HAKUTO-R Lunar Lander (M1) auf Falcon 9 (B1073.5)

Hier ein Bild von der Einschlagstelle:


Kredit : NASA/GSFC/Arizona State University
Bitte in Zukunft dazugeben, Gruß Gertrud.
Quelle:
http://lroc.sese.asu.edu/posts/1302

Zu dem von Regnart (#74) verlinkten AMSAT-Artikel eine Stellungnahme von M.Khan. Er sieht seine Vermutung bestätigt, dass bei der Einleitung der Landephase, die ca. 1 Std. vor der Landung begann, ein Fehler passierte, der zu einem zu hohen Orbit (bzw. dem folgenden Periselenium) führte.

Da sich die Sonde während des Manövers im Funkschatten hinter dem Mond befand, konnte das Ergebnis der Triebwerkszündung nicht überprüft werden, mit der Folge, dass Hakuto aus einer zu großen Höhe den Endanflug zur Landung eingeleitet hat. M. Khan vermutet, dass der Sonde in einer Höhe von min. 6,3 km der Treibstoff ausging und sie mit min. 500 km/h aufgeschlagen ist.

https://scilogs.spektrum.de/go-for-launch/amsat-beobachtet-den-hakuto-absturz/
......
Btw.: Hier gibt es den AMSAT-Artikel auch auf deutsch:

https://amsat-dl.org/analyse-der-landung-der-raumsonde-hakuto-r-auf-dem-mond-2023-apr-25/

Der letzte Satz in dem Artikel der Amateurfunker um Daniel Estévez und Edgar Kaiser hätte in der Tat besser formuliert werden können. Hier ein Erklärungsversuch meinerseits:

1. Die ispace-Techniker haben anhand der Telemetrie in Echtzeit ("monitored") mitbekommen, dass der Treibstoff ausging:
https://ispace-inc.com/news-en/?p=4655

2. Die Sonde wurde unmittelbar darauf in eine Rotation um die Längsachse von 40 Umdrehungen pro Minute versetzt, offensichtlich zum Zwecke der Spinstabilisierung, in der Hoffnung, dass der Weiße Hase senkrecht und mit den Beinen nach unten aufkommt und den Sturz eventuell noch abfedern kann.

3. Solange ispace nichts sagt - wenn sie wollen, dass ihnen jemand die Nutzlasten bei der nächsten Mission versichert, müssen sie früher oder später etwas sagen - können wir nur spekulieren, ob ein Techniker reaktionsschnell auf den Knopf gedrückt hat ("eine bewusste Entscheidung scheint am wahrscheinlichsten"... "und sich darauf vorbereitet hat"), oder ob das ein automatisches, vorprogrammiertes Rettungsmanöver war.

@ Regnart: Interessante Interpretation der von den AMSAT-Funkamateuren erkannten Rotation der Sonde beim Endanflug. Es ist die Frage, ob Hakuto eine Landung mit 1,5 sek. pro Umdrehung überlebt hätte, aber möglicherweise war das spontan die einzig mögliche Reaktion, die noch zur Schadensbegrenzung verfügbar war.

Die Beine des (robuster gebauten) Chandrayaan-3-Landers können eine laterale Geschwindigkeit von bis zu 0,5 m/s abfangen:
https://de.wikipedia.org/wiki/Chandrayaan-3#Lander

Wenn wir rein hypothetisch davon ausgehen, dass Michael Khan recht hat und der Fehler beim Einleiten des Landemanövers hinter dem Mond passiert ist, dann müsste das ispace-Kontrollzentrum das um 16:08:09 UTC bemerkt haben, als die Sonde hinter dem Mond hervorkam. Um 16:43:41 war der Treibstoff zu Ende und die Sonde ging in den freien Fall über. Die Techniker in Tokio hatten also 35 Minuten Zeit, um sich zu beraten und Rettungsmaßnahmen zu erwägen. In der Firmenmitteilung ist von einem Grenzwert ("threshold") des Treibstoffvorrats die Rede, nicht von einem total leeren Tank. Man hat vielleicht das Haupttriebwerk sogar absichtlich abgeschaltet, um noch ein paar Gramm Treibstoff zum Stoppen der Rotation übrig zu haben.

