Sojus TMA-1

Missionsemblem
Missionsdaten
Mission	Sojus TMA-1
NSSDCA ID	2002-050A
Raumfahrzeug	Sojus 7K-STA (GRAU-Index 11F732) ; Seriennummer 211
Rufzeichen	{{Modul:Vorlage:lang}} Modul:Multilingual:149: attempt to index field 'data' (a nil value) („Jenissei“)
Trägerrakete	Sojus FG (GRAU-Index 11A511FG)
Besatzung	3
Start	30. Oktober 2002, 03:11:11 UTC
Startplatz	Baikonur LC1
Raumstation	ISS
Ankopplung	1. November 2002, 05:01:20 UTC ; an das Modul Pirs
Abkopplung	3. Mai 2003, 22:43:00 UTC ; vom Modul Pirs
Landung	4. Mai 2003, 02:04:25 UTC
Landeplatz	150 km N von Baikonur, Kasachstan; 49° 38′ N, 61° 21′ O
Flugdauer	185d 22h 53min 14s
Erdumkreisungen	3.020
Apogäum	258,76 km
Perigäum	202,22 km
Mannschaftsfoto
	; v. l. n. r. De Winne, Saljotin und Lontschakow
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Sojus TM-34	Sojus TMA-2

Sojus TMA-1 ist die Missionsbezeichnung für den Flug eines russischen Sojus-Raumschiffs zur Internationalen Raumstation (ISS). Es war der fünfte Besuch eines Sojus-Raumschiffs bei der ISS und der 111. Flug im Sojusprogramm.

Besatzung

Startbesatzung

Sergej Wiktorowitsch Saljotin (2. Raumflug), Kommandant (Russland Russland)
Frank De Winne (1. Raumflug), Bordingenieur (Europaische Weltraumorganisation ESA/Belgien Belgien)
Juri Walentinowitsch Lontschakow (2. Raumflug), Bordingenieur (Russland Russland)

Ersatzmannschaft

Juri Walentinowitsch Lontschakow, Kommandant
Alexander Iwanowitsch Lasutkin, Bordingenieur

Rückkehrbesatzung

Nikolai Michailowitsch Budarin (3. Raumflug), Kommandant (Russland Russland)
Kenneth Duane Bowersox (5. Raumflug), Bordingenieur ( NASA/Vereinigte Staaten Vereinigte Staaten)
Donald Roy Pettit, (1. Raumflug) Bordingenieur ( NASA/Vereinigte Staaten Vereinigte Staaten)

Missionsüberblick

Während bemannter Missionen an Bord der ISS ist immer ein dreisitziges Sojus-Raumschiff angekoppelt. Aus Sicherheitsgründen, vor allem wegen des geladenen Treibstoffs bleiben diese Raumschiffe maximal sechs Monate auf der ISS und müssen deswegen regelmäßig ersetzt werden. Missionen, die die Sojus-Raumschiffe ersetzen, bekamen dadurch den Namen „taxi-flights“.

TMA-1 war das erste Exemplar der neuen Sojus-Generation mit verbesserten Landesystemen. Beim Wiedereintritt der TMA-1 kam es aufgrund eines Systemfehlers zu einem ballistischen Wiedereintritt, wodurch die Besatzung größeren Belastungen ausgesetzt war als bei einem gelenkten und normalerweise angewandten Wiedereintritt.

Die TMA-1 war die 5. Sojus, die zur ISS flog und ersetzte das ältere Modell Sojus TM-34, die seit April 2002 im All war.

Verspätung beim Start

Wegen eines Fehlers an einer anderen Sojus-Rakete am 15. Oktober 2002 in Plessezk wurde der Start von Sojus TMA-1 um zwei Tage vom 28. Oktober 2002 auf den 30. Oktober 2002 verschoben, um mehr Zeit zu haben den Grund des Fehlers zu finden. Das offizielle Resultat der Untersuchung war, dass ein Fremdkörper im Antrieb zu Scheitern des Starts führte. Das Problem wurde als unwichtig für andere Raketen desselben Typs eingestuft, und die Vorbereitungen für TMA-1 konnten wie geplant weitergeführt werden.

