Galileo FOC F1 auf Sojus-2.1b(ST)/Fregat MT (VS09)

Mir ging es auch nicht um die Kontrolle der Thruster und Treibstoffleitungen.
Aber bevor ich das Triebwerk einer Oberstufe zünde, um das Fahrzeug in die exakte Bahn zu beschleunigen,
muss ich doch checken, ob das Teil überhaupt korrekt ausgerichtet ist.

Die Trägheitsnavigation der Fregat konnte das wohl nicht mehr feststellen, weil ihre Referenz verloren gegangen war.
(besser wäre vielleicht verschoben bzw. verdreht) Die Steuerung der Fregat war dann der Meinung: Das ist die richtige Richtung.
So habe ich das verstanden:

.....
• In der zweiten Antriebsphase der Fregat erfolgte eine Fehlleitung des Schubs
für den Motor der Fregat
• Diese resultierte aus dem Funktionsverlust der Trägheitsnavigation der Stufe
(Verlust der „inertialen Referenz“)
• Dieser Verlust entstand durch Fehler zweier Lagekontrolldüsen der Fregat
während der vorhergehenden ballistischen Phase

Aber wie könnte sowas durch die fehlerhafte Funktion von 2 Lagekontrolldüsen ausgelöst werden?
Ist die Trägheitsnavigation die einzige Orientierung der Fregat im Raum?

Die Fregat konnte angeblich während der Freiflugphase nicht in eine Rotation gehen. Dazu könnte die Aussage vom ESOC passen, daß eine zu niedrige Temperatur die Entfaltung der Satelliten-Sonnensegel auf einer Seite behindert hat.

“Each satellite had to be manoeuvred separately into an orientation where the undeployed panel was facing the Sun because we realised that one cause was linked to the low temperature of the release mechanism.

Das alles soll ohne Fehlermeldung im Kontrollzentrum der Fregat abgelaufen sein?

@jakda hatte diese Doku der Fregat ja schonmal verlinkt, um das System der Lagekontrolldüsen geht es ab Seite 49. (glaube ich)
Wer kann gut russisch?

http://www.laspace.ru/upload/iblock/db0/db01beb741f3e811d58abadbb4fae34a.pdf

 

"Fehlfunktion der Navigation" als Ursache passt nicht. Man ändert jetzt ja auch nicht das Navigationssystem. Die Ursache liegt doch im Treibstoffsystem, wie es in dieser (und ca. 1/4 1/5 aller) Fregat verbaut war. Dadurch sind einige Zuleitungen eingefroren bei diesem Missionsprofil, so dass einige Düsen nicht mehr arbeiten konnten. Das Navigationssystem wollte dann das Gespann ausrichten und in eine bestimmte Richtung fliegen, hat dies aber wegen der ausgefallenen Triebwerke nicht geschafft und die Kontrolle verloren. Anstatt den Fehler festzustellen und abzuschalten, hat die Fregat weiter versucht ihr Ziel zu erreichen und sich immer weiter verflogen.

SpaceNews hat was neues:
http://www.spacenews.com/article/civil-space/42270lingering-doubts-drove-europe-to-sideline-galileo-launches-until-next-year

Officials said that despite an inquiry board’s conclusion that the Soyuz Fregat upper stage misdirected the two satellites because of an easily fixable design flaw, the inquiry uncovered several other Soyuz issues that will have to be resolved before they will launch.

In addition, each of the two Galileo satellites placed into the bad orbit initially failed to deploy one of its two solar arrays, for reasons that could be due to the bad orbit but may have some other cause. An investigation is ongoing and has come to no conclusion, officials said.

Gab noch ein paar mehr Probleme.

So traurig es ist, es könnten aber doch eine ganze Handvoll Erkenntnisse dabei rausspringen, wenn - es Zusammenarbeit statt Versteckspiel gibt...

"Fehlfunktion der Navigation" als Ursache passt nicht. Man ändert jetzt ja auch nicht das Navigationssystem.
...

So steht es beim DGLR in deutsch:

...Die Anomalie ereignete sich 35 Minuten nach Start während des Flugs der Fregat Oberstufe (Design und Produktion: NPO Lavochkin) zu Beginn der ballistischen Phase vor der zweiten Zündung der Stufe

Das zur Anomalie des Fehleinschusses der Satelliten führende Szenario wurde wie folgt rekonstruiert:

•     In der zweiten Antriebsphase der Fregat erfolgte eine Fehlleitung des Schubs
       für den Motor der Fregat

•     Diese resultierte aus dem Funktionsverlust der Trägheitsnavigation  der Stufe
       (Verlust der „inertialen Referenz“)

•     Dieser Verlust entstand durch Fehler zweier Lagekontrolldüsen der Fregat
       während der vorhergehenden ballistischen Phase

