Technisch euvel leidt mogelijk tot uitstel lanceringen Galileo-satellieten

De mislukte lancering in augustus van twee Europese Galileo-navigatiesatellieten heeft mogelijk tot gevolg dat een geplande lancering van twee nieuwe satellieten in december wordt uitgesteld. Inmiddels is ook de vermoedelijke oorzaak achterhaald van de mislukte lancering.

Uit onderzoek naar de mislukte lancering door Arianespace is duidelijk geworden dat een brandstofleiding in de laatste trap te dicht bij een leiding was geplaatst die met vloeibaar helium was gevuld. Door het zeer koude helium bevroor de met hydrazine gevulde brandstofleiding met als gevolg dat de motoren van de zogeheten Fregat-trap hun werk niet konden doen. Hierdoor raakten de twee Galileo-satellieten in een baan die duizenden kilometers te laag was. Ook de hellingshoek bleek verkeerd.

Het Russische NPO Lavochkin heeft de rakettrap gebouwd. Het bedrijf zou bij een kwart van de gefabriceerde Fregat-trappen het falende ontwerp hebben toegepast. Volgens de raketbouwer kan het ontwerp vrij eenvoudig aangepast worden.

Onduidelijk is nog of de aanpassingen tijdig doorgevoerd kunnen worden. Voor december staat een lancering van opnieuw twee Galileo-satellieten met een Soyuz Fregat-raket gepland, maar de EU kan ook besluiten om deze satellieten in het voorjaar of de zomer te lanceren samen met twee andere Galileo-raketten. Deze moeten met een Ariane 5-raket omhoog gebracht worden. Bij deze laatste keuze zou de ESA meer tijd krijgen om de satellieten aan extra testen te onderwerpen.

De twee satellieten die in augustus in een te lage baan zijn gekomen, blijken nog niet geheel nutteloos. Zo kunnen de kunstmanen via een grondstation aangestuurd worden. Er wordt bekeken of de satellieten die momenteel in een elliptische baan bewegen nog gebruikt kunnen worden. De twee Galileo-satellieten zullen echter door hun baan met meer straling te maken krijgen waardoor de levensduur wordt bekort. Ook het signaal van de twee ingebouwde klokken kan zijn verstoord. Doordat de hoeveelheid brandstof beperkt is, kunnen de kunstmanen maar met moeite in andere banen worden gebracht.

Reacties (33)

[actionhenk]

In principe moeten deze satellieten nog gewoon bruikbaar zijn voor navigatie. Voor het bepalen van je positie met behulp van navigatiesatellieten zijn grofweg twee dingen nodig; je moet zeer precies weten waar de satellieten waarvan je een signaal ontvangt zijn, en de klok van deze satellieten moet zeer precies zijn. Omdat de baan zo precies bepaald moet worden, zenden de navigatiesatellieten informatie over hun baan uit. Hierdoor maakt het niet zo veel uit dat de satellieten in een iets andere baan dan gepland zitten.

De klok aan boord zorgt echter voor grotere problemen. Doordat de baan elliptisch is, verschilt de snelheid van de satelliet afhankelijk van waar deze zich in de baan rond de aarde bevind. Dit zorgt er voor dat de vertraging van de klok door relativiteit niet constant is; bij een normale cirkelvormige baan is deze wel zo goed als constant.
Omdat deze zogenaamde tijdsdilatatie niet constant is treden er kleine verschillen op in de klok van de satelliet, ook al zijn deze verschillen minuscuul, hebben deze een vrij grote impact op de meetresultaten voor het bepalen van je positie. Dit komt doordat de tijd dat het signaal onderweg is gebruikt wordt voor positiebepaling. Gezien de signalen met de lichtsnelheid reizen, is een zeer kleine klokafwijking al funest.a
Voor de echte nerds: een tweede effect treed op doordat de satellieten niet altijd even ver van de aarde zijn. Hierdoor verschilt de lokale zwaartekracht, waardoor de gravitationele redshift niet constant is. Dit zorgt ook voor een niet constant klokverschil met de grond, wat het probleem nog lastiger maakt.

