Erklärt: Was sind die Erkenntnisse aus dem Ausfall von GSLV-F10?

ISRO EOS-3-Start: Der Start hätte Indiens Rückkehr zur normalen Raumfahrt markiert, ist aber gescheitert. Wie wichtig ist die Rakete und wie weit wird sich ihr Versagen auf die kommenden Missionen Gaganyaan, Chandrayaan-3 und NISAR auswirken?

ISROs Erdbeobachtungssatellit EOS-03 an Bord von GSLV-F10 startet am Donnerstag, 12. August 2021 von Sriharikota aus. (PTI Foto: R Senthil Kumar)

Der Start von GLSV-F10 sollte die Rückkehr der normalen Raumfahrtaktivitäten in die indische Raumfahrtszene markieren. Stattdessen, sein Scheitern am Donnerstag hat einen Schatten auf den Startkalender der Indischen Weltraumforschungsorganisation (ISRO) geworfen, der bereits stark von der Pandemie betroffen ist. Abgesehen vom Verlust eines entscheidenden Satelliten wird dies wahrscheinlich auch Auswirkungen auf den Zeitplan einiger großer zukünftiger Missionen haben, obwohl die ISRO noch nicht bekannt gegeben hat, wie schwerwiegend die Fehlfunktion war, die zum Scheitern führte.

Was schief gelaufen ist

Ungefähr fünf Minuten nach dem Start am frühen Donnerstagmorgen wich der Flug von GSLV-F10, der einen Erdbeobachtungssatelliten EOS-03 trug, von seiner geplanten Flugbahn ab. Die erste und zweite Stufe der Rakete hatten normal und abgelöst funktioniert. Aber die obere Stufe, die von einem kryogenen Motor angetrieben wird, der bei sehr niedrigen Temperaturen mit flüssigem Wasserstoff und flüssigem Sauerstoff betrieben wird, konnte nicht zünden. Die Rakete verlor die Kraft, weiterzumachen, und ihre Überreste, zusammen mit dem des Satelliten, fielen höchstwahrscheinlich irgendwo in der Andamanensee ab.

EOS-03, ein leistungsstarker Erdbeobachtungssatellit, der bei der nahezu Echtzeit-Überwachung der indischen Landmasse helfen sollte, ging dabei verloren. Der ursprünglich für März letzten Jahres geplante Einsatz von EOS-03 verzögerte sich bereits um über eineinhalb Jahre, zunächst durch einige technische Pannen und dann durch die Pandemie. EOS-03 hätte relativ niedrig aufgelöste, aber kontinuierliche Bilder der indischen Landmasse geliefert, die zur Überwachung von Naturkatastrophen wie Überschwemmungen und Wirbelstürmen, Gewässern, Feldfrüchten, Vegetation und Waldbedeckung verwendet werden sollten.

(Die Mission) konnte hauptsächlich wegen einer technischen Anomalie, die in der kryogenen Phase beobachtet wurde, nicht vollständig durchgeführt werden, sagte ISRO-Vorsitzender K Sivan nach dem Fehlschlag des Starts.

Der Start von GSLV-F10 fand heute wie geplant um 05:43 Uhr IST statt. Die Leistung der ersten und zweiten Stufe war normal. Die Zündung der kryogenen oberen Stufe trat jedoch aufgrund einer technischen Anomalie nicht auf. Die Mission konnte nicht wie beabsichtigt erfüllt werden.

-ISRO (@isro) 12. August 2021

Wo es schief gelaufen ist

Probleme im kryogenen Stadium dieser Rakete sind nicht neu. Ein ähnliches Problem hatte auch im April 2010 zum Ausfall der GSLV-D3 geführt. Das war der Erstflug der GSLV mit einem einheimischen Kryo-Triebwerk nach russischem Vorbild, das dem am Donnerstag sehr ähnlich war. Auch die kryogene Stufe hatte bei dieser Gelegenheit nicht gezündet.

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Acht Monate später scheiterte auch der nächste GSLV-Flug, diesmal angetrieben von einem russischen Kryo-Triebwerk, der letzte der sieben, die Russland in den 1990er Jahren im Rahmen eines Deals geliefert hatte. Eine Fehleranalyse hatte eine Fehlfunktion in der Elektronik des kryogenen Motors festgestellt.

GSLV-F10 hat den Satelliten EOS-03 aufgrund einer in der kryogenen Phase festgestellten technischen Anomalie nicht in die vorgesehene Umlaufbahn gebracht. (PTI-Foto: R Senthil Kumar)

Bis heute hat die GSLV Mk-II-Rakete jedoch sechs erfolgreiche Starts durchgeführt, alle mit demselben selbst entwickelten kryogenen Triebwerk in der Oberstufe, das letzte im Dezember 2018, das GSAT-7A, einen Kommunikationssatelliten, in den seine Umlaufbahn. Die Kämpfe mit der kryogenen Phase schienen der Vergangenheit anzugehören, aber das Scheitern am Donnerstag hat die Geister zurückgebracht.

