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Autor: Martin Knipfer / 04. Oktober 2014, 18:42 Uhr

EFT-1: Zwei Rollouts

Die Vorbereitungen für den Erstflug von Orion, dem neuen Raumschiffs der US-amerikanischen Luft- und Raumfahrtbehörde NASA, gehen weiter voran. So wurde das Raumschiff aus einer Halle zu der Installation des Startabbruch-Systems transportiert. Orions Trägerrakete wurde ebenfalls herausgerollt, und zwar zum Startplatz. Bei der Entwicklung des zukünftigen Trägers von Orion, dem Space Launch System, gibt es dagegen Probleme: Es wurden in den Leitungen eines Triebwerksteststands Verunreinigungen gefunden.

Quelle: NASA, NSF, ATK
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NASA

Bild vergrößernOrion wird aus der PHSF herausgerollt.
(Bild: NASA)
Vor etwa drei Wochen geschah ein historischer Moment, als das neue Raumschiff der NASA, genannt Orion, aus der Konstruktionshalle, dem Operations and Checkout-Building im Kennedy Space Center, herausgerollt wurde. Es wurde dabei in die Payload Hazardous Servicing Facility (PHSF) transportiert, um betankt zu werden. Inzwischen ist diese Betankung mit Ammoniak, Hydrazin und Heliumgas abgeschlossen. Deshalb konnte am 29. September erneut ein Rollout Orions stattfinden, dieses Mal aus der PHSF hinaus, von wo aus das Raumschiff in ein weiteres Gebäude gefahren wurde, die Launch Abort System Facility (LASF). Dort wird Orion sein Startabbruch-System erhalten, genannt LAS für Launch Abort System. Dieses System wurde bereits Ende 2013 fertiggestellt, es wird jedoch bis auf den Jettinson-Motor bei der EFT-1 (Exploration Flight Test 1) Mission inaktiv bleiben. Die Montage des LAS wird gegen Mitte November abgeschlossen sein, danach wird das dann vollständige Orion-Raumschiff auf die Delta IV Heavy-Trägerrakete aufgesetzt. Der Start von EFT-1, Orions Erstflug, ist momentan für den 4. Dezember um 13:05 MEZ geplant.

NASA

Bild vergrößernDer LAS-Tower wird in der LASF auf Orion aufgesetzt.
(Bild: NASA)
Bei dem Launch Abort System (LAS) handelt es sich um einen der am ausführlichsten getesten Komponenten des Orion-Raumschiffs. Seine Entwicklung begann noch im Rahmen des Constellation-Programms, das inzwischen gestrichen wurde. Das LAS soll bei bemannten Missionen dazu dienen, die Orion-Kapsel mitsamt der Besatzung so schnell wie möglich wegzubefördern, falls es zu einer gefährlichen Situation durch Probleme mit der Rakete kommt. Für diesen Zweck verfügt das LAS über drei verschiedene Feststoffmotoren:

-Den großen Abort-Motor, der tatsächlich bei einem Startabbruch Orion „wegschießen“ würde

- den Jettinson-Motor, der das gesamte LAS nach dem Einsatz nach oben hin „wegzieht“

- den Lageregelungsmotor (Attitude Control Motor), der für die korrekte Fluglage des Systems zuständig ist.

Alle diese Motoren sind mitsamt ihrem festen Treibstoff in einem zylinderförmigen „tower“ (Turm) integriert. Unterhalb dieses towers befindet sich dann die Orion-Kapsel in einer aerodynamischen, gewölbten Verkleidung.

NASA

Bild vergrößernEin Mock-Up der Orion-Kapsel mit dem LAS wird auf Pad Abort 1 vorbereitet.
(Bild: NASA)
Zahlreiche Tests des LAS haben bereits im Rahmen des Constellation-Programms stattgefunden. Darunter befanden sich zahlreiche Testzündungen der einzelnen Motoren und strukturelle Belastungstests. Der größte Test des LAS fand im Mai 2010 auf der White Sands Missile Range mit Pad Abort 1 statt. Bei diesem Test konnte erstmals das gesamte LAS erprobt werden, indem ein Mockup einer Orion-Kapsel mithilfe des LAS von dem Boden in den Himmel geschossen wurde. Nach diesem erfolgreichen Test konzentrierten sich die meisten Arbeiten auf das LAS von EFT-1. Als Vorbereitung für den nächsten großen Test, Ascent Abort 2 Ende 2018, wird das Critical Design Review (CDR), eine rigorose Designprüfung, des Abort-Motors gegen Sommer 2015 stattfinden. Bei dem Ascent Abort-Test wird eine Orion-Kapsel auf einer kleinen Rakete gestartet und nach einer gewissen Zeit das LAS während des Fluges gezündet. Die Rakete soll eine Peacekeeper sein, es