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Autor: Raumfahrer.net Redaktion / 03. Juli 2015, 21:45 Uhr

Der SpaceX-Fehlstart CRS-7 auf Falcon 9 1.1

Am 28. Juni 2015 war der 7. Start eines Dragon Raumschiffes im Rahmen des Commercial Resupply Vertrages zur Versorgung der ISS durch SpaceX mit der NASA angesetzt. Auf dem Flug lasteten besondere Erwartungen, noch über die bei Starts von Versorgungsflügen sowieso vorhandenen hinaus.

Quelle: NASA, Raumfahrer.net, SpaceX
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NASA Webcast

Bild vergrößernCRS-7: Falcon 9 1.1 beim Abheben.
(Bild: NASA Webcast)
In den letzten 8 Monaten waren schon zwei Versorgungsmissionen gescheitert, Cygnus CRS Orb-3 von Orbital Sciences mit Antares-Träger und Cygnus-Raumschiff aus den USA, und Progress-M 27M von Roskosmos aus Russland mit Sojus-Rakete und Progress-Raumschiff. Das erhöht die Wichtigkeit jedes neuen Fluges.

Die Mission CRS-7
Mit diesem Flug sollte IDA 1 gestartet werden. Ein wichtiges Stück Infrastruktur für die ISS, das zur Vorbereitung bemannter Flüge zur ISS montiert werden soll. IDA ist ein Docking Adapter, der es bemannten Raumschiffen ermöglicht, ohne aktive Unterstützung durch die ISS an- und abzudocken.

Die IDA-Adapter sind eine Neuentwicklung in Zusammenarbeit mehrerer nationaler Raumfahrtorganisationen. Sie können ein internationaler Standard werden. Im Gegensatz zu bisherigen Systemen erlauben sie nicht nur das Andocken von Raumschiffen an die ISS, sondern auch das Andocken von zwei Raumschiffen mit diesem Adapter aneinander. Diese Fähigkeit wird zukünftig wichtig, wenn Missionen über den LEO hinaus durchgeführt werden sollen.

NASA Webcast

Bild vergrößernCRS-7: Trägerrakete mit Nutzlast im Flug.
(Bild: NASA Webcast)
Nachdem die erste Stufe die zweite Stufe auf ihren Weg in den Orbit gebracht hat, sollte sie den Versuch machen, eine Plattform im Meer anzusteuern und dort weich zu landen. Das ist der erste Schritt zur Wiederverwendung von Raketenstufen. SpaceX erwartet sich davon eine wesentliche Senkung der Kosten für die Raumfahrt. Ein Ziel das SpaceX verfolgt, über das Ziel, mit Raumfahrt Geld zu verdienen, hinaus will man die Raumfahrt insgesamt voranbringen. Dieser Versuch gehört nicht zur Primärmission, die ISS zu versorgen, sondern ist ein Sekundärziel, langfristig aber von besonderer Bedeutung.

Start und Flug
Der Start erfolgte am 28. Juni 2015 um 16:21 Uhr. Es gab zunächst einen Bilderbuchstart ohne irgendwelche besonderen Probleme. Nach gut zwei Minuten war die Arbeit der ersten Stufe fast getan. Im Sprechfunk hörte man, dass die Vorkühlung des Triebwerkes der 2. Stufe beginnt.

Dann kam das abrupte Ende des Fluges. Während noch die Triebwerke der 1. Stufe liefen, verlor der LOX-Tank der 2. Stufe seinen Inhalt und damit den Druck, der für seine Stabilität nötig ist.

Das Dragon-Raumschiff wurde von der Trägerrakete getrennt. Dragon hat noch längere Zeit nach der Trennung Telemetriedaten gesendet. Er war aber nicht dafür eingerichtet, die Fallschirme für eine weiche Wasserung auszulösen, selbst wenn er noch ausreichend funktionsfähig gewesen wäre. Zu dem Zeitpunkt lief die 1. Stufe immer noch normal.

Anschließend setzte sich die Kettenreaktion nach unten fort. Der RP-1 (Kerosin) Tank der 2. Stufe gab nach. Dann löste sich auch die 1. Stufe auf. Ob durch auftreffende Trümmer oder durch Selbstzerstörung, ist noch unklar. Ein Selbstzerstörungssignal durch die Range-Sicherheit wurde wesentlich später gesendet, aber die Stufe hat auch autonome Möglichkeiten zur Selbstzerstörung.