•     Ursache dafür war eine temporäre Unterbrechung der gemeinsamen
       Hydrazinleitung beider Düsen

•     Diese Unterbrechung des Durchflusses wurde durch Gefrieren des Hydrazins
       erzeugt

•     Das Gefrieren resultierte aus der Nähe der Hydrazin- zu den kalten
       Heliumleitungen; beide Leitungen waren durch eine gemeinsame Aufhängung
       und damit eine thermische Brücke verbunden
...

http://www.dglr.de/dglr_news_media/dglr_news_meldung/article/sojus-flug-vs09-unabhaengige-kommission-praesentiert-ergebnisse-der-anomalie-untersuchung/index.html

In der englischen Meldung bei Arianespace ist es doch ein ganz kleines bisschen anders:

...
The anomaly occurred during the flight of the launcher's fourth stage, Fregat, designed and produced by NPO Lavochkin. It occurred about 35 minutes after liftoff, at the beginning of the ballistic phase preceding the second ignition of this stage.

The scenario that led to an anomaly in the orbital injection of the satellites was precisely reconstructed, as follows:

    The orbital error resulted from an error in the thrust orientation of the main engine on the Fregat stage during its second powered phase.
    This orientation error was the result of the loss of inertial reference for the stage.
    This loss occurred when the stage's inertial system operated outside its authorized operating envelope, an excursion that was caused by the failure of two of Fregat's attitude control thrusters during the preceeding ballistic phase.
    This failure was due to a temporary interruption of the joint hydrazine propellant supply to these thrusters.
    The interruption in the flow was caused by freezing of the hydrazine.
    The freezing resulted from the proximity of hydrazine and cold helium feed lines, these lines being connected by the same support structure, which acted as a thermal bridge. ...

http://www.arianespace.com/news-press-release/2014/10-8-2014-VS09-results.asp

Da sind eine ganze Reihe von Unschärfen in den Formulierungen (authorized operating envelope), und im Satzbau (Reihenfolge der Gründe: Navigationsproblem, resultierend aus Triebwerksproblem). Was ist denn der authorized operating envelope? An welchen Parametern machen sie ihn fest? Betriebsparameter des Subsystems (Trägheitsplattform an sich)? Betriebsparameter der angeschlossenen Steuersysteme (funktionierende Triebwerke)? Flugdynamik der gesamten Rakete (Lage, Geschwindigkeit, Beschleunigung)?

Durch die Übersetzung der Übersetzung wird das wahrscheinlich noch schlimmer ...

@jakda hatte diese Doku der Fregat ja schonmal verlingt, um das System der Lagekontrolldüsen geht es ab Seite 49. (glaube ich)
Wer kann gut russisch?

Die PDF habe ich schon länger auf meinem Server - leider (natürlich) geschützt, obwohl ich den original ADOBE ACROBAT habe...
Leider sind einige mit dem guten Russisch weg...

So wie ich es (laienhaft) herauslese, gibt es Sternenorientierung und eine umfangreiche Kreiselplattform.
Problematisch sind Messungen während Antriebsphasen.
Z.Z. arbeitet man an der Umstellung auf ein reines Satelliten-Navi (GPS-GLONASS).

Frage:
Was wäre, wenn die Kurs-Abweichung festgestellt wurde und die FREGAT wäre abgeschaltet worden?

Was wäre, wenn die Kurs-Abweichung festgestellt wurde und die FREGAT wäre abgeschaltet worden?

Dann wäre der Orbit auch falsch.
Aber anders falsch - eher unvollkommen, vor allem das Apogäum wäre zu niedrig.
Das Perigäum wäre aber ausreichend für einige Umläufe in dieser vorläufigen Parkbahn.
Man hätte in Ruhe die Störung analysieren und beheben können.
Vor allem wäre noch der Treibstoff für den korrekten Bahneinschuss vorhanden.
Dann hätte es vermutlich nur eine Verzögerung gegeben.

Man hat ja immer drei Wurf - wenn mans nicht beim ersten zu dolle vergeigt!

Ich denke nicht, dass man auch auf der "Parkbahn" noch hätte eingreife können. Einem Satelliten mit seinen Telecommand-Systemen kann man "neue Daten" hochschicken und ihn neu konfigurieren. Eine Rakete hat so etwas nicht. Sie sendet nur Telemetrie an den Boden, kann aber vom Boden nicht umprogrammiert werden. Normalerweise dauert eine Mission nur ein paar Minuten und die Rakete ist heute ein in sich geschlossenes, autonomes System.

Früher gab es durchaus ,komplett oder teilweise, Radar-Funkfernlenkung, u.a. bei den ersten ICBMs. Aber schon in den 60ern wurden die Raketen autonom ...

