Europäisches Raumflugkontrollzentrum

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Kontrollzentrum des ESOC
Neubau am Haupttor des ESOC-Geländes

Das Europäische Raumflugkontrollzentrum (kurz ESOC für englisch European Space Operations Centre) mit Hauptsitz im Europaviertel von Darmstadt (Hessen, Deutschland) ist eines der Operationszentren der Europäischen Weltraumorganisation (ESA). Es wurde am 8. September 1967 von Bundesforschungsminister Gerhard Stoltenberg eröffnet.

Das ESOC ist das Missionskontrollzentrum (Mission Operations Centre, MOC) für die meisten Weltraumprojekte der ESA. Mit seinen 800 Mitarbeitern betreut es rund um die Uhr ein gutes Dutzend Vorhaben gleichzeitig und verwendet als weltweites Netz von Bahnverfolgungsstationen sowohl ESTRACK als auch das Deep Space Network der NASA. Aufgrund von standardisierten Verfahren kann ESOC weltweit mit allen Anlagen nach CCSDS zusammenarbeiten und ganz oder zeitweise die Kontrolle von Missionen anderer Weltraumorganisationen wie z. B. der ISRO oder der JAXA übernehmen oder umgekehrt deren Missionen mit Daten unterstützen. Während der Projektplanung empfehlen die Expertenteams bereits im Vorfeld geeignete Trägerraketen, Flug- und Umlaufbahnen, sowie die Software für die Steuerung.

Die Erfassung, Vermeidung und Reduktion von Weltraummüll (engl. Space Debris) werden ebenfalls von ESA/ESOC überwacht. Die wachsenden Trümmerfelder gefährden nicht nur die bemannte und die unbemannte Raumfahrt, es kommt auch zunehmend zu Abstürzen von nicht verglühten Resten von Weltraumschrott auf die Erde. Das Space Debris Office[1] betreibt dafür die international genutzte Datenbank Backbone Catalogue of Relational Debris Information (BACARDI).

Bodenstationen und Bodensysteme[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Unter dem Namen ESTRACK unterhält und kontrolliert ESOC ein weltweites Netz von sieben eigenen Bodenstationen. Vier Stationen sind für Satellitentracking und Raketen während der Startphase in niedrigen Umlaufbahnen und drei Deep-Space-Stationen sind für die Unterstützung von Deep-Space-Missionen ausgelegt.

Vier Stationen mit Antennen in Santa Maria (Azoren), Kiruna (Schweden), Kourou (Französisch-Guayana) sowie am Europäischen Raumfahrtsicherheits- und Bildungszentrum kurz ESEC in Redu (Belgien) haben die Aufgabe, Raketen nach dem Start sowie Satelliten und Raumfahrzeuge in erdnahen Bahnen zu überwachen.[2] Zusätzlich kann ESTRACK bei Bedarf durch vertragliche Vereinbarungen kommerzielle Stationen in Dongara (Westaustralien), Santiago de Chile (Chile), South Point (Hawaii), Svalbard (Spitzbergen), Troll Satellite Station (Antarktis) und Goonhilly Satellite Earth Station für das Tracking nutzen.

ESEC in Redu kann als Backup dienen für den Fall, dass ESOC aus irgendeinem Grund ausfallen sollte. Die Einrichtungen diverser europäischer Raumfahrtagenturen können außerdem fallweise weitere Dienste und Einrichtungen zur Verfügung stellen, die dann über die bestehenden Datennetze von ESOC gesteuert werden, während die technische und personelle Betreuung vor Ort in lokaler Verantwortung bleibt. Erfolgreiche Tests haben ergeben, dass das Centre spatial de Toulouse der CNES und das Deutsche Raumfahrt-Kontrollzentrum (German Space Operations Center, GSOC) der DLR in Oberpfaffenhofen ebenfalls als Backup eingesetzt werden können.

Die drei Deep-Space-Stationen in New Norcia (Australien), Cebreros (Spanien) und Malargüe (Argentinien)[3] bilden mit ihren drei 35-Meter-Antennen ein weltumspannendes Deep-Space-Netzwerk, das eine Überwachung von Missionen rund um die Uhr ermöglicht. Die ESA ist seither für interplanetare Missionen nicht mehr zwingend auf das Deep Space Network der NASA angewiesen. Es besteht jedoch eine Übereinkunft zur Zusammenarbeit mit der NASA, die ermöglicht, dass beide Antennenetze gegenseitig als Backup dienen und freie Kapazitäten von beiden Seiten genutzt werden können. Außerdem unterstützen sich beide Netze in missionskritischen Phasen und in Notfällen. Auf diese Weise ergibt sich eine bessere Redundanz, mehr Sicherheit und verbesserte Datenlage bei gleichzeitig besserer Auslastung für beide Netze. ESTRACK wird regelmäßig mit verbesserter Technik gemäß den steigenden Missionsbedürfnissen ausgebaut und auf dem neuesten Stand gehalten. Eine vierte 35-Meter-Antenne soll 2024 in New Norcia Betrieb gehen.

