CryoSat-2: Flugkontrollteams bereiten sich intensiv vor

ESA-Eismission Cryosat 2
25 Januar 2010

In wenigen Wochen soll der ESA-Erderkundungssatellit CryoSat-2 in seine Umlaufbahn um die Erde gelangen. Die Vorbereitungen laufen auf Hochtouren. Dabei unterziehen sich die Flugkontrolleure am ESOC für die Durchführung des Starts und die kritischen ersten Erdorbits intensiven Trainings- und Simulationsrunden.

Der Start ist für den 25. Februar 2010 vorgesehen. Eine zur Trägerrakete Dnepr umgerüstete Ex-Interkontinentalrakete des Typs SS-18 wird dann vom kasachischen Kosmodrom Baikonur aus den von der Europäischen Weltraumorganisation ESA entwickelten Eisforschungs-Satelliten CryoSat-2 in den Erdorbit befördern.

Kurz nach dem Start übernehmen zwei ESA-Einrichtungen die Verantwortung für die Inbetriebnahme und den anschließenden Missionsbetrieb des Hightech-Spähers: zum einen das Europäische Satellitenkontrollzentrum ESOC in Darmstadt, zum anderen das ESA-Zentrum für Erdbeobachtungen ESRIN im italienischen Frascati. Während das ESOC bei der auf dreieinhalb Jahre angelegten Satellitenmission für deren gesamte Flugführung und -kontrolle zuständig ist, werden vom ESRIN aus die wissenschaftlichen Bordinstrumente während des Missionsbetriebs überwacht. Diese Phase beginnt etwa sechs Monate nach dem Start. In Abstimmung mit den Missionswissenschaftlern erfolgt hier auch die Verarbeitung und Weiterleitung der empfangenen Daten an die auswertenden Institutionen und Forscherteams.

Die LEOP: Jede Minute zählt

Cryosat 2 in der Trägerrakete Dnepr (Grafik)

Besonderes Augenmerk nach dem Start eines Satelliten müssen die Flugkontrolleure auf die LEOP (Launch and Early Orbit Phase) richten. Sie ist die kritischste Phase einer Mission. Sie beginnt mit dem Start und reicht über den Eintritt in die Umlaufbahn bis hin zur Aktivierung und Erprobung aller Bordsysteme auf ihre Funktionsfähigkeit. Hier entscheidet sich das Wohl oder Wehe des gesamten Fluges, denn bei Komplikationen in dieser Phase kann die Mission komplett scheitern.

Bei der LEOP sind vor allem die Flugkontrolleure gefordert. Sie verlangt von ihnen Arbeit und Konzentration auf höchstem Niveau sowie absolute Akribie, und das in zwei Schichten rund um die Uhr. Kommt es zu unvorhergesehenen Problemen, müssen die Ingenieure und Techniker in der Lage sein, innerhalb kürzester Zeit Entscheidungen zu treffen und Handlungen auszuführen. Es kommt also auf jede Minute an.

Deshalb werden dem Flugkontrollteam während der LEOP auch weitere Experten zur Seite gestellt, die bei spezifischen Problemen beraten und unterstützen können. So werden Flugdynamiker des ESOC und Kommunikationstechniker des ESA-Bahnverfolgungs-Netzwerks ESTRACK mit im Kontrollraum sitzen. Auch führende Vertreter des ESA-Technologiezentrums ESTEC (European Space Technology Centre) und vom Satellitenbauer Astrium stehen dort hilfreich zur Seite. Doch die Hauptlast wird auf den Schultern der Flugkontrolleure liegen.

Anstrengende Trainingswochen

Um für alle Eventualitäten gerüstet zu sein, wurde für das gesamte Flugkontrollteam ab Spätsommer vergangenen Jahres ein intensives Simulationstraining angesetzt.

„Wir begannen mit den LEOP-Schulungen im August und führten bis zu fünf Simulationen monatlich durch. Seit Dezember wird sogar zweimal pro Woche geübt. Es war und ist für uns alle eine sehr anstrengende Zeit,“ weiß Nic Mardle, die Spacecraft Operations Managerin (SOM) der CryoSat-2-Mission, und ergänzt: „Simulationstraining vertieft bei den bereits erfahrenen Teammitgliedern die Kenntnisse über die Bordsysteme und deren Arbeitsweise noch mehr. Außerdem verbessert es ihre Reaktionsfähigkeit in Extremsituationen. Gleichzeitig bietet es die Möglichkeit, neu zum Team hinzu gekommene Ingenieure einzuarbeiten, die vorher noch nie an solch einer Mission mitgewirkt oder eine LEOP unterstützt haben.“