Für dieses Jahr sind keine weiteren Starts von GSLV Mk-II geplant, aber mehrere in den Jahren 2022 und 2023. Wissenschaftler sagten, es sei möglich, dass die Fehlfunktion vom Donnerstag versehentlich war, in diesem Fall könnte es keine größeren Auswirkungen auf den Zeitplan für die zukünftigen Starts geben von dieser Rakete. Aber ein ernstes Problem könnte sogar große Missionen wie die bemannte Raumfahrt zurückdrängen.

Auswirkungen auf zukünftige Missionen

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Missionen wie Gaganyaan und Chandrayaan -3 werden auf GSLV Mk-III gestartet, einer fortschrittlicheren Version der GSLV-Rakete, die viel schwerere Nutzlasten in den Weltraum befördern soll. Auch GSLV Mk-III verwendet in der Oberstufe ein selbst entwickeltes kryogenes Triebwerk, das jedoch im Gegensatz zum Mk-II kein nachgebautes russisches Triebwerk ist. Stattdessen ist der im GSLV Mk-III verwendete kryogene Motor namens CE20 das Ergebnis von über drei Jahrzehnten Forschung und Entwicklung, die bei Null begann und einen anderen Prozess zur Verbrennung von Kraftstoff verwendet. Es ist näher an den Designs der Arianne-Raketen, die früher von ISRO verwendet wurden, um seine schwereren Satelliten ins All zu schicken.

Es ist viel einfacher und da es komplett aus eigenem Anbau stammt, haben die ISRO-Wissenschaftler die Technologie viel besser im Griff. GSLV Mk-III hatte bisher vier erfolgreiche Flüge, darunter den, mit dem Chandrayaan-2 im Jahr 2019 gestartet wurde.

Das Scheitern am Donnerstag könnte sich daher nicht direkt auf den Zeitplan von Gaganyaan oder Chandrayaan-2 auswirken. Es ist jedoch möglich, dass die GSLV Mk-II-Rakete für einige vorbereitende Flüge oder zum Testen einiger der Technologien verwendet wird, die in diese beiden Missionen integriert werden sollen, insbesondere Gaganyaan. In diesem Fall würde sich jede Verzögerung im Zeitplan von GSLV Mk-II auch auf die eigentliche Mission auswirken.

NISAR

Das Scheitern am Donnerstag ist jedoch ein großer Grund zur Sorge für die NISAR-Mission, eine erste Zusammenarbeit zwischen der NASA und ISRO für einen gemeinsamen Erdbeobachtungssatelliten. NISAR, das zwei Radargeräte mit synthetischer Apertur (SAR) verwenden wird, um die gesamte Erde in einem 12-Tage-Zyklus zu überwachen, ist die bisher wichtigste Mission, an der die GSLV Mk-II-Rakete beteiligt ist.

Die mit Spannung erwartete NISAR-Mission zielt darauf ab, die sich verändernden Ökosysteme und dynamischen Oberflächen der Erde zu messen, um Informationen über Biomasse, Naturgefahren, Meeresspiegelanstieg und Grundwasser zu liefern. Es wird Forschern und Nutzeragenturen helfen, die Erdoberfläche systematisch zu kartieren. ISRO möchte es für verschiedene Zwecke nutzen, darunter landwirtschaftliche Kartierungen und die Überwachung von Gletschern im Himalaya, erdrutschgefährdeten Gebieten und Veränderungen der Küstenlinie.

Als Teil der Zusammenarbeit wird die NASA eines der Radare mit synthetischer Apertur (L-Band) bereitstellen, während das andere (S-Band) von ISRO stammen wird. Die NASA wird auch Kommunikations- und Kontrollsysteme bereitstellen, während der Start und die damit verbundenen Dienste in der Verantwortung von ISRO liegen würden.

Ab sofort soll NISAR Anfang 2023 vom Standort Sriharikota aus starten. Es ist eine Einführung, auf die ISRO eine sehr hohe Priorität einräumt. Das Scheitern am Donnerstag ist zweifellos ein Rückschlag für diese Mission und wird wahrscheinlich eine gründliche Untersuchung der kryogenen Phase der GSLV Mk-II-Rakete erzwingen.

Die Leistung der ersten und zweiten Stufe war normal. Die Zündung der kryogenen oberen Stufe trat jedoch aufgrund einer technischen Anomalie nicht auf. Die Mission konnte nicht wie beabsichtigt durchgeführt werden, sagte ISRO in einer Erklärung, ohne weitere Details zu nennen.

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