Aber das ist wie gesagt reine Spekulation, die unter anderem voraussetzt, dass alle Beteiligten rational agiert haben. Bei einer Firma, wo der Vorstandsvorsitzende an massivem Realitätsverlust leidet ("2040 eine ständige Mondbevölkerung von 1000 Menschen"), kann man das nicht voraussetzen. Vielleicht war es tatsächlich nur ein von der Sonde autonom eingeleitetes Stabilisierungsmanöver.

Es widerstrebt mir dieses "...massiven Realitätsverlust..." einfach so stehen zu lassen.

Angesichts der Tatsache, daß sie es bis jetzt noch nicht einmal geschafft haben eine vergleichsweise kleine Sonde weich auf dem Mond zu landen, klingt das natürlich erstmal wie der helle Wahnsinn.
Aber das ist halt "musksches Denken/Reden".
"Große Männer denken groß" (und kleine machen es ihnen gerne nach  )
(Wobei ich nun weder Takeshi Hakamada noch iSpace als "groß" bezeichnen würde!)
Was sie da dann tatsächlich bis 2040 auf dem Mond erreichen werden, ist wohl u.a. auch eine Frage was sie gewillt sind in den nächsten Jahren zu investieren.
Aber "1.000" ist schon sehr übertrieben und "10.000 Touristen" erst recht.
Im Grunde genommen sind sie ja immer noch eine recht bescheidene Firma, mit einigen hundert Angestellten und großen Plänen, welche zahlungskräftige Investoren sucht.

Also einfach mal abwarten, wie die nächsten Landungen (2024, 2025) verlaufen.

Ein paar Bemerkungen, die allerdings teilweise OT sind:

1. Ich bin nicht sicher, ob das Kontrollzentrum den Orbit der Sonde vor dem Absturz kannte. Schließlich stammen die hier diskutierten Daten aus einer nachträglichen Analyse durch die AMSAT. Ispace hat von vornherein darauf hingewiesen, dass Hakuto autonom landen soll, so dass eine Datenübertragung zur Flughöhe, Ausrichtung und den Daten der vorhergehenden Manöver mit der Niedriggewinnantenne garnicht übertragen werden sollten oder konnten.

2. Es ist schwierig, mit jemandem zu diskutieren, der der Hauptautor (70% - 99%) der wichtigsten ostasiatischen Raumfahrtthemen bei Wikipedia ist. Das ist keine Nörgelei, sondern eine Verbeugung vor deiner Kompetenz.

3. Auch wenn "... Realitätsverlust ..." eine etwas flapsige Formulierung ist, finde ich es nicht sinnvoll, dass auch hier sofort wieder Musk/SpaceX in die Diskussion geworfen wird.

Dein Vertrauen ehrt mich, aber ich habe nur Sinologie studiert, nicht Japanisch - bei Hakuto-R stütze ich mich genau wie alle anderen auf die englischen Veröffentlichungen. Aber auch beim Thema chinesische Raumfahrt möchte ich niemanden unterbuttern. Aus linguistischen Gründen (kein Unterschied zwischen Singular und Plural, Präsens und Futur oft schwer zu unterscheiden ...) sind chinesische Texte häufig Interpretationssache und ich bin für Kritik und Anregungen jederzeit dankbar!

Aus linguistischen Gründen - die ispace-Mitarbeiter sind keine Muttersprachler - sind auch die englischen Firmenmitteilungen mit Vorsicht zu genießen. Aus dem Wort "monitored" schließe ich, dass das Kontrollzentrum zumindest den Treibstoffstand kannte. Es ist in dem Text von "telemetry data acquired" die Rede - diese Telemetrie müssen sie ja vor dem Absturz empfangen haben. Aus den Bildern des Lunar Reconnaissance Orbiter geht hervor, dass die großen Trümmer über ein Areal von etwa 20 x 50 m verstreut sind. Da hat ganz sicher kein Datenzwischenspeicher mit seinem letzten Atemzug nach dem Aufprall noch restliche Telemetriedaten gefunkt.

