Hitomi (Weltraumteleskop)

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Hitomi
Hitomi
Typ: Röntgensatellit
Land: JapanJapan Japan
Betreiber: JAXA
COSPAR-Bezeichnung: 2016-012A
Missionsdaten
Masse: 2,7 t[1]
Größe: 14 m[1]
Start: 17. Februar 2016, 08:45 UTC
Startplatz: Tanegashima YLP-1
Trägerrakete: H-IIA-202 F-30
Status: im Orbit
Bahndaten
Umlaufzeit: 96 min[2]
Bahnhöhe: 550 km
Bahnneigung: 31°
Apogäum: ursprünglich 576,5 km
Perigäum: ursprünglich 574,4 km

Hitomi (früher ASTRO-H, anfänglich Non-thermal Energy eXploration Telescope NeXT) ist die Bezeichnung eines japanischen Röntgensatelliten der JAXA. Wie in Japan üblich wurde der Satellit nach dem erfolgreichen Start umbenannt – Hitomi (ひとみ) bedeutet auf Japanisch Auge, Pupille.[3] Die Mission erfolgt u.a. in Zusammenarbeit mit der NASA, ESA und der CSA.[4]

Der Satellit soll die von ASTRO-D begonnenen Untersuchungen fortführen und Röntgen- und Gammastrahlen im Bereich zwischen 0,3 und 600 keV mit verschiedenen Instrumenten erfassen.[5]

Hitomi soll kosmische Objekte im Gammastrahlungsbereich von 0,3 keV bis 80 keV abbilden[5] und bis 600 keV spektroskopisch erfassen. Technisch bedingt besitzen Röntgenteleskope eine lange Brennweite. Hitomi sieht einen Ausleger von zwölf Metern Länge vor und besitzt eine Gesamtlänge von 14 Metern.

Missionsverlauf[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Am 17. Februar 2016 startete der Satellit mit einer Trägerrakete H-II. Die erreichte Umlaufbahn des Satelliten hatte ein Apogäum von 576,5 km (abweichend zum geplanten Apogäum von 575,0 km) und ein Perigäum von 574,4 km (abweichend zum geplanten Perigäum von 574,0 km). Die Abweichungen waren marginal so dass der Satellit als erfolgreich platziert galt.[6] Die Entfaltung der Solarpanele erfolgte wie erwartet, alle Systeme arbeiteten normal.[7]

Die sogenannte kritische Operationsphase beginnt nach der Aussetzung des Satelliten und endet wenn der stabile Betrieb aller Systeme etabliert ist. Die Ausführung der Maßnahmen, u.a. die Inbetriebnahme des Kühlungssystems (minus 273,1 °C), der Test des Soft X-ray Spectrometer (Röntgenspektrometer für weiche Rontgenstrahlung unter 10keV) und das Ausfahren der optischen Bank, wurde erfolgreich am 29. Februar beendet.[8]

Es folgte die Phase der Leistungsüberprüfung in der die Funktionstüchtigkeit aller wissenschaftlichen Instrumente kontrolliert wurde. Dazu wurden bekannte Himmelskörper mit dem Weltraumteleskop in die Beobachtung genommen. Die Phase sollte nach sechs Wochen abgeschlossen werden und Mitte April die Kalibrierungsphase starten.[9]

Dazu kam es jedoch aufgrund eines Zwischenfalls um 02:42 Uhr (MEZ) am 26. März 2016 (+/-11 min) nicht. Dieser Zeitpunkt wurde durch das Joint Space Operations Center (JSpOC) und JAXA bestätigt.[9][10]

Aufnahme 1 des Satelliten vom Bisei-Teleskop am 28. März
Aufnahme 2 des Satelliten vom Bisei-Teleskop am 28. März

