Cassini und das System Doppeltes Lottchen (Teil III)
von Lars-C. Depka, 16. Oktober 2009, 19:29
Ein möglicher Grund für das vorzeitige Erreichen der Betriebsgrenze könnte die Tatsache sein, dass die Düsen (anders als seinerzeit bei Voyager) sowohl zu Lagekorrekturen als auch zu Orbitkorrekturmanövern genutzt werden. Die Brenndauer bei solchen Manövern variiert stark zwischen 7 Millisekunden und mehreren Sekunden. Die hieraus resultierende Doppelbelastung durch unterschiedliche Temperaturzyklen, bzw. deren Addition zu multiplen Temperaturabläufen, können die vorzeitigen Ausfallerscheinungen wenigstens begünstigt, wenn nicht gar ausgelöst haben.
So führte also bei Cassini nach intensiven Erörterungen kein Weg am Umschalten auf Branch B vorbei. Die große Schwierigkeit bestand allerdings nicht in den hierfür notwendigen 10 Kommandozeilen, sondern darin, den für sämtliche Beteiligte günstigsten Umschaltzeitpunkt zu finden. Schließlich galt es, weder den Missionsplan, noch die kommenden OTMs (Orbit Trim Maneuver) zu gefährden.
Rollout der fertig montierten Sonde zum ersten Test (Es kam zu einem unschönen Zusammentreffen mit dem Schlagbaum)
So veranschlagte die Testabteilung beispielsweise ein Zeitfenster von wenigstens 6 Monaten, in dem möglichst sämtliche Eventualitäten, die mit dem Umschalten in Verbindung stehen konnten, durchgespielt, analysiert und entsprechende Gegenmaßnahmen bzw. Fault-Protection-Routinen entworfen werden konnten, was nichts weniger als Weltuntergangsstimmung bei allen anderen Abteilungen auslöste.
Die Leute vom Hersteller des Antriebsystems und das Propulsion Department plädierten für einen möglichst raschen Switch, besser noch unverzüglich, was im Gegenzug die Tester wiederum als wahrlich missratenen Scherz auffasten, während die Wissenschaftlerriege grundsätzlich nur dann mit jedem erdenkbaren Zeitfenster einverstanden war, wenn in ihm ohnehin keine wissenschaftlichen Arbeiten anstanden, es sich also um „quiet time“ handelte, das Navigationsteam schließlich beharrte auf einem Zeitpunkt, der der maximalen Zeit zwischen zwei geplanten OTMs entsprach.
Cassinis oberes Equipment-Modul wird über einen Treibstofftank platziert
Als gangbarer Kompromiss erwies sich letztlich ein Zeitfenster vom 12.03. bis einschließlich 18.03.2009 in dem es zum tatsächlich erfolgreichen und störungsfreien Switch auf das Reservesystem kommen sollte, was einer Vorlaufzeit von dann 6 Wochen anstelle der zuvor avisierten sechs Monate gleichkam. Als Reaktion auf die Vorfälle hat übrigens die technische Missionsleitung der Stardust-NexT-Mission (die im Jahre 2010 einen Flyby am Kometen Tempel 1 unternehmen wird) ein vorsorgliches Umschalten auf ihre Reservesysteme angeordnet und einstweilen auch durchgeführt.
Allerdings ist Cassinis Wechsel nicht unumkehrbar. Wichtige Perspektive innerhalb des Wechselszenarios sollte die potentielle Wiederinbetriebnahme der Branch A Thruster sein, wenn sich im zukünftigen Missionsverlauf das Ausweichsystem leistungstechnisch als das schwächere oder fehleranfälligere herausstellen sollte. Das bedeutet in der tatsächlichen Ausführung dann zwar ein Wählen zwischen Pest und Cholera, beinhaltet jedoch noch immer die eventuelle Möglichkeit eines (eingeschränkten) Weiterbetriebes der Sonde, wohingegen ein Komplettausfall des Steuer- und Antriebssystems unweigerlich einen Totalausfall der Mission zu Folge hätte.
Derzeit laufen als möglicherweise zusätzliche Option Kalkulationen hinsichtlich eines Mischbetriebes, also der gleichzeitigen Nutzung einzelner Thruster aus dem A und B System. Diese Mischbetrieb hätte jedoch für das automatische Fault-Protection-System den bauartbedingten Anschein, als trete ein Leck nahe des Hauptklinkenventils unweit der Antriebseinheiten auf, was die Notabschaltung aller Düsen nach sich ziehen würde. Konstruktionsbedingt zeichnen sich sowohl im hypothetischen Mischbetrieb, als auch bei einer tatsächlichen Leckage symptomatisch keine Unterschiede ab. Beide Fälle lassen sich also bislang auch durch angepasste Protection-Patches nicht als unterschiedliche Events (der eine gewollt, der andere nicht) darstellen.
Abgesehen davon, dass es für den Ausfall einzelner Systeme sicherlich keinen notwendigerweise günstigen Zeitpunkt innerhalb einer Mission gibt, so platzte das Versagen der Triebwerke nichtsdestoweniger während der vorbereitenden Beratungen um eine verlängerte Verlängerungsmission Cassinis in einen ausgesprochen ungünstigen Zeitpunkt. Derzeit zeichnen sich Bestrebungen ab, die Sonde bis ins Jahr 2017 in Betrieb zu halten und sie damit fast schon zu einer Mission von Voyager-Ausmaßen zu machen.
Hinsichtlich der computerseitigen Hardware und Software bestehen nach derzeitigen Statuseinschätzungen keine bis allenfalls marginale Einschränkungen. Treibstoff wäre bei entsprechend angepassten Missionsplänen ebenfalls genug vorhanden, um Cassini für weitere acht Jahre im Saturnsystem zu halten. Natürlich wäre die Wissenschaftsarbeit um ein Vielfaches auf Voyagerniveau abgesengt, jedoch erwartet man sich von einem jahrelangen quantitativ reduzierten Wissenschaftsablauf weitergehende Erkenntnisse, als die Sonde beispielsweise am Ende der Äquinoktikummission eine einem finalen Auftritt einer letzten Wissenschaftsmission zu unterziehen.
Und so sind überraschenderweise wohl Antriebsdüsen, die seit mehr als 30 Jahren vom Grundsatz her eine ungeheure Vielzahl von Berennzyklen problemlos hinter sich gebracht haben, und nicht der begrenzte Treibstoffvorrat der Sonde, als limitierender Faktor anzusehen.
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