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(Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech, Xinlin Li/LASP/CU Boulder, NASA/Lunar and Planetary Laboratory)

Der Metallkoloss bewegte sich lautlos durch den Raum, hoch über der blauen Erde. Es floss kein Strom mehr durch seine Drähte, seine Instrumente waren tot für das Universum, und seine Kommunikationsantenne war stumm. Im Grunde war es tot, und fast jeder in der Heimat hatte es aufgegeben.

Fast alle.

Obwohl die letzten Reste der Batterie entleert waren, gab es plötzlich von irgendwoher einen Funken des Lebens. Aus Sicherheitsgründen hatte der Computer die Aufgabe, das Raumschiff neu zu starten, sobald die Batterie leer war – es gab immer noch mehr Energie aus den Solarzellen zu gewinnen. Plötzlich begannen die verschiedenen Untersysteme des kleinen Satelliten aufzuwachen. Der Flugcomputer wurde reaktiviert, die Reaktionsräder begannen sich zu drehen, die Instrumente begannen zu messen und die Funkantenne begann wieder zu senden.

CIRBE (Colorado Inner Radiation Belt Electron Experiment) war ein dreiteiliger Würfelsatellit, der im April 2023 gestartet wurde, um geladene Teilchen im inneren Van-Allen-Strahlungsgürtel zu beobachten. Er war so erfolgreich, dass die NASA ihm nach Ablauf seiner nominellen 4-monatigen Mission eine Verlängerung gewährte, aber am 15. April passierte etwas mit dem kleinen Satelliten, als er 509 km über unseren Köpfen kreiste.

Er wurde dunkel. Und das, so dachten alle, war’s dann.

„Wir waren alle enttäuscht – wir konnten nur positiv denken, dass unsere hochenergetischen Auflösungsmessungen eine Menge hochwertiger Daten geliefert hatten“, sagte Xinlin Li, der damalige Leiter der CIRBE-Untersuchung an der Universität von Colorado, in einem Interview mit kosmischeweiten.de.

Dann brach im Mai 2024 ein Sonnensturm aus, eine Flut geladener Teilchen, die auf das Magnetfeld der Erde prallte, einen gewaltigen geomagnetischen Sturm erzeugte und die Van-Allen-Gürtel veränderte – genau das, wofür CIRBE entwickelt worden war. Und doch war CIRBE nicht da. Als in der Nacht des 10. Mai Polarlichter über den Himmel auf der ganzen Welt schimmerten, wagten sich Lis Freunde und Kollegen nach draußen, um sich das himmlische Lichtspiel anzusehen.

Aber nicht Li.

CIRBE reitet wieder

Der CIRBE-Würfelsat im Reinraum der Universität von Boulder, Colorado. (Bildnachweis: Xinlin Li/LASP/CU Boulder)

Da Li wusste, was ihnen entging, weil CIRBE nicht in der Nähe war, um die Auswirkungen des Sturms zu überwachen, spürte er, wie seine Laune sank. „Ich war einfach nicht in der Stimmung, mir die Aurora anzusehen“, sagte er.

Stattdessen überprüfte er jeden Tag die SatNog-Website, die Live-Satellitentelemetrie bereitstellte, und hoffte, dass CIRBE wieder zum Leben erwacht. Seine Hoffnungen waren nicht völlig unbegründet. Die Schwestermission von CIRBE aus dem letzten Jahrzehnt war CSSWE, das Colorado Student Space Weather Experiment. Es wurde 2012 gestartet, bevor es am 13. März 2013 für drei Monate verstummte, bevor es wieder zum Leben erwachte. Im Fall von CSSWE war es jedoch ein bekanntes Problem im Kommunikationssystem, das den Funkausfall verursachte, und ein eingebauter „Phoenix-Modus“ ermöglichte einen Neustart, sobald die Batterie leer war.

Welches Leiden auch immer die CIRBE befallen hatte, war und ist immer noch ein Rätsel. Li vermutet, dass es sich um eine Art Korruption im Flash-Speicher des Raumfahrzeugs handelte, und er konnte nur hoffen, dass der Satellit neu starten würde. Dann, am 23. Mai, sah Li aus heiterem Himmel ein Signal von CIRBE.

