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Esoc steuert Raumfahrt-Missionen: Darmstadt steuert Europas Satelliten und Sonden

Damit Satelliten und Raumsonden reibungslos arbeiten, müssen sie ständig vom Erdboden aus überwacht werden. Die Europäische Weltraumagentur „Esa“ hat dafür das European Space Operations Centre „Esoc“ in Darmstadt. Bernhard Mackowiak sprach mit dem Leiter des Missionsbetriebs, Dr. Paolo Ferri (56), über die Arbeit in dieser Kontrollzentrale und die „ExoMars Trace Gas Orbiter-Mission“.
Der Esa-Rover, der Bodenproben nehmen soll. Bilder > Foto: AOES medialab M.Thiebaut (AOES medialab) Der Esa-Rover, der Bodenproben nehmen soll.
Darmstadt. 
Dr. Paolo Ferri, Chef aller Esoc-Flugdirektoren, am Kontrollpult in Darmstadt. Bild-Zoom Foto: JuergenMai.de
Dr. Paolo Ferri, Chef aller Esoc-Flugdirektoren, am Kontrollpult in Darmstadt.

Doktor Ferri, lassen Sie uns mit ganz irdischen Dingen beginnen: Was macht ein Flight Director bei „Esoc“?

PAOLO FERRI: Zuerst muss ich sagen, dass ich nicht mehr direkt als Flight Director aktiv bin. Ich bin jetzt sozusagen der Chef aller Flight Directors in „Esoc“.

Was macht also ein Flugdirektor? Er ist in allen kritischen Phasen einer Mission für die Operationen verantwortlich, zum Beispiel beim Start. Ansonsten gibt es bei „Esoc“ verschiedene Teams, so das Flugkontrollteam, Flugdynamikteam, Bodenkontrollteam usw. Jedes Team hat seine eigenen Verantwortlichen und Tätigkeiten. Und der Flugdirektor ist der Chef dieser Teams. Er arbeitet fast wie ein Orchesterdirigent.

 

Spricht er sich vor kritischen Entscheidungen mit den anderen Fachleuten ab – obwohl eigentlich dafür wenig Zeit bleibt?

FERRI: Normalerweise wenn unerwartete Probleme eintreten, werden sie von den einzelnen Teams gelöst. Ist das nicht möglich, ruft der Flugdirektor die Verantwortlichen und Experten der einzelnen Bereiche in einen gesonderten Raum hinter dem Kontrollraum zusammen. Und dort findet eine kurze Besprechung statt – sagen wir zehn, fünfzehn, dreißig Minuten. Hier sammelt der Flugdirektor die Informationen, Fakten und auch die Vorschläge der verschiedenen Teams und trifft dann zum Schluss die eigentliche Entscheidung. Und das kann schwierig sein, denn es könnte um den Abbruch der Mission gehen.

 

Wenn die Medien von „Esoc“ berichten, wird immer nur ein großer Kontrollraum gezeigt.

FERRI: Der große Kontrollraum – und auch der schönste – wird für alle Missionen genutzt, aber nur für die kritischen Phasen, wo viele Leute in Echtzeit zusammenarbeiten müssen. Es sind normalerweise in diesem Raum bis zu 20 Leute anwesend, und zwar im Schichtbetrieb von zwölf Stunden – für vielleicht zwei, drei, vier Tage, nicht länger. Danach ist diese kritische Phase zu Ende; und dann wird die Mission – im Moment betreiben wir 18 Satelliten im Flug – von einem viel kleineren Raum aus betreut. Dort arbeitet nur eine Person auf Schicht auf diesem Posten. Dazu kommt dann ein kleines Team von Ingenieuren, das beispielsweise die Planung unter sich hat.

 

Am 14. März ist „ExoMars Trace Gas Orbiter“ erfolgreich gestartet. Wie ist der aktuelle Zustand der Sonde?

FERRI: Es läuft sogar besser als erwartet. Die ersten Wochen sind für jede Mission immer schwierig. Es treten immer unvorhergesehene Probleme auf. Bei ExoMars TGO ist das auch ein paar Mal passiert, aber alle wurden schnell gelöst. Alle geplanten Tests – im Moment testen wir nicht nur die Systeme des Satelliten, sondern auch alle wissenschaftlichen Instrumente – verlaufen wie erhofft.

 

ExoMars TGO ist ja Teil eines viel umfassenderen Programms.

FERRI: Hauptziel ist, einen weiteren Schritt in der Suche nach existierenden oder vergangenem Leben und dessen Spuren zu unternehmen. Wir planen zwei Missionen im Rahmen von ExoMars. Die erste ist der jetzt fliegende Trace Gas Orbiter (TGO), der sich mehr auf die Atmosphäre konzentriert und nach Spurengasen sucht, die Lebensnachweise sein könnten. Die zweite Mission wird eine echte Landung sein, bei der es keinen Orbiter gibt. Sie soll einen Lander umfassen – eine von den Russen gebaute Instrumentenplattform – und einen Rover. Er wird von der ESA gebaut.

 

Der Trace Gas Orbiter soll vor allem den Methangehalt der Marsatmosphäre untersuchen. Weshalb steht dieses Spurengas so im Mittelpunkt wissenschaftlichen Interesses?

