Japan: Navsat QZS 3 hat L5S-Problem

Die japanischen Navigationssatelliten der QZSS genannten, als Ergänzung des US-amerikanischen GPS gedachten, Konstellation senden derzeit keine L5S- bzw. L5-SBAS-Signale. Grund dafür ist eine Anomalie an Bord des Raumfahrzeugs QZS 3, die derzeit untersucht wird.

Ein Beitrag von Axel Nantes. Quelle: Cabinet Office, Government of Japan, National Space Policy Secretariat, JAXA.

QZSS steht für Quasi-Zenith Satellite System. Die Bezeichnung beschreibt im Ansatz die Position der Satelliten über Japan. Die Satelliten stehen auf Japan bezogen alle mehr oder weniger im Zenit. Das hat den Vorteil, dass die Signale von den Satelliten auch in den bergigen Regionen Japans mit engen Tälern und in den Hochhausschluchten der Großstädte gut empfangen werden können.

Drei Erdtrabanten, QZS 1, QZS 2 und QZS 4, befinden sich auf 24-Stunden-Orbits mit Bahnneigungen zwischen 40 und 45 Grad, auf denen sie den Äquator regelmäßig kreuzen. QZS 3, der von der Anomalie unmittelbar betroffene Satellit, ist im Geostationären Orbit bei 127 Grad Ost positioniert.

Die Bahn von QZS 3 in durchschnittlich 35.786 Kilometern über der Erde ist unter 0,1 Grad gegen den Erdäquator geneigt und besitzt eine Exzentrizität von unter 0,00001. Manöver zum Erhalt dieser Bahn muss der Satellit etwa alle 23 Tage ausführen.

Das Raumfahrzeug in der Block-2-Variante kann im Gegensatz zum Block 1 (der nur den Erstling QZS 1 umfasst) auch Navigationssignale des Typus L5S senden. Die Verwendung solcher Signale soll künftig innerhalb eines DFMC-SBAS für Dual-Frequency Multi-Constellation Satellite-Based Augmentation System genannten Konzepts insbesondere durch Luftfahrzeuge erfolgen. Für die Ausstrahlung derartiger Signale sind zwei redundante Verstärker an Bord von QZS 3 vorhanden, zwischen denen ein Schalter hin- und herschalten kann. Eben jener Schalter hat am 2. Juni 2018 unerwarteter Weise vom einen auf den anderen Verstärker umgeschaltet, und seine Funktion anschließend eingestellt.

Schalter vom Typ desjenigen, der an Bord von QZS 3 das beschriebene Verhalten zeigte, sind auch an Bord von QZS 2 und QZS 4 verbaut. Um die Schalter zu untersuchen, wurde die Ausstrahlung von L5S-Signalen durch die Satelliten unterbrochen. Bevor die Ausstrahlung von L5S-Signalen wieder aufgenommen wird, wollen Experten einen auf die Umstände angepassten Betriebsmodus erarbeiten, gab das Sekretariat für Raumfahrtangelegenheiten des japanischen Kabinetts am 5. Juni 2018 bekannt.

Zuletzt war vorgesehen, dass das QZSS im November 2018 den Regelbetrieb aufnimmt. Ältere Planungen waren von einer Überführung in den Regelbetrieb im April 2018 ausgegangen. Die reguläre Bereitstellung von SBAS-Signalen soll 2020 beginnen.

QZS 3 kreist seit seinem Start auf der H-IIA-Rakete mit der Flugnummer F35 am 19. August 2017 um die Erde. Die Auslegungsbetriebsdauer des von der Mitsubishi Electric Corporation (MELCO) auf Basis des Bus´ DS-2000 gebauten Raumfahrzeugs beträgt 15 Jahre. Die Startmasse betrug rund 4.700 Kilogramm. Als die Einsatzposition im Geostationären Orbit bezogen war, waren davon noch 2.715,3 Kilogramm übrig. Bei Betriebsende erwartet man eine Restmasse (Satellitenhardware und übrige Betriebsstoffe) von 1.961,4 Kilogramm (Bus unbetankt 1.200 Kilogramm, Nutzlast 475 Kilogramm).

Vom Block I unterscheidet sich QZS 3 abgesehen von der Möglichkeit, L5S-Signale zu senden, durch Solarzellenausleger mit drei statt zwei Paneelen (wie bei QZS 1) pro Ausleger. Die Ausleger geben QZS 3 eine Spannweite von rund 19 Metern und sollen zusammen maximal 6,3 Kilowatt elektrische Leistung bereitstellen. Der Speicherung von Energie an Bord dienen Lithium-Ionen-Akkumulatoren von der GS Yuasa Technology Ltd. (GYT).

Eine Besonderheit von QZS 3 sind Antennen für das S- und das K_u-Band, die der Verbreitung von Kurznachrichten eines Dienstes namens QZSS Safety Confirmation Service (Q-ANPI) dienen, welcher zum Beispiel Informationen über Standorte und Verfügbarkeit von Schutzräumen für den Katastrophenschutz übertragen kann. Die S-Band-Antenne hat einen Durchmesser von rund 3,2 Metern, die K_u-Band-Antenne von rund einem Meter. Die Navigationsnutzlast von QZS 3 hat mit rund 475 Kilogramm eine größere Masse als die der anderen Satelliten im QZSS (Masse Navigationsnutzlast QZS 2 und QZS 4 je rund 380 Kilogramm).
QZS 3 alias Michibiki 3 ist katalogisiert mit der NORAD-Nr. 42.917 und als COSPAR-Objekt 2017-048A. Er besitzt die Space Vehicle ID (SV-ID) 7 und die PRN 199. (PRN steht für pseudo-random noise – ein Signal, das neben weiteren Informationen eine spezifische Satellitennummer innerhalb der GPS-Konstellation enthält.)

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