Sun Zezhou

Sun Zezhou(chinesisch 孫澤洲 / 孙泽洲, Pinyin Sūn Zézhōu), * 1970 in Shenyang, Provinz Liaoning, ist ein chinesischer Elektroingenieur. Er ist seit April 2016 Chefkonstrukteur der chinesischen Mond- und Marssonden.

Sun Zezhous Eltern arbeiteten beide bei der Shenyang Aircraft Corporation, wo primär Jagdflugzeuge hergestellt werden. Von daher war er schon früh an Technik interessiert und schrieb sich 1988 nach dem Abitur an der damaligen Fakultät für Elektrotechnik (电子工程系) der Luftfahrtakademie Nanjing ein. Zu Beginn seines Studiums hatte er Schwierigkeiten, sich in das plötzlich in Eigenverantwortung zu organisierende Lernen hineinzufinden;insbesondere bei der Infinitesimalrechnung und der Theorie der elektromagnetischen Felder konnte er keinen praktischen Nutzen erkennen. Die Prüfungsergebnisse waren entsprechend schlecht, wofür er in den Frühlingsfest-Ferien nach dem ersten Semester von seinem Vater ernsthaft kritisiert wurde. Freunde seiner Eltern erklärten ihm dann, welchen Nutzen die scheinbar sinnlosen Theorie-Fächer im Laufe des weiteren Studiums haben würden und gaben ihm Ratschläge, wie er sich den Stoff erschließen sollte. Sun Zezhou fasste Tritt, und ein Jahr später erhielt er ein Stipendium für gute Leistungen. Er konnte das Niveau aufrechterhalten, erhielt jährlich Stipendien und schloss sein Studium 1992 als Elektroingenieur ab.

Nicht zuletzt aufgrund seiner Leistungen war Sun Zezhou bald zum stellvertretenden Sekretär der Fakultätszelle des Kommunistischen Jugendverbands aufgestiegen, wo seine Aufgabe die Organisation von Gruppenaktivitäten der Studenten war. Hierbei sammelte er Erfahrung bei der Führung und Motivierung von Menschen, die ihm im weiteren Verlauf sehr von Nutzen sein würde.

Gleich nach seinem Studienabschluss, noch 1992, kam Sun Zezhou zur Chinesischen Akademie für Weltraumtechnologie, eine Tochterfirma der China Aerospace Science and Technology Corporation. Nach einem am 6. Juli 1988 anlässlich des Staatsbesuchs von Präsident José Sarney unterzeichneten Übereinkommen zwischen China und Brasilien über die gemeinsame Entwicklung von Erdbeobachtungssatelliten hatten die Außenminister beider Länder am 22. August 1988 einen vom Nationalen Institut für Weltraumforschung Brasiliens und der Chinesischen Akademie für Weltraumtechnologie ausgehandelten Kooperationsvertrag über Entwicklung und Bau von zwei modernen Fernaufklärungssatelliten unterzeichnet, das sogenannte „China-Brazil Earth Resources Satellite Program“. 30 % der Gesamtkosten von300 Millionen US-Dollar sollten von Brasilien getragen werden, 70 % von China, und die Entwicklungsaufgaben sollten ähnlich verteilt sein. Sun Zezhou war bereits an der Entwicklung des ersten Satelliten beteiligt, in Brasilien CBERS-1, in China Ziyuan 1-01 (资源一号01星) genannt. Die Akademie für Weltraumtechnologie entwickelte für die in einem sonnensynchronen Orbit fliegenden Satelliten des Kooperationsprojekts einen eigenen Bus, im Ausland „Phoenix Eye“ in China „Fengyan Pingtai“ (凤眼平台) genannt. Nach einigen Verzögerungen fand der Start des ersten Satelliten schließlich am 14. Oktober 1999 statt.

Bei der Entwicklung der Phönixauge-Plattform gab es fünf Arbeitsbereiche: Gehäuse, Lageregelung und Orbit, Temperatursteuerung, Stromversorgung und Telemetrie sowie Bahnverfolgung und Fernsteuerung, dazu kamen dann noch die Nutzlasten des jeweiligen Satelliten (Kameras, Datenspeicher, Weltraumwetter-Beobachtung). Nach dem erfolgreichen Start des ersten Satelliten wurde Sun Zezhou Ende 1999 zum stellvertretenden Chefingenieur für das baugleiche Nachfolgemodell CBERS-2 bzw. Ziyuan 1-02 ernannt, er war verantwortlich für den Arbeitsbereich Bahnverfolgung und Fernsteuerung sowie für die Integration der Nutzlasten. In letzterer Eigenschaft musste er auch nach Brasilien reisen, um an den Tests der dort entwickelten Weitwinkel-Kamera teilzunehmen. Nach dem Start des Satelliten vom Kosmodrom Taiyuan am 21. Oktober 2003 war er auch für die Flugbahnsteuerung verantwortlich.