Der Start

Die Rakete Sojus-FG mit dem Raumschiff Sojus TMA-1 startete am 30. Oktober 2002, 03:11:11 UTC vom Kosmodrom Baikonur. Neun Minuten später erreichte die TMA-1 mit Kommandant Sergej Saljotin, Bordingenieur Juri Lontschakow und dem ESA-Astronaut Frank De Winne die Umlaufbahn. Das Raumschiff legte am Freitag, 1. November um 05:01 UTC an den Kopplungsstutzen Pirs der ISS an. 1,5 Stunden später wurde die Luke zur ISS geöffnet. Die Crew kehrte acht Tage später an Bord des Raumschiffs Sojus TM-34, das schon 6 Monate im All war, auf die Erde zurück.

Ende der Mission

Die Sojus TMA-1 war bis Mai 2003 als Rettungsboot für die Crew an der ISS. Ursprünglich war geplant, dass eine andere „Taxi“-Besatzung mit der TMA-1 auf die Erde zurückfliegen würde. Wegen der Columbia Katastrophe im Februar 2003 blieb die Shuttleflotte am Boden und die Sojus TMA-1 war die einzige Rückkehrmöglichkeit für die sechste Langzeitbesatzung der ISS.

Rückkehr: Ungeplanter ballistischer Wiedereintritt

Am 4. Mai 2003 erfolgte der erste Wiedereintritt des neuen Modells Sojus TMA bei ihrer Rückkehr zur Erde mit der ISS-Expeditionsmannschaft: dem russischen Kosmonauten Nikolai Budarin und den amerikanischen Astronauten Kenneth Bowersox und Donald Pettit.

Trotz des ungeplanten Wiedereintritts nach dem sogenannten „ballistischen“ Verfahren, funktionierten alle neuen Systeme der Sojus TMA-1 ordnungsgemäß. Hierzu zählt vor allem das neue System für eine weiche Landung, wozu neue Triebwerke und eine neue Zelle gehören und mit dem der Aufprall bei der Landung von 12 g bei den alten Sojus TM auf 5 g bei den Sojus TMA verringert werden soll. Die Fallschirme der Sojus TMA-1 funktionierten ebenfalls fehlerfrei.

Der Grund dafür, dass die Sojus TMA-1 den Wiedereintritt nach dem ballistischen Verfahren durchführte und 150 km nördlich von Baikonur, d.h. 400 km vor dem vorgesehenen Landeplatz niederging, war eine Fehlfunktion des BUSP-M-Lenkungssystems, das für einen gesteuerten Wiedereintritt benötigt wird. Dieses Lenkungssystem liest die Daten der Lageregelungskreisel und Beschleunigungsmesser und sendet entsprechende Befehle an die Lageregelungstriebwerke.

Hierbei lieferte der Giersteuerungskanal des BUSP-M unklare Messwerte, was auf eine Fehlfunktion hindeutet. Daraufhin nahmen übergeordnete Steuerfunktionen das BUSP-M-System aus dem Regelkreis heraus und stellten auf das ballistische Wiedereintrittsverfahren um.

Bei diesem verläuft die Flugbahn steiler als bei einem gesteuerten Wiedereintritt, und die Kapsel dreht sich um ihre Flugbahnachse, um die Stabilität zu erhöhen. Die steilere Flugbahn verkürzt die Flugzeit und bewirkt eine verstärkte Abbremsung. Dies führte dazu, dass die Mannschaft der Sojus TMA-1 mit dem Achtfachen der Erdbeschleunigung (8 g) belastet wurde, während bei einem gesteuerten Wiedereintritt die Belastung höchstens 6 g beträgt.

Das System BUSP-M, in dem das Problem auftrat, gelangte erstmals 1979 im Raumschiff Sojus T-5 zum Einsatz und hat seitdem 49-mal fehlerlos einen gesteuerten Wiedereintritt absolviert. Versuche im Rahmen der offiziellen Ermittlungen, die von der nach der Rückkehr der Sojus TMA-1 eingesetzten Untersuchungskommission angestellt wurden, ließen keinerlei Störungen im Lenkungssystem erkennen. Das Problem konnte lediglich durch mathematische Simulationen nachgebildet werden, denen zufolge die Wahrscheinlichkeit, dass dieses Problem erneut auftritt, auf 1:7000 zu beziffern ist.