Es ist richtig, dass die AMSAT die Daten nachträglich analysiert hat. Aber empfangen haben sie die Trägerwelle und ihre Dopplerverschiebung in Echtzeit. Ich nehme jetzt einfach mal an, dass eine Raumfahrtfirma über bessere Bahnverfolgungssysteme und Computer verfügt als eine Handvoll Funkamateure. Wenn ispace nicht dazu in der Lage wäre, die Flugbahn einer Sonde in Echtzeit zu bestimmen, dann müsste man die Kompetenz der Firma ernsthaft hinterfragen.

Und hier wird's nun problematisch. Wenn Michael Khan recht hat - alles spricht dafür - dann hat die Firma noch am Tag nach dem Absturz ganz bewusst versucht, Dinge zu beschönigen und zu verschleiern. Die Tatsache, dass ispace in der Firmenmitteilung so stolz auf die (ebenfalls per Telemetrie bestätigte!) "vertical position" des Landers bis zur letzten Minute verweist, lässt darauf schließen, dass das schon Absicht war, egal ob nun manuell oder automatisch ausgelöst. Die Firma ist nicht offen und ehrlich.

iSpace hat die Ergebnisse ihrer Untersuchungen zum Scheitern der Hakuto-R Mission 1 veröffentlicht:
https://ispace-inc.com/news-en/?p=4691
PDF: https://ispace-inc.com/wp-content/uploads/2023/05/EN_ispace_release_20230506_Final-Results.pdf

Laut ihrer Analyse gab es ein Softwareproblem, dass dazu führte, dass die (korrekten) Daten des Höhensensors überstimmt wurden. Letztlich ging der Lander davon aus, auf der Oberfläche zu sein, während er sich noch in einer Höhe von 5km befand. Deshalb ging dem Lander nachfolgend der Treibstoff aus...

 "Basierend auf der Überprüfung der Flugdaten wurde festgestellt, dass während der Navigation des Landers zum geplanten Landeplatz die von den Bordsensoren gemessene Höhe stark anstieg, als er über eine große Klippe in etwa 3 km Höhe auf der Mondoberfläche flog, bei dem es sich um den Rand eines Kraters handelte. Nach der Analyse der Flugdaten kam es zu einer größeren als erwarteten Abweichung zwischen dem gemessenen Höhenwert und dem vorab eingestellten geschätzten Höhenwert. Die Bordsoftware stellte fälschlicherweise fest, dass die Ursache dieser Diskrepanz ein vom Sensor gemeldeter abnormaler Wert war, und daraufhin wurden die vom Sensor gemessenen Höhendaten abgefangen. Diese Filterfunktion, die eine Höhenmessung mit einer großen Abweichung von der Schätzung des Landers zurückweisen soll, wurde als robuste Maßnahme integriert, um einen stabilen Betrieb des Landers im Falle eines Hardwareproblems, einschließlich einer falschen Höhenmessung durch den Sensor, aufrechtzuerhalten."

 "Ein wesentlicher Faktor, der zu diesem Entwurfsproblem beitrug, war die Entscheidung, den Landeplatz nach Abschluss der kritischen Entwurfsprüfung im Februar 2021 zu ändern. [..] Es wurde festgestellt, dass frühere Simulationen der Landesequenz die Mondumgebung auf der Navigationsroute nicht ausreichend berücksichtigten, was dazu führte, dass die Software die Höhe des Landers beim Endanflug falsch einschätzte."

Die beobachtete Rotation am Ende soll übrigens durch asymmetrischen Triebwerksausfall am Ende entstanden sein. Die Rotation war dann auch nicht um die Hochachse, sondern um eine beliebige Körperachse. Also keine "ad-hoc"-Rettungsmaßnahme, wie hier vermutet. Innerhalb von Sekunden schnell eine Prozedur aufsetzen und die Kommandos abschicken, ist an sich auch nicht plausibel/nicht realistisch.