Mitte der 1990er Jahre schlug das Sonnenobservatorium Huairou (seit April 2001 ein Teil der Nationalen Astronomischen Observatorien der Chinesischen Akademie der Wissenschaften) erstmals vor, zur Messung des Magnetfelds auf der Sonnenoberfläche ein optisches Teleskop mit einem 1-m-Spiegel, einem hochpräzisen Polarisator und einem zweidimensionalen Echtzeit-Spektrografen für den Wellenlängenbereich von 4000 – 6000 Å in einer Erdumlaufbahn zu platzieren. Dieses in China unter der Bezeichnung 空间太阳望远镜 (Pinyin Kōngjiān Tàiyáng Wàngyuǎnjìng), im Ausland als Space Solar Telescope bzw. SST bekannte Projekt wird, da es neben der Grundlagenforschung auch der Weltraumwetter-Vorhersage dient, von der Nationalen Raumfahrtbehörde unterstützt. 2003 wurde Sun Zezhou bei der für die Vorarbeiten zuständigen Expertengruppe zum stellvertretenden Chefplaner für die technischen Aspekte des Projekts (背景型号副总设计师) ernannt.

Während Sun Zezhou bei der Entwicklung der Erdbeobachtungssatelliten vom Typ Ziyuan 1 eng mit dem brasilianischen Institut für Weltraumforschung zusammenarbeitete, entwickelte Ye Peijian parallel dazu auf der Basis einer erweiterten Phönixauge-Plattform mit zwei Solarmodulen den rein chinesischen Aufklärungssatelliten Ziyuan 2, der in Echtzeit Messdaten an die Bodenstation übermitteln konnte. Der erste Satellit dieser Serie (资源二号01星) startete am 1. September 2000, der zweite am 27. Oktober 2002 und der dritte am 6. November 2004. Nachdem die Chinesische Akademie für Weltraumtechnologie 2001 unter der Leitung von Ye Peijian eine firmeninterne Machbarkeitsstudie für einen Orbiter zur Erkundung der Mondoberfläche in die Wege geleitet hatte,wurde Sun Zezhou 2002 aufgrund seiner Erfahrung bei den Ziyuan-Satelliten, die in der Erdumlaufbahn ähnliche Aufgaben erfüllten, in die Expertengruppe berufen. Dort war er wieder für die an Bord der Sonde befindlichen Systeme für Bahnverfolgung und Fernsteuerung zuständig, als sich die Pläne dann konkretisierten, für die präzise Definition der Aufgaben und Ziele dieser Systeme sowie den Entwurf der Schnittstellen zwischen seinen Systemen und dem Rest der Sonde. 2003 stand das Konzept und die Firma beschloss, die Sonde zu bauen.

Als 2004 die Entwicklergruppe für die nun „Chang’e-1“ genannte Mondsonde zusammengestellt wurde, wurde Sun Zezhou zum stellvertretenden Chefkonstrukteur ernannt.Nun musste er sich auch in ihm bislang fremde Gebiete wie Temperaturregelung oder Stromversorgung der Sonde einarbeiten und das Problem lösen, wie man alle Systeme und Nutzlasten in einem Raumflugkörper unterbringen konnte, der ohne Treibstoffnur 1150 kg wiegen durfte. Am Ende nahmen die Ingenieurinnen und Ingenieure den bewährten DFH-3-Bus der Akademie für Weltraumtechnologie, versahen ihn für Tiefraumzwecke mit einer rundum schwenkbaren Antenne etc. und bauten dort von den Ziyuan-Satelliten übernommene Instrumente ein. Im Dezember 2004 war der erste Prototyp des Mondorbiters fertig und wurde nun zahllosen Tests unterzogen. Mehr als 100 Komponenten und 23 Computerprogramme mussten geprüft werden, wobei sich vor allem mit der Software und den Schnittstellen immer wieder Probleme ergaben. Trotz Überstunden – Sun Zezhou war regelmäßig bis 9 Uhr abends, oft bis Mitternacht in der Firma – dauerte es bis September 2005 bis der Prototyp zuverlässig funktionierte. Nachdem Ende 2005 der Bau der tatsächlichen Sonde genehmigt worden war, war Sun Zezhous Hauptaufgabe die Qualitätskontrolle der – inklusive Gehäuse und Antrieb – mittlerweile 168 Komponenten. Hierzu führte er für jeden Arbeitsbereich die in China damals noch neue Fehlermöglichkeits- und -einflussanalyse ein. Dies bewährte sich. Nach dem Start am 24. Oktober 2007 arbeitete die Sonde fast anderthalb Jahre einwandfrei und erfüllte alle ihre Aufgaben, bis sie am 1. März 2009 gezielt zum Absturz gebracht wurde.

