ESA-Technologiesatellit Proba gestartet

Indische Trägerrakete PSLV
Indische Trägerrakete PSLV
22 Oktober 2001

Erfolgreich verlief am 22. Oktober, 6.53 Uhr MESZ, der Start des 94 kg schweren ESA-Technologiesatelliten Proba (PRoject for On-Board Autonomy) von dem an der Ostküste des indischen Bundesstaates Andra Pradesh gelegenen Startzentrum Sriharikota. Als Trägerrakete diente die vierstufige Trägerrakete PSLV-C3 (Polar Satellite Launch Vehicle), das Arbeitspferd der indischen Raumfahrtbehörde ISRO. Proba gelangte huckepack mit dem größeren indischen Satelliten TES und dem deutschen Kleinsatelliten BIRD in einen etwa 600 km hohen sonnensynchronen polaren Erdorbit. Das Europäische Kontrollzentrum ESOC in Darmstadt setzte zur Startunterstützung die großen Antennen der ESTRACK-Bodenstationen in Kiruna (Schweden) und in Redu (Belgien) mit einem Durchmesser von 13 m und 15 m ein. Redu wird auch das Kontrollzentrum für den Test- und Routinebetrieb. Um 8.16 Uhr MESZ gelang der erste Kontakt über Kiruna, der zeigte, dass Proba einwandfrei funktioniert.

Innovative Experimentierplattform

Proba stellt eine Experimentierplattform für technologische Verfahren dar. Die ESA will hiermit neue europäische Hochtechnologien testen, die zukünftige Satellitenmissionen effektiver gestalten können und daher von wirtschaftlicher Bedeutung sein werden. Im Vordergrund steht die erhöhte Leistungsfähigkeit des Satelliten durch bordautonome Systeme sowie die Reduktion der Betriebsaufgaben im irdischen Kontrollzentrum. Mit dieser Mission, an der Unternehmen und Universitäten aus Belgien, Großbritannien, Finnland, Dänemark und der Schweiz beteiligt sind, fördert die ESA aber auch das Know-how ihrer Mitgliedsländer. Gerade für Belgien, das den größten Teil der Gesamtkosten in Höhe von über 10 Mio. Euro trägt, bieten sich aus der Proba-Mission Chancen für die heimische Industrie.

Im Visier: Der blaue Planet

Der technologische Satellit PROBA
Der technologische Satellit PROBA

Der Satellit ist im Rahmen des ESA-Technologieprogramms in nur drei Jahren, von Februar 1998 bis März 2001 entwickelt, gebaut und anschließend getestet worden. Als Hauptauftragnehmer des Industriekonsortiums zeichnet das belgische Unternehmen "Verhaert Design & Development" verantwortlich.
Im Mittelpunkt des 80 x 60 x 60 cm großen, dreiachsenstabilisierten Kleinsatelliten PROBA steht die Erdbeobachtung. Hauptinstrument ist ein hochauflösendes bilderzeugendes Spektrometer aus Großbritannien namens CHRIS, Compact High Resolution Imaging Spectrometer. Parallel zu den Spektrometerdaten liefern zwei im sichtbaren Bereich operierende Kamerasysteme aus Belgien benutzerfreundliche Aufnahmen der Erdoberfläche, die Wide Angle Camera (WAC) und die High Resolution Camera (HRC). Letztere mit einer Bodenauflösung von 10 m.
Zur wissenschaftlichen Nutzlast gehören SREM und DEBIE, zwei Detektoren zur Messung der kosmischen Strahlung (Standard Radiation Environment Monitor) sowie zur Erfassung von Weltraum-Müll und Staubpartikeln (Debris In-Orbit Evaluator). Hinzu kommen diverse Untersysteme, wie beispielsweise ein neuentwickelter Sternensensor, ein GPS-Empfänger und vier Antennen.

