Last konnte aber von der Proton nicht wie vorgesehen in den Übergangsorbit befördert werden. Nach Brennschluss der dritten Stufe befand sich die Kombination aus Block DM-3 und den drei Satelliten auf einer suborbitalen Trajektorie die sie nach gut einer halben Erdumkreisung 1.500 Kilometer südlich von Hawaii schnurstracks in die Fluten des Pazifik führte.

Der Grund für den Absturz: Die Block DM-Oberstufe spult ein vorprogrammiertes Flugprofil ab, das nicht auf die aktuellen Flugwerte des Trägers eingeht. Die andere Standard-Oberstufe der Proton M, die „Briz M“, die Russland für internationale kommerzielle Starts verwendet, hat dagegen einen Flugwerterechner an Bord. Bei ihr ist es normal, dass der Träger lediglich eine suborbitale Bahn erreicht. Die fehlende Geschwindigkeit zum Parkorbit gleicht die "Briz M" anhand aktuell ermittelter Flugwerte aus.

Die einfacher konzipierte Block DM Oberstufe kann das nicht. In ihren Bordrechner waren zwei Brennmanöver einprogrammiert. Beide hätten erst nach Erreichen eines Parkorbits stattfinden sollen. Den sie aber nicht erreichte, weil sie zu viel Treibstoff an Bord hatte und damit zu schwer war.

So viel zu Fehlstart Nummer drei. Aber auch Fehlstart Nummer zwei in diesem Jahr, am 10. Juni, geht wohl zu Lasten der Firma Chrunitshew, obwohl es die südkoreanische Trägerrakete Naro 1 betraf. Allerdings hatte Chrunitshew die erste Stufe dieses Trägers entwickelt und gebaut. Und die stellte etwa zwei Minuten nach dem Abheben ihren Dienst aus wahrscheinlich schon geklärter aber nicht veröffentlichter Ursache ein. Auch im letzten Jahr hatte die Naro 1 schon einen Fehlstart und auch damals wurde in der Öffentlichkeit nichts über die Fehlerursache bekannt. 

Der Vertrag zwischen Südkorea und den Russen sieht übrigens keinen Know-How Transfer vor, und da dürften die Juristen der Südkoreaner wohl geschlafen haben, denn bei einer derart großen Summe (man spricht von 400 Millionen Dollar) die Südkorea für die Entwicklung der ersten Stufe bezahlt hatte, sollte man wohl auch einen umfangreichen Know-How-Transfer erwarten.

Die Stimmung zwischen den Russen und den Südkoreanern scheint nach den Erfahrungen in diesem und im vergangenen Jahr etwas vergiftet zu sein, denn speziell bei den europäischen Raumfahrtunternehmen laufen in diesen Monaten immer dringlichere südkoreanische Anfragen zur Zusammenarbeit auf dem  Gebiet der Trägerraketenentwicklung und der Raumfahrtinfrastruktur ein. Man will sich wohl kooperativere Partner suchen.

Auch für Indien lief es im vergangenen Jahr alles andere als gut, denn die Fehlstarts Nummer eins und vier, am 15. April und am 25. Dezember gingen zu Lasten der indischen Raumfahrtagentur ISRO. Und das bei nur drei Starts insgesamt. Ähnlich wie bei Chrunitschev sollte man wohl als erstes im Qualitätsmanagement mit der Fehlersuche anfangen, wenn diese Beurteilung von so weit außen zulässig ist. Beim Erstflug der neuen Variante des „Geosynchronous Satellite Launch Vehicle Mark II" (GSLV Mark II) am 15. April, mit einem neuentwickelten indischen Kryogentriebwerk an Bord (das den bisher verwendeten russischen Motor ablösen sollte) lief die Turbopumpe erst gar nicht hoch und die Rakete versank wenige Minuten nach dem Abheben im Golf von Bengalen. An diesem eigenen Hochleistungstriebwerk, betrieben mit flüssigem Sauerstoff und flüssigem Wasserstoff, entwickelt die Indische Weltraumagentur bereits seit elf Jahren herum und da ist so ein fundamentaler Fehler besonders beschämend.

Der spektakulärster Fehlstart des Jahres 2010 am 25. Dezember

Und am 25.Dezember kam die GSLV-F06 (noch das alte Modell) etwa 50 Sekunden nach dem Abheben vom Kurs ab und zerbrach aufgrund der zu hohen aerodynamischen Lasten.  Wie es aussieht, geht der Absturz auf einen Kabelbruch zurück. Dadurch erhielten die vier steuerbaren Triebwerke der Booster ab der 47. Flugsekunde keine Kontrollinputs mehr vom Flugrechner.

