Raumfahrt | 21. September 2018 | von Stefan Dech

Was wird vor und während der Landung im Mascot-Kontrollraum geschehen?

Michael Maibaum vor jeder Menge Daten
Quelle: DLR (CC-BY 3.0)
Jede Menge Daten: Die Teams von MASCOT erhalten die Daten des Landers über die japanische Raumsonde HAYABUSA2

Am 03. Oktober 2018 wird Mascot seine Haupt-, aber auch letzte Missionsphase beginnen. Am frühen Morgen, um 03:58:15 lokaler Zeit, wird Mascot von Hayabusa2 abgetrennt und einige Minuten später auf der Oberfläche von Ryugu landen. Schon vor Beginn des Abstiegs werden die wissenschaftlichen Messungen beginnen und nach der Landung bis zum Ende der Batterielaufzeit kontinuierlich fortgesetzt. Auf der Oberfläche wird Mascot seine Umgebung beobachten und, abhängig davon, ob gerade Nacht oder Tag am Landeplatz ist, verschiedene Messsequenzen ausführen. Ein Asteroidentag von Ryugu beträgt gerade einmal 7:38 Stunden, wobei Mascot, nach lokaler Asteroidenzeit, am frühen Nachmittag landen wird.##markend##

Damit Mascot seine wissenschaftlichen Messungen durchführen kann, hat das Mascot Operations Team im Raumfahrtkontrollzentrum in Köln viele Monate vorher intensiv an der Vorbereitung gearbeitet. Die Wünsche und Inputs der wissenschaftlichen Teams als auch der Mascot Systemteams wurden analysiert, koordiniert und dann in entsprechende Kommandosequenzen umgewandelt und umfassend an dem Bodenreferenzmodell von Mascot getestet.

Nach Abschluss dieser Vorbereitungen wird ein finaler Gesamttest am Bodenreferenzmodell durchgeführt. Die Durchführung dieses Tests wird vom Operations Team aus dem Mascot-Kontrollraum verfolgt. Dabei werden nicht nur die Kommandosequenzen getestet, sondern auch die Computer und deren Konfiguration im Kontrollraum selber. Außerdem wird dieser Test vom Operations Team als weitere Trainingseinheit genutzt und zur abschließenden Verifikation aller Tools und Monitoring Software, die während der Landung verwendet werden sollen.

Quelle: DLR.

Nun können alle Kommandosequenzen auf Mascot hochgeladen werden. Dazu wird ein gesondertes Flugevent einige Tage vor der Landung durchgeführt. Wie bei allen anderen Flugevents zuvor wird das Operations Team aus dem Kontrollraum heraus die Durchführung verfolgen, kontrollieren und gegebenenfalls eingreifen. Die eigentliche Kommandierung wird zwar von Jaxa durchgeführt, da sie immer über Hayabusa2 erfolgt, aber alle notwendigen Kommandosequenzen sind zuvor in Köln erstellt und getestet worden.

Den Zustand von Mascot und den Fortschritt der Durchführung erkennt das Operations Team aus der Telemetrie, die von Mascot über Hayabusa2 zurück zum Boden gesendet wird. Telemetrie wird grob in 3 Kategorien eingeteilt: Events, Housekeeping and Science-Daten. Events werden bei besonderen Aktionen oder Zuständen erzeugt. Daher kommen sie nicht regelmäßig. Housekeeping-Daten dagegen werden in regelmäßigen Abständen erzeugt und zeigen den jeweiligen Zustand einer Unit, dessen aktuelle Konfiguration und Status. Zu den Houskeeping-Daten gehören Strom- und Spannungswerte, Temperaturen, Statusbits und Modes oder Drücke. Falls sie von einer Unit kommen, werden sie nur erzeugt, wenn diese Unit auch eingeschaltet ist. Housekeeping-Daten vom System werden permanent erzeugt. Dazu gehören Daten des Powersystems, der Thermalkontrolle und der System-Software. Science-Daten werden nur von wissenschaftlichen Units erzeugt und enthalten Daten wie z.B. Bilder, Magnetfeldwerte, Temperatur- oder Frequenzspektren.