Nachdem zuvor der Krebsnebel untersucht wurde, kam es nach bisherigen Erkenntnissen rund 7,5 Stunden vor dem Auseinanderbrechen, beim Schwenken auf die Galaxie Markarjan 205 nach Verlust der Sternsensordaten zu einem Fehler bei der Lageregelung, die den Satelliten ins Trudeln brachte[11]. Der dabei durchgeführte Zustandstest zeigte normale Ergebnisse. Der rund fünf Stunden vor dem Zwischenfall durchgeführte Test zeigte bereits anormale Werte der Höhenlage, der Stromversorgung und der Temperaturverhältnisse innerhalb des Satelliten. Diese Abweichungen von den geplanten Werten wurden ebenfalls in den Tests drei Stunden und rund eine Stunde vor dem Zwischenfall gemessen. Seit dem letzten Test um 01:52 Uhr (MEZ) am 26. März 2016 erhielt man keine Telemetrie-Daten mehr vom Satelliten. Es konnten jedoch vereinzelte Radiosignale von einem Satelliten empfangen werden, welche von der zu erwartenden Position von Hitomi gesendet wurden.[9]

JAXA vermutet die Ereignisse in folgender Reihenfolge. Nach dem Ausrichtungsmanöver auf die Markarian-Galaxie löste das Fluglage-Kontrollsystem eine falsche Lagebestimmung aus. Es signalisierte, dass der Satellit rotierte. Daraufhin wurde das Reaktionsrad aktiviert, um die Rotation zu stoppen, welche nicht vorhanden war. Dies führte zu einer tatsächlichen Rotation des Satelliten. Ein magnetischer Drehmomenterzeuger, der den Schwung des Reaktionsrades abschwächen sollte, trug aufgrund der falschen Lagebestimmung ebenfalls zur Rotation des Satelliten bei. Die kritische Situation wurde schließlich vom Fluglage-Kontrollsystem festgestellt. Es schaltete die Systeme in einen Sicherheitsmodus. Es wurden allerdings die Ausrichtungsschubdüsen auf Grundlage der falschen Werte aktiviert. Dieser Schub verstärkte nochmals die Rotation. Die Teile die der Rotation am stärksten ausgesetzt waren, wie z.B. die Solarpaneele und die optische Bank, brachen nun vom Satelliten ab.[12]

Eine zusätzliche Beschädigung des Satelliten, durch eine Explosion am Satelliten, ist nicht ausgeschlossen. Laut Jonathan McDowell könnte sich ebenfalls ein Gasleck oder eine Explosion der Batterie ereignet haben.[13][14]

Die Radarbeobachtungen zeigten im Ergebnis eine Veränderung der Umlaufzeit. JSpOC bestätigte am 27. März 2016, dass sich mindestens fünf separate Teile in der Nähe des Satelliten befinden. Am 01. April identifizierte JSpOC elf separate Teile die dem Satelliten zugeordnet werden können (inkl. Hauptkörper).[15] JAXA konnte mit den ihnen zur Verfügung stehenden Mitteln zwei separate Teile identifizieren.[9]

Aufnahme vom Subaru-Teleskop vom zerstörten Satelliten

Aufgrund der Flugbahnberechnung von JSpOC wird ein Wiedereintritt von zwei Teilen in die Erdatmosphäre bereits Ende April bzw. Anfang Mai erwartet. JAXA geht davon aus, dass die Teile beim Wiedereintritt verglühen.[12]

Hitomi befand sich noch in der Testphase, der Beginn der eigentlichen wissenschaftlichen Beobachtungen war für den weiteren Verlauf des Jahres 2016 vorgesehen.[16] JAXA arbeitet mit Priorität daran die Kommunikation wieder zu etablieren. Dazu werden weitere Befehle an den Satelliten gesendet.[9]

Instrumente[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  • Hard X-ray Telescope (HXT), von der CSA[17]
  • Soft X-ray Telescope (SXT-S, SXT-I)
  • Hard X-ray Imager (HXI)
  • Soft X-ray Spectrometer (SXS), von der NASA[18]
  • Soft X-ray Imager (SXI)
  • Soft Gamma-ray Detector (SGD)

