Artemis auf der Ziellinie

Artemis - Künstlerische Darstellung
Artemis - Künstlerische Darstellung
30 Dezember 2002

Für den europäischen Hightech-Kommunikationssatelliten Artemis ist die Ziellinie in Sichtweite. Nur noch 700 km trennen ihn bis zum Erreichen des geostationären Orbits in 35 800 km Höhe. Im Februar 2003 wird die 19monatige Rettungsaktion beendet sein. Durch einen Fehler in der dritten Stufe der Trägerrakete strandete der ESA-Raumflugkörper im Juli 2001 in Erdnähe. Als Rettungsanker erwiesen sich die an Bord befindlichen Ionentriebwerke. Sie wurden umprogrammiert und auf Dauerbetrieb geschaltet. So konnte seit dem 19. Februar 2002 die Bahn kontinuierlich angehoben werden.

Was mit der dritten Stufe und dem chemischen Apogäumstriebwerk des Satelliten normalerweise in wenigen Stunden erledigt ist, nämlich die Beförderung der Nutzlast in die sogenannte geostationäre Übergangsbahn und der anschließende Einschuss in den geostationären Orbit, dauert mit den Ionentriebwerken über ein Jahr. Mit durchschnittlich 15 km Bahnanhebung pro Tag zuckelt Artemis derzeit seinem Ziel entgegen.

Ionentriebwerke haben sich bewährt

Der lange Weg von Artemis
Der lange Weg von Artemis

So hatten sich die Ingenieure des europäischen Raumfahrtunternehmens Astrium das nicht gedacht. Ihre elektrischen Ionenantriebe sollten eigentlich nur ab und zu kurze Impulse zur Lageregelung von Artemis abgeben. Im Unterschied zu herkömmlichen chemischen Antrieben wird dafür außer einem ionisierten Gas kein Treibstoff benötigt. Das verlängert die Betriebsdauer oder ermöglicht eine größere Nutzlast.

Nun mutierten RITA und EITA – so die Kurzbezeichnungen der vier Ionenantriebe – plötzlich zu „Rettungsschwimmern", von denen eine mehrere hundert Millionen Euro teure Mission abhängt. Zwei davon pusten seit dem 19. Februar 2002 mit bis 40 km/s nahezu ununterbrochen das ionisierte Xenon-Gas in den Weltraum und treiben so den Satelliten seinem Ziel entgegen. Die beiden anderen Antriebe waren ausgefallen. Für alle Beteiligten war das eine aufregende Zeit, denn es verging keine Woche, in der nicht neue Probleme auftraten. Die Triebwerke mussten für den ungewohnten Betrieb optimiert werden. In Zusammenarbeit mit den Steuerungsfachleuten des Satellitenkontrollzentrums ESOC in Darmstadt erarbeiteten die Operateure auch verschiedene neue Lageregelungsmodi, um die Antriebsimpulse so effektiv wie möglich zu nutzen.

Im Oktober hat der Satellit seinen dritten und damit auch letzten Eklipsendurchflug seit seinem Start erfolgreich absolviert. Dabei befand sich Artemis jeweils für zwei Stunden im Erdschatten. Die Solarzellen können dann keine Energie liefern. Aus Sicherheitsgründen wurden RITA und EITA in dieser Zeit abgeschaltet. Außerdem wurde die Lage des Raumflugkörpers jeweils vom Antriebs- in den Erdorientierungsmodus geändert, um den Kontakt zu dem wertvollen Gerät nicht zu verlieren. Das war auch für die Ingenieure am Boden eine aufregende Zeit, denn jedes Mal stellten sich nach den entsprechenden Kommandos an die Bordsysteme die spannenden Fragen: Haben die Triebwerke wieder gezündet und ist die Orientierung des Satelliten richtig?

Feintuning auf den letzten Metern

Nun konzentrieren sich die Betriebsmannschaften auf den Endspurt. Artemis muss nämlich nicht nur die richtige Umlaufbahn sondern auch einen bestimmten Punkt bei 21,5 Grad östlicher Länge über dem Äquator erreichen. Dazu ist eine gefühlvolle Feinsteuerung nötig, um die sogenannte Driftrate auf der Umlaufbahn richtig einzustellen und den Satelliten rechtzeitig abzubremsen. Das Driften wird durch geringfügige Änderungen der Bahnhöhe erreicht. Der scheinbare Stillstand eines geostationären Satelliten über einem bestimmten Punkt des Äquators wird dann durch genaues Einhalten der Bahnhöhe (etwa 35 800 km) ermöglicht.

Bei diesem Feintuning kommen erstmals die chemischen Lageregelungsdüsen von Artemis zum Einsatz. Ihre Premiere hatten sie am 3. Dezember. Zwei weitere Korrekturzündungen sind für Ende Januar geplant, um die Driftrate auf wenige Grad pro Tag zu reduzieren.

Am Ende dieser Prozeduren wird der Satellit endgültig in den Erdorientierungsmodus gebracht und das weltweite Bodenstationsnetz, das zur Steuerung von Artemis in den letzten Monaten genutzt wurde, steht wieder für andere Aufgaben zur Verfügung.

Nutzergemeinde wartet schon ungeduldig

EGNOS
European Geostationary Navigation Overlay Service (EGNOS)

Auf die endgültige Positionierung warten die künftigen Nutzer von Artemis bereits ungeduldig. Nach einer gründlichen Prüfungsphase aller Nutzlasten an Bord von der ESA-Bodenstation Redu in Belgien werden erste optische Verbindungen mittels Laser zu verschiedenen Satelliten mit entsprechender Ausrüstung hergestellt. Dazu gehören am Anfang Envisat, Satelliten von Eutelsat und Spot 4. Die EGNOS-Nutzlast zum Aufbau eines genauen europäischen dreidimensionalen Navigationssystems wird ebenfalls schnellstmöglich in Betrieb genommen.

Artemis hat, wenn auch unfreiwillig einige Erstleistungen in der Raumfahrt hervorgebracht: die erste größere Umprogrammierung eines Kommunikationssatelliten, der erste Einsatz von Ionentriebwerken für den Transfer eines Satelliten in eine höhere Umlaufbahn sowie das längste Driftmanöver.

Was des einen Leid, ist des anderen Freud: Das können nun die Astrium-Ingenieure mit Recht sagen. Sie hatten schließlich die einmalige Gelegenheit, ihre Ionenantriebe für neuartige Aufgaben zu testen und dabei unbezahlbare Erfahrungen zu sammeln. Und ihre Wundermaschinen haben die Prüfung hervorragend bestanden.

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