„Er erwachte zweieinhalb Tage lang wieder zum Leben, bevor er wieder verstummte“, sagte Li. „Wir wissen immer noch nicht, warum.“

Li gab die Hoffnung nicht auf, und am 10. Juni rief CIRBE noch einmal an, und dieses Mal war es zurück, um zu bleiben. Das heißt, bis seine Umlaufbahn abfiel und er am 4. Oktober wieder in die Atmosphäre eintrat und in einem Feuerwerk verglühte.

„Wir haben alle gejubelt!“, sagte Li über die Rückkehr von CIRBE in den aktiven Dienst. „Es war ein Wunder.“

Allerdings konnte das Wunder nicht von Dauer sein. Die Sonnenstürme heizten die obere Erdatmosphäre auf, so dass sie sich aufblähte und den Luftwiderstand des Cubesat erhöhte. Das war es, was ihm schließlich zum Verhängnis wurde – genau das, was CIRBE dort oben untersuchen sollte.

„Jedes Mal, wenn wir auf einen intensiven magnetischen Sturm trafen, war es ein bittersüßes Gefühl“, sagte Li. „Wir beobachteten dynamische Merkmale in den Strahlungsgürteln und fingen neue Phänomene ein, aber gleichzeitig sahen wir, wie die Höhe von CIRBE während jedes Sturms schnell sank.“

Ein ‚IMAGE‘ zum Behalten

Das IMAGE-Raumschiff war 13 Jahre lang verschollen, bevor es wieder nach Hause kam (Bildnachweis: NASA/Lunar and Planetary Laboratory)

Zumindest kehrte CIRBE schnell genug von den Toten zurück, um zwei neue und vorübergehende Strahlungsgürtel zu entdecken, die durch den Zustrom geladener Teilchen aus den Sonnenstürmen gebildet wurden und sich in der „Schlitz“-Region zwischen den beiden Van-Allen-Gürteln befinden. Einige Missionen sind dafür bekannt, dass sie jahrelang zwischen Leben und Tod schweben, bevor sie reaktiviert werden.

Nehmen wir das NASA-Raumfahrzeug Imager for Magnetopause-to-Aurora Global Exploration (IMAGE), das im Jahr 2000 gestartet wurde. Wie CIRBE wurde auch IMAGE entwickelt, um die Auswirkungen von Sonnenstürmen auf die Magnetosphäre der Erde zu untersuchen. Fünf Jahre lang lieferte sie hervorragende Daten, bis sie eines Tages im Dezember 2005 einfach stehen blieb.

Da IMAGE als tot galt, wandte sich sein Missionsteam anderen Projekten zu. Viele Jahre später, im Januar 2018, geschah dann etwas Außergewöhnliches: IMAGE kam zurück.

Das Signal wurde rein zufällig von einem Amateur-Funkastronomen namens Scott Tilley aufgefangen, der zu dieser Zeit auf der Suche nach einem verlorenen US-Militärsatelliten war. Er kontaktierte Richard Burley, den Leiter der IMAGE-Mission am Goddard Space Flight Center der NASA, der von der Nachricht verblüfft war.

Burley und sein Team bei der NASA stellten den Kontakt wieder her, um zu bestätigen, dass es sich tatsächlich um IMAGE handelte, und identifizierten den Signalcode als IMAGEs ID 166. Als sie die Kontrolle über das Raumfahrzeug wiedererlangten, entdeckten sie etwas Bemerkenswertes: Elektronik, die 2004 durch einen kosmischen Strahleneinschlag beschädigt worden war – oder was Burley zufolge von der NASA als „Single Event Upset“ (SEU) bezeichnet wird.

Die Stromverteilungseinheit (PDU) von IMAGE hatte zwei Seiten, eine A- und eine B-Seite. „Das war so ziemlich das einzige redundante Teil von IMAGE“, sagte Burley gegenüber kosmischeweiten.de.

Die SEU schaltete die A-Seite der PDU aus und zwang die Techniker, auf die B-Seite zu wechseln. Doch als der Kontakt 2018 wiederhergestellt wurde, war die PDU wieder auf der voll funktionsfähigen A-Seite. Dies konnte nur geschehen, wenn IMAGE seine Systeme neu gestartet hatte. Wie sich herausstellte, hatte das Unternehmen dies häufig getan.

Nach eingehender Untersuchung konnten Burley und das IMAGE-Team herausfinden, was passiert war. Der Einschlag der kosmischen Strahlung hatte die PDU so stark beschädigt, dass sie glaubte, ihr Funktransponder würde noch mit Strom versorgt, was aber nicht der Fall war. Dies war die Ursache für den ursprünglichen Stromausfall im Jahr 2005.

