ESTRACK

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Die 35-m-Antenne des ESTRACK Deep Space Netzwerks in Cebreros, Spanien.

Unter dem Namen ESTRACK (ESA tracking stations) betreibt die europäische Raumfahrtbehörde ESA ein Netz von Funkstationen, die zur Kommunikation mit Satelliten und Raumsonden dienen. Durch weltweite Verteilung der Stationen ist gewährleistet, dass ein Raumflugkörper stets mit mindestens einer Station Funkverbindung aufnehmen kann.

Zu den Raumfahrtmissionen, die über das ESTRACK gesteuert wurden, gehörten beispielsweise Herschel/Planck und Venus Express. 2017 aktuelle und zukünftige Missionen sind LISA Pathfinder, Gaia, BepiColombo.

Bodenstationen[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

ESTRACK besteht aus neun Bodenstationen, die die Raumflugkörper mit dem Europäischen Raumflugkontrollzentrum (ESOC) in Darmstadt verbinden. Die erste Antenne des Netzwerks ist eine 15-m-Antenne in Villafranca, sie wurde 1975 gebaut. Die Funktionen der Station in Perth wurden 2015 von der Station New Norica übernommen, die dafür eine zusätzliche 4,5-m-Antenne für schnelles Tracking bekam. Fünf Stationen befinden sich in Europa, eine in Australien, zwei auf dem südamerikanischen Kontinent und eine in Afrika.[1]

Sechs davon mit Antennendurchmessern von 5,5, 13, 13,5- oder 15 Metern sind zur schnellen Verfolgung von Raumfahrzeugen in der Startphase und in erdnahen Umlaufbahnen. Das Netzwerk kann die LEOP (Launch and Early Orbit Phase) nach Raketenstarts vom Centre Spatial Guyanais in Kourou überwachen.

1998 beschloss ESA ein eigenes Netzwerk für Deep Space Missionen mit 35-m-Parabolantennen aufzubauen, um mit den geplanten zukünftigen interplanetaren Missionen schritt zu halten und nicht mehr vollständig abhängig vom Deep Space Network der NASA (DSN) zu sein. Dabei wurden drei 35-m-Antennen im Abstand von jeweils 120° Länge positioniert, so dass trotz der Erdrotation eine kontinuierliche Kommunikation mit weit entfernten Raumfahrzeugen möglich ist. Die erste Station wurde 2002 gebaut in New Norcia (DSA 1), gefolgt 2005 von Cebreros (DSA 2) und Malargüe (DSA 3) 2012. Alle drei Antennen sind Cassegrain Beam Wave Guide Antennen neuester Technik, bei denen die empfangenen Signale über ein Loch im Primärspiegel und diverse Reflektoren in den Unterbau der Antenne geleitet wird, wo die entsprechenden Empfänger und Sender bereitgehalten werden. Die Empfangsqualität wurde durch auf -258° Celsius gekühlte Empfänger soweit verbessert, dass die Leistung der 35-m-Antennen der von 40-m-Antennen entspricht. Mit diesen drei Antennen kann die ESA unabhängig vom DSN interplanetare Missionen unterstützen. ESTRACK kann Funktionen des DSN übernehmen oder umgekehrt und beide Netzwerke können sich in Notfällen gegenseitig unterstützen.

Internationale Zusammenarbeit[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Neben den ESA-eigenen Antennen, gibt es noch ein ergänzendes Netzwerk von fünf rein kommerziellen Antennen, die über Verträge Dienste für das Netzwerk bereitstellen. Diese ergänzenden Stationen befinden sich in South Point, Hawaii (USA), Santiago (Chile), TrollSat, Antarktis, Svalbard (Norwegen) und Dongara (Australia). Diese Stationen werden hauptsächlich während der LEOP-Phase nach Raketenstarts genutzt, wenn das bestehende Netz nicht ausreicht und sind für Satelliten, die Bahnen über die Pole haben.[1]

ESTRACK teilt seine Kapazitäten mit anderen Raumfahrtorganisationen und Netzwerken, die ihrerseits wiederum Kapazitäten für ESA-Missionen bereitstellen. Solche Netzwerke sind z. B. ASI (Italien), CNES (Frankreich), DLR (Deutschland), das DSN der Nasa, das Goddard Space Flight Zentrum und JAXA (Japan). ESTRACK unterstützte Missionen von China und Russland und die Landung der NASA-Rover auf dem Mars.

Die Zusammenarbeit ermöglicht erhöhte Nutzung und Erweiterung der wissenschaftlichen Erträge für alle. Um die internationale Zusammenarbeit der Trackingeinrichtungen zu erleichtern, drängt die ESA auf Entwicklung und Anwendung von international anerkannten Standards zum Datenaustausch.[1]

