Gaia auf dem Weg in den Orbit

Am Donnerstag wird das neue ESA-Astronomieteleskop Gaia an Bord einer antriebsstarken Sojus-Trägerrakete ins Weltall geschossen. Kurz nach dem Start wird das Bodenteam in Darmstadt den ersten Funkkontakt aufnehmen. Doch auch wenn der hergestellt ist, werden die Mitarbeiter im Kontrollraum unter Strom stehen, denn der Satellit muss einen heiklen automatischen Ablauf abschließen.

Die für fünf Jahre angesetzte Sternenbeobachtungsmission Gaia wird während ihrer Laufzeit eine Milliarde Sterne, durchschnittlich je 70 Mal, erfassen.

Mit nie da gewesener Genauigkeit wird der Satellit die Positionen, Entfernungen und Bewegungen der Sterne kartieren und Erwartungen zufolge Tausende neue kosmische Objekte entdecken, darunter auch Planetensysteme außerhalb unseres Sonnensystems sowie Braune Zwerge. Darüber hinaus wird er Hunderttausende Asteroiden innerhalb unseres Sonnensystems beobachten.

Gaias Reise beginnt am 19. Dezember am ESA-Weltraumbahnhof in Kourou, Französisch-Guayana, wo er an Bord einer Sojus-Trägerrakete in Richtung seines orbitalen Stationierungspunktes, dem Lagrange-Punkt L2, abheben wird. 

Teams beenden monatelange Vorbereitungstrainings

Das Gaia-Missionsteam im Training

Die Mission wird vom Europäischen Satellitenkontrollzentrum der ESA (ESOC) im südhessischen Darmstadt aus kontrolliert, dessen Ingenieure mehrere Monate mit intensiven Vorbereitungen und Simulationstrainings verbracht haben.

Während der entscheidenden, etwa viertägigen ersten Betriebsphase LEOP (Launch and Early Orbit Phase) wird das Kontrollteam den Satelliten keine Minute aus den Augen lassen. Seine ganz besondere Aufmerksamkeit gilt dem Moment, in dem sich Gaia von der Fregat-Oberstufe der Sojus-Rakete löst. Das wird erwartungsgemäß 42 Minuten nach dem Start erfolgen.

Spannende Minuten im ESOC-Hauptkontrollraum

Vor der Abkopplung wird Gaia „nach Hause telefonieren“ und die ersten Funksignale an die australischen ESA-Bodenstationen in Perth und New Norcia senden, welche die Kontrollteams über den aktuellen Gesundheitszustand des Satelliten informieren. Diese kritischen Signale (AOS, Aquisition of Signal) werden auch von der ESA-Bodenstation in Perth, Australien, übermittelt werden.

Bodenstation in Perth, Australien

„Nach der Abkopplung steht Gaia allerdings noch immer ein kritischer automatischer Ablauf bevor. Ein äußerst heikler Schritt, der unter anderem das Anschalten seiner Lagekontrolldüsen und die Entfaltung seines Sonnensegels umfasst“, sagt Dave Milligan, Flugbetriebsmanager der Mission in Darmstadt.

Während dieses automatischen Ablaufs wird sich Gaia im „freien Drift“ befinden, was bedeutet, dass seine Weltraumposition nicht kontrolliert wird. Aufgrund der Drehmomenteinwirkungen der Abkopplung könnte diese Phase den Satelliten ins Strudeln oder Schleudern bringen, was wiederum dazu führen könnte, dass Gaia sich aus dem Funkfrequenzbereich der Bodenstationen bewegt.

„Wir könnten für eine Zeitspanne von circa 17 Minuten den Funkkontakt verlieren. Doch solange der automatische Ablauf an Bord planmäßig verläuft, werden wir die Kommunikation anschließend wieder aufnehmen können. Trotz allem werden diese Minuten für uns im Hauptkontrollraum sehr lang und nervenaufreibend sein. Betriebsingenieure mögen es nie besonders, wenn sie keinen Kontakt zu ihren Satelliten haben“, sagt Dave Milligan.

Gaia: Neuartige Technologien an Bord

Das Gaia-Teleskop ist mit einer Reihe neuer Technologien für den Flugbetrieb ausgestattet, darunter Mikro-Antriebsdüsen für die Lageregelung (anstelle von Reaktionsrädern) und eine elektronisch steuerbare Phased-Array-Antenne anstelle einer steuerbaren Antennenschüssel. Beides wird nötig sein, um den Bedarf an äußerst präziser Zielausrichtung und Positionierung der Mission zu erfüllen und um die notwendige Genauigkeit der Sternenbeobachtung zu erreichen.

Einige Flugkontrolltechnologien kommen zum ersten Mal zum Einsatz

Gaia-Flugdirektor Andreas Rudolph im Kontrollraum

„Ihre wissenschaftlichen Ziele machen den Betrieb der Gaia-Mission zu einer großen Herausforderung, zudem kommen einige der Flugkontrolltechnologien zum ersten Mal zum Einsatz“, sagt Andreas Rudolph, Flugdirektor der Gaia-Mission. „Die Teams des ESOC und der gesamten ESA sowie unsere Industriepartner haben extrem hart dafür gearbeitet, sich auf die vollständige Inbetriebnahme vorzubereiten. Jetzt freuen wir uns auf einen erstklassigen Start.“

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