„Raumfahrzeuge haben eine ‚Befehlsüberwachungszeit‘“, sagte Burley. „Wenn der Computer innerhalb einer vorprogrammierten Zeitspanne keine Befehle erhält, wird er neu gestartet“.

Für IMAGE betrug diese vorprogrammierte Zeitspanne 72 Stunden. Beim Neustart wird die PDU jedoch nicht zurückgesetzt, so dass IMAGE bei jedem Neustart dachte, sein Transponder funktioniere noch, obwohl dies nicht der Fall war.

Da es keine Kommunikation von der Erde empfing, wo alle dachten, IMAGE sei tot, startete das Raumschiff 13 lange Jahre lang alle 72 Stunden neu und kam damit nicht weiter, als wäre es in einer Art höllischem Fegefeuer gefangen, einem Murmeltiertag für Raumfahrzeuge.

Irgendwann setzte sich die PDU selbst zurück, schaltete dabei wieder auf die A-Seite, und der Transponder wurde wieder mit Strom versorgt, so dass er endlich nach Hause telefonieren konnte. In gewisser Weise war es so, als ob ein Opfer eines Schlaganfalls die Fähigkeit verliert, seinen halben Körper zu bewegen oder zu sprechen, um diese Fähigkeit erst viel später wiederzuerlangen.

Burley erklärt, dass Einschläge kosmischer Strahlung auf Raumfahrzeuge häufig vorkommen und dass die bordeigenen Protokolle zur Fehlererkennung und -korrektur in der Regel Einzelbitfehler beheben können, z. B. wenn eine 0 in eine 1 umgewandelt wird oder umgekehrt. „Mehr-Bit-Fehler sind problematischer“, so Burley, und genau das sei bei IMAGE passiert.

„Es stellte sich heraus, dass zwei andere NASA-Goddard-Raumfahrzeuge ähnliche Anomalien in ihren SSPCs [Solid State Power Controllers, die Teil ihrer PDUs sind] aufwiesen“, so Burley. Glücklicherweise waren in den beiden anderen Fällen die Transponder durch die Beschädigung nicht ausgefallen, so dass die Kommunikation zur Diagnose und Behebung der Probleme weiterhin möglich war. Alle betroffenen SSPC stammten aus derselben Charge, die zum Schutz vor kosmischen Strahleneinschlägen ausreichend strahlengehärtet war.

Dem IMAGE hatte die lange Zeit allein im Weltraum nicht gutgetan. Am 24. Februar 2018 verlor die NASA erneut den Kontakt zu IMAGE, und als es wieder aufgefangen wurde, war das Signal schwach. Dies dauerte bis Mai 2018, als es wieder laut zu senden begann, aber nicht alle Befehle, die über die Missionskontrolle gesendet wurden, annahm. Es gab auch Probleme, die Hardware zu finden, um die um die Jahrhundertwende geschriebenen Computerprogramme auszuführen, die eine bessere Kontrolle des Raumfahrzeugs und die Analyse seiner Telemetrie ermöglichen würden. Das letzte Mal hörte man am 28. August 2018 von IMAGE.

Der lange Schlaf im All

Eine künstlerische Illustration der europäischen Raumsonde Giotto, die 1986 beim Kometen Halley eintraf. (Bildnachweis: ESA)

Bei den Beispielen CIRBE und IMAGE handelt es sich um ungeplante Abschaltungen, aber immer häufiger werden Raumfahrzeuge absichtlich in den Winterschlaf versetzt. So wird beispielsweise der Jupiter Icy Moons Explorer der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) einen Großteil seiner achtjährigen Reise zum Jupiter im Winterschlaf verbringen, um nach seiner Ankunft wieder aktiviert zu werden, um die gefrorenen Monde Europa, Ganymed und Callisto des Riesenplaneten zu untersuchen.

Die erste Raumsonde, die jemals in den Winterschlaf versetzt wurde, war die Mission Giotto der Europäischen Weltraumorganisation. Nach dem historischen Rendezvous mit dem Kometen Halley im Jahr 1986 wurde Giotto abgeschaltet, um es für ein geplantes Rendezvous mit einem anderen Kometen, Grigg-Skjellerup, zu schonen. Giotto wurde am 2. Juli 1990 wieder aktiviert, um an der Erde vorbeizufliegen und eine Gravitationsschleuder zu erhalten, die ihn zu dem doppelläufigen Kometen schickte, dem er am 10. Juli 1992 begegnete. Dreizehn Tage später wurde Giotto wieder abgeschaltet und durfte sich schließlich ausruhen.

