Probleme bei erneuter Kontaktaufnahme zur russischen Mars-Mission

Kontrollraum der Bodenstationen im Europäischen Satellitenkontrollzentrum (ESOC).
23 November 2011

UPDATE, 28. November 2011
Nach der ersten Kontaktaufnahme mit der russischen Raumsonde Phobos Grunt am 22. November, konnte die ESA mithilfe der Bodenstation Perth in Australien auch an den beiden darauffolgenden Tagen mit der Sonde kommunizieren. Die empfangen Daten wurden an das russische Kontrollzentrum weitergeleitet, wo sie analysiert wurden.

„Der erste Überflug war insofern erfolgreich, als das der Sender der Sonde eingeschaltet werden konnte und Telemetrie-Daten empfangen wurden“, sagt Wolfgang Hell, Phobos-Grunt Service Manager bei der ESA.

Telemetrie-Daten enthalten typischerweise Informationen über den Zustand der Sonde. „Die Signale, die wir von Phobos-Grunt bekommen haben, sind wesentlich stärker als die ersten vom 22. November – auch weil wir nun genauer wissen, auf welchem Orbit sich die Raumsonde befindet.“

Während drei weiterer Überflüge am 24. November konnten keine weiteren Signale empfangen werden, da sich die Position der Sonde im Orbit verändert hatte und eine andere Antenne benutzt werden musste. Manfred Warhaut, Flugbetriebsleiter der ESA, sagte jedoch: „Unsere russischen Kollegen werden diese Ergebnisse zur Fehlerdiagnose nutzen und bei den nächsten Kommandos berücksichtigen.“

Hintergrund

ESTRACK S- & X-band ground station at Perth
ESA-Bodenstation mit 15 Metern Durchmesser in Perth, Australia

Am Dienstag, 22. November um 21.25 Uhr MEZ, konnte die Bodenstation der ESA in Perth, Australien, Kontakt zur russischen Raumsonde Phobos-Grunt aufnehmen. Der Kontakt zu der Mars-Mission war, kurz nachdem sich die Raumsonde von der Trägerrakete getrennt hatte, abgebrochen.

Nach dem Start war die Raumsonde in eine niedrige Erdumlaufbahn gebracht worden um von dort aus zum Mars aufzubrechen. Unmittelbar nachdem sich die Raumsonde mit ihrer modifizierten Fregatstufe von der Trägerrakete gelöst hatte, empfingen die Flugbetriebsleiter erste Signale, die das Ausfahren der Sonnensegel bestätigten.

Außerhalb der Reichweite der russischen Bodenstationen hätten zwei automatische Zündungen des Fregattriebwerks stattfinden und die Raumsonde auf eine interplanetarische Flugbahn in Richtung Roter Planet schicken sollen. Dies scheiterte jedoch und der Kontakt war von diesem Moment an unterbrochen. Allerdings zeigten Beobachtungen, dass die Sonde die Erde in einem Abstand zwischen 200 und 340 Kilometern kontrolliert umkreiste.

ESA reagiert auf Unterstützungsanfrage aus Russland

ESA's ESTRACK network will track the Phobos-Grunt mission
Phobos-Grunt orbiter and lander

Auf eine Anfrage von NPO Lavochkin, Missionsbetreiber der russischen Raumfahrtbehörde Roskosmos, erklärte sich die ESA bereit ihr Äußerstes zu tun um mithilfe ihres Netzwerkes aus Bodenstationen Kontakt aufzunehmen.

Phobos-Grunt.

Seit dem 9. November hat die ESA in enger Zusammenarbeit mit den russischen Ingenieuren fast täglich versucht Kontakt zu Phobos-Grunt aufzunehmen. Hierzu wurden zahlreiche Konfigurationen und Funkverbindungsmodi ausprobiert, jedoch ohne Erfolg.

Dass der Orbit der Raumsonde nicht exakt bekannt war, stellte für die Experten der ESA ein großes Probleme dar. Denn wegen ihrer Antennengröße benötigen Bodenstationen für ihre Ausrichtung normalerweise sehr genaue Informationen über die Sonden-Flugbahn.

In den letzten Tagen war die Hauptschüssel mit 15 Metern Durchmesser in Perth am Rand von einer zusätzlichen, improvisierten „Hornstrahler“-Antenne ergänzt worden. Diese streute Niedrigenergie-Signale über einen weiten Winkel in der Hoffnung den Satelliten zu einer Reaktion zu bringen.

ESA-Bodenstation in Australien überträgt russische Fernsteuerungsdaten

Die „Hornstrahler“-Antenne kontaktierte Phobos-Grunt.

Die Signalenergie wurde zum Teil verringert, weil der Empfänger an Bord von Phobos-Grunt darauf optimiert ist auch tief im Weltall noch sehr schwache Signal zu empfangen.

Perth ist perfekt gelegen, weil die Sonnensegel des Satelliten beim Überflug von der Sonne angestrahlt werden und so dem System volle Energieleistung verschaffen.

ESA-Bodenstation in Australien überträgt russische Fernsteuerungsdaten

ESOC, Darmstadt, is home to ESA's mission operations team
ESOC: home to ESA's mission operations

Am 22. November war die Antenne in Perth zwischen 21.21 und 21.28 Uhr CET in Richtung des erwarteten Orbits der Raumsonde ausgerichtet. Dann wurden von NPO Lavochkin bereitgestellte Fernsteuerungsdaten übertragen.

“Wegen der sehr geringen Höhe erwarteten wir, dass unsere Station Phobos-Grunt während jedes Erdumlaufs nur sechs bis zehn Minuten Sichtfenster haben würde“, sagt Wolfgang Hell, Phobos-Grunt Service Manager bei ESOC. „Und der schnelle Überflug verursachte eine große Variation in der Signalfrequenz.“

Harte Arbeit zahlt sich aus

ESOC, Darmstadt, is home to ESA's mission operations team
ESOC: Von hier aus werden die ESA-Satelliten kontrolliert.

Trotz dieser Schwierigkeiten war die Operation ein Erfolg: Die Signale befahlen der Raumsonde ihren Transmitter einzuschalten und Signale zu der 15-Meter-Schüssel hinunterzuschicken.

Die empfangenen Daten von Phobos-Grunt wurden anschließend von Perth über das Europäische Satellitenkontrollzentrum (ESA/ESOC) in Darmstadt zu den russischen Flugbetriebsleiter zur Analyse übertragen.

Weitere Kommunikationsfenster öffnen sich am 23. November zwischen 21.21 und 21.28 Uhr MEZ und zwischen 22.53 und 23.03 Uhr MEZ. ESA-Teams arbeiten eng mit russischen Flugbetriebsleitern zusammen um zu entscheiden, wie die Kommunikation mit dem Satelliten am besten aufrechtzuerhalten ist.

Mehr Informationen in Kürze.

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