Simulationen für den Notfall

Flugsimulation am ESOC

Ein typischer Simulationstrainingstag im ESOC läuft prinzipiell so ab: Die Flugkontrolleure sitzen vor den Monitoren ihrer Konsolen und spielen die einzelnen Missionsabschnitte durch. Dabei „gaukelt“ ein hochmoderner CryoSat-2-Simulator den Ingenieuren die „Echtzeitdaten“ des Satelliten vor. Diese müssen nun, wie später auch beim richtigen Flug, entsprechend reagieren. Der Simulator wiederum erzeugt ein realistisches Feedback auf die Kommandos der Techniker und gibt sich erst zufrieden, wenn alle Eingaben stimmen.
Sobald die Kontrolleure bis ins Detail mit allen Operationen vertraut sind und diese fehlerfrei beherrschen, bauen die Simulationsmanager nach und nach diverse Fehler in die Programme ein. Ob Ausfall einer Bodenstation oder Defekte in einem Bordsystem - alles zwingt zu einer schnellen und optimalen gemeinsamen Lösungsfindung. „Wir haben sogar simuliert, was zu tun wäre, wenn Teammitglieder – einschließlich meiner Person - plötzlich erkranken würden. Denn dann muss jeder Einzelne von uns in der Lage sein, dessen Job zu übernehmen, was voraussetzt, dass jeder die Aufgaben des anderen genau kennt,“ beschreibt Nic Mardle die Komplexität des Simulationstrainings.

Über das LEOP-Training hinaus wurden auch Manöver der sechsmonatigen Übergangsphase bis zum Routinebetrieb des Satelliten simuliert. Dazu gehörte die Bestätigung des einwandfreien Funktionierens aller Flugführungssysteme sowie die Inbetriebnahme und den Funktionscheck der beiden wichtigsten CryoSat-2-Nutzlasten, dem Radarhöhenmesser SIRAL (SAR/Interferometric Radar Altimeter) und DORIS (Doppler Orbitography and Radiopositioning Integration by Satellite), einem Gerät zur exakten Bestimmung der Flugbahn.

CryoSat-2 – modernisiert und optimiert

CryoSat-2 ist nicht einfach nur ein Duplikat seines Vorgängers CryoSat-1, der im Oktober 2005 durch einen Fehler der Rockot-Trägerakete seine Umlaufbahn nicht erreichte und vor Grönland ins Meer stürzte. Sämtliche Systeme und Arbeitsabläufe wurden modernisiert und den neuen Gegebenheiten angepasst.

Das trifft auch auf die Bodenanlagen und sowie die Zusammensetzung und Qualifizierung des Personals zu. „Als Folge der technologischen Verbesserungen des Satelliten musste beim Bodensegment im ESOC praktisch alles geändert werden. Auch das Flugkontrollteam war betroffen. Es wurde vollkommen neu zusammengestellt. Selbst der Unterschied im operationellen Bereich wirkt signifikant. Heute geht alles viel leichter und müheloser.“ zieht Nic Mardle einen Vergleich, die bereits bei CryoSat-1 die Space Operations Managerin war.

Keine Pause bis zum Start

Die verbleibende Zeit bis zum Start wird für die Flugkontrollteams mit weiteren Simulationseinheiten ausgefüllt sein. So sind sie nach verdientem Weihnachts- und Neujahrsurlaub seit Anfang Januar bereits wieder mit Feuereifer bei der Sache und fiebern der Generalprobe am 22. Februar entgegen. An diesem Tag werden die Teams erstmals mit dem in Baikonur auf der Trägerrakete montierten echten CryoSat-2-Satelliten Verbindung aufnehmen und bis zum endgültigen Start 72 Stunden später dessen aktuelle Zustandsdaten kontrollieren.

Dann werden vor Ort in Baikonur und beim ESOC in Darmstadt auch die Expertenteams von ESOC, ESRIN, ESTEC und Astrium eintreffen, um die finalen Startvorbereitungen bis zum Abheben zu unterstützen.

Flight Operations Director Pier Paolo Emanuelli lobte bereits vorab das Engagement und den selbstlosen Einsatz aller an der Mission Beteiligten: “Die für eine erfolgreiche LEOP verantwortlichen Flugkontrolleure, Bodenmannschaften, Flugdynamiker und das Personal der Bodenstationen, aber auch die Teams beim ESRIN, dem ESTEC und aus der Industrie arbeiten alle äußerst angestrengt für die Sicherung der Startbereitschaft. Jedem Einzelnen ist bewusst, wie wichtig die Polareisdaten von CryoSat-2 für ein besseres Verständnis des globalen Klimawandels sein werden.“

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