ESOC: Steuerzentrale für Herschel und Planck
Gesteuert werden die beiden Missionen Herschel und Planck vom Europäischen Satellitenkontrollzentrum der ESA, dem ESOC (European Space Operations Centre) in Darmstadt, das als Mission Operations Centre (MOC) fungiert.
Die Experten-Teams müssen sich dabei besonderen Herausforderungen stellen, die sie bei früheren Satelliten und Raumsonden noch nie zu bewältigen hatten. So sind über zwei Jahre – so lange soll die kürzere der beiden, die Planck-Mission dauern – zwei technisch anspruchsvolle Forschungssatelliten gemeinsam und gleichzeitig zu überwachen und zu steuern.
Die Kontrollteams haben zeitkritische Bahn- und Lageregelungsmanöver auszuführen, da sowohl Herschel als auch Planck mit Einrichtungen zur Kühlung der Instrumente bis nahe an den absoluten Nullpunkt, er liegt bei minus 273,15 Grad Celsius oder 0 Kelvin, ausgestattet sind. Trotz extrem guter Isolierungen dürfen die Behälter, die mit flüssigem Helium als Kühlmedium gefüllt sind, höchstens für wenige Minuten der direkten Sonnenstrahlung ausgesetzt werden, da sonst das wertvolle Medium wesentlich schneller verdampft und damit die Betriebsdauer der empfindlichen Instrumente verkürzt würde. Das ist für die Darmstädter Fachleute besonders in den ersten Tagen bei der Inbetriebnahme der Satelliten eine Herausforderung.
Hinzu kommen später regelmäßige Bahnkorrekturmanöver – etwa einmal im Monat – um die instabilen Umlaufbahnen von Herschel und Planck um L2 zu sichern.
Inbetriebnahme: Krönung vieler Jahre Arbeit
Die spannenden Aktivitäten am ESOC werden für alle Beteiligten die Krönung der Mission nach über vielen Jahren Vorbereitungsarbeit sein. Bereits 2003 wurden die Teams für die Planung, Vorbereitung, die umfangreichen Simulationen und die Durchführung des Flugbetriebs gebildet.
Dabei wurden nicht nur die normalen Betriebsabläufe erprobt und trainiert, sondern auch alle nur denkbaren Störungen simuliert und dafür Lösungsvarianten erarbeitet sowie deren Realisierung immer wieder geübt. So kamen insgesamt 35 Tage Simulationsbetrieb in den letzten vier Monaten vor dem Start zusammen.
Die Experten des ESOC haben dafür nicht nur mit virtuellen Satellitenmodellen gearbeitet, sondern auch die realen Satelliten während der letzten Jahre am Boden getestet. Da die Funktion der Sensoren an Bord von Herschel und Planck nur bei großer Kälte und unter weltraumähnlichen Bedingungen erprobt werden kann, wurden die beiden Weltraumobservatorien am Technologiezentrum der ESA, dem ESTEC in Noordwijk (Niederlande), in eine riesige Vakuumkammer gesteckt, in der weltraumähnliche Bedingungen – Vakuum, Tiefsttemperaturen – simuliert werden können. Bei derartigen Tests haben die Darmstädter Verbindung mit den beiden Raumflugkörpern aufgenommen und so die Zusammenarbeit zwischen den Bodeneinrichtungen und den Satelliten erproben und üben können.
Zeitkritische Aktivitäten: Die LEOP
Das erworbene Wissen und Können muss sich nun nach dem Start der Ariane 5ECA-Trägerrakete bewähren.
26 Minuten nach dem Start wird zuerst Herschel von der Oberstufe abgetrennt, Planck folgt ihm eineinhalb Minuten darauf. Unmittelbar nach der Abnabelung beginnt für annähernd 100 Spezialisten am ESOC die heiße Phase, denn jetzt müssen die Systeme an Bord aktiviert und vor allem die Raumflugkörper im Raum orientiert werden. Diese ersten Manöver im All sind aus den oben beschriebenen Gründen besonders kritisch. Außerdem werden dabei die mit den Solarzellen bestückten Flächen zur Sonne ausgerichtet, um die Bordbatterien aufzuladen, ein ebenfalls kritisches Manöver.
Die auch als Launch and Early Orbit Phase (LEOP) bezeichnete Inbetriebnahme ist für Herschel nach 48 Stunden abgeschlossen, für Planck nach 93 Stunden. Danach werden in der Commissioning Phase die Forschungsinstrumente über mehrere Wochen überprüft und für den Forschungsbetrieb vorbereitet.
Während der ersten Tage – nach ein, zwei und zwölf Tagen – sind geringfügige Bahnkorrekturen vorgesehen, um das Ziel, den L2-Lagrange-Punkt und die geplanten Orbits um diesen imaginären Punkt nach gut sechs Wochen zu erreichen. Dort angelangt, schwenkt Herschel direkt in seine Umlaufbahn ein und nimmt seine Arbeit auf.
Bei Planck, der eine engere Umlaufbahn um L2 erreichen soll, wird ein Einschussmanöver durchgeführt. Danach muss besonders dieser Satellit, der einmal pro Minute um seine Längsachse rotiert, genauestens ausgerichtet werden, um sowohl die von der Sonne, der Erde und dem Erdmond kommende Wärme vor den hochempfindlichen Instrumenten abzuschirmen als auch ständig die Verbindung mit der Hochleistungsantenne an Bord zu halten.
