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Autor: Axel Nantes / 17. Mai 2017, 17:15 Uhr

Einradsonde Dawn

Der Raumsonde Dawn der US-amerikanischen Luft- und Raumfahrtagentur (NASA) steht nur noch ein Reaktionsrad zur Verfügung. Eines von zwei Anfang April 2017 noch arbeitsfähigen Rädern ist am 23. April 2017 ausgefallen. Trotzdem kann die Sonde den Beobachtungsbetrieb auf ihrem Orbit um den Zwergplaneten Ceres fortsetzen.

Quelle: NASA
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NASA / JPL

Bild vergrößernDawn in angetriebenem Flug über Ceres - Illustration
(Bild: NASA / JPL)
Während der Vorbereitung von Beobachtungen bei einer bestimmten Opposition genannten Konstellation, bei der Dawn sich im Bereich zwischen der Sonne und Ceres bewegte, wurde am 23. April 2017 ein sogenannter Sicherheitsmodus („safemode“) ausgelöst, bei dem die Sonde in einen Zustand eingeschränkter Aktivität mit definiertem Kommunikationsverhalten versetzt worden ist.

Im Verlauf einer turnusmäßigen Kommunikationssitzung übermittelte die Sonde am 24. April 2017 Informationen zur Erde, aus denen hervorging, dass die Sonde nun auch das dritte von vier Reaktionsrädern an Bord - relativ schwere, scheibenförmige Massen, die elektromotorisch angetrieben die Lage der Sonde im Raum verändern können – verloren hatte. Der Fehler war aufgetreten, nachdem Dawn am 22. April 2017 eine fünfstündige angetriebene Flugphase unter Nutzung ihres elektrischen, Xenon ausstoßenden Triebwerkssystems absolviert hatte. Wegen des Ausfalls kamen weitere, kürzere angetriebene Flugphasen am 23. und 24. April 2017 nicht zu Stande.

Nachdem die Bodenkontrolle auf der Erde Kenntnis von dem Problem an Bord der Sonde erlangt hatte, gelang es am 25. April 2017 die Sonde wieder in ein Standartbetriebsregime mit einer Lageregelung durch kleine, Hydrazin katalytisch zersetzende Triebwerke zu versetzen. Die Bahn der Sonde würde es nach Angaben der NASA auch erlauben, die während der Opposition vorgesehenen Messungen durchzuführen. Außerdem werde es im verbleibenden Teil der erweiterten Mission von Dawn im Orbit um Ceres laut NASA durch den Ausfall des Reaktionsrades keine signifikanten Beeinträchtigungen geben.

Dawn war im Jahre 2007 gestartet worden. Vor Erreichen des Zwergplaneten Ceres konnte Dawn bereits den großen Asteroiden Vesta intensiv untersuchen. 2016 schloss Dawn ihre Primärmission im Orbit um Ceres ab. Aktuell wird die Sonde im Rahmen einer Missionserweiterung betrieben.

Auf den Ausfall des Reaktionsrades war man – auch wegen bereits gewonnener Erfahrungen – vorbereitet. Das erste Reaktionsrad hatte im Juni 2010 – etwa ein Jahr vor Ankunft bei Vesta - seine Arbeit eingestellt, ein weiteres im August 2012 im Orbit um Vesta. Zunächst wurden die Hydrazin-Triebwerke benutzt, um den Verlust der Reaktionsräder zu kompensieren. 12 dieser 0,9 Newton starken Triebwerke sind um den Hauptkörper der Sonde herum verteilt.

NASAs Labor für Strahlantrieb (JPL) aus Pasadena in Kalifornien und der Hersteller der Sonde, die Orbital ATK Inc. aus Dulles im US-Bundesstaat Virginia, entwickelten eine Software für einen hybriden Kontrollmodus, der die eingeschränkte Nutzbarkeit der Reaktionsräder berücksichtigte. Diese Software war dann im April 2011 auf der Sonde installiert worden.

Wegen der beschränkten Menge von Hydrazin an Bord entwarf man außerdem eine Strategie, in deren Rahmen man beim Orbiteinschuss bei Ceres möglichst wenig Treibstoff einsetzen wollte.

Für den weiteren Weg zu Ceres und beim anschließenden Orbiteinschuss benötigte man schließlich statt der ursprünglich projektierten 12,5 Kilogramm nur 4,4 Kilogramm Hydrazin. Gestartet war Dawn mit 45,6 Kilogramm Hydrazin an Bord, beim Abflug von Vesta waren noch 32,3 Kilogramm verfügbar.

Die Mission der Sonde wird im Orbit um Ceres beendet. Es gab Überlegungen, den Ionenantrieb der Sonde zu benutzen, um sie in Richtung eines weiteren Objektes im Asteroidengürtel, (145) Adeona, zu beschleunigen. Ein Verbleib bei Ceres betrachtete man schließlich als wissenschaftlich nachhaltiger.

Das verbliebene Hydrazin an Bord wird man weiter verwenden, um die Sonde während geplanter Kommunikationssitzungen so auszurichten, dass ihre Kommunikationsantenne zur Erde senden kann. Außerdem muss die Sonde während der Beobachtung von Ceres so gesteuert werden, dass ihre Solarzellenausleger ausreichend Sonnenlicht einfangen können. Verliert man die Möglichkeit zu einer entsprechenden Ausrichtung, kann das Missionsende zügig kommen. Erwartet wird, dass Dawn noch Jahrzehnte nach Betriebsende als künstlicher Mond um Ceres kreisen wird.

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