Die GSLV ist, auch wenn alles klappt, und das tut es selten bei diesem Träger, eine ausgesprochen suboptimale Konstruktion, in die nur wenige indische Eigenentwicklungen eingeflossen sind. Die erste Stufe bildet ein massiver Feststoffmotor mit der Bezeichnung S138 (was gleichzeitig das Treibstoffgewicht in Tonnen ist). Dieser Motor treibt übrigens auch den anderen indischen Träger, das PSLV (Polar Satellite Launch Vehicle) an. An diesen Zentralkörper sind vier Starthilfsraketen, jede betrieben mit  42 Tonnen Hydrazin und Stickstofftetroxid, angeflanscht. Bei diesen Einheiten handelt es sich um in Lizenz gebaute Zusatzbooster aus dem europäischen Ariane 4-Programm. Angetrieben werden sie von in Indien – in französischer Lizenz – gebauten Viking-Triebwerken auf dem Ariane 2/3-Standard, welche die Bezeichnung „Vikas“ haben. 

Der zentrale Feststoffmotor ist etwa 105 Sekunden in Betrieb. Die flüssigkeitsbetriebenen Booster arbeiten dagegen für 140 Sekunden. Das bedeutet, dass die vier Booster für eine Zeitspanne von 35 Sekunden das 30 Tonnen schwere leere Raketengehäuse als totes Gewicht mitschleppen müssen, bis auch sie ihren Treibstoff verbraucht haben. Erst danach kann die Stufentrennung erfolgen. Viel ungünstiger kann die Konstruktion einer Raketenstufe kaum gestaltet sein.  

Auch die zweite Stufe ist keine indische Eigenentwicklung sondern weitgehend ein Lizenznachbau der Ariane 3-Zweitstufe.

Die dritte Stufe inklusive Triebwerk ist bei der GSLV Mark I eine russische Konstruktion. Sie wird mit flüssigem Sauerstoff und Wasserstoff betrieben und wurde einst für das sowjetische Mondprogramm entwickelt, aber nie verwendet. In den achtziger Jahren konnte der Design an die Inder verkauft werden. Übrigens wird im gesamten russischen Raumfahrtprogramm derzeit nirgendwo eine Kryogenstufe eingesetzt. 

Die GSLV hat nun bei insgesamt sieben Starts viermal versagt, und die ISRO steht – liest man sich durch die indischen Zeitungen – im GSLV-Programm vor einem Scherbenhaufen.  Somit geht die rote Laterne des Jahres 2010 an die ISRO und die Firma Chrunitschew.

Schadenfreude aber ist nicht angebracht. Raumfahrttechnik verzeiht keine Fehler. Und eines ist sicher: Im Jahr 2011 zieht jemand anderes die A…karte. Jemand der jetzt, in diesen ersten Tagen des Neuen Jahres, noch nicht im entferntesten damit rechnet.

Ich bin Raumfahrt-Fan seit frühester Kindheit. Mein Schlüsselerlebnis ereignete sich 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 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 2003 erscheinenden Raumfahrt-Jahrbuches des Vereins zur Förderung der Raumfahrt (VFR). Aktuell erschien in diesen Tagen beim Motorbuch-Verlag "Interkontinentalraketen". Bei diesem Verlag sind in der Zwischenzeit insgesamt 16 Bücher von mir erschienen, drei davon werden inzwischen auch in den USA verlegt. Daneben halte ich etwa 15-20 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

7 Kommentare

  1. Beschämend und doch beeindruckend

    Da haben die Inder, obwohl Indien gar keine christliche Nation ist, das Weihnachtsferst ja mit einem besonders schönen Höhenfeuerwerk begangen und sich das auch ordentlich etwas kosten lassen.

    Eine Frage zum Fehlstart am 15. April. Zuerst hieß es doch, die Telemetrie habe bestätigt, dass das kryogene Oberstufentriebwerk gezündet habe. Das Versagen der Oberstufe wurde nicht gezündeten Verniertriebwerken angelastet. Diese diesen der Lagestabilisierung, ohne sie wäre die Stufe ins Taumeln geraten wie ein Luftballon, den man aufbläst und loslässt.

    Hat sich diese Darstellung also im Nachhinein doch als Falschmeldung herausgestellt? Immerhin kam sie direkt aus dem Kontrollzentrum der ISRO, wenn auch zugegebenermaßen direkt nach dem Fehlstart, wo die Faktenlagen meist alles andere als klar ist.

  2. Höhenfeuerwerk

    Ich hab mir den Start der GSLV 06 am 25.12. im Internet direkt angesehen und musste den Kopf schütteln über die Unprofessionalität aller Beteiligten. Wildes Geklatsche und Jubelschreie bei den Leuten im Kontrollzentrum, als die Rakete grade eben den Startturm hinter sich gelassen hatte. Irgendjemand hätte den beteiligten Ingenieuren und Technikern mal sagen sollen, dass dieser Start erst nach der Freigabe des Satelliten ungefähr 20 Minuten nach dem Verlassen der Startrampe abgeschlossen ist und keine Sekunde vorher.