Der am 1. Oktober 2010 gestartete Mondorbiter Chang’e-2 besaß zwar eine verbesserte Kamera, war aber ansonsten mehr oder weniger baugleich mit Chang’e-1. Bereits 2008 hatte man bei der Chinesischen Akademie für Weltraumtechnologie mit der Arbeit am nächsten Schritt des Mondprogramms begonnen, Sun Zezhou war im Alter von 38 Jahren zum Chefkonstrukteur für alle Systeme der Mondlandesonde Chang’e-3 und ihres Rovers Jadehase ernannt worden, beides weitgehende Neuentwicklungen. Chang’e-3 hatte ein anspruchsvolleres Antriebssystem als die Orbiter, die Sonde musste sich selbst einen geeigneten Ort zur Landung suchen, die Stoßdämpfer in den Landebeinen mussten konstruiert werden. Da die Sonde auf der Mondoberfläche jeweils zwei Wochen extremer Sonneneinstrahlung und extremer Kälte ausgesetzt war, war die Temperaturregelung wesentlich schwieriger zu handhaben als bei einem Orbiter. Außerdem musste für den Rover eine möglichst staubarme Fortbewegungsweise gefunden sowie autonome Navigation und Hindernisvermeidung entwickelt werden. Zum Vergleich: bei Chang’e-1 waren etwa 30 % der Sonde neu entwickelt, bei Chang’e-3 waren es 80 %. Allein für den zwölf Minuten dauernden Landeprozess führten Sun Zezhou und seine Mitarbeiter 10.000 Computersimulationen und rund 1000 Versuche mit Modellen durch. Am 1. Dezember 2013 startete Chang’e-3 vom Kosmodrom Xichang, am 14. Dezember erfolgte die weiche Landung im Mare Imbrium, und wenn auch das Fortbewegungssystem des Rovers im Februar 2014 ausfiel, am 3. August 2016 dann auch die Kameras etc., arbeiten die Nutzlasten auf dem Lander der Sonde bis heute (Dezember 2019) einwandfrei.

Als im April 2016 die Akademie für Weltraumtechnologie offiziell mit der Entwicklung von Chang’e-4 und der Marssonde Yinghuo-2 begann, wurde Sun Zezhou als Nachfolger von Ye Peijian zum Chefkonstrukteur für beide Projekte ernannt. Während Chang’e-3 auf der Vorderseite des Mondes gelandet war, sollte mit Chang’e-4 eine Landung auf der Mondrückseite versucht werden, was die Entwicklung eines Relaissatelliten, später „Elsternbrücke“ genannt, notwendig machte, der in einem Halo-Orbit um den Lagrange-Punkt L₂ stationiert werden sollte. Auch die Landung der Sonde war deutlich anspruchsvoller als bei Chang’e-3: die Sonde hatte in dem Zielgebiet auf der zerklüfteten Mondrückseite im Vergleich zu Chang’e-3 nur 1/8 der Fläche als Landeplatz zur Verfügung und musste fast senkrecht in den Von-Kármán-Krater hineinfliegen. Der Relaissatellit startete am 20. Mai 2018, die Sonde folgte am 7. Dezember 2018, und am 3. Januar 2019 erfolgte die weiche Landung auf dem Mond. Die Sonde und der Rover Jadehase 2 arbeiten bis heute einwandfrei (Stand 22. November 2019).

Bei der Marslandung liegt der Schwierigkeitsgrad noch einmal höher. Sun Zezhou und seine Gruppe – dieselben Leute, die schon seit Chang’e-3 zusammenarbeiten – konnten von den Mondsonden zwar das autonome Landesystem übernehmen. Bevor das Triebwerk jedoch zündet, bremst die Sonde nach dem Eintritt in die Marsatmosphäre zunächst für 5 Minuten allein mit ihrem Strömungswiderstand von 4,8 km/h auf 460 m/s ab, dann 90 Sekunden lang mit einem Fallschirm auf 95 m/s. Dies ist der schwierigste Teil der Mission, es gibt nur einen Versuch, und die Entwickler verwendeten sehr viel Zeit und Sorgfalt auf die Konstruktion des Hitzeschildes und des Fallschirm-Mechanismus. Zur Einordnung: von den 42 Mars-Missionen, die diverse Staaten seit den 1960er Jahren durchführten, waren nur 52 % erfolgreich. Derzeit ist der Start der chinesischen Marsmission für Ende Juli/Anfang August 2020 geplant.

• Chang’e-4
• Chinesische Mars-Mission 2020