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- Herausgeber: via tolino media
- Kategorie: Fachliteratur
- Sprache: Deutsch
Die Medien berichten über die Missionen der Raumfahrtagenturen, bei denen mit Hilfe von Teleskopen auf Satelliten unglaubliche Bilder von Galaxien mit ihren Sternen und Planeten gelingen und die Wissenschaftler neue Erkenntnisse über die Entstehung und den Aufbau des Universums gewinnen. Doch wie entstehen solche Missionen und wie laufen sie ab? Wer sind die Menschen, die diese Missionen ermöglichen und durchführen? Der Autor Nebil Çinar arbeitet als Spacecraft Controller bei der Europäischen Raumfahrt Agentur ESA und steuert vier solcher Missionen. Mit diesem Buch gewährt er dem Leser einen Einblick in eine Welt, die bisher nur wenigen Privilegierten zugänglich war. Er stellt die verschiedenen Missionstypen der Raumfahrtagenturen vor, erläutert den Ablauf einer Mission, erklärt den Aufbau und die Funktionsweise eines Satelliten und beschreibt die Arbeit der Menschen in den Kontrollzentren. Ohne sich auf eine bestimmte Mission zu konzentrieren, wird allgemein die tägliche Arbeit des Spacecraft Controllers und die Rolle des Flight Control Teams erklärt.
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Veröffentlichungsjahr: 2024
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Inhaltsverzeichnis
Über den Autor
Bilderverzeichnis
Einführung
Missionen
Mission Operation
Satelliten Aufbau
Operativer Betrieb
Impressum
Bild 1 Titelseite: ESA / Euclid
Über den Autor
Bild 2 ESA / 2019 Preisverleihung für die Teamleistung des Gaia Mission-Teams
Nebil Çinar wurde 1971 in Köln geboren, ist verheiratet und hat einen Sohn.
Nach seinem Abschluss als Diplom Informatiker in Darmstadt kam er über die Firma Vega Deutschland GmbH erstmals mit der Raumfahrt in Darmstadt in Kontakt. Zunächst in anderen Abteilungen tätig, wechselte er später in die Raumfahrtabteilung und arbeitete an Softwareprojekten für die ESA mit. In diesem Zeitraum wurde die Vega Deutschland GmbH von der Telespazio Deutschland GmbH übernommen.
Später ergab sich die Möglichkeit, selbst bei der ESA zu arbeiten und seit 2013 ist er als Spacecraft Controller, kurz Spacon, für verschiedene Missionen tätig. Zuerst mit der Mission Gaia betraut, gesellten sich später die Missionen Integral, XMM-Newton und zuletzt Euclid hinzu.
Im Laufe der Jahre sammelte er viele Kenntnisse und Erfahrungen, die es ihm ermöglichten, die Raumfahrt aus einem völlig neuen Blickwinkel zu betrachten. Die Motivation hinter diesem Buch ist es, dieses Wissen und diese Erfahrungen mit den Lesern zu teilen, um ihnen einen Einblick in eine Welt zu ermöglichen, die bisher nur wenigen Privilegierten zugänglich war.
