Start und Verlust

Phobos-Grunt startete am Dienstag, 08. November 2011 um 21:16 Uhr MEZ (Mittwoch 01:16 Moskauer Zeit) an der Spitze einer Zenit-2M Startrakete vom russischen Weltraumbahnhof in Baikonur. Der Start verlief zunächst ohne Probleme (marspages.eu berichtete). Hier der Film zum Start des Raumschiffes:
 

 
Zunächst liess sich alles optimal an. Die beiden Stufen der Zenit-2M liefen wie vorgesehen und wuchteten das 13.5t schwere Raumschiff in einen 207 x 347 km hohen Parkorbit um die Erde. Danach machte sich Phobos-Grunt von der oberen Raketenstufe der Zenit frei, entfaltete seine Solarpaneele und startete das Lagekontrollsystem für eine optimale Ausrichtung zur Sonne. Vorgesehen war eine vollständige Erdumkreisung im Parkorbit, nach der sich das Raumschiff autonom durch Zündung eines am hinteren Ende angeflanschten Hilfstriebwerkes selbständig auf einen höheren 250 x 4170 km Orbit hochkatapultieren sollte. Eine weitere Erdumkreisung später sollte das Hilfstriebwerk durch erneute Zündung mit dem verbliebenen Rest des Treibstoffes Phobos-Grunt auf eine Transferbahn zum Mars bringen. Danach wurde es nicht mehr benötigt und sollte abgeworfen werden.

All diese Prozesse vom Start in Baikonur bis zum Abwerfen des Hilfstriebwerkes liefen autonom ohne Eingriff durch die Bodenkontrolle ab. Vorgesehen war, dass sich Phobos-Grunt erst nach dem Einschuß in die Transferbahn zum Mars zum ersten Mal bei der Bodenstelle melden sollte. Bis dahin waren seine Sendetransmitter abgeschaltet und das Raumschiff von der Erde aus bedingt durch das torusförmige Hilfstriebwerk auch gar nicht erreichbar, denn es schattete die für die Verbindung benötigte Low Gain Antenne vom direkten Blick zur Erde ab.

Schon beim Hochfahren des Lagekontrollsystems im niedrigen anfänglichen Erdorbit muss es zu einem fatalen Fehler gekommen sein, der die Mission zu einem der größten Desaster für die russische unbemannte Raumfahrt der letzten zwanzig Jahre machte. Die Zündung des Hilfstriebwerkes zur Anhebung des Orbits blieb aus und Phobos-Grunt war im niedrigen anfänglichen Erdorbit gefangen. Exakte Kenntnis über die Abläufe nach Hochfahren des Lagekontrollsystems sind unbekannt, denn Phobos-Grunt blieb aufgrund der bis zum Einschuß in die Mars-Transferbahn abgeschalteten Transmitter stumm. Da es keinen Einschuß in die Transferbahn zum Mars gegeben hatte, war das Hilfstriebwerk mit allem Treibstoff noch angeflanscht und wegen dieser Fehlfunktion das Raumschiff vermutlich in den Safe-Mode gegangen. Die Sender ließen sich von der Erde aus trotz aller Bemühungen auch nicht einschalten, sodaß es bis zum Schluß keinerlei Daten über die Geschehnisse an Bord von Phobos-Grunt gab.

Im niedrigen Parkorbit befand sich Phobos-Grunt immer noch in den oberen Schichten der Erdatmosphäre, die das Raumschiff abbremsten und langsam Umkreisung für Umkreisung absinken liessen. Sollte es nicht auf irgendeine Art und Weise möglich sein, das Hilfstriebwerk für den Einschuß in die Marsbahn manuell zu starten oder wenigstens abzuwerfen und ohne dies höhere Atmospähreschichten zu erreichen, so würde das Raumschiff spätestens Ende November / Anfang Dezember 2011 in den mittleren Schichten der Erdatmosphäre verglühen und abstürzen. Mit ihm über 10t hochtoxischer Treibstoff (Hydrazin mit Distickstofftetroxid als Oxidator). 

Ein Bericht vom 13. November 2011 fasst den Sachverhalt zusammen:
 
 
Wegen der bis zum Schluss fehlenden Kommunikationsmöglichkeiten mit dem Raumschiff gibt es nur Vermutungen über die Fehlerursache, die sowohl im Bereich Software als auch in der Hardware zu suchen sein könnten:

1.) Nach der Aktivierung des Lagekontrollsystems muß von der beim Start benutzten Orientierung auf die Sonne für den folgenden interplanetaren Flug auf die Navigation durch mitgeführte Sternenkarten umgeschaltet werden. Dabei orientiert sich der bordeigene Steuercomputer an besonders hellen Sternen und versucht, diese durch Feuern der Lagekontrolltriebwerke im vorgesehenen Raster zu halten. Sollte es hier zu einem Softwareproblem gekommen sein, würde das Computersystem in den Safe-Modus gehen, alles abschalten und auf Befehle von der Erde warten. Theoretisch könnte dieses Problem durch einen Software-Upgrade von der Erde behoben werden. Sollten die Startracker für die Erkennung der zur Navigation verwendeten Sterne ein Hardwareproblem haben, würde dies zum gleichen Effekt führen. Dieser Fehler wäre allerdings irreparabel und das Raumschiff gescheitert.

2.) Das Hilfstriebwerk für den Einschuß in die Mars-Transferbahn hat einen Hardwaredefekt und liess sich deshalb nicht starten. Dieser Fehler wäre irreparabel und das Raumschiff gescheitert.

3.) Der Hauptcomputer ist während des Starts gecrasht und hat sich rebootet. Dann würde er meinen, noch vor dem Startzeitpunkt bei T=0  zu sein und auf initiale Aktivierung durch die Bodenmannschaft warten. Wäre ebenfalls irreparabel, da dies gewöhnlich im Werk durch eine kabelgebundene Verbindung gemacht wird, die im Erdorbit natürlich nicht zur Verfügung steht. Beim amerikanischen Mars Odyssey in der Marsumlaufbahn gab es einmal ein ähnliches Problem, das durch vorherige Reprogrammierung der Startprozedur vor einem dringenden Reboot vermieden werden konnte.

Was auch immer die Ursache für das Versagen des Einschusses in die Marstransferbahn gewesen war: Phobos-Grunt schien in seiner niedrigen Erdumlaufbahn zu "leben", denn NORAD-Radarbeobachtungen des Raumschiffes in seinem Orbit von 1h 48 Min, der 16 mal pro 24h um die Erde herumführte, liessen darauf schliessen, dass die Lagekontrollsteuerung aktiv war und das Raumschiff seine Lage im Raum und die Ausrichtung der Solarpaneele aktiv kontrollieren konnte (marspages.eu berichtete).

Leider gelang es nicht, mit ihm auf die eine oder andere Weise zu kommunizieren (marspages.eu berichtete). So blieb diese Information ungenutzt und Phobos-Grunt flog auf seinem niedrigen Erdorbit dem sicheren Untergang entgegen. Ein weiteres Problem kam hinzu: sollte es bis zum 21. November 2011 nicht gelingen, das Triebwerk zu starten und Phobos-Grunt in seine Transferbahn zum Mars zu schiessen, so war auf Grund der relativen Orientierung zwischen Erde und Mars das Startfenster wieder geschlossen und das Raumschiff konnte den Mars mit den vorhandenen Treibstoffreserven nicht mehr erreichen.

Details zum nicht vermeidbaren Absturz des Raumschiffes wurden hier, hier und hier von marspages.eu berichtet. Eine Reportage zum Absturz gibt es hier.
 
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