Het corrigeren van de baan door middel van het onboard voortstuwingssysteem van de satellieten is vrijwel uitgesloten. Het benodigde snelheidsverschil is groot en het voortstuwingssysteem is naar mijn vermoeden enkel ontwikkeld om de gewenste positie in de doel baan te behalen; sets van satellieten delen dezelfde baan rond de aarde, elke satelliet zit echter op een andere positie in die baan (bijvoorbeeld aan de andere kant van de aarde). Dit onderling verschuiven van satellieten kost normaal weinig brandstof, veel minder in ieder geval dan een elliptische baan zoals ze nu hebben corrigeren.

[BramT]

Als echte nerds onder elkaar: gravitational redshift is niet relevant voor gps. Het gaat immers om de timing van de signalen; er wordt niet gekeken naar de frequentie van het signaal. De redshift is echter een direct gevolg van de gravitational time dilation. En deze laatste heeft inderdaad het effect dat je nog een extra factor hebt in het verschil in verloop van tijd.

Frequentie en tijd zijn natuurlijk direct met elkaar verbonden (f=n/t), dus als je met de tijd gaat rommelen verandert de frequentie logischerwijs ook. Om de time dilation te bepalen is het dan ook handig om naar de redshift te kijken. (Weet niet zeker of dat individuele gps ontvangers de redshift zelf verwerken, maar als dat zo is dan maakt dat de frequentie natuurlijk wel relevant voor gps. Maar dan als middel, het doel is nog steeds die time dilation.)

[actionhenk]

Het klopt dat de frequentie over het algemeen niet gebruikt wordt voor het bepalen van de locatie. Er zijn wel geavanceerde methoden die de phase range gebruiken, maar voor 'gewone' toepassingen is dit niet nodig.

De gravitational red shift is inderdaad gerelateerd aan de gravitational time dilatation. Hier komt dan echter relative time dilatation door het snelheidsverschil bij. Het is echter wel zo dat gravitational time deliatation een omgekeerd effect heeft van relative time dilatation. Overigens ben ik geen natuurkundige, ik weet enkel iets van satellietbouw af.

[thoravatahr]

Galileo is satelliet-navigatie systeem dat bij realisatie veel beter (nauwkeuriger) is dan het Amerikaanse GPS en zelfs veel beter dan het Russische GLONASS systeem. Het strategische en militaire belang van deze techniek is enorm, zoals ook blijkt uit het feit dat onze 'bondgenoot', USA, een hoog oplopende ruzie met ons heeft gehad over de frequentie waarop Galileo signalen uitzendt (oorspronkelijk dezelfde frequentie als GPS, maar dat vond USA niet leuk, want dan konden ze het niet jammen zonder hun eigen systeem te jammen).

In een tijd van groeiende spanning tussen Rusland en Europa, is het dan niet een beetje naief om zo'n strategisch belangrijk systeem te lanceren door een Russische raket?

Of van een andere kant gezien, stel dat je om strategische en militaire redenen Galileo zou willen saboteren, zonder dat je een diplomatieke rel veroorzaakt. Zou je dan de eerste trap laten ontploffen van de lancering van de eerste test-satelieten? Of zou je een subtiel probleem met het bevriezen van een brandstofleiding introduceren die de eerste 'echte' satelieten onbruikbaar maakt doordat de laatste trap niet volledig goed functioneert waardoor de satellieten in een verkeerde baan komen.

Disclaimer:
- De Europese Ariane 5 is niet geschikt om twee satellieten tegelijk in zo'n hoge baan te lanceren. We zijn dus aangewezen op Rusland, die wel de capaciteit heeft. Echter er was wel de optie voor ESA om de lancering uit te stellen.
- Ik denk NIET dat Rusland sabotage heeft gepleegd. Ik stel alleen de vraag of het niet naief is om er van uit te gaan dat het niet gebeurt.