    Und nach der Schweigeminute, als die Rakete zerplatzt war, kamen gleich die Vermutungen der Presseleute, dass dieser Fehlstart von der russischen Oberstufe verursacht worden ist (was glasklar und für jeden sichtbar nicht der Fall sein konnte). Das YouTube-Filmchen, das ich im Artikel verlinkt habe, gibt ein wenig diese Stimmung wieder.

    Zum Fehlstart der GSLV im April beschreibt der inzwischen erschienene „Failure Analysis Report“ die Sache unter den Punkten 4-7 wie folgt:

    4. The initial conditions required for the start of the indigenous Cryogenic Upper Stage (CUS) were attained as expected and the CUS start sequence got initiated as planned at 294.06 seconds from lift-off.

    5. Ignition of the CUS Main Engine and two Steering Engines have been confirmed as normal, as observed from the vehicle acceleration and different parameters of CUS measured during the flight. Vehicle acceleration was comparable with that of earlier GSLV flights up to 2.2 seconds from start of CUS. However, the thrust build up did not progress as expected due to non-availability of liquid hydrogen (LH2) supply to the thrust chamber of the Main Engine.

    6. The above failure is attributed to the anomalous stopping of Fuel Booster Turbo Pump (FBTP). The start-up of FBTP was normal. It reached a maximum speed of 34,800 rpm and continued to function as predicted after the start of CUS. However, the speed of FBTP started dipping after 0.9 seconds and it stopped within the next 0.6 seconds.

    7. Two plausible scenarios have been identified for the failure of FBTP, namely, (a) gripping at one of the seal location and seizure of rotor and (b) rupture of turbine casing caused probably due to excessive pressure rise and thermal stresses.

    Das was hier geschildert wird, kann eine Reihe von Ursachen haben. Neben etlichen anderen Szenarien könnte es tatsächlich so sein, dass die Vernier-Triebwerke nicht gezündet haben, denn die Beschreibung unter den Punkt 5 und 6 würde auch auf Kavitationseffekte passen. Die Pumpe fuhr hoch, erwartete Treibstoff, und es kam keiner.

  3. Deutscher Stecker

    …und keiner von den verd… Deutschen hat ihnen gesagt, dass man diese Stecker auch richtig anstecken muss.

    Artikel wie dieser werden aber innerhalb Indiens schon ihren Zweck erfüllen. Am Versagen der prächtigen indischen Rakete können nur die Russen oder die Deutschen schuld sein. Keinesfalls die die Qualitätskontrolle der Inder.

    Interessant auch der Hinweis auf W2M, der im letzten Jahr wohl aus einem ähnlichen Verkabelungsproblem verloren ging (kein Wunder: deutsche Solargeneratoren).

    Das Thema “Harness” wird auch im Westen immer noch ein wenig unterschätzt (obwohl ich es im Laufe der Zeit in der Hierarchie der Projektstrukturpläne nach oben wandern sehen habe). Siehe auch im Fall A380. Damit kann man weder Ruhm und keine Ehre erlangen. Der Standpunkt im Management ist immer noch häufig: Zwei Teile eines Flugzeugs oder einer Rakete mit einem Kabel verbinden kann doch nicht so schwer sein.

    Bei der Rakete kommt aber das Problem dazu, dass sich solche Verbindungen auch zum richtigen Zeitpunkt korrekt lösen lassen müssen. Und das ist in jedem Fall die Verantwortung des Systemintegrators und nicht die eines kleinen Komponenten-Lieferanten.

  4. Der Erfolg hat viele Väter

    Leider gibt es auch immer wieder Misserfolge. Die hier genannten Analysen zeigen aber auch, dass oft ungenügende Kontrollen und Tests neuer Komponenten, Zeitdruck… zu Ausfällen führen. Angesichts der Kosten muss man sich doch fragen: Warum nicht mehr Sicherheiten vorsehen?
    Als 1986 die Raumfähre Challenger verunglückte – gab es hinterher eindeutige Diskussionen, dass ein wenig mehr Zeit und Wärme das Unglück hätte vermeiden können. Weitere 4 Trägerverluste mussten die USA in diesem Jahr hinnehmen.
    Japan hatte auch Probleme mit ihren Raketen. Sie entschlossen sich zur Kooperation mit Ariane, reduzierten die Komponenten und Bauelemente im System – und hatten so Erfolg.
    Es hat sich aber auch bewährt, erfolgreiche Technik nicht immer gleich zu erneuern.
    Die Sowjetunion/Russland, die USA und China sind Länder traditionell und politisch mit komplett eigener Raketentechnik. Die EU hat ein eigenes Teilprogramm aufgelegt – und ein kompletter Neubau fiel auch vorzeitig vom Himmel. Die Analyse ergab – so hätte sie nicht starten dürfen. Heute ist die Ariane 5 erfolgreich.
    Die Anfangsjahre der Raketen, das erfolgreiche Kraftpaket Saturn 5 – wieso passieren dann mit den heutigen modernen Computern noch soviel Pannen? Und jedes Land muss – anstatt im Erfahrungsaustausch zu lernen – eigene Erfahrungen „sammeln“?

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