Artemis - Rettungsaktion vor dem Ziel

Grafik von Artemis
Grafik von Artemis
21 Februar 2002

Die letzte Phase der Rettungsaktion für Artemis, dem modernsten und komplexesten Kommunikationssatelliten der ESA, wurde eingeläutet. Am 19. Februar, um 16.30 Uhr MEZ haben Techniker des Gemeinschaftsunternehmens Altel in der ESA-Bodenstation in Fucino (Italien) die Ionentriebwerke von Artemis auf Dauerbetrieb geschaltet. Wenn alle Systeme korrekt arbeiten, wird der Satellit in etwa 200 Tagen seinen endgültigen geostationären Arbeitsplatz in 36 000 Kilometer Höhe erreicht haben.

Der zehnte Flug einer Ariane 5 begann am 12. Juli 2001 zunächst mit einem Bilderbuchstart. Wenige Minuten danach gerieten jedoch die Verantwortlichen in Kourou (Französisch Guayana) ins Schwitzen. Die aus Bremen kommende Oberstufe der Rakete arbeitete nicht einwandfrei. Sie setzte die beiden Kommunikationssatelliten aus Europa und Japan in viel zu niedrige Umlaufbahnen aus. Artemis gelangte auf eine Bahn mit einem Perigäum von 590 km (geplant: 858 km), einem Apogäum von 17 487 km (geplant: 35 853 km) und einer Neigung von 2,94 Grad (geplant: 2 Grad). Als Ursache der Fehlfunktion wurden durch Wasser verunreinigte Treibstoffleitungen identifiziert. Während der japanische Satellit verloren ging, entwickelten Spezialisten der ESA, sowie der italienischen Unternehmen Alenia Spazio, Telespazio und des deutschen Unternehmens Astrium in Ottobrunn ein vierstufiges Rettungsszenario für Artemis.

Das Rettungsszenario

Die Strategie ist darauf ausgerichtet, den Satelliten mit möglichst geringem Energieaufwand auf die geostationäre Position zu bringen. Die Rettung von Artemis ist mit einer Reihe unüblicher Verfahren verbunden. Dies gilt vor allem für die Verwendung der Ionen-Triebwerke, die ursprünglich nur für die Lageregelung des Satelliten vorgesehen waren. Vollkommen unerwartet dürfen sie sich jetzt erstmals im Dauerbetrieb beweisen, denn mit ihrer Hilfe soll die Flugbahn um die noch fehlenden 5000 km angehoben werden.

Die Flugbahnexperten im Europäischen Kontrollzentrum ESOC in Darmstadt errechneten die energetisch günstigste Bahn und die notwendige Manöversequenz. Artemis sollte nun in mehreren Teilschritten mit Hilfe der bordeigenen Triebwerke seinen Arbeitsplatz im geostationären Orbit erreichen. Die ersten Etappen des Rettungsprogramms konnten bereits im Juli 2001 erfolgreich abgeschlossen werden. Das mit konventionellen chemischen Treibstoffen arbeitende Apogäumstriebwerk wurde mehrmals gezündet. So gelangte Artemis in eine Kreisbahn mit 31 000 km Höhe. Der endgültige Arbeitsorbit in 36 000 km Höhe wäre aber mit diesem Antrieb allein nicht erreicht worden.

Winzige Ionen beschleunigen ein Schwergewicht

Teile der Ionentriebwerke von Artemis

Glücklicherweise verfügt Artemis über vier Ionentriebwerke des europäischen Raumfahrtunternehmens Astrium. Sie arbeiten mit Xenon, einem Edelgas, das mit Hilfe elektrischer Energie ionisiert und beschleunigt wird. Es verlässt das Triebwerk mit etwa 30 km/s. Auf diese Weise arbeiten Ionentriebwerke sehr effektiv. Sie haben rund zehnmal höhere Wirkungsgrade als konventionelle chemische Triebwerke. Dadurch muss nur wenig Treibstoff in Form von Xenon mitgeführt werden.

Spezialisten von Astrium entwickelten in den letzten Monaten eine neue Software für den Betrieb der Ionenantriebe "RITA" und "EITA". Damit kann Artemis die für das Anheben der Bahn erforderliche Orientierung im Raum einnehmen. Vor dem Upload der Software erfolgten noch umfangreiche Tests an einem Artemis-Software-Modell bei der Firma Telespazio in Italien.

200 Tage bis zum Ziel

Der Endspurt hat begonnen. Am 13. Februar wurde die Software erfolgreich in die Speicher des Satelliten übertragen. Nach weiteren Tests konnten nun am 19. Februar um 16.30 Uhr MEZ die Ionen-Triebwerke in den Dauerbetrieb gehen. Zuvor musste Artemis noch gedreht werden, damit die Achse mit den Ionenantrieben in die Flugrichtung zeigt. Im Normalbetrieb befinden sie sich im "Norden" und im "Süden" des Raumflugkörpers, um Abweichungen in der Bahnneigung korrigieren zu können.

Nun bewegt sich Artemis in den nächsten 200 Tagen auf einer spiralförmigen Bahn seinem Ziel entgegen. Mit lediglich 1,5 Gramm Schub wird der anderthalb Tonnen schwere Koloss beschleunigt. Und trotzdem verbrauchen die Wundermaschinen in dieser Zeit nur 16 Kilogramm Xenon-Gas als Treibstoff.

Krise als Chance

Dieses Rettungsszenario bietet insgesamt die einzige Chance, Artemis von seiner zu niedrigen Umlaufbahn auf die geplante geostationäre Position zu bringen und dabei genügend chemischen Treibstoff und Xenon übrigzubehalten, um mehrere Jahre nominalen Satellitenbetrieb zu gewährleisten.

Die Europäische Weltraumagentur ESA ist daher optimistisch, mit Artemis doch noch ein neues Kapitel in der Telekommunikation aufschlagen und so an frühere erfolgreiche Missionen anknüpfen zu können.

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