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CLUSTER-Satelliten



CLUSTER ist ein Satellitenprojekt der ESA und NASA zur Erforschung der irdischen Magnetosphäre. Es erlitt 1996 einen Fehlstart, ist aber seit Sommer und 2000 mit Reservesatelliten erfolgreich. Es bestehend aus einer Gruppe von vier identischen Sonden.

Table of contents
1 Missionsübersicht - 4 Satelliten, 4-dimensional
2 Chinesischer "Double Star" 2003
3 Weblinks

Missionsübersicht - 4 Satelliten, 4-dimensional

Die im Verbund betriebenen Satelliten untersuchen den "magnetischen Schutzmantel" der Erde. Es schirmt uns großteils gegen den dauernden solaren Teilchenstrom, den sogenannten Sonnenwind ab. CLUSTER 5-8 messen dreidimensionale Daten von Kollisionen des Sonnenwind mit dem Erdmagnetfeld, den zeitlichen Verlauf und die daraus folgenden Wechselwirkungen im Weltraum. Letztere führen oft zu Polarlichtern, können aber auch kräftige Funkstörungen und sogar elektrische Ausfälle verursachen.

Deutsche Institute sind für zwei der jeweils elf Instrumente jedes Satelliten verantwortlich, bei zwei weiteren waren deutsche Wissenschafter beteiligt. Eine spezielle Herausforderung der Mission sind - neben ausgefeilter Messtechnik - Modelle, um die Vorhersage für das sogenannte Weltraumwetter, also die Störungen durch Sonnenwind, zu verbessern.

Die Satelliten haben genähert zylindrische Form (290 x 130 cm, siehe [1]) und Spin-Stabilisierung im Inertialraum (15 Rotationen pro Minute). Ihre Sonnenzellen liefern für Betrieb und Funkverkehr 224 Watt.

Fehlstart 1996 und Namensgebung der Exemplare 2000

Beim Erstflug der Ariane 5 am 4. Juni 1996 sollten die vier Satelliten (vorläufige Namen FM1 bis FM4) gestartet werden, doch wegen eines Fehlers in der unteren Raketenstufe (versagende Software) musste die Rakete nach drei Minuten samt ihrer Nutzlast gesprengt werden.

Bis Anfang 2000 wurden nochmals vier Exemplare FM5 bis FM8 gebaut. Aus Anlass des erfolgreichen Starts am 16. Juli 2000 wurden in Darmstadt am europäischen Weltraumkontrollzentrum ESOC die Gewinner des Namenswettbewerbs der CLUSTER-Satelliten bekannt gegeben. Aus über 5.000 Einsendungen entschied man sich für den Vorschlag eines Engländers, der begeisterter Tänzer ist: Die vier Satelliten heißen künftig Rumba, Salsa, Samba und Tango.

Starts im Juli und August 2000

Am 16. Juli 2000 wurden zwei der vier neuen Sonden, die untereinander alle baugleich sind, mit einer Soyuz-Fregat-Rakete vom russischen Weltraumbahnhof Baikonur aus gestartet und waren 90 Minuten später in ihrer vorläufigen Umlaufbahn. Ursprünglich war ein fast gleichzeitiger Start mit dem deutschen Minisatelliten CHAMP (von Plesetzk aus) geplant, doch verzögerte er sich um einen Tag. 90 Minuten nach dem Start wurden die Fregat-Triebwerke nochmals gezündet, um die Satelliten in einen Parkorbit von 240 mal 18.000 km zu hieven. Etwas später meldete die ESA-Bodenstation Kiruna in Schweden das erfolgreiche Bahnmanöver und die Abkoppelung.

im Formationsflug]]
  
Die CLUSTERs können - je nach zu untersuchender Magnetfeld-Struktur - in unterschiedlichen Konstellationen laufen (siehe unten und Bild). Salsa und Samba erreichten während der nächsten Wochen mit ihrem eigenen Antrieb ihren endgültigen Orbit in Höhen von 19.000 - 119.000 km und bei 57 Stunden Umlaufzeit. Der Treibstoff dieser Aggregate macht über die Hälfte des Startgewichts der Sonden aus (je 650 von 1200 kg).

Der Start des zweiten CLUSTER-Paares war für 9. August geplant und wurde genau wie vorgesehen durchgeführt. Das voraussichtliche Missionsende wird im Dezember 2005 sein.

Konstellation Ende 2003

Im Dezember 2003 bildeten die vier CLUSTERs eine pyramidenförmige Struktur mit etwa 200 Kilometer gegensweitigem Abstand, den man auch auf tausende Kilometer steigern könnte. Die polaren Umlaufbahnen dieser vier je 1.200 Kilogramm "schweren" Satelliten sind stark elliptisch (Höhen 19.000 bis 119.000 km). So können die elf Instrumente an Bord jedes Satelliten unterschiedlichste magnetische Effekte aus vielen Regionen des Erdmagnetfelds erfassen:

Bis heute haben Salsa, Samba, Rumba und Tango die in sie gesetzten Erwartungen voll erfüllen können.

Chinesischer "Double Star" 2003

Zwei chinesische Double Star-Forschungssatelliten sollen künftig - allerdings aus niedrigeren Bahnen heraus - mit dem CLUSTER-System kooperieren: Am 27. Dezember 2003 startet um 20:23 Uhr (MEZ) der erste von zwei Satelliten, die aus einer Kooperation von ESA und China hervorgegangen sind. Die beiden baugleichen Satelliten TC-1 und TC-2 haben 330 kg Masse und sind die ersten chinesischen Magnetosphären-Satelliten, wurden in China konstruiert, gebaut und wurden mit acht Messinstrumenten chinesischer Provenienz ausgestattet. Der Start erfolgt mit Trägerraketen vom Typ Langer Marsch 2C, die Messungen der Double Stars sollen 12-18 Monate dauern.

Der europäische Part an dieser Mission sind acht weitere Instrumente, wovon sieben Pendants von CLUSTER sind (Reserveinstrumente bzw. kostengünstige Duplikate). Außer dem ökonomischen Vorteil sind gleichartige Instrumente auf mehreren Satelliten auch technisch und wissenschaftlich interessant: sie geben Rückschlüsse auf die Funktion und geben ein mehrdimensionales Bild des unseren Planeten umgebenden Magnetfelds.

Im Gegensatz zu den relativ hoch fliegenden CLUSTER-Satelliten wird das Double Star-Duo der China National Space Administration (CNSA) auf ihren elliptischen Umlaufbahnen der Erde bis auf 550 beziehungsweise 700 Kilometer nahe kommen. Während der Ende dieses Monats startende Satellit TC-1 auf einer relativ äquatorialen Umlaufbahn - die gegenüber dem Äquator aber immer noch um 28,5 Grad geneigt sein wird - seine Bahnen ziehen soll wird TC-2, dessen Start für Juni 2004 geplant ist, auf einem polaren Orbit um die Erde kreisen.

Weblinks




     
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