[Reactie gewijzigd door thoravatahr op 28 juli 2024 05:37]

[mashell]

In een tijd van groeiende spanning tussen Rusland en Europa, is het dan niet een beetje naief om zo'n strategisch belangrijk systeem te lanceren door een Russische raket?

Wil je meer of minder spanningen? Want een boycot van de Russische ruimtevaart omdat we de Russen opeens niet meer vertrouwen zou de spanningen alleen maar doen verergeren. Het lijkt me beter om de spanningen te beperken tot Europese onvrede over de Russische houding omtrent de situatie in gezamenlijk buurland Oekraïne. De beste manier om de spanningen af te laten nemen is zoveel mogelijk normaal te doen.

[Sylph-DS]

Space projecten zijn altijd al internationaal uitgevoerd, min of meer onafhankelijk van de politieke problemen tussen de landen. Zelfs in de zwaarste tijden van de koude oorlog werkte de VS en de Soviet Unie met elkaar samen op dit front. Feit is dat er vrij weinig landen zijn die zulke grote projecten zonder hulp van buitenaf voor elkaar kunnen krijgen.

[MSalters]

- De Europese Ariane 5 is niet geschikt om twee satellieten tegelijk in zo'n hoge baan te lanceren. We zijn dus aangewezen op Rusland, die wel de capaciteit heeft. Echter er was wel de optie voor ESA om de lancering uit te stellen.

De Ariane 5 ES kan 4 Galileo satellieten lanceren. Navigatie-satellieten zitten in een lage baan, niet geostationair.

[thoravatahr]

Volgens mij zitten de Galileo satellieten in een baan vergelijkbaar met GTO, hoger dan normale communicatiesatellieten, maar lager dan geosynchroon.

[casparvl]

Bijzonder dat zo'n nieuw ontwerp dan blijkbaar niet/te weinig in gecontroleerde omstandigheden getest wordt. Anders zou je zo'n basale fout als een brandstofleiding die constant bevriest toch op het spoor moeten komen. Of het moet natuurlijk specifiek alleen op grotere hoogte gebeuren in koude omgevingen... maar dan nog is het redelijk zonde dat er 2 sattelieten verloren zijn (dat neem ik ten minste aan).

[mcDavid]

Een ballistische raket is wel even wat ingewikkelder dan de gemiddelde personenauto he. Dik kans dat deze fout helemaal niet zo basaal is, en dat de leiding slechts in bepaalde omstandigheden kan bevriezen. Een raket als deze schiet je ook niet tig keer zonder lading af puur om de motor te kunnen duurtesten, waardoor ditsoort dingetjes niet zo snel aan het licht komen.

daarnaast, als je het artikel goed gelezen had had je gezien dat de satellieten nog steeds bruikbaar zijn.

[Reactie gewijzigd door mcDavid op 28 juli 2024 05:37]

[Verwijderd]

Een ballistische raket is wel even wat ingewikkelder dan de gemiddelde personenauto he.

Hoe vreemd het ook klinkt, dat is maar gedeeltelijk waar. De uren die in de ontwikkeling van een geheel nieuw autoplatform (waarop een aantal modellen gebaseerd worden) zijn vele malen hoger dan die voor een raketmotor als deze. Een raketmotor werkt wellicht een paar minuten, dus je kan slijtage, vermoeiheid etc uitsluiten. De computers zijn ook verbazingwekkkend simpel, net als de software. Een gemiddelde moderen high end auto heeft meer IT aan boord.

De problemen met een raketmotor zitten in de immense krachten en vibraties die vrijkomen, daarom zijn het overgrote deel van mislukte lanceringen te wijten aan 'mechanische' problemen waarbij ik deze ook maar even reken. Omdat dit erg moeilijk te testen is op de grond gaan de meeste nieuwe raket motoren eerst een paar maal de lucht in zonder payload. Dat was hier uit kostenoverweging niet gedaan.