FERRI: Methan wurde bereits früher in der Marsatmosphäre von anderen Satelliten, wie vom immer noch arbeitenden „Esa“-Satelliten MarsExpress entdeckt. Und die Untersuchung des Methans ist wichtig, weil Methan in einer Atmosphäre nur schätzungsweise ein paar hundert Jahre überlebt, d. h. wenn Methan vorhanden ist, muss es relativ jung sein. Methan kann entweder durch geologische Aktivitäten erzeugt werden – wie Vulkanismus – oder durch biologische Prozesse. Deswegen ist die genauere Untersuchung des Methanvorkommens in der Marsatmosphäre so bedeutsam.

Wir wissen, dass Methan vorhanden ist, aber wir wissen nicht, was dieses Methan produziert hat. ExoMars TGO wird diese Prozesse untersuchen und hoffentlich erklären, wodurch das Methan produziert wird.

Hierzu werden besondere Instrumente mitgeführt: „Nomad“, ACS, „Cassis“ und „Frend“. Wo liegen deren Aufgaben?

FERRI: Es ist relativ einfach zu erklären: „Nomad“ und ACS sind Spektrometer, die auf die Untersuchung der Atmosphäre spezialisiert sind. Sie werden die chemischen Komponenten der Marsatmosphäre durch Spektroskopie messen, wobei „Nomad“ mehr in höheren Frequenzbereichen, also Infrarot, aber auch UV, misst, während ACS nur im Infrarotbereich arbeitet.

„Cassis“ ist eine Kamera. Mit ihr sollen, wenn man ein bestimmtes Gebiet, das eine höhere Methankonzentration aufweist, spektral untersucht hat, Bilder von dieser Oberflächenregion aufgenommen werden. Wir konnten mit ihr schon jetzt während des Flugs im Weltraum Tests machen, also den Sternenhimmel fotografieren und das Gerät kalibrieren. Bei einer Höhe von 400 Kilometer über der Marsoberfläche wird eine Auflösung von fünf Meter pro Pixel erreicht. Desweiteren kann „Cassis“ auch Stereobilder fertigen – sie hat auch eine Auflösung in der Höhe von sechs Meter. Und in Kombination der Messungen mit diesen Bildern hoffen wir, die Quelle dieser Methanvorkommen lokalisieren zu können.

„Frend“ dagegen ist ein Neutronendetektor. Mars wird ja von kosmischer Strahlung bombardiert. Sie trifft auf die Materialien an der Oberfläche, wobei Neutronen freigesetzt werden. Mit den von „Frend“ empfangenen Neutronen kann man hauptsächlich messen, wie viel Wasserstoff auf der Oberfläche vorhanden ist, und zwar bis in ein Meter Tiefe unter der Oberfläche. Und Wasserstoff heißt natürlich auch Wasser.

Wenn man nun alles kombiniert, also Methan in der Atmosphäre über einem bestimmten Ort, Bilder von der dortigen Oberfläche, welche die Struktur zeigen, und vielleicht eine besondere Konzentration von Wasser unter der Oberfläche, so bekommt man ein Gesamtbild, das präzisere Aussagen als bisher ermöglicht.

Ferner führt die Sonde einen Lander namens Schiaparelli mit. Er wird als „Demonstrationsmodul für den Eintritt in die Marsatmosphäre“ bezeichnet. Was heißt das für seine Aufgaben?

FERRI: Man muss ja daran denken, dass Europa noch nie erfolgreich auf dem Mars gelandet ist, und das müssen wir halt lernen. Bis her haben das Amerikaner und Russen gemacht und zwar mit 50-prozentigem Erfolg. Es ist also ein schwieriges Unterfangen. Es ist eine Frage der Materialien, des Bremsverfahrens wie mit Fallschirmen oder Raketen oder per Hitzeschild. All diese Systeme müssen wir testen. Wir müssen lernen, wie man sie baut und wie man sie zum Einsatz bringen kann, bevor wir mit der nächsten Mission in zwei Jahren eine echte Landung mit echten wissenschaftlichen Geräten versuchen.

 

Was steht als Nächstes auf dem Flugprogramm?

FERRI: Es gibt noch viel zu tun, bis wir am Ziel sind. Dann gibt es zwei sehr wichtige Tage: Am 16. Oktober trennt sich der Lander vom Orbiter. Wir sind mit dem TGO auf Kollisionskurs zum Mars und schieben den Lander weg. Drei Tage später müssen wir TGO abbremsen, damit es in einen Orbit um den Mars einschwenkt. Parallel dazu landet Schiaparelli. Wenn wir Glück haben, so überlebt der Lander auf der Oberfläche ein paar Tage.

Aber der wichtige Test ist die Landung selbst. An diesen beiden Tagen muss alles bereit sein und im richtigen Moment funktionieren: Der Mars wartet nicht auf uns.

Mobil auf dem Mars

Die für 2018 geplante zweite Mission im Rahmen des „Esa“-ExoMars-Programms soll erstmals einen in Europa gebauten Rover absetzen, um die Geologie des Landeplatzes zu untersuchen.

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