Riskantes Aerobreaking an turbulenter Venus-Atmosphäre
Das Aerobraking wurde am ESOC von den für die Planung der Mission und die Steuerung der Raumsonde Venus Express verantwortlichen zwei Teams über ein Jahr lang minutiös vorbereitet, inklusive einer Simulationskampagne. Dabei wurde klar: Zu verlieren haben die ESA-Spezialisten nichts, denn das wissenschaftliche Programm ist erfüllt und die Tankfüllungen der Sonde neigen sich gen Null. Die mutigen Europäer können nur gewinnen. So programmierten sie die geplanten Flugmodi für die gewagten Bremsmanöver.
35-Meter-Antenne: Datenknoten zwischen ESOC und Raumsonde
Am 18. Mai begann die spannende Missionsphase mit einem Testbetrieb. Zu diesem Zeitpunkt umkreiste Venus Express den Planeten auf einer hochelliptischen Umlaufbahn zwischen 66 000 Kilometer über dem Südpol und 190 Kilometer Höhe über dem Nordpol – 164 Millionen Kilometer von der Erde entfernt. Für einen Orbit benötigt die Raumsonde rund 24 Stunden. Die aktuelle Kommunikation erfolgt über die 35-Meter-Antenne in Cebreros (Spanien). Diese Antenne fungierte bereits seit dem Start von Venus Express als wichtigster Datenknoten zwischen ESOC und Raumsonde.
Die Flugingenieure senken nun schrittweise den planetennächsten Punkt ab. Die erste Überraschung gab es gleich zu Beginn: Bei der Überprüfung der programmierten Einstellungen stellten die ESOC-Experten fest, dass „die Atmosphärendichte in dieser Höhe dreimal höher war als jemals zuvor gemessen. Dies unterstreicht das sehr turbulente, variable und hochkomplexe Verhalten der Venusatmosphäre“, berichtet Jörg Fischer vom Venus Express Operations Team.
Der letzte Auftrag
Seit dem 18. Juni laufen nun die „heißen“ Atmosphärenbremsversuche bei einer Höhe von nur 130 Kilometern über der Venusoberfläche. Für jedes – etwa zweistündige – Aerobraking-Manöver werden die Sonde und ihre Solarpaddeln so ausgerichtet, dass sie den größtmöglichen Luftwiderstand erzeugen. Etwa zwei Stunden nach dem jeweiligen Aerobreaking können die Daten von der Bodenstation in Cebreros abgerufen werden. Erst dann erfahren die Flugingenieure, ob das Bremsmanöver gelungen ist und in welchem Zustand sich die Raumsonde befindet. Bis zum 11. Juli verbleibt Venus Express bei dieser Höhenmarke von 130 Kilometern.
Sollte zu diesem Zeitpunkt noch genügend Treibstoff zur Verfügung stehen, folgt eine letzte sukzessive Anhebung auf etwa 400 Kilometer Höhe. Von dort sinkt dann die Raumsonde auf natürliche Weise bis Mitte Dezember auf etwa 100 Kilometer ab. Sobald der Treibstoff ausgeht, wird sie in der Atmosphäre verglühen.
Während der gesamten Testmanöver sollen Daten über die Zusammensetzung der Atmosphäre, die Temperaturen, das Magnetfeld und den Einfluss des Sonnenwindes auf die Venusatmosphäre gewonnen werden.
Bis zum bitteren Ende
Die Aerobraking-Manöver sind riskant. Während des jeweils zweistündigen Bremsmanövers kann über die Solarzellenpaddeln keine Energie generiert werden. Reichen die Ressourcen der Batterie jedoch nicht aus, um den Betrieb der Raumsonde zu gewährleisten, werden die Messgeräte abgeschaltet.
Zu den Risiken zählt die auftretende Reibungshitze. Sie könnte die elektrische Energieversorgung der Sonde lahmlegen. Schäden an der High-Gain-Antenne würden gar zum Ausfall der Kommunikation mit der Erde führen. Jeder Atmosphärenbremsversuch kann aber auch aufgrund einer Vielzahl unvorhergesehener Ereignisse zum vorzeitigen Verbrauch des Resttreibstoffes und damit zum Ausfall oder gar zum Absturz der Sonde führen.
Dennoch bietet die Venus Express-Mission die einmalige Gelegenheit,Atmosphärenbremsversuche an einem fremden Planeten im autonomen Flug zu testen, Erfahrungen zu sammeln und wissenschaftliche Daten aus kaum zugängigen Atmosphärenschichten originär zu gewinnen. Darin besteht der Reiz dieses „letzten Auftrages“ an die Raumsonde.