Weblinks[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Quellen[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. a b University of Cambridge | Institute of Astronomy: Successful launch of Hitomi 17. Februar 2016, abgerufen am 28. März 2016.
  2. Geplante Bahndaten nach ASTRO-H Overview. ISAS, abgerufen am 6. Januar 2016 (englisch).
  3. ASTRO-H successfully launched and named “Hitomi”. nasaspaceflight, 17. Februar 2016, abgerufen am 17. Februar 2016 (englisch).
  4. Vorlage:Internetquelle/Wartung/Zugriffsdatum nicht im ISO-FormatVorlage:Internetquelle/Wartung/Datum nicht im ISO-FormatConcerns grow for X-ray astronomy satellite ASTRO-H. nasaspaceflight, 28. März 2016, abgerufen am 10. April 2016 (englisch).
  5. a b High Energy Astrophysics: The New X-ray Telescope (English) ISAS. 2008. Abgerufen am 17. Juni 2009.
  6. Vorlage:Internetquelle/Wartung/Zugriffsdatum nicht im ISO-FormatVorlage:Internetquelle/Wartung/Datum nicht im ISO-Format[https http://global.jaxa.jp/press/2016/02/20160218_hitomi.html X-ray Astronomy Satellite “Hitomi” (ASTRO-H) Orbit Calculation Result.] JAXA, 18. Februar 2016, abgerufen am 10. April 2016 (englisch).
  7. Vorlage:Internetquelle/Wartung/Zugriffsdatum nicht im ISO-FormatVorlage:Internetquelle/Wartung/Datum nicht im ISO-FormatX-ray Astronomy Satellite (ASTRO-H) Solar Array Paddles Deployment and Name Decided. JAXA, 17. Februar 2016, abgerufen am 10. April 2016 (englisch).
  8. Vorlage:Internetquelle/Wartung/Zugriffsdatum nicht im ISO-FormatVorlage:Internetquelle/Wartung/Datum nicht im ISO-FormatX-ray Astronomy Satellite “Hitomi” (ASTRO-H) Completion of Critical Operation Phase. JAXA, 29. Februar 2016, abgerufen am 10. April 2016 (englisch).
  9. a b c d e Status of X-ray Astronomy Satellite Hitomi (ASTRO-H) 06.04.2016. JAXA, abgerufen am 10. April 2016 (PDF, englisch).
  10. Vorlage:Internetquelle/Wartung/Zugriffsdatum nicht im ISO-FormatVorlage:Internetquelle/Wartung/Datum nicht im ISO-FormatJSpOC Update Astro-H. Joint Space Operations Center, 28. März 2016, abgerufen am 10. April 2016 (englisch).
  11. Vorlage:Internetquelle/Wartung/Zugriffsdatum nicht im ISO-FormatVorlage:Internetquelle/Wartung/Datum nicht im ISO-FormatSoftware error doomed Japanese Hitomi spacecraft. Nature, 28. März 2016, abgerufen am 6. Mai 2016 (englisch).
  12. a b Status of X-ray Astronomy Satellite Hitomi (ASTRO-H) 15.04.2016. JAXA, abgerufen am 10. April 2016 (PDF, englisch).
  13. Japan Loses Contact With New Space Telescope. In: Phenomena. Abgerufen am 28. März 2016.
  14. ABC News: Japan: Trouble Reaching Innovative New Space Satellite. In: ABC News. Abgerufen am 28. März 2016.
  15. Vorlage:Internetquelle/Wartung/Zugriffsdatum nicht im ISO-FormatVorlage:Internetquelle/Wartung/Datum nicht im ISO-FormatJSpOC break-up Astro-H. Joint Space Operations Center, 01. April 2016, abgerufen am 10. April 2016 (englisch).
  16. Stephen Clark: Japan’s newest space telescope goes silent. SpaceflightNow, 27. März 2016, abgerufen am 28. März 2016.
  17. Canadian Space Agency - Upcoming Japanese X-ray Space Observatory
  18. NASA: NASA Selects Explorer Mission of Opportunity Investigations. NASA. 20. Juni 2008. Abgerufen am 17. Juni 2009.