Arianespace Flug 142: Bericht der Untersuchungskommission und Maßnahmenkatalog

The Ariane 5 Flight 142 launch
7 August 2001

Die unabhängige Untersuchungskommission, die von Arianespace eingesetzt worden war, um die Fehler in der oberen Antriebsstufe mit lagerfähigen Treibstoffen während des Ariane-Flugs 142 zu untersuchen, hat am 1. August ihren Bericht vorgelegt.

Wie gewünscht hat die Kommission die Fehlerquellen identifiziert und Gegenmassnahmen vorgeschlagen. Sämtliche Vorschläge wurden angenommen und werden nun so schnell wie möglich umgesetzt.

Der nächste Ariane-5-Start von Arianespace ist für Ende November geplant, was einer Verschiebung des ursprünglich geplanten Termins um ca. zwei Monate entspricht.

Der Bericht der Untersuchungskommission

Hintergrund

Die siebenköpfige Kommission wurde am 16. Juli als Reaktion auf die Pannen beim Ariane-5-Flug Nr. 142 gebildet. Bei dem Start am 12. Juli führten Probleme in der oberen Antriebsstufe, die lagerfähigen Treibstoffen verwendet, dazu, dass die aus zwei Satelliten bestehende Nutzlast in einer niedrigeren als der geplanten Umlaufbahn ausgesetzt wurde.

Die Kommission untersuchte sowohl sämtliche während des Flugs 142 aufgenommenen Messungen als auch die Fertigungs-, Qualitäts- und technische Dokumentation aller bis heute durchgeführten Ariane-5-Missionen. Zudem wurde die Arbeit der Produktions- und Entwicklungsteams in Europa überprüft.

Details der Mission und Fehleranalyse

Die Experten kamen zu dem Schluss, dass die Vorbereitungen als auch der Countdown für den Ariane-Flug 142 selbst bis zur Zündung des Aestus-Triebwerks der Oberstufe nominell verliefen.

Dem Bericht zufolge kam es während der Zündung des Aestus-Triebwerks zu Verbrennungsinstabilitäten. Dies führte zu ungünstigen Bedingungen in der Brennkammer und damit zu einer reduzierten Schubkraft. Außerdem führten diese Probleme zur vorzeitigen Entleerung eines Treibstoffbehälters, wodurch das Triebwerk zu früh abschaltete.

Ursachen der Verbrennungsinstabilitäten bei der Aestus-Triebwerkszündung waren große Druckschwankungen. Diese sind auf eine dynamisch-hydraulische Kopplung zwischen der Treibstoffzufuhr des Triebwerks der Oberstufe und den internen Systemen der Brennkammer zurückzuführen. Die Kommission schloss jeden Zusammenhang zwischen der Fehlfunktion in der Oberstufe der Ariane-5-Rakete und dem Betrieb der Antriebssysteme der Ariane-4-Rakete aus.

Empfehlungen

Die Anomalien des Ariane-Flugs 142 müssen detailliert untersucht werden, um die Triebwerkszündungsphase besser zu verstehen.

Dazu machte die Untersuchungskommission folgende Verbesserungsvorschläge:

  • Die hydraulischen Bedingungen während der Zündung des Aestus-Triebwerks soll auf mathematischen Weg dynamisch modelliert werden.
  • Die Zündung der Oberstufe muss verbessert werden, um die Stabilität und Vibrationsarmut in dieser Phase zu erhöhen.
  • Die Abnahmekriterien müssen auch auf die modifizierte Zündungsphase angewandt werden.
  • Die Testvorrichtungen müssen angepasst werden, um die wirklichen Bedingungen im Flug genauer wiederzugeben.
  • Ein Triebwerkstestprogramm soll die Einhaltung der Sicherheitsmargen unter Einsatzbedingungen demonstrieren.
  • Die Triebwerke für die nächsten Starts sollen anhand dieser neuen Kriterien abgenommen werden.

Arianespace hat diese Vorschläge angenommen und will sie nun in Zusammenarbeit mit den Herstellern so schnell wie möglich umsetzen.

Maßnahmen

Arianespace hat die Empfehlungen der Untersuchungskommission analysiert und zusammen mit der Europäischen Raumfahrtbehörde ESA, der Französischen Raumfahrtagentur CNES sowie den beteiligten Unternehmen folgenden Maßnahmenkatalog vorgelegt:

  • Analyse der Daten aus Bodentests und Flugeinsatz mit dem Aestus-Triebwerk und der EPS-Oberstufe, insbesondere um ein besseres Verständnis der Abläufe während der Triebwerkszündung zu gewinnen.
  • Dynamische Modellierung des Treibstoffzuführsystems
  • Verbesserung der mechanischen Modellierung von Teilen der Brennkammer
  • Analyse eines Regelungssystems für den Zufluss von MMH-Treibstoff
  • Definition, Validierung und Abnahme der notwendigen Veränderungen der Zündungsphase
  • Durchführung von Triebwerktests während der Konstruktionsphase unter Bedingungen, die denen des Flugeinsatzes besser entsprechen
  • Ein Testprogramm, das das Aestus-Abnahmemodell sowie für den Flugeinsatz vorgesehene Triebwerke einbezieht
  • Überprüfung der Prozeduren für die Einhaltung und Feststellung der Fertigungsqualität
  • Umsetzung der Modifizierungen von Aestus-Triebwerken bei den kommenden Ariane-5-Starts

Arianespace hat den nächsten Ariane-5-Start nun für Ende November angesetzt, um genügend Zeit für die Umsetzung der Maßnahmen zu haben. Das bedeutet, dass sich der ursprünglich geplante Termin um zwei Monate verschieben wird.

Fortsetzung der Starts von Arianespace

Arianespace wird indessen seine Aktivitäten im Weltraumzentrum Guyana mit dem Flug 143 fortsetzen. Eine Ariane-4-Rakete wird Ende August den Kommunikationssatelliten Intelsat 902 in seine Umlaufbahn bringen.

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