[casparvl]

Jij neemt gewoon aan omdat ik 'vroeg' reageer dat ik niet goed lees. Nou, misschien heb ik ook niet goed gelezen, maar ik weet vrij zeker dat die laatste paragraaf er nog niet bij stond toen ik t artikel las En anders heb ik er overheen gelezen: dom, maar kan gebeuren en is geen reden tot bashing (heb iemand anders 't een keer FIPO jaloezie zien noemen. Mooie term).

Ik begrijp dat een gemiddelde raket lastiger is dan een personenauto en ik snap dat ze er niet 20 leeg de ruimte in schieten, maar je test toch met kleine hoeveelheden brandstof in een testomgeving op z'n minst of het goed ontsteekt etc. Natuurlijk kán het zijn dat het alleen onder hele specifieke omstandigheden gebeurt. Daarom noem ik dat ook in mijn post als zijnde een reden dat het misschien géén basale fout is. Daarnaast begrijp ik niet waarom de temperatuur niet gemonitord wordt. Temperatuursensortje kost de wereld niet, die raket wel en brandstoftemperatuur meten lijkt me wel degelijk een stukje basale QA, zéker gezien de uitdagende omgeving waarin de gemiddelde raket moet functioneren.

Edit: de titel is ook aangepast ná mijn post, naar aanleiding van de échte FIPO (die verwijdert is en alleen commentaar op de titel had), dus niet onmogelijk dat er ook nog iets bij 't artikel is gezet naar aanleiding van mijn commentaar.

[Reactie gewijzigd door casparvl op 28 juli 2024 05:37]

[maxkoe]

Sorry hier moet ik even op reageren.

Een personen auto is wel wat ingewikkelder dan een balistische raket he.

Ik denk niet dat je je verkijkt op de complexiteit van een raket maar wel op die van een huidige personen auto.

Een groot probleem tegenwoordig met het bouwen van raketten zijn de kosten. Een raket word gebouwd en moet daarna gecontroleerd worden. Je kan niet 1000 raketten bouwen en lanceren. Ze moeten het in een keer goed doen. Een auto maak je en die rijd je daarna in de prak om te kijken hoe die in de prak gaat.

Waar naar mijn inziens ook nog een groot probleem zit is de gigantische administratieve rompslomp er omheen. Dit is bij dit soort projecten gigantisch. Er moet dan op technische expertiese bezuinigd worden, anders kan het niet meer betaald worden.

[SiGNe]

Nederland en Europa hebben juist behoorlijk wat ervaring, denk aan de Ariane raketten die meer vracht de lucht in kunnen sturen dan welke andere raket dan ook.
Wat dat betreft is het vreemd dat men niet van een Ariane raket gebruik heeft gemaakt en juist anar een concurrent is gegaan.
Rusland heeft er geen belang bij als Galileo gaat werken, da's weer concurrentie voor hun eigen Glonass systeem.

[Verwijderd]

Glonass stelt niet zoveel meer voor. Tegen dat ze voldoende sattelieten in de lucht hebben voor plaatsbepaling zijn de oudste opnieuw onbruikbaar.

Daarom denk ik net dat de russen erbij moesten betrokken zijn....

[joopv]

Huh???
Glonass heeft 24 operationele satellieten.
Jouw smartphone werkt hoogstwaarschijnlijk met een GPS + GLONASS chip voor plaatsbepaling.

[mcDavid]

Je hebt ook gelezen dat de betreffende rakettrap van Russische makelij is?

Misschien hadden ze het juist in Europa moeten maken en jou het ontwerp moeten laten maken, je weet immers precies welke fouten je zou kunnen maken bij het ontwerpen van een raketmotor.

[Verwijderd]

Rusland is geen officieel lid van ESA maar heeft er wel een intense samenwerking mee.

