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Ein Sonnensegel macht Probleme

Brachiale Maßnahme rettet NASA-Raumsonde Lucy vor dem Energiemangel

Solarsegel
Test eines der großen Sonnensegel der NASA-Raumsonde Lucy in einer speziellen Testkammer bei Kockheed Martin. © Lockheed Martin Space

Dieses filigrane und zugleich beeindruckend große Gebilde ist eines der beiden Sonnensegel der NASA-Raumsonde Lucy. Dieses machte kurz nach dem Start im Oktober 2021 Probleme: Statt sich zu seiner kreisrunden Form zu entfalten, hakte der Zugmechanismus und das Solarsegel blieb halb eingeklappt. Erst durch ein riskantes Manöver gelang es den NASA-Ingenieuren nun, das verklemmte Zugseil zu lösen – und die Sonde zu retten.

Die Raumsonde Lucy ist zurzeit auf dem Weg zu einer ganz besonderen Population von Asteroiden – den Trojanern des Jupiters. Zehntausende dieser bis zu 250 Kilometer großen Brocken sammeln sich an zwei Stellen vor und hinter dem Planeten. Planetenforscher vermuten, dass viele dieser Brocken vom Außenrand der solaren Urwolke stammen und vom Jupiter bei seiner Wanderung nach innen mitgerissen wurden – das macht sie besonders interessant.

Das Sonnensegel klemmt!

Bis die NASA-Raumsonde an diesem Ziel ankommt, wird es allerdings noch fünf Jahre dauern. Denn für den weiten Weg muss Lucy mehrere Schleifen fliegen und zweimal durch einen nahen Vorbeiflug an der Erde Schwung holen. Umso dramatischer war es, als das NASA-Bodenteam kurz nach dem Start feststellte, dass sich eines der beiden gut sieben Meter großen Sonnensegel nicht vollständig entfaltet hatte. Um in die Nutzlastkapsel der Trägerrakete zu passen, waren die beiden Segel segmentweise eingeklappt und wurden erst im Weltall durch Zugseile in ihre kreisrunde Konfiguration gezogen.

Diese Aufnahme zeigt eines der Solarsegel bei einem Test in einer speziell dafür ausgelegten, auf Weltraumtemperatur heruntergekühlten Vakuumkammer. Doch trotz aller Tests funktionierte das Ausklappen bei einem der Segel nicht richtig – das Zugseil hatte sich auf der Winde verklemmt. „Glücklicherweise war die Raumsonde genau dort, wo sie sein sollte und funktionierte völlig normal und – noch wichtiger – sicher“, erklärt der wissenschaftliche Leiter der Mission, Hal Levison vom Southwest Research Institute. Die NASA-Ingenieure hatten daher Zeit, auszutüfteln, ob und wie sich dieses Problem vom Boden aus lösen lässt.

Zwei mögliche Strategien

Nach Monaten der Tests, Datenanalysen und Diskussionen kam das Team zu zwei möglichen Strategien: Man lässt das Solarsegel so wie es ist – immerhin bekommt die Raumsonde auch so rund 90 Prozent der geplanten Energie. Oder aber man wendet eine brachiale und riskante Maßnahme an: Man aktiviert zusätzlich zum Zugseilmotor auch sein Backup und zieht mit der geballten Kraft zweier Motoren an dem verklemmten Seil – mit dem Risiko, dass es reißt und alles noch schlimmer macht.

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„Jeder dieser Lösungsansätze barg ein Risiko in sich. Ein großer Teil unserer Arbeit war es daher, herauszufinden, wie wir diese Risiken minimieren konnten“, erklärt Barry Noakes von Lockheed Martin. Dafür analysierte das Team noch einmal alle Daten von den vor dem Start durchgeführten Tests der Solarsegel, simulierte die Optionen mithilfe von Computermodellen und experimentierte mit einem 1:1-Nachbau der Segel und der Zugmotoren. Dann fiel die Entscheidung – für die brachiale Lösung.

Problem (fast) gelöst

In den letzten Monaten hat das Bodenteam siebenmal Befehle an die Raumsonde Lucy gesendet, die beide Zugmotoren gleichzeitig aktivierten – und die riskante Strategie hatte Erfolg: Der verstärkte Zug am Seil sorgte dafür, dass das Sonnensegel nun fast komplett entfaltet ist. Es deckt nun immerhin 353 bis 357 Grad ab. Zwar ist der Klappmechanismus nicht richtig eingerastet, nach Angaben der NASA reicht die Zugspannung auf den Seilen aber aus, um das Sonnensegel stabil zu halten.

Lucy kann daher nun weiter ihrem Ziel entgegenfliegen. Selbst die rasanten Vorbeiflüge an der Erde soll das Sonnensegel überstehen – so haben es die NASA-Ingenieure jedenfalls berechnet. Ob das stimmt, wird sich im Oktober 2022 zeigen, denn dann ist der erste Erdvorbeiflug fällig.

Quelle: NASA

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