Schlau bleiben

Manchmal werden Raumfahrzeuge absichtlich, aber unerwartet von den Toten auferweckt. Zum Beispiel der Wide-field Infrared Survey Explorer der NASA. Er wurde 2009 gestartet, um den gesamten Himmel im Infrarotlicht zu vermessen, und benötigte Kühlmittel, um seine Instrumente kalt zu halten und zu verhindern, dass das thermische Rauschen des Raumfahrzeugs die schwachen Infrarotphotonen übertönt, die auf seine Optik fallen. Als die Kühlflüssigkeit im September 2010 zur Neige ging, ließ die NASA WISE noch einige Monate in einem neuen Gewand – NEOWISE – weiterlaufen, um nach erdnahen Objekten (NEOs) zu suchen, die in den wärmeren Infrarot-Wellenlängen sichtbar sind und für deren Entdeckung die Sonde keine Kühlflüssigkeit benötigte. NEOWISE wurde im Februar 2011 abgeschaltet.

Der Tscheljabinsk-Airburst, der durch den Eintritt eines kleinen Asteroiden in die Erdatmosphäre und seine Explosion über einer russischen Stadt im Februar 2013 ausgelöst wurde, hat viele Astronomen, Raumfahrtbehörden und Regierungen aufgerüttelt, und teilweise als Reaktion auf dieses dramatische Ereignis hat die NASA NEOWISE im September 2013 reaktiviert. In der Folgezeit war NEOWISE 11 Jahre lang erfolgreich auf der Jagd nach Asteroiden und Kometen, darunter auch der helle Komet C/2020 F3 NEOWISE, der 2020 mit bloßem Auge zu sehen war.

NEOWISE beendete schließlich im August 2024 seinen zweiten Einsatz und verglühte am 1. November 2024 in der Erdatmosphäre.

Dieses künstlerische Konzept zeigt die WISE-Raumsonde (Wide-field Infrared Survey Explorer) in ihrer Umlaufbahn um die Erde. Im September 2013 haben die Ingenieure die Mission aus dem Winterschlaf geholt, um im Rahmen eines Projekts namens NEOWISE nach weiteren Asteroiden und Kometen zu suchen. (Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech)

Die Geschichte von ISEE-3

Nicht alle Raumfahrzeuge erwachen so erfolgreich aus dem Winterschlaf wie NEOWISE oder Giotto. Im Jahr 1978 startete die NASA die Raumsonde ISEE-3, die später in International Cometary Explorer umbenannt wurde. Ihr Hauptverdienst besteht darin, dass sie die erste Sonde war, die nahe an einen Kometen heranflog. Sie flog bis auf 7.800 km an den Kern des Kometen Giacobini-Zinner heran, durchflog seinen Plasmaschweif und nahm im September 1985 Messdaten auf. Er flog bis 1997 weiter; die NASA besuchte ihn 1999 und 2008 noch einmal kurz, bevor sie ihn wieder verließ.

Künstlerische Darstellung des International Sun-Earth Explorer-3 (ISEE-3), der zum Interplanetary Cometary Explorer wurde. (Bildnachweis: NASA)2014 erhielt eine unabhängige Gruppe von Raumfahrtenthusiasten von der NASA die Erlaubnis, die Sonde zu reaktivieren, und am 29. Mai desselben Jahres stellten sie die Zwei-Wege-Kommunikation mit ihr wieder her. Es gelang ihnen, einige der Triebwerke zu zünden, doch schon bald darauf fielen diese Triebwerkszündungen aufgrund des sinkenden Stickstoffdrucks in den Treibstofftanks an Bord aus. Der letzte Kontakt fand am 16. September 2014 statt.

Es war eine gute Idee – wenn sie funktioniert hätte, hätte sie vielleicht die Tür zur Wiederbelebung anderer ausgemusterter Satelliten geöffnet, aber sie zeigt nur, dass es nicht einfach ist, ein Geisterbeschwörer für Raumfahrzeuge zu sein. Und wie CIRBE und IMAGE bewiesen haben, ist es manchmal das Raumfahrzeug selbst, das seine eigenen Zaubersprüche spricht.