Bilderverzeichnis
Bild 1 Titelseite: ESA / Euclid1
Bild 2 ESA / 2019 Preisverleihung für die Teamleistung des Gaia Mission-Teams2
Bild 3 ESA / Sentinel-18
Bild 4 ESA / Solar Orbiter9
Bild 5 ESA / ExoMars Orbiter9
Bild 6 ESA / Gaia10
Bild 7 ESA / XMM-Newton11
Bild 8 ESA / Lagrange-Punkte12
Bild 9 ESA / Hauptversammlung14
Bild 10 ESA / Euclid’s NISP Instrument16
Bild 11 ESA / Euclid Prüfung der elektromagnetischen Verträglichkeit17
Bild 12 ESA / Rosetta Ingenieurmodell18
Bild 13 ESA / MCR (Main Control Room / Hauptkontrolraum)19
Bild 14 ESA / Der Jupiter Mission Kontrolraum in Europa’s Weltraumbahnhof in Kourou, French Guiana20
Bild 15 ESA / Euclid vor einem der beiden Fairings21
Bild 16 ESA / Euclid Start mit einer Falcon 9 Rakete21
Bild 17 ESA / Sentinel-3 Trennung von der letzten Stufe der Rakete22
Bild 18 ESA / Solar Panels beim Aufklappen23
Bild 19 ESA / Aeolus bricht auseinander und verglüht beim Wiedereintritt in die Atmosphäre25
Bild 20 ESA / Deep Space Antenna in New Norcia in Australien27
Bild 21 ESA / Integral Aufbau29
Bild 22 ESA / Testzündung eines Triebwerks30
Bild 23 ESA / Schwungräder31
Bild 24 ESA / Kalt Gas Düsen32
Bild 25 ESA / HGA (High Gain Antenna) und LGA (Low Gain Antenna)34
Bild 26 ESA / Gaia Service Modul mit Phasengesteuerte Antenne (Roter Kreis)35
Bild 27 ESA / Solar Panels vom Sentinel-2A37
Bild 28 ESA / Integral mit seinen Instrumenten39
Bild 29 ESA / Integral: Hier sehen Sie mich an der Konsole von Integral arbeiten41
Einführung
Seit Menschengedenken gibt es den Drang, über den Tellerrand zu schauen und das Unbekannte zu erforschen. Die größte Faszination übt dabei zweifellos der Blick zu den Sternen aus. In unserer Fantasie haben wir die Reise durch das Universum mit Hilfe von Science-Fiction-Romanen, Filmen und Serien längst angetreten. Und wenn wir auch noch nicht so weit sind, in ein Raumschiff zu steigen und das Universum zu erforschen, so erkunden wir doch schon seit Jahrhunderten aus der Ferne mit Teleskopen die tiefsten Winkel des Weltalls. Anfangs noch mit sehr primitiven Instrumenten, wurden die Teleskope immer leistungsfähiger und hochauflösender.
Um immer weiter entfernte Objekte beobachten zu können, werden immer höher auflösende Teleskope benötigt. Dabei stößt man jedoch schnell an Grenzen, da die Atmosphäre störend wirkt. Daher kam die Idee auf, Teleskope auf Satelliten zu montieren, wo sie in der Dunkelheit und ohne atmosphärische Störungen hochauflösende Bilder aufnehmen können.
Das Weltraumteleskop Hubble war geboren. Viele weitere Weltraumteleskope folgten, wie z.B. das James Webb Teleskop oder Euclid.
Es gibt bemannte und unbemannte Missionen. Die bekanntesten bemannten Missionen sind derzeit die Internationale Raumstation ISS (International Space Station) und die bevorstehende Mondmission der NASA mit dem Artemis-Programm. Zu den unbemannten Missionen zählen Satelliten und Sonden, aber auch Rover, die derzeit die Oberfläche von Mond und Mars erkunden.
Bei den Missionen wird unterschieden zwischen kommerziellen, gewinnorientierten Missionen, die aus den erwirtschafteten Mitteln finanziert werden, und Missionen in den Diensten der Wissenschaft, die aus öffentlichen Mitteln finanziert werden.
Öffentlich finanzierte Missionen zu wissenschaftlichen Forschungszwecken werden von Raumfahrtagenturen durchgeführt. Die bekanntesten sind wohl die NASA und die ESA. Mittlerweile spielen aber auch Raumfahrtagenturen anderer Länder eine immer größere und bedeutendere Rolle. So zum Beispiel die japanische Raumfahrtagentur JAXA (Japan Aerospace Exploration Agency), die die Sonde SLIM zum Mond geschickt hat. Aber auch China und Indien führen Missionen zum Mond durch.
In diesem Buch wird der operative Betrieb von unbemannten Missionen beschrieben, die in den Diensten der Wissenschaft stehen. Zuvor wird jedoch zum besseren Verständnis eine Beschreibung der Missionen, der Elemente des Missionsbetriebs und des Aufbaus der Satelliten gegeben.
Das Einsatzgebiet dieser Missionen lässt sich grob in drei Gruppen einteilen:
Erdbeobachtungen:
Dies sind Missionen, die sich in einer orbitalen Umlaufbahn um die Erde bewegen und Beobachtungen und Messungen auf der Erde durchführen.