Im Rahmen des sogenannten „Bodensegments“ sind die Experten des ESOC auch für die Entwicklung von Missionskontrollsystemen sowie für Softwarelösungen für Simulationstrainings, Bodenstationskontrolle, Satellitensteuerung und Navigation zuständig. In der ESA-Logik werden diese Softwareentwicklungen der europäischen Industrie und Forschungsinstituten in kostenloser Lizenz zur Verfügung gestellt. Zur Missionskontrolle wird seit 2002 die Software SCOS-2000 eingesetzt, die von verschiedenen Missionen lizenziert werden kann.[4]

Seit 2021 beherbergt ESOC die Zeitbasis für alle ESA-Projekte und Bodenstationen. Zwei Atomuhren liefern eine Zeitbasis mit einer Abweichung von bis zu 5 Nanosekunden gegenüber UTC. Miteinbezogen ist die lokale Zeitbasis generiert von ESTEC. Bisher wurde die Zeit von ESTEC als Papier-Zeit nur für nachträgliche Kalkulationen verwendet, die neue Zeitbasis von ESTEC und ESOC wird nun direkt im Betrieb der Missionen und der Bodenstationen verwendet und liefert einen eigenen Beitrag als UTC(ESA) an UTC.[5]

Missionsbetrieb[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Im ESOC-Kontrollraum wurde ein Signal der Kometensonde Rosetta empfangen

Die Bedeutung des Zentrums nahm in den 2000er Jahren mit immer mehr europäischen Raumfahrtmissionen zu. Diese umfassen u. a. planetare Missionen, Astronomie / Weltraumteleskope, Erd- und Umweltbeobachtung sowie Navigation (Galileo) und auch Zuarbeiten bei bemannter Raumfahrt (ehemaliges Automated Transfer Vehicle). In den ersten 50 Jahren seit Bestehen war ESOC Kontrollstation für 77 Missionen.[6][7] Zu den aktuellen, wichtigen ESA-Missionen, die über das ESOC gesteuert werden, gehören: XMM-Newton, Integral, Cluster II, Sentinel-1 (A und B), Sentinel-2A, SWARM, CryoSat-2, Mars Express, Gaia, ExoMars Trace Gas Orbiter und BepiColombo. Das Columbus-Modul der ISS ist zwar in Verantwortung der ESA, jedoch ist die Steuerung der Flugbahn der ISS nicht im Bereich der ESA. Die Kommunikation mit dem Modul geschieht über das Columbus Kontrollzentrum unter dem Dach der DLR in Oberpfaffenhofen.

Die meisten wissenschaftlichen Missionen der ESA nutzen über ESOC hinaus das Europäische Weltraumastronomiezentrum (ESAC) in Villafranca bei Madrid in Spanien als wissenschaftliche Missionskontrolle (Science Operations Centre, SOC), dabei werden die Daten der Nutzlasten von ESOC dorthin weitergeleitet und dort wissenschaftlich ausgewertet. ESAC ist zudem das zentrale Datenarchiv für die ESA, das alle gewonnenen Missionsdaten archiviert und kommenden Generationen für die Forschung bereitstellt. Die Wissenschaftler von ESAC geben die Beobachtungspläne heraus, welches Instrument zu welcher Zeit in welche Richtung gerichtet werden soll. ESOC arbeitet daraus die Flugpläne aus und gibt zur richtigen Zeit die entsprechenden Steuerbefehle an das Raumfahrzeug. ESOC plant die Zeiten, in welchen das Raumfahrzeug mit einer Bodenstation kommunizieren kann, während ESAC bestimmt, welche Daten der Nutzlasten gesendet werden. Bei gemeinsamen Missionen mit anderen Weltraumagenturen kann die wissenschaftliche Missionskontrolle auch in Verantwortung von anderen Weltraumagentur liegen.

Im Umfeld des ESOC wurde ein Informations- und Gründerzentrum für Satellitennavigation aufgebaut – das Cesah, „Centrum für Satellitenanwendungen Hessen“. Es geht aus einer Initiative von ESA Technology Transfer („Business Incubation“), dem Land Hessen, der Stadt Darmstadt, der Technischen Universität und Hochschule Darmstadt sowie von Unternehmen der Region hervor. Bis 2012 unterstützte Cesah insgesamt 40 junge Unternehmen und Neugründungen bei der Entwicklung und Markteinführung neuer Dienstleistungen mit Bezug zur Satellitennavigation.

Space Safety Centre[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Das Zentrum beherbergte das Team des Space Situational Awareness Programme und dient als Veranstaltungsort für die internationalen Konferenzen, welche die ESA seit 1984 zum Thema Weltraummüll einberuft.[8]

Am 12. April 2022 wurde das Space Safety Centre als eigenes Büro am ESOC eröffnet. Dort werden die Aktivitäten der ESA-Säule Safety & Security rund um Weltraummüll, Asteroidenabwehr und Weltraumwetter gebündelt.[9][10]

Literatur[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Weblinks[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Commons: Europäisches Raumflugkontrollzentrum – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. ESA Space Debris Office. ESA, abgerufen am 24. Februar 2022.
  2. ESA Portal. Abgerufen am 6. Dezember 2012.
  3. Europe opens state of the art satellite tracking station in Argentina. In: en.mercopress.com. 19. Dezember 2012, abgerufen am 5. April 2013 (englisch).
  4. esa: SCOS-2000. In: European Space Agency. (esa.int [abgerufen am 31. Oktober 2017]).
  5. ESA determines new ‘space time’. Abgerufen am 23. April 2022 (englisch).
  6. esa: Brief history of ESOC. Abgerufen am 12. September 2017 (britisches Englisch).
  7. esa: Happy birthday ESOC. In: European Space Agency. (esa.int [abgerufen am 12. September 2017]).
  8. Presseeinladung zur Europäischen Konferenz über die Gefahren von Weltraumtrümmern und deren Eindämmung. ESA, 23. März 2017, abgerufen am 24. Februar 2022.
  9. New home for Earth’s protectors. Abgerufen am 13. April 2022 (englisch).
  10. Inside ESA's new Space Safety Centre. Abgerufen am 13. April 2022 (englisch).

Koordinaten: 49° 52′ 15″ N, 8° 37′ 19″ O