NASA Webcast

Bild vergrößernCRS-7: Das Zerlegen der Rakete hat begonnen.
(Bild: NASA Webcast)
Was ist bekannt über den Fehlstart?
Eine Ursache für den Fehlstart ist noch nicht bekannt. Die Untersuchungen laufen unter Federführung von SpaceX mit Beteiligung der NASA und der FAA, der amerikanischen Federal Aviation Authority.

Es gibt eine Aussage von Elon Musk, Chef von SpaceX: "There was an overpressure event in the upper stage liquid oxygen tank. Data suggests counterintuitive cause." Auf Deutsch: Es gab ein Überdruck-Ereignis im Sauerstofftank der Oberstufe. Die Daten deuten auf einen nicht-intuitiven Grund hin.

Der LOX-Tank der 2. Stufe verlor Druck und damit Stabilität. Die Ursache dafür ist aber nicht bekannt. Die Avionik mit Telemetrie fiel sehr früh aus. Die Avionik ist oberhalb des Tankdoms installiert. Möglicherweise hat der Druckverlust oben am Tankdom begonnen, sonst wäre die Telemetrie vielleicht noch etwas länger gesendet worden. Letzeres wäre sehr hilfreich gewesen für eine Fehlereingrenzung.

Es gibt mehrere Möglichkeiten, die als Ausgangspunkt für die Zerstörung der Rakete in Frage kommen. Zum Beispiel sind dies:

1. LOX-Tank-Herstellungsfehler
Ein Fertigungsfehler beim Bau des LOX-Tanks führte zum Aufplatzen einer Naht.

2. Ein Versagen eines Heliumtanks im LOX-Tank
Im Inneren des LOX-Tanks sind Helium Tanks zur Erzeugung des Innendrucks. Diese Tanks bestehen aus einem dünnen Innentank aus Metall, weitgehend undurchlässig für das sehr flüchtige Helium. Um die Tanks hoch druckfest zu machen, aber leicht zu halten, bekommen sie außen eine Schicht aus Faser-Kompositmaterial. Diese Tanks hat SpaceX zunächst von einer Spezialfirma zugekauft aber wegen Qualitätsproblemen wurde dann die Produktion selbst durchgeführt. Auch da gab es Anfangsprobleme mit der Qualität. Es wurde aber angenommen, dass sie gelöst sind, möglicherweise ein Irrtum. Wenn ein Heliumtank platzt, besonders bei vollem LOX-Tank, kann das verheerende Auswirkungen haben.

3. Montage-, Konstruktions- oder Herstellungsfehler der Wartungsluke im LOX-Tank
Im Tankdom gibt es eine Wartungsluke. Ein Fehler bei der Produktion oder beim Schließen ist möglich.

NASA

Bild vergrößernCRS-7: Der Dockingadapter IDA-1 war eine der Nutzlasten.
(Bild: NASA)
4. Von Befestigungspunkten gelöste Nutzlast im Frachtabteil des Dragon
Eine sehr viel diskutierte, verschiedentlich als unwahrscheinlich eingeschätzte Möglichkeit ist ein von seinen Befestigungspunkte losgelöster IDA-Adapter.

Der Adapter ist die bisher schwerste Einzel-Nutzlast im Dragon-Trunk. Wenn die Befestigungspunkte beispielsweise fehlerhaft konstruiert waren oder unerwartete Resonanzen den IDA-Adapter losgerüttelt hätten, würde die bei hoher Beschleunigung fallende Masse zuerst die Avionik, und dann den Tankdom treffen und beschädigen.

Zum Zeitpunkt des Fehlers war die Vorkühlung des Triebwerkes der 2. Stufe eingeleitet. Dafür wird LOX aus dem Tank entnommen. Das kann Zufall im Hinblick auf das zeitliche Zusammentreffen sein, wir kennen aktuell keinen plausiblen Mechanismus, wie das zum Tankversagen geführt haben kann.

(von unserem Forumsnutzer "Führerschein")

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