Erderkundungsbilder aus unterschiedlichen Richtungen

Die Leistungsfähigkeit der Geofernerkundungssysteme ist in höchstem Maße unterschiedlich. Sie decken nach wie vor nicht alles ab. Auch lassen Schnelligkeit, Bereitstellung und Wiederholungsfrequenz der Aufnahmen oft zu wünschen übrig. Der Ausweg, die Vernetzung sämtlicher existierender Einzelsysteme, ist jedoch aus vielen Gründen derzeit unrealistisch. Machbar sind aber Satelliten mit unterschiedlichen Fähigkeiten.
Mit Proba sollen diesbezüglich neue Verfahren getestet werden. Wenn es darum geht, so schnell wie möglich ein ganz bestimmtes Gebiet zu fotografieren, kommt ein ausgeklügeltes System zum Einsatz. Proba kann nämlich dieses Gebiet nicht nur im Subsatellitenpunkt - das ist der senkrechte Punkt unterhalb des Raumflugkörpers - sondern auch aus unterschiedlichen Richtungen erfassen. Das Lageregelungssystem des Satelliten erlaubt Drehungen um bis zu 30 Grad nach Ost oder West sowie in oder entgegengesetzt der Flugrichtung. Dadurch kann der Satellit mit jedem Umlauf weit "über seinen Tellerrand" hinausschauen.

Proba-Ergebnisse über Internet abrufbar

Ziel der Proba-Mission ist es, sämtliche Bild- und Messdaten über das Internet zugängig zu machen. Sie werden zunächst zum Kontrollzentrum in Redu übertragen, dort zwischengespeichert und danach in einen Web-Server gestellt, von wo aus jeder Nutzer sie abrufen kann. Auf diese Weise entsteht ein kunden- und benutzerfreundliches System bei geringstem Personaleinsatz.
Nun zur Planung. Sie erfolgte bislang am Boden, die Anforderungen wurden meistens einen Tag vor der Aufnahme zum Satelliten geschickt. Das Neue bei Proba ist eine erhebliche Verkürzung dieser Frist durch bordautonome Systeme im Ressourcen-Management, gleichwohl der Vielfalt möglicher Aufgabenstellungen. Das zu fotografierende Terrain wird in Koordinaten abgesteckt. Mit dem an Bord befindlichem Planungssystem rechnet dann Proba genau aus, wann und unter welchen Blickwinkel das Zielobjekt am besten fotografiert werden kann. Limitierende Faktoren, wie Tageslicht oder Wolken, werden dabei berücksichtigt.

ESA-Kontrollzentrum Redu

Momentan, d.h. unmittelbar nach dem Start, ermitteln die ESOC-Experten die tatsächlich erreichte Proba-Flugbahn. Diese Daten sind zur Berechnung zukünftiger Kontaktzeiten und zur Antennensteuerung während der Kontakte wichtig. Daran schließt sich eine dreimonatige Testphase zur Qualifizierung des Gesamtsystems an. Sämtliche On-board-Funktionen werden überprüft, kalibriert, getestet und - falls notwendig - korrigiert. Hierzu gehören das Lageregelungssystem, der Sende- und Empfangsbereich, die Stromversorgung, das Thermalverhalten sowie das On-board-Rechnersystem. Letzteres ist 50 Mal leistungsfähiger als sein Gegenstück auf dem 1850 kg schweren Sonnenforschungssatelliten SOHO.
Danach beginnt eine zweijährige Betriebsphase. Sie wird für eine Reihe technologischer Untersuchungen, wissenschaftlicher Messungen und zur Gewinnung der Geofernerkundungsaufnahmen genutzt, zunächst durch ESOC-Experten, dann im zunehmend automatisierten Betrieb. Planung und Durchführung sämtlicher Missionsaufgaben erfolgen vom Proba-Kontrollzentrum der ESA in Redu, d.h. Kommandogabe, Datenempfang, Datenbeurteilung, Weitergabe der Missionsprodukte an die Nutzer, Bahnberechnungen und Flugdynamik. 9 von 15 täglichen Erdumläufen erlauben einen Kontakt zum Kontrollzentrum von etwa zehn Minuten. In diesen kurzen Kontaktfenstern werden sowohl die Kommandos für bevorstehende Aufgaben zum Satelliten gesendet als auch On-board gespeicherte Daten von Proba zum ESA-Kontrollzentrum übertragen.

Small ist in

Proba trägt dem zunehmenden Interesse an der Nutzung von Kleinsatelliten Rechnung, mit denen sowohl spezielle Missionen zur Erderkundung als auch Technologie-Demonstrationen durchgeführt werden. Solche Projekte können im Vergleich zu Großsatelliten relativ schnell und kostengünstig umgesetzt werden. Innovationen lassen sich so mit geringen Kosten und mit geringem Risiko ausprobieren.

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