Bernd & Natalie

Start

Zehn Minuten vor Ende des Countdowns gehe ich nach draußen. Beobachter müssen ca. 300 Meter Abstand zum Startplatz einhalten, d.h. weiter als bis zum Parkplatz darf man nicht gehen. Mittlerweile ist es auch verboten, Motoren anzulassen. Die elektromagnetischen Impulse können die Rakete stören. Die Straße, die an der Range vorbeiführt, wird gesperrt.

Der Schneesturm wird immer stärker. Zeitweise kann man die Startrampe, und dann auch ein Gebäude daneben, nicht mehr erkennen - es ist einfach alles weiß und der Wind geht stark. Leise hört man noch Pia's Stimme aus dem Intercom: Launch Control hat den Countdown angehalten. Wir wissen nicht warum, machen uns aber sofort auf den Rückweg unter das geschützte Dach.

Zwei Minuten später: der Countdown läuft weiter. Drei Minuten vor Start ertönt eine Sirene. Wir bringen unsere Kameras in Position, ungefähr in die Richtung, in der wir die Rakete vermuten. Wir zählen die letzten Sekunden mit. Die Rakete startet, man sieht einen Punkt aufblitzen, die Kameras folgen, dann kommt der Knall - und die Rakete verschwindet in den Wolken. Ich blicke zur 10-Fuß-Antenne: sie bewegt sich hin und her und ich habe das Gefühl, daß sie das Signal sucht, statt es zu verfolgen. Ich hoffe, daß bei Bernd mit der kleinen Antenne alles gut läuft.

- Die Bilder und das Video vom Start gibt es hier -

Zurück im Warmen stehen wir um die Experiments-Gruppe. Die Daten von den Sensoren laufen über die Monitore. In der Aufregung verfallen alle in ihre Muttersprache und ich gehe mit dem Gefühl, daß es nicht so schlecht klang, weiter zur Telemetrie-Station. Aquilino erzählt mir aufgeregt, daß er zwei Minuten Positionswinkel vorgelesen hat - klingt so als hätten sie das Autotrack kurzzeitig verloren.

Ich laufe rüber zum USOC (User Space Operation Center). Hier sieht es wunderbar aus, Bernd und Knut hatten ihre manuelle Antenne auf 5 Sekunden eingestellt und dann von Hand getrackt. Vom Start an haben sie das Signal aufgefangen und erst bei 75 Sekunden verloren. Wir haben alle Daten!

Zurück in der Haupt-Telemetriestation liegt schon ein meterlanges Papier auf dem Boden. Bis 74 Sekunden haben sie die Rakete verfolgen können! Aus dem Dopplershift kann man die ungefähre Höhe ablesen, kurzer Überschlag: Die Rakete ist 8 km hoch geflogen. Wir sind etwas tiefer gestartet, die Änderung des Elevationswinkels war auch der Grund, warum der Countdown gehalten wurde. Darum haben wir möglicherweise auch eine kürzere Flugzeit. Ein Blick auf die ersten Daten bestätigt die Vermutung: Die Rakete ist bei 75 Sekunden aufgeschlagen - wir haben sie von Anfang bis zum Ende verfolgt!

Für 14 Uhr ist das Post-Flight-Meeting angesetzt. Alle Stationen melden kurz ihren Status: "War alles ok", "Sieht gut aus", "Hat alles funktioniert" - es sieht so aus, als wäre unser Flug ein voller Erfolg gewesen. Da kommen auch schon die Daten vom Drucker direkt auf den Overhead, und wir können uns einen ersten Überblick verschaffen.

Am Abend gibt es kein Halten: Die Laptops werden ausgepackt und bald ist das ganze Wohnzimmer voll mit Menschen, Papieren und Computern. Jede Gruppe soll am nächsten Tag die Ergebnisse von zwei Sensoren präsentieren, aber es stellt sich schnell heraus, daß die Daten so stark miteinander zusammenhängen, daß wir alle miteinander reden müssen. Unterstützt werden wir von Ulf-Peter Hoppe und unseren Betreuern von der Range, mit denen wir über die Physik hinter den Daten diskutieren. Vieles können wir identifizieren und erklären, einige bleiben an diesem Abend aber auch noch im Dunkeln, obwohl die Theorien immer gewagter werden. Für das Abendessen bleibt fast keine Zeit, und erst nach Mitternacht leert sich das Wohnzimmer.

Timeline

Die wichtigsten Punkte während des Fluges der Rakete sind hier aufgelistet. Die Datenaufnahme startet schon 3,4 Sekunden vor dem Start, darum sind alle Diagramme und Zeiten um 3,4 Sekunden nach hinten verschoben.

Werfen wir einen Blick auf die Daten.

Druck

Der Druck sinkt proportional zur Höhe, wenn die Rakete nach oben steigt. Daraus, daß der Druck wieder das Anfangsniveau erreicht, kann man schließen, daß die Rakete wieder Meereshöhe erreicht hat, sprich: Wir haben die Daten vom kompletten Flug. Der niedrigste Druck gibt "Apogee" an, den höchsten Punkt. Nach den Druckdaten liegt er bei ca. 7.5 km Höhe. Die Phasenmesser von der Haupttelemetrie haben 8,2 km Höhe angegeben.

Man sieht deutlich die Stelle, wo die Rakete die Schallmauer durchbricht und wo sie wieder zu Unterschall zurückkehrt. Die Anomalie bei 7,7 Sekunden ist allerdings noch nicht geklärt. Wir glauben nicht, daß es sich um einen Frameerror handelt, weil dieser Peak aus insgesamt 25 Datenpunkten besteht.

