Akatsukis Orbit-Einschuss an schwindendem Treibstoff-Zufluss ins Triebwerk gescheitert

Das wäre Ihr Planet gewesen: Als der verhinderte japanische Orbiter Akatsuki diese Aufnahmen der Venus – bei 365 nm und 0.9 und 10 µm – am 9. Dezember im Rahmen eines Kameratests schoss, war die Sonde schon lange am Planeten vorbei gerauscht und bereits wieder 600’000 km entfernt. Zumindest ist seither klarer geworden, was schiefgegangen ist, wenn auch noch nicht endgültig warum – womit leider auch noch nicht gesagt werden kann, ob Ende 2016/Anfang 2017 ein zweiter Versuch einer Orbit Insertion möglich sein könnte. Die Informationen über den Zustand Akatsukis während des missglückten Manövers am 7. Dezember konnten inzwischen weitgehend herunter geladen werden, insbesondere zur Lage im Raum.

Gegen die Zeit in Sekunden aufgetragen ist in der Grafik die Orientierung in drei Achsen gegenüber dem Soll. Man sieht zu Beginn der Triebwerkszündung leichte Schwankungen, aber nach 2 1/2 Minuten kommt es plötzlich zu einem gewaltigen Ausbrechen der X-Richtung (nach neuen Erkenntnissen um maximal 42°): In diese schauen die wissenschaftlichen Instrumente, senkrecht zur (Z-)Hauptachse der Sonde, entlang der auch die Düse angeordnet ist. Diese Entdeckung führte zunächst zu allerlei Spekulationen von einem Zerbrechen der neuartigen und angeblich nicht ausreichend getesteten Keramikdüse, das zu seitlichen Austreten des Düsenstrahls geführt habe, bis zu einer – extrem unwahrscheinlichen – Kollision mit etwas im Venusorbit.

Doch inzwischen haben weitere Daten gezeigt, dass der Treibstoffzufluss in das Triebwerk seit Beginn des Brennens immer geringer geworden war und schließlich fast ganz zum Erliegen gekommen war: Offenbar war der Druck von Helium, das den Treibstoff in die Brennkammer drücken soll, abgefallen, vielleicht durch ein Leitungsproblem oder defekte Ventile. Der immer schwächere Düsenstrahl jedenfalls war es, der nach 2 Minuten und 32 Sekunden zu der gravierenden Instabilität der Lage Akatsukis führte. Die wiederum erkannte der Bordcomputer, brach die Treibstoffzufuhr ganz ab und versetzte Akatsuki danach in jeden Safemode mit Spinstabilisierung und Kommunikation nur über die Low-Gain-Antenne, in dem die Bodenkontrolle die Sonde später vorfand.

Mindestens 9 Minuten und 20 Sekunden der vorgesehenen 12 Minuten hätte das Triebwerk mit voller Leistung brennen müssen, um eine Umlaufbahn zu erreichen: Das war bei weitem verpasst worden, und auch wenn noch rund 80% des Treibstoffs vorhanden sein sollten, war rasch klar, dass es für eine Art ‚Notbremsung‘ und einen improvisierten weiten Orbit niemals langen würde, selbst wenn man die Technik rasch wieder unter Kontrolle brächte: Der Orbit Akatsukis blieb heliozentrisch. Alle Systeme an Bord der Sonde – mit Ausnahme des Raketenantriebs; auch eine Beschädigung der Düse durch das missglückte Manöver scheint möglich – scheinen immerhin intakt zu sein, etwa die bereits (s.o.) getesteten Kameras. Was genau dem Triebwerk widerfahren sein könnte, soll nun auch in Bodentests ergründet werden.

Akatsuki umrundet die Sonne etwas schneller als die Venus und wird sich ihr im Dezember 2016/Januar 2017 wieder bis auf 3.7 Mio. km nähern (wie die Grafik in einem Venus-orientierten System auf einem von einem Fan gestalteten neuen Missionspatch zeigt): Da noch 80% des Treibstoffs vorhanden sein sollten, dürfte das für eine Bahnkorrektur unterwegs und einen erneuten Einschussversuch im Prinzip reichen – so die Fern-Reparatur des Triebwerks gelingt. Die 6 Extrajahre wird sich Akatsuki mit Beobachtungen des Zodiakallichts vertreiben, an der steigenden Sonnenaktivität leiden aber seine Drallräder und Batterien schonen: Daran wird ein zweiter Versuch wohl nicht scheitern. Yomiuri Shimbun, Planetary Society Blog 11., Mainichi Daily News, Yomiuri 10., Mainichi, Yomiuri 9., Mainichi, Physics World, Nature News, Space Today 8., KosmoLogs 7.12.2010

Nach dem Dragon-Erfolg: Nächster Flug gleich zur ISS?