In der Geschichte des Sojus-Programms kam es erst dreimal zu einem Wiedereintritt dieser Art, obwohl der ballistische Abstieg eines von vier zulässigen Wiedereintrittsverfahren ist, von denen Sojus-Kapseln des Typs T, TM und TMA unter unterschiedlichen Bedingungen Gebrauch machen können; die anderen drei sind der automatische und der manuelle gesteuerte Wiedereintritt und ein ballistisches Ersatzverfahren.

Die Untersuchungskommission kam zu dem Schluss, dass die Sojus TMA-2 nicht geändert zu werden brauchte. Unterdessen ist die neue Sojus TMA auch für weitere Missionen mit ESA-Beteiligung wieder freigegeben.

Verbesserungen

Als erstes hat die Kommission eine Verbesserung der Kommunikationsmöglichkeiten durch Mitführung eines Satellitenmobiltelefons in der Rückkehrkapsel empfohlen. Dies soll bereits in der Sojus TMA-2 geschehen, weshalb ein solches Telefon mit einem unbemannten Progress-Frachter zur ISS befördert werden soll. Längerfristig wird der Einbau einer Satellitenkommunikationskapazität wie COSPAS-SARSAT empfohlen.

Zweitens soll durch entsprechende Änderungen so weit wie irgend möglich verhindert werden, dass die Mannschaft falsche Steuerbefehle eingibt. Diese Änderungen werden für erforderlich gehalten, weil die sechste Expeditionsmannschaft während des Wiedereintrittsverfahrens aus Versehen das Rendezvous-/Andocksystem Kurs einschaltete, obgleich dies nachweislich nicht den ballistischen Wiedereintritt ausgelöst hat.

Selenschikow ging auch auf die Frage ein, warum nach dem Wiedereintritt so viel Zeit verging, bevor die Sojus-Kapsel und ihre Besatzung gefunden wurden. Die Bergungsaktion dauerte zwar länger als erwartet, überschritt aber nicht den vorgeschriebenen Zeitraum von höchstens drei Stunden.

Dem russischen Missionskontrollzentrum in Moskau und der Besatzung des über dem vorausberechneten Landegebiet in Kasachstan kreisenden Suchflugzeugs war trotz des vor der Landung bestehenden Funkkontakts mit den Heimkehrern nicht bekannt, dass ein ballistischer Wiedereintritt stattgefunden hatte, weil die Astronauten dies in ihren Gesprächen mit den Teams am Boden nicht erwähnt hatten. Deshalb überflogen das Suchflugzeug und die Begleithubschrauber zunächst das erwartete Landegebiet und nicht das Gebiet, in dem die Kapsel nach einem ballistischen Wiedereintritt vermutet worden wäre.

Dass die Suche erfolglos blieb, veranlasste die Suchmannschaft zu dem Schluss, dass ein solcher Wiedereintritt stattgefunden haben musste, worauf sie sich in das entsprechende Gebiet in 400 km Entfernung begab. Nach der Landung kam es anscheinend bei bestimmten Abläufen zu Fehlern, was dazu geführt hat, dass die Bordantennen nicht ausgefahren wurden und anschließend, nachdem die Mannschaft außerhalb der Kapsel eine Antenne aufgestellt hatte, der Funkverkehr nicht auf ein externes Übertragungsgerät umgestellt wurde. All dies hat das Auffinden der Astronauten weiter verzögert. Als die Bergungsmannschaft schließlich eintraf, hatte die Sojus-Besatzung die Kapsel aus eigener Kraft verlassen können.

Um solche Pannen in Zukunft zu vermeiden, wird eine Überarbeitung der Borddokumentation zu den Missionsabläufen sowie eine weitergehende Ausbildung künftiger Sojus-TMA-Mannschaften empfohlen.

Siehe auch

Weblinks

Commons: Sojus TMA-1 – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

ESA: Neue Sojus TMA für nächste Mission mit ESA-Astronaut freigegeben
russianspaceweb: [1]
Spacefacts: Sojus TMA-1
Space.kursknet.ru: Soyuz TMA-1 (englisch/russisch)
NSSDC Master Catalog: Soyuz TMA-1 (englisch)