Antennen des Canberra Deep Space Communication Complex
Ort Bezeichnung Durch-

messer

Up[2] Down Option Bemerkungen
Maspalomas, Afrika 15 m S S, X X up Sation auf Gran Canaria, Spanien[3] (27° 45′ 47″ N, 15° 38′ 2″ W)
New Norcia, Australien NNO1, (DSA 1) 35 m S,X S, X, Ka down Beam Wave Guide Antenne, Gewicht 580 t (31° 2′ 53″ S, 116° 11′ 31″ O)
NNO2 4,5 m X X, S Antenne wurde errichtet, um Aufgaben der Perth-Station zu übernehmen. Die Antenne hat einen erweiterten Sichtbereich, um Objekte in der Startphase zu finden, auch wenn die genaue Position nicht bekannt ist. Sie kann eine Radioquelle lokalisieren, um die große Antenne präzise auszurichten.[4]
Perth, Australien 15 m S S, X die Station in Perth wurde 2015 vom Netz genommen, die Aufgaben in New Norica übernommen.[1] (31° 48′ 11″ S, 115° 53′ 6″ O)
Kiruna, Schweden KIR-1 15 m S, S, X (67° 51′ 25″ N, 20° 57′ 50″ O)
KIR-2 13 m S S, X [5]
Redu, Belgien REDU-1 15 m S S Redu verfügt über elf Antennen für diverse Frequenzbänder, Bodenstation kann als Backup für ESOC dienen.

(50° 0′ 11″ N, 5° 8′ 46″ O)[6]

REDU-2 13,5 m Ka Ka
REDU-3 2,4 m S S
9 m S S
3,8 m Ku Ku Sechs Antennen
9,3 m C C
Pastel Mission Control Kommunikation mit Satelliten via Laser
Cebreros, Spanien (DSA 2) 35 m X X, Ka Höhe 40 m, Gewicht 450 t, Kosten 30 Mio. Euro. (40° 27′ 11″ N, 4° 22′ 5″ W)[7]
Villafranca del Castillo, Spanien VIL-1 15 m S S VIL-1 ist vorübergehend außer Betrieb und soll künftig für Cooperation for Education in Science and Astronomy Research (CESAR) für Ausbildung von Studenten an europäischen Universitäten genutzt werden. (40° 26′ 24″ N, 3° 57′ 0″ W)
VIL-2 15 m S S Missionszentrum für verschiedene Projekte[8]
Santa Maria, Azoren, Portugal 5,5 m S S X erste ESTRACK-Station, die vom Weltraumzentrum Guayana startende Raketen mit mittlerer Bahnneigung überwachen kann.[9] (36° 59′ 50″ N, 25° 8′ 9″ W)
Kourou, Französisch-Guayana 15 m S, X S, X Zusätzliches MASER System zur Verfolgung von Flugbahnen von gestarteten Raketen, Überprüfen der Kommunikation mit Satelliten noch vor dem Start[10] (5° 15′ 4″ N, 52° 48′ 18″ W)
Malargüe, Argentinien (DSA 3) 35 m X X, Ka Ka up

K down

Gewicht 610 t (35° 46′ 34″ S, 69° 23′ 53″ W)[11]
ESTRACK (Welt)
New Norcia
New Norcia
Perth
Perth
Maspalomas
Maspalomas
Kiruna
Kiruna
Redu
Redu
Cebreros u. Villafranca
Cebreros u. Villafranca
Santa Maria
Santa Maria
Kourou
Kourou
Malargüe
Malargüe
Lage der ESTRACK-Bodenstationen

Kooperation[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Neben den eigenen Stationen nutzt die ESA auch Bodenstationen anderer Organisationen:

Dazu gibt es noch andere Kooperationen mit Stationen von nationalen Raumfahrorganisationen[12], z.B. nutzt die ESA auch die Bodenstation Weilheim des DLR.

Erweiterung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Je höher der Antennengewinn der Bodenstationen, desto geringer der technische Aufwand für die Sende- und Empfangssysteme der Raumflugkörper. Dies äußert sich beispielsweise in geringerer Sendeleistung, was den Energiebedarf verringert und geringerer Empfängerempfindlichkeit. Außerdem vergrößert sich die Reichweite im Fall von interplanetarischen Missionen. Allerdings verkleinert sich mit zunehmendem Antennengewinn im Allgemeinen der Öffnungswinkel der Antenne, so dass für jeden Raumflugkörper der Azimut und die Elevation rejustiert werden müssen.

Siehe auch[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Weblinks[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. a b c d esa: Estrack ground stations. In: European Space Agency. (esa.int [abgerufen am 14. Mai 2017]).
  2. California Institute of Technology: Deep Space Network Services Catalog von 2015. S. 3-2, 3-6 und 5-2. [1]
  3. esa: Maspalomas station. In: European Space Agency. (esa.int [abgerufen am 14. Mai 2017]).
  4. esa: New Norcia - DSA 1. In: European Space Agency. (esa.int [abgerufen am 14. Mai 2017]).
  5. esa: Kiruna station. In: European Space Agency. (esa.int [abgerufen am 14. Mai 2017]).
  6. esa: Redu station. In: European Space Agency. (esa.int [abgerufen am 14. Mai 2017]).
  7. esa: Cebreros - DSA 2. In: European Space Agency. (esa.int [abgerufen am 14. Mai 2017]).
  8. esa: Villafranca station. In: European Space Agency. (esa.int [abgerufen am 14. Mai 2017]).
  9. esa: Santa Maria station. In: European Space Agency. (esa.int [abgerufen am 14. Mai 2017]).
  10. esa: Kourou station. In: European Space Agency. (esa.int [abgerufen am 14. Mai 2017]).
  11. esa: Malargüe - DSA 3. In: European Space Agency. (esa.int [abgerufen am 14. Mai 2017]).
  12. https://www.heise.de/newsticker/meldung/ESA-komplettiert-European-Deep-Space-Network-1770424.html?view=zoom;zoom=3