Die Avionik arbeitet ein Programm ab, das ist schon klar.
Aber auch dieses Programm ist nicht in Stein gemeißelt.

Oft wird dieses Programm erst wenige Minuten vor dem Start an die Avionik übertragen und dort gespeichert.
Wenn im Betrieb eine Störung auftritt, könnte das Programm gestoppt werden.

Wenn es möglich ist, ein aktualisiertes Programm auf der Startrampe zu übertragen,
warum sollte das im Orbit nicht mehr möglich sein?
Soo aufwendig ist das technisch nicht.

Weil das erstmal nicht vorgesehen ist. Am Boden hat man u.a. Kabelverbindungen im Ground-Support-Equipment. Im Orbit braucht man eine Funkanlage, eine passende Funkanlage am Boden, Frequenzen, Antennen müssen ausgerichtet und nachgeführt werden, Schnittstellen an Bord müssen da sein, um Daten von einem System an da andere zu geben, dort zu speichern, einzuspielen, zu resetten.

Grundsätzlich ist so etwas nicht ausgeschlossen. Konkret so etwas zu entwickeln, ist dann aber doch komplexer als "warum sollte das im Orbit nicht mehr möglich sein? Soo aufwendig ist das technisch nicht."

Ich hatte aber auch angenommen, daß das alles bei einer Stufe wie die Fregat schon vorhanden ist. Das Ding ist doch vielseitig genug, um da etwas mehr "Gehirn" zu investieren und transportiert teure Gerätchen.
Klar, aus dem Boden stampfen kann mans nicht.

Stimmt am Ende auch wieder: bei einer Stufe für so komplexe Szenarien, kann man es vielleicht auch nicht grundsätzlich ausschließen. Mehr Kommunikations- und Kontrollmöglichkeiten vom Boden wären vielleicht schon sinnvoll. Aber das ist spekuliert. Mal schauen, ob wir da noch mehr Fakten finden/bekommen.

Naja, es ist schon ein Sender an Bord, der die Telemetrie sendet.
Und es gibt am Boden Antennen, die diese Telemetriedaten empfangen.
Wenn nicht könnte man Amateurfunker um Hilfe bitten, denn so schwierig ist das nicht.
Es geht ja auch nicht um große Datenmengen - dafür braucht man keine Hochgewinnantenne, die aufwendig ausgerichtet werden muss.
Sowas wird mit kleinen, ungerichteten S-Band Antennen gemacht.

Kann mir schon vorstellen, dass sie sich diese Option halten.
Als damals Fobos Grunt im Orbit gestrandet war, haben sie lange versucht, Kontakt zu kriegen um das Triebwerk doch noch zu starten. Aber da war wohl was anderes kaputt.
Wäre es technisch unmöglich, hätten sie nicht so lange probiert.

Antennentechnik und Funkkanal ist ja nur die eine Ebene ... noch sehr physisch. Aber wie werden die Information und Kommandos kodiert? Wie werden sie verpackt? Wie werden so dann auf den Weg geschickt und übertragen? Was macht der Empfänger damit? Wo legt er sie ab? Wie kann er sie dekodieren? Wie spielt er sie von dort ins Navigationssystem ein? Wie reagiert dieses darauf? Wie kann man es neu starten? ...

Da sind jetzt "zig" Schnittstellen, über die neu neuen Daten gehen müssen, bis sie "im Einsatz" sind. Die müssen alle geplant und kontrolliert sein müssen. Wenn das nicht vorgesehen ist, kann das System das auch nicht. Und Amateurfunker kommen an diese Ebene nicht ran ...

Antennentechnik und Funkkanal ist ja nur die eine Ebene ... noch sehr physisch. Aber wie werden die Information und Kommandos kodiert? Wie werden sie verpackt? Wie werden so dann auf den Weg geschickt und übertragen? Was macht der Empfänger damit? Wo legt er sie ab? Wie kann er sie dekodieren? Wie spielt er sie von dort ins Navigationssystem ein? Wie reagiert dieses darauf? Wie kann man es neu starten? ...

Aber auch das wird doch bereits gemacht, wenn sie die aktuellen Daten auf der Startrampe einspielen.
Ob diese Daten nun per Funk oder Kabel übertragen werden, wir nicht so ein großer Unterschied sein.
Werden sie den auf der Startrampe per Kabel eingespielt?

Aber über welche Schnittstellen (z.B. Kabel und Geräte im GSE)? Und in welchem Betriebszustand (z.B. Stand-By) der Systeme? Dort ist das geplant. Daraus kannst du nicht ableiten, dass es im Flugzustand über andere Hardware, andere Schnittstellen und in anderen Betriebszuständen auch geht.