Das Taumeln hat tatsächlich mit dem Aussetzen des Haupttriebwerks um ca. 16:43:40 UTC, also dem Beginn des ungebremsten Falls begonnen, da ging den Korrekturtriebwerken dann auch der Treibstoff aus.

Allerdings erklärt das nicht die Höhe von mindestens 5 km zu einem Zeitpunkt unmittelbar vor der geplanten Landung. Ich halte den behaupteten Softwarefehler nicht für glaubhaft, denn wenn die Sonde nach dem Abschalten des Bodenradars nur nach einem vorher programmierten Kurs geflogen sein soll, was macht sie dann zum Zeitpunkt der Landung in einer Höhe von 5km?

Das heißt, wenn die Daten des Radars bis zu seinem "Abschalten" korrekt interpretiert worden waren und die Sonde also auf dem geplanten Orbit war, dann hätte sie zum Zeitpunkt der Landung definitiv in Bodennähe sein müssen.

Der Moment des Versagens muss also deutlich vor dem Endanflug passiert sein, also bspw. während des Manövers zum Verlassen des Kreisorbits. Da es für diesen Zeitraum aber keine Daten gibt, wird man den Fehler höchstens mit Simulationen eingrenzen können. Ob Hakuto das Ergebnis öffentlich machen wird ist natürlich die Frage.

Bei der Aufarbeitung des Hasenabsturzes wird offensichtlich versucht, Dinge zu verschleiern. Die Firma hat zweimal behauptet, der Lander hätte sich in einer senkrechten Position befunden. Am Tag nach dem Absturz:
https://ispace-inc.com/news-en/?p=4655
Und nach der ausführlichen Untersuchung:
https://ispace-inc.com/news-en/?p=4691

Das deckt sich mit den unabhängigen Beobachtungen der Amateurfunker. Schillrich hat nicht gesagt, woher die Information mit dem asymmetrischen Triebwerksausfall kommt. Aus der Firma? Von ausländischen Experten? Hakuto-R hat nur ein einziges Haupttriebwerk - es müssten also Lageregelungstriebwerke in einem gewissen zeitlichen Abstand nacheinander ausgefallen sein, um ein Taumeln um eine beliebige Körperachse zu erzeugen. Dann müssten wir annehmen, dass die Amateurfunker ungenau gemessen oder ihre Messwerte falsch interpretiert haben, was angesichts ihrer Amateurausrüstung durchaus möglich ist.

Was die Sache mit dem Höhenmesser betrifft, so habe ich das so verstanden, dass die Sonde den Gipfel des Kraterrandes (laut der Firmenmitteilung nicht zwangsläufig der Atlas-Krater) als Bodenniveau interpretiert und erst danach die Messwerte ignoriert hat. Der Kraterrand war aber nur 3 km hoch, während sich die Sonde in einer Höhe von 5 km auf Bodenniveau wähnte. Da passt vieles nicht zusammen.

Um es ganz klar zu sagen: Hakuto-R befindet sich auf dem technischen Niveau der Surveyor-Sonden aus den 60er Jahren. Mit seinem einzigen Laser-Höhenmesser und ohne Schwebephase-Hindernisvermeidungssystem, ganz abgesehen von dem absurden Verhältnis von Höhe zu Breite des Gehäuses, wäre die Landung in jedem Fall missglückt. Die Surveyor-Sonden waren wenigstens schön breitbeinig.

Zum Vergleich hier die Landesysteme der indischen Sonde Chandrayaan-3:
- Beschleunigungssensor in einem Laser-vermessenen Inertialsystem
- Ka-Band-Höhenmesser
- Kamera zur Identifizierung der Position des Landers
- Hindernisvermeidungskamera mit Steuerungssoftware
- Laser-Höhenmesser
- Laser-Doppler-Geschwindigkeitsmesser
- Kamera zur Messung der horizontalen Geschwindigkeit
- Sternsensor
- Neigungsmesser
- Bodenkontakt-Sensoren

Wenn Chandrayaan-3 abstürzt, dann ist das Pech. Hakuto-R M1 war ein Fehlschlag mit Ansage.