Während des Flugevents zum Hochladen der On-Asteroid-Sequenzen werden nur Housekeeping-Daten und Events erzeugt und ans Kontrollzentrum geschickt. Einige des Operation Teams werden den Zustand von Mascot mit Hilfe der Housekeeping-Daten überwachen, während andere insbesondere auf die Events achten werden, denn sie melden die korrekte Ausführung der Kommandos, die Speicherung der Sequenzen in den entsprechenden Speicherbereichen und insbesondere Checksummen, die exakt stimmen müssen, um das Hochladen als erfolgreich zu kennzeichnen.

Das eigentliche Flugevent zur Landung beginnt mit einer weiteren Batterie-Depassivierung. Diese ist notwendig, um die Batterie nach ihrer langen Lagerung seit Start von Mascot für die Nutzung nach der Separation vorzubereiten. Danach wird ein abschließender Check-out aller Units und Systeme durchgeführt. Bei schwerwiegenden Problemen kann es zu einem Abbruch der Separation führen, damit man die Möglichkeit bekommt, eventuell etwas zu reparieren, wobei man in der jetzigen Missionsphase das nur über Software-Uploads oder operationell machen kann. Beide Aktivitäten erzeugen wieder Housekeeping-Werte und Events, die kontinuierlich zum Operations Team zur Beurteilung und Kontrolle heruntergeladen werden. Bei einem positiven Ergebnis wird das Operations Team ein "Go" an das Hayabusa2 Team melden, damit der Abstieg von Hayabusa2 eingeleitet werden kann.

Während der gesamten Abstiegsphase von Hayabusa2 werden Housekeeping-Werte und Events von Hayabusa2 und von Mascot kontinuierlich zu den jeweiligen Kontrollzentren heruntergeladen. Etwa 1 Stunde vor der geplanten Separation von Mascot wird noch mal eine besondere Beurteilung aller Systeme durchgeführt und das Mascot Operations Team wird sein "Go" für die Separation von Mascot an das Hayabusa2 Team melden. Zu diesem Zeitpunkt ist Mascot bereits auf Separationstemperatur, die Science-Units MARA und MAG haben mit ihren Messungen begonnen und die Software in den Status "Wait for Separate" gesetzt.

Quelle: DLR.

Von nun an kann das Operations Team und alle anderen Mascot Teams nur noch zuschauen, denn die eigentliche Separation von Mascot wird von Hayabusa2 autonom durchgeführt. Der Orbiter sinkt weiter herab, bis er einen Abstand von etwa 60 Meter zur Asteroidenoberfläche feststellt. Dann beginnt eine Freifallphase, an deren Ende nach 2 Minuten und 20 Sekunden Mascot separiert wird. Mascot sinkt nun selbstständig zur Oberfläche und wird autonom feststellen, ob es in der richtigen Orientierung gelandet ist. Falls nicht, wird automatisch eine Aufrichtsequenz gestartet und anschließend die vorprogrammierten wissenschaftlichen Messungen. Da in dieser Phase auch vom Orbiter große Mengen an Daten erzeugt werden und die Bandbreite des Links zur Erde relativ gering ist, werden von Mascot nur wenige Events und Housekeeping-Werte ankommen, aus denen das Operations Team den Zustand von Mascot und den Fortschritt der Aktivitäten ermitteln muss. Die wissenschaftlichen Daten werden in dieser Phase zwar von Mascot kontinuierlich zu Hayabusa2 hochgeladen, aber dort im Moment nur zwischengespeichert. Das eigentliche Runterladen der wissenschaftlichen Daten, die Mascot erzeugt hat, wird erst in den kommenden Tagen erfolgen. Dann werden die einzelnen Teams schon wieder zuhause sein, von dort die Daten vom Server des Kontrollzentrums herunterladen und mit der Auswertung beginnen.

 

 

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Über den Autor

Michael Maibaum ist Mitglied des MASCOT-Operation Teams und hier insbesondere für das Thermalsystem verantwortlich. zur Autorenseite

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