Ja klar, diese Option muss schon irgendwie vorgesehen sein.
Aber ich könnte mir schon vorstellen, dass sie sich diese Möglichkeit offenhalten.
So eine Oberstufe und deren Steuerung ist sehr kompliziert.
Die Option, ein neues Programm einzuspielen (was ja kurz vor dem Start auch gemacht wird) und das zu starten, ist technisch vergleichsweise simpel.

Schließlich kann und wird immer mal was schiefgehen, oder nicht auf Anhieb klappen.
Die Frage ist, ob man es rechtzeitig merkt und dann noch Optionen hat.

Jörg, wir unterscheiden uns irgendwie im Grundsatz : Bis zum Beweis des Gegenteils ...
... - gehst du davon aus, dass es geht.
... - gehe ich davon aus, dass es nicht geht.


Als plastisches Beispiel nehme ich mal mein Auto und meine beiden portablen Navigationsgeräte:

Ich kann beide Geräte daheim am Rechner mit neuem Navigationsmaterial versorgen.
Wenn ich mit dem ersten Gerät losgefahren bin, bekomme ich keine neues Kartenmaterial unterwegs mehr rein, obwohl mein Auto eine Antenne hat und das Radio akustische, mechanische und elektrische Schnittstellen ins Fahrzeuginnere hat, ganz in der Nähe des Navigationsgeräts ...
Wenn ich mit dem zweiten Gerät (Mobiltelefon) losgefahren bin, kann dieses sogar neues Kartenmaterial empfangen. Aber das lässt sich nicht direkt von außen fernsteuern,das zu tun. Stattdessen muss der Fernsteuernde mich (auf noch einem Kanal) anrufen und mir sagen, ich solle neues Material laden lassen ... und ich muss zuhören.

Grundsätzlich geht das alles ... konkret wird es beliebig unmöglich.

In den Berichten steht, dass der Fehler in einer ballistischen (also antriebslosen) Phase aufgetreten ist.

Inzwischen verstehe ich den den Ablauf der Ereignisse wie folgt, korrigiert mich, wenn ich Unsinn schreibe:
 
1) die gemeinsame Treibstoffleitung von zwei Steuerdüsen friert ein
2) die Ausrichtung innerhalb der antrieblosen Phase funktioniert deshalb nicht mehr richtig, das Raumschiff gerät in eine Lage, die durch das Navigationssystem nicht mehr beherrscht wird.
3) Das Raumschiff kennt seine Ausrichtung im Raum nicht mehr, trotzdem feuert die nächste Stufe planmäßig und bringt den Fregat auf eine falsche Bahn.

Könnte man also sagen, zuwenig Sensorik + Software, weil - zuwenig gefragt,
"Was wäre wenn wider alles Erwarten aber doch xyz....... " ?

Ich meine, die benötigte Technik ist vorhanden.
Unklar ist, wieso das Triebwerk gezündet hat, obwohl die Ausrichtung nicht stimmte.
Sie sind gewissermaßen blind drauflos gefahren.

Es gibt Neues zu den Plänen mit den beiden Satelliten:

Man wird im November offenbar nur einen Satelliten anheben, um seine Nutzlast im Dezember einzuschalten. Erst wenn das gut funktioniert hat, wird man auch Satelliten 2 angehen.

Didier Faivre, der ESA-Chef für Satellitennavigation, berichtete nach einer Spacenews-Meldung von Anfang Dezember 2014, dass der erste "bahnangehobene" Satellit noch genug Treibstoff für voraussichtlich rund 12 Jahre Betrieb an Bord habe (da die Galileo-Konstellation keine regelmäßigen Manöver benötige). Von den beim Start laut Faivre vorhandenen 65 Kilogramm Treibstoff waren nach Erreichen des neuen Arbeitsorbits , aus dem heraus auch schon Signale an Galileo-Terminals am Boden gesendet wurde, noch 15 Kilogramm Treibstoff übrig. Im Oktober habe man die erforderlichen Manöver begonnen, 10 Brennphasen der Bordtriebwerke habe es gegeben. Für den zweiten Satelliten haben man entsprechende Manöver für Ende Dezember (2014) geplant.

Gruß   Pirx

Verirrte Galileo-Satelliten für Forschung freigegeben

Genauester Nachweis der Rotverschiebung

Die Galileo-Satelliten, die ungewollt in elliptischer Umlaufbahn um die Erde kreisen, haben doch noch einen Nutzen: Ein Bremer Wissenschaftler will ihre Daten für Nachweise zu Einsteins Relativitätstheorie nutzen.

http://www.heise.de/newsticker/meldung/Verirrte-Galileo-Satelliten-fuer-Forschung-freigegeben-2795203.html