Vertikale Beschleunigung

Die Beschleunigung in z-Richtung (nach oben im Referenzsystem der Rakete) ist beim Start so enorm, daß der Beschleunigungsmesser in Sättigung geht. Mehr als 62 Mal die Erdbeschleunigung kann er nicht anzeigen. Sobald der Motor der Rakete stoppt, ist die Beschleunigung Null. Die Rakete befindet sich nun auf einer ballistischen Bahn: sie ist schwerelos. Von der Luftreibung wird die Rakete abgebremst und erreicht schließlich ihren höchsten Punkt.

Der Punkt bei 38 Sekunden ist nur ein Frameerror.

Magnetometer

Das Magnetometer mißt die Stärke des Magnetfeldes. Die Magnetfeldlinien treffen in Andoya fast senkrecht auf den Boden. Wir starten allerdings mit einem Elevationswinkel von 75,6 Grad nach Nordnordwesten. Die maximale Amplitude im Magnetfeld gibt also den Winkel der Rakete zu den Magnetfeldlinien an. Ungefähr bei Apogee war sie senkrecht zu den Magnetfeldlinien, während sie ab ca. 55 Sekunden mit der Nase zum Boden fliegt. Im Gegensatz zu den großen Raketen, die 1000 km und mehr Höhe erreichen, dreht sich unsere Rakete aufgrund der Luftreibung und fliegt immer mit der Nase nach vorn.

Das interessantere ist aber die Schwingung im Magnetfeld. Die kommt daher, daß die Rakete sich dreht, der sogenannte "Spin". Mit Spin fliegt die Rakete deutlich stabiler. Bei uns handelt es sich um eine CRV-7 Rakete mit einem C-14 Motor. Sie erhält durch gewundene Rillen in der Schubdüse ihren anfänglichen, sehr hohen Spin (bis 20 Hertz). Dann klappen die sogenannten "Fins", das sind kleine Flügel, am unteren Ende der Rakete auf und versuchen sie in die andere Richtung zu drehen (warum wissen wir nicht, aber wir wollen ja auch keine Flugzeuge damit abschießen). Auf jeden Fall dreht sich der Spin bei 21 Sekunden, was man deutlich in den Magnetometer-Daten sehen kann. Danach bleibt der Spin weitgehend stabil.

Temperatur

Ein Temperatursensor ist im Inneren der Payload angebracht, das ist die blaue Kurve. Durch die starke Reibung (vielleicht auch den Motor und die Funktion der Geräte selbst) wärmt sich das Innere auf ca. 10 Grad auf und bleibt während des ganzen Fluges stabil.

Ein zweiter Sensor ist in einem kleinen Loch unterhalb der Spitze, direkt über einer der Antennen angebracht. Obwohl die Lufttemperatur bis zu -60 Grad beträgt, steigt die Temperatur aufgrund der starken Luftreibung stark an. Der Temperatursensor hat einen Meßbereich von 0 bis 100 Grada Celsius und liefert konstant 0 V wenn er auf Minusgrad gekühlt wird. Sobald der Spin sich dreht, ändert sich die Temperaturkurve deutlich. Wir glaube daß das auf einen veränderten Luftstrom zurückzuführen ist. Sobald die Rakete den höchsten Punkt passiert, scheint sich die ursprüngliche Kurve wieder fortzusetzen und die Temperatur sinkt wieder. Bei 40 Sekunden passiert etwas seltsames - eine der diskutierten Theorien war ein möglicher Kurzschluß zwischen den Kabeln direkt am Sensor aufgrund der hohen Luftfeuchtigkeit.

Beschleunigung in X- und Y-Richtung

Die Interpretation der Beschleunigungsmesser in X- und Y-Richtung (im Koordinatensystem der Rakete) gestaltete sich am schwierigsten. Kurz vor Start mußte der X-Sensor neu kalibriert werden, weil er nicht richtig funktionierte. Dadurch könnte es einen Offset gegeben haben.

Wichtig ist bei der Betrachtung der Daten die Geometrie der Sensoren in der Rakete. Der X-Sensor war auf dem Durchmesser angebracht, sollte also die Zentripetal-Kraft anzeigen und immer positiv sein. Der Y-Sensor, der senkrecht zum Durchmesser mißt, sollte ein Maß für die Änderung des Spins sein. Burn-Out, Übergang zu Überschall und Unterschall lassen sich in den Meßkurven identifizieren, allerdings hätten wir erwartet, daß der Wert für die Beschleunigung in X-Richtung während dem Spin Change nahe Null fällt - 6 g scheint deutlich zu viel. Verschiebt man die Kurve um einen Offset nach unten, hat man das Problem, daß die Beschleunigung in X-Richtung negativ wird, was sie nicht tun dürfte. Die Daten von 20 Sekunden bis zum Aufschlag sehen dagegen wieder sehr gut aus: Die Beschleunigung ist konstant weit über den Apogee und mit geringerem Spin sinken auch die Beschleunigungen. Der letzte Teil ist sehr gut mit den Magnetometer-Daten korrelliert.

Batterie-Spannung

Der Abfall bei 4 Sekunden ist nur ein Frameerror. Man sieht, daß die Batteriespannung während der ersten Sekunden des Fluges um fast 1 V abfällt und dann weitgehend konstant bleibt. Das ist ungewöhnlich im Vergleich zu anderen Flügen, wo sie einfach konstant abgenommen hat, allerdings könnte auch die niedrige Temperatur eine Rolle spielen. Zwischen 7 und 8 Sekunden sieht man größere Schwankungen der Spannung, dies ist die turbulenteste Phase des Fluges (im Überschallbereich), wo alle Sensoren auf Hochbetrieb arbeiten.