Abschließend möchte ich noch sagen, dass es von beträchtlicher Ignoranz zeugt, wenn die Direktoren großer Raumfahrtorganisationen der Firma ispace auch noch zu dem "Teilerfolg" gratulieren und Trost zusprechen.

Bin jetzt mal gespannt, wie das bei M-2 aussehen wird!    

Bisher war ja anscheinend geplant bei M-2 zumindest einen äusserlich baugleichen Lander zu verwenden ("Series-2-Lander" erst ab M-3), was sie aber hoffentlich nicht daran hindern wird, mehr und bessere Instrumente einzubauen.

https://ispace-inc.com/news-en/?p=4401

Wenn ich die Firmenmitteilung richtig verstehe, dann geht es bei M-2 nur um Software-Verbesserungen ("valuable feedback such as data and operational experience obtained to this point has already been incorporated into Mission 2"). Es heißt in dem Text zwar, dass der M-2-Lander ähnlich - aber nicht gleich - dem M-1-Modell ist ("similar to the Mission 1 design"), aber ich persönlich habe meine Zweifel, ob da nun ein dreidimensional abbildender Laserscanner od. ähnl. zur Hindernisvermeidung eingebaut wird. Solche Geräte haben ein Gewicht und brauchen Strom - da müsste der Lander dann schon grundsätzlich überarbeitet werden.

Die interessante Frage ist, wie lange ispace Bruchlandungen hinlegt, bis die Firma merkt, dass man nicht für drei Euro fünfzig zum Mond fliegen kann.

"similar" ist ein etwas schwammiger Begriff, kann genausogut "gleich" bzw. "gleichartig" heißen.

Gewisse Verbesserungen sind bereits jetzt eingebaut, was aber nicht ausschließt, daß sie noch weitere einbauen.
Wenn sie selbst bisher noch nicht erkannt haben wo das eigentliche Problem liegt und/oder nicht ausreichend darauf reagieren, ist ihnen auch nicht zu helfen!
(Was hilft ihnen der schönste Rover, den sie bei M-2 mitnehmen wollen und der ja auch sein Gewicht hat, wenn sie aus Gewichtsgründen auf notwendige Landeinstrumente verzichten und wieder eine Bruchlandung fabrizieren!)

Von den 7 Surveyor-Sonden sind immerhin 5 weich gelandet!
Und wenn der Schwerpunkt weit unten zwischen den Beinen liegt, ist das auch kein so grosses Problem! (Schau dir mal New Shepard, F9 und Starship an, da ist das noch viel extremer!)

Wäre nur sehr schade drum, wenn das tatsächlich nie funktionieren sollte, hatte mir Einiges von iSpace erhofft!

Nachtrag zu #73:
das Versagen der vier Monopropellant-Triebwerke von Lunar Flashlight, dem Co-Passagier von Hakuto-R, ist auf ein Verstopfen der Treibstoffleitungen zurückzuführen. Als Treibstoff wurde hier nicht Hydrazin eingesetzt, sondern ein neuartiger und umweltfreundlicherer Treibstoff namens ASCENT (Advanced SpaceCraft Energetic Non-Toxic) bzw AF-M315E (da in den Labors der Air Force entwickelt), der bei gleicher Triebwerksgröße bis zu 50 % mehr Schub liefern soll.
(https://afresearchlab.com/technology/aerospace/successstories/advanced-spacecraft-energetic-non-toxic-ascent-propellant/)
Zwei Triebwerke fielen gleich komplett aus, eins lieferte zunächst noch 25% Schub, das letzte lieferte zunächst nominellen Schub, bis es nach neun Einsätzen ebenfalls keinen Schub mehr lieferte.
https://spacenews.com/clogged-propellant-lines-doomed-nasa-lunar-cubesat-mission/