Der perfekte Erstflug einer Dragon-Kapsel auf der zweiten Falcon 9 („Der Start …“) – zusammen die erste Demonstration von Commercial Orbital Transportation Services (COTS) für die NASA – hat die Chancen erhöht, dass es letztere Space X erlauben wird, COTS-2 und -3 zusammen zu legen: Statt beim nächsten Mal im Sommer 2011 eine Dragon nur in die Nähe der ISS zu manövrieren, könnte dann eine Kapsel bis auf 10 Meter an die Raumstation heran navigiert werden, wo sie dann mit einem stationseigenen Roboterarm eingefangen und angekoppelt würde. (Der erste Testflug des 2. COTS-Kandidaten Taurus 2/Cygnus ist derweil für Ende 2011 angepeilt.) Vor einem ISS-Besuch muss die Dragon allerdings noch mit etwas mehr Redundanz in der Elektronik ausgestattet – und natürlich der Verlauf des Premierenfluges im Detail ausgewertet – werden; die Entscheidung treffen dann NASA-Spezialisten (der Chef Bolden hält sich da raus). Ebenfalls auf guten Weg sieht sich Space X nun auch bei der Option, die Dragon zu einem bemannten System für den Mannschaftstransport zur ISS weiter zu entwickeln: Ab Auftragserteilung würde das nur drei Jahre dauern.

Hauptmitbewerber wäre hier wohl die CST 100 von Boeing, und als Markt peilen beide nicht nur den NASA-Auftrag zum ISS-Verkehr an, was sich nur marginal rechnen würde: Auch private Raumstationen werden als fernere Ziele erhofft. Nachdem sie die Dragon im Orbit abgeliefert hatte, setzte die Falcon 9 übrigens noch ein paar Kleinsatelliten aus – und zündete dann das Triebwerk der 2. Stufe erneut, das bis in 11’000 km Höhe stieg: auch wieder eine verblüffende Leistung. Und das mit einer Düse der Stufe, von der man – nach der Entdeckung von zwei kleinen Brüchen – kurzerhand ein (aerodynamisch nicht relevantes) 1 m langes Stück mit einer Metallschere abgesäbelt hatte! Wenn die Dragon ein bemanntes Vehikel werden sollte, wird es wohl nicht mehr so leger zugehen können … (Houston Chronicle 11., Space.com, AW&ST, Fla. Today, Novosti [interessante russische Perspektive!], CollectSpace 10., Space Politics, Spaceflight Now, Space News, LA Times, Ars Technica, Wash. Post, Fla. Today, Orlando Sentinel, CNN, Space.com, Science Journalism Tracker 9., Atlantic, CSM, Space.com, AFP, Univ. Today, Planetary Soc. Blog, Space Today [früher] 8.12.2010 – und noch mehr Artikel & Bilder)

Keinerlei Kontakt zu NanoSail D – womöglich doch nicht ausgesetzt? Die NASA hatte zunächst keinerlei Zweifel erwähnt („NanoSail D von FASTSAT ausgesetzt …“), dass der Mikrosatellit den Nanosatelliten erfolgreich ausgestoßen hatte, doch seither sind keinerlei Signale von letzterem empfangen worden: Sein Status ist völlig unklar, und inzwischen gilt sogar als möglich, dass das Auswurfmanöver misslungen ist und er noch fest steckt. Die Halterungen für Nanosatelliten – konkret: CubeSats – sind zwar bewährte Technik, sitzen sonst aber immer direkt auf der Raketenoberstufe (wie zuletzt auch bei der Falcon 9): Hier war zum ersten Mal ein anderer Satellit der Träger. (Space Today 12., Spaceflight Now, Space.com 11., Universe Today, Centauri Dreams 10.12.2010) NACHTRAG: Die NASA scheint inzwischen sicher zu sein, dass NanoSail D noch im FASTSAT fest steckt.

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3 Antworten to “Akatsukis Orbit-Einschuss an schwindendem Treibstoff-Zufluss ins Triebwerk gescheitert”

  1. Bilder der Woche: Raketen und andere Kracher « Skyweek Zwei Punkt Null Says:

    […] Dragon-Kapsel sieht man ihren ersten Raumflug kaum an, von dessen Verlauf („Nach dem Dragon-Erfolg …“) es inzwischen weitere Bilder und Einzelheiten gibt […]

  2. Akatsukis Probleme langsam klarer: Düse vermutlich zerstört! « Skyweek Zwei Punkt Null Says:

    […] Venussonde glaubt die JAXA inzwischen 23 ausschließen zu können, und klar ist auch, dass der versiegende Zufluss von Treibstoff das entscheidende Problem war – dessen eigentliche Ursache aber noch nicht geklärt ist. Das […]

  3. NanoSail D überraschend aus FASTSAT geflutscht! « Skyweek Zwei Punkt Null Says:

    […] irrtümlich als Erfolg gefeierte – Aussetzen des Nanosatelliten NanoSail D aus dem FASTSAT offensichtlich nicht stattgefunden hatte („Keinerlei Kontakt …“), war die Ratlosigkeit groß. Aber zumindest war der […]

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