En ik heb totaal geen verstand van raketmotoren, maar als ik een slang heb met daarin vloeibaar helium dan weet ik dat dat ding 4K warm is en dus maar beter heel goed geïsoleerd is

[MSalters]

Dus? Ik verbaas me meer over het feit dat het Helium niet verdampt is.

Koude straalt niet uit, warmte doet dat. Dat de nabijgelegen leiding bevroor is omdat de warmte ervan naar de Heliumleiding is gestraald, en die het niet terugstraalde (want 4K koud). Maar dan is dus zo goed als alle warmte uit de brandstofleiding in het Helium terechtgekomen, en dat spul verdampt nogal snel.

[Verwijderd]

Dat is misschien ook gebeurd? Hoe dan ook blijft het een elementaire fout om dat niet beter uit te werken.

[_Thanatos_]

Raar dat er altijd zoveel tijd overheen gaat. Als vandaag een lancering mislukt, kun je het morgen toch gewoon weer proberen

[Garyu]

Je zult toch echt eerst een nieuwe satelliet en een nieuwe launcher klaar moeten zetten. En al zouden die al klaar staan, dan moet je nog een launch slot reserveren. Die zijn schaars en bij prioriteit dus duur. En heel misschien wil je ook nog wel weten wat er eigenlijk allemaal fout is gegaan voordat je een tweede launch verprutst.

Alles bij elkaar dus misschien toch wel reden genoeg voor de ESA om te werken zoals ze werken .

[_Thanatos_]

Een "launch slot". Daar begint het geleuter al. Waarom? Je kunt toch letterlijk op ieder moment van de dag (en nacht) een raket de lucht in schieten? En vanaf iedere plek op aarde? Okay, het weer moet een beetje meewerken, maar jezus mina zeg, ik krijg al kriebels bij het horen van zo'n term.

[kzin]

Raar dat er altijd zoveel tijd overheen gaat. Als vandaag een lancering mislukt, kun je het morgen toch gewoon weer proberen

Nee, het is geen auto die niet wil starten, waar je gewoon nog een poging doet.
Je moet eerst achterhalen wat er fout is gegaan, hoe die fout is opgetreden, en waarom dit niet vooraf gedetecteerd is. Nu zijn de satellieten in een te lage baan gekomen, maar voor hetzelfde geld waren ze in de atmosfeer verbrand.

Nu weten we al dat de hydrazine leiding bevroor door de helium, maar hoe kan dat optreden? Klopt de afstelprocedure wel? Is er nog een kans dat het helium invloed heeft op andere zaken?

[_Thanatos_]

Een beetje pragmatiek kan af en toe geen kwaad. Een compleet ontbreken daarvan kost in de regel alleen maar geld.

[Professor_Botje]

Typisch weer zo'n mm inches verhaal he xD, "Ja leg die buis maar op 60" Ok, uhuu? 60 mm ? of 60 Mils ? haha

[Sfynx]

Ik mag toch hopen dat ze alleen het metriek stelsel gebruiken voor zulke belangrijke dingen? (het zijn bovendien gewoon Europeanen, dus dan wordt die kans al wat groter )

Maar goed, dan kan je natuurlijk altijd nog een komma op de verkeerde plek neerzetten o.i.d.

[Verwijderd]

Alles in ruimtevaart is op dit moment metrisch.

[Arjan P]

Zoals je in het artikel kan lezen gaat het om een ontwerpfout, in een kwart van de geproduceerde trappen voorkomend. En Ed en Willem Bever werken in een andere branche..

[Soldaatje]

Nou lekker dan, ik hoop dat die Russen wat vergoeden of een tegoedbon geven want het gaat ook om hun toekomstige orders.
Die fout klinkt niet echt als rocket science.

[_Thanatos_]

En toch is het letterlijk rocket science.

[_Thanatos_]

Het is niet bepaald hersenchirurgie, toch?
https://www.youtube.com/watch?v=THNPmhBl-8I