Sky Capture: Wie die NASA Genesis auf die Erde bringt

Ein erfahrenes Team aus Piloten, Ingenieuren und Wissenschaftlern setzt auf einen verstärkten Fallschirm und einen Helikopterhaken, um die ersten Proben seit der Apollo-Ära sicher aus dem Weltraum zurückzubringen.

Aber anders als in der Luft in der Vergangenheit sollte der Ansatz sowohl für die Helikopterpiloten als auch für ihr Ziel, die Genesis-Probenrückführkapsel der NASA, die voller Teile der Sonne ist, sicherer sein.

Am 8. September sollen Stuntpiloten in zwei Hubschraubern Genesis 'absteigende Probenkapsel aus dem Himmel über der Wüste von Utah herausziehen. Die Entnahme in der Luft wird das Ende der Mission der NASA markieren, die ersten Sonnenwindproben, die von der Sonne ausgeblasen werden, zu sammeln und sicher zurückzugeben.

"Wir haben seit Apollo wirklich keine extraterrestrischen Proben mehr gemacht, und wir haben es noch nie zuvor mit einem Hubschrauber gemacht", sagte Don Sweetnam, Projektmanager für die Genesis-Mission im NASA-Hauptquartier.

Um den Missionserfolg zu sichern, hat sich ein Team von Raumfahrzeugkonstrukteuren und Spezialisten für das Sammeln von Luftfahrzeugen zusammengetan, um die unbezahlbare Fracht von Genesis in Sicherheit zu bringen.

"Der Witz ist, dass es in der Geschichte nie einen Hubschrauberflug mit größerer Planung gegeben hat", sagte Roy Haggard, Chef der Flugabfertigung für die Mission, in einem Telefoninterview.

Ein besserer Fallschirm

Einer der wesentlichen Vorteile von Genesis gegenüber früheren Missionen zur Probenrückgabe ist sein Parafoil - ein Fallschirmähnliches Tragflächenprofil ähnlich dem von Fallschirmspringern, um die Lücke von der Ebene zur Erde sicher zu durchbrechen.

"Es ist effizienter", sagte Haggard, der auch CEO der Firma Vertigo, Inc. in Elsinore, Kalifornien, ist, die den Genesis-Ansatz für den Parafoil-Mid-Air-Retrieval entwickelte. "Es fliegt nach vorne, also kann ein Hubschrauber förmlich mit der Kapsel fliegen."

Der Nylon-Parafoil misst etwa 10,5 Meter mal 3 Meter und ist mit einem tragfähigen Kabel aus Technora verstärkt, einer Kevlar-Variante, die stark genug ist, um mehr als 10 Probenrückführkapseln aufzunehmen, geschweige denn eines.

In den 1960er Jahren wurden in den Abferkeltests von Satellitenfilmkanistern runde Fallschirme verwendet, die direkt nach unten fielen und Luftdruckverwirbelungen oberhalb des Fallschirms erzeugten. Das könnte gefährlich für ankommende Flugzeuge sein, die in das Fallschirmdach fallen könnten, wenn die Rückholung schief läuft.

"Es war im Wesentlichen ein Beinahe-Missgeschick bei einer Kollision in der Luft, und wegen der Turbulenzen tanzt [der Fallschirm] ein wenig herum", sagte Bob Corwin, Genesis-Systemingenieur bei Lockheed Martin, der das Raumfahrzeug baute. "All dies machte die Begegnung zu einem sehr schwierigen Prozess."

Es wird jedoch erwartet, dass die Begegnung mit der Genesis ziemlich reibungslos verläuft, wobei der Rückholhelikopter das Raumfahrzeug um etwa 152 Meter (152 Fuß) zurücklegt, bevor er auf den Fang zoomt.

Haggards Stuntpiloten haben 11 perfekte Übungsphasen absolviert, wobei sie einen Haken mit Hakenspitzen an den Streben jedes Helikopters angebracht haben. Der Haken löst sich, sobald er einen Fallschirm und eine 452-Pfund-Kapsel (205 Kilogramm) ergreift und etwa 121 Meter weit herausrollt, um den Aufprall in der Luft zu verringern.

"Es ist mit einer Winde wie eine große Angelrute verbunden", sagte Corwin und fügte hinzu, dass die mit dem Haken verbundene Schnur aus demselben Technora-Material besteht, das den Parafoil der Rückführkapsel verstärkt.

Raumschiff schnappen und greifen

Bevor Piloten die Genesis-Kapsel fangen, müssen sie sie zuerst finden.

"Hoffentlich werden wir nicht danach suchen", sagte Haggard.

Die Genesis-Kapsel ist nicht nur mit einem Global Positioning System Beacon ausgestattet, sondern mehrere Radarstationen an ihrem Retrieval-Standort - der Utah Test- und Trainingsbereich der US Air Force - sollten das Raumfahrzeug erkennen und bodengestützte Kameras ermöglichen, das Raumfahrzeug zu verfolgen. Alle Tracking-Daten werden den Retrieve-Piloten zur Verfügung gestellt.

Haggard wird an Bord des Leithubschraubers sein, der die Genesis-Kapsel etwa 1.219 Meter über der Utah-Wüste um die Mittagszeit am 8. September EDT ergreift. Die Kapsel wird etwa 10 Minuten benötigen, um den Wüstenboden zu erreichen, und bietet den beiden Rückholhubschraubern ausreichend Zeit, um wiederholte Versuche zu unternehmen, das Raumfahrzeug zu fangen.

"Ich sehe das wie eine andere Trainingsmission", sagte Haggard und fügte hinzu, dass das Warten der schwierigste Teil sein wird. "Wir haben 10 Minuten Zeit zum Herumlungern ... dass 10 Minuten Folter sein werden, es wird wie ein Tag aussehen."

Sobald die Genesis-Kapsel gefangen ist, wird der Retrieval-Helikopter eine kurze Landung machen, um den Parafoil zu entfernen, bevor das endgültige Paket an das nahegelegene Michael Army Air Field geliefert wird, wo wartende Forscher einen Reinraum für das Fahrzeug gebaut haben.

Das nächste große ding

Während Genesis das erste Raumfahrzeug der NASA seit Jahrzehnten ist, um Lagerproben aus dem Weltraum zurückzugeben, ist es nicht allein.

Die Raumsonde Stardust hat bereits während eines Vorbeiflugs am 2. Januar Teile von Comet Wild 2 erbeutet und wird im Januar 2006 eine Probenkapsel zur Erde bringen. Die im Mai 2003 gestartete Raumsonde Hayabusa der japanischen Raumfahrtbehörde ist auf dem Weg zum Asteroiden Itokawa eine Probe-Rückkehr-Mission, die zurück in 2007 verursacht wird. NASA Ingenieure besprechen auch das Potenzial der Mars-Probenrückkehrmission in der Zukunft.

"Wir glauben, dass die Probenrückkehr für die NASA zur nächsten großen Sache wird", sagte Corwin.