Bild 3 ESA / Sentinel-1
Interplanetare Missionen:
Dies sind Missionen zu den Planeten und ihren Monden in unserem Sonnensystem. Dazu zählen aber auch Missionen, die die Sonne selbst erforschen.
Bild 4 ESA / Solar Orbiter
Bild 5 ESA / ExoMars Orbiter
Astronomische Missionen:
Hier werden Beobachtungen außerhalb unseres Sonnensystems durchgeführt. Dabei kommen vor allem Teleskope zum Einsatz, die Aufnahmen in verschiedenen Bereichen des elektromagnetischen Spektrums machen (von Röntgen- über Gamma- und visuellem bis hin zum Infrarotbereich).
Bild 6 ESA / Gaia
Während Gaia im visuellen Bereich fotografiert und etwa ein Prozent der Sterne der Milchstraße kartografiert, nimmt XMM-Newton im Röntgenbereich auf.
Bild 7 ESA / XMM-Newton
Während ältere Missionen die Erde auf einer elliptischen Bahn umkreisen und dabei Bilder aufnehmen, kreisen neuere Missionen um einen berechneten Punkt weit außerhalb der Erde. Diese Lagrange-Punkte stellen Punkte dar, an denen optimale Gravitationsverhältnisse zwischen Sonne und Erde herrschen, so dass die Satelliten mit minimalem Energieaufwand ihre Bahnen ziehen können. Derzeit werden L1 für Beobachtungen der Sonne und L2 für Beobachtungen außerhalb des Sonnensystems verwendet.
Bild 8 ESA / Lagrange-Punkte
Lagrange-Punkte L1 bis L5 in unserem Sonnensystem mit der Sonne und der Erde: L4 läuft dem Planeten voraus, L5 hinterher.
Missionen
Hier wird beschrieben, wie Missionen entstehen, welche Phasen sie durchlaufen und wie das Ende einer Mission aussieht.
Auswahl- und Umsetzungsprozess
Alle wissenschaftlichen Projekte der ESA durchlaufen einen vorgegebenen Auswahl- und Umsetzungsprozess:
Die ESA veröffentlicht einen Aufruf zur Abgabe von Missionsvorschlägen (Call for Missions Proposal), der die Rahmenbedingungen für eine neue Mission beschreibt, einschließlich der verfügbaren Finanzmittel und des erwarteten Startdatums.
Wissenschaftsgemeinschaft reicht Missionsvorschläge ein.
Die ESA prüft diese Vorschläge auf ihre Machbarkeit.
Machbare Vorschläge werden in einem Peer-Review-Prozess beurteilt, unter anderem durch das Space Science Advisory Committee (SSAC) der ESA. Einer oder mehrere Missionskandidaten werden ausgewählt, und es finden erste Machbarkeitsstudien statt. Neben den vorschlagenden Wissenschaftlern werden hierbei auch schon Industriepartner mit einbezogen.
Nach einem weiteren Peer-Review und einem wissenschaftlichen Review durch das SSAC wählt das Science Programme Committee (SPC) die zu realisierende Mission aus.
In einer detaillierten Studienphase wird zusammen mit Industriepartnern die technische und programmatische Machbarkeit geprüft.
Das SPC nimmt die Mission zur Realisierung an.
Das Weltraum- und Bodensegment wird entwickelt.
Das Raumfahrzeug wird gestartet.
Definition und Budget
In diesem Buch geht es ausschließlich um wissenschaftliche Missionen. In Forschungszentren und an Universitäten werden unter anderem die Entstehung und der Aufbau des Weltalls mit seinen Galaxien, Sternen und Planeten erforscht. Dazu benötigen die Forscher Aufnahmen und Messungen, idealerweise aus dem Weltraum. Entsprechende Anträge werden bei den Raumfahrtagenturen gestellt. In großen Sitzungen, die alle paar Jahre stattfinden, werden die laufenden Missionen analysiert, das Budget für die nächsten Jahre festgelegt und über neue Anträge beraten. Wird ein Antrag bewilligt, beginnt die Vorbereitungsphase für die Mission.
Bild 9 ESA / Hauptversammlung
Vorlaufphase
In der Vorlaufphase werden die Anforderungen der Forschenden zunächst in einem Grobkonzept und dann in weiteren Iterationen in einem immer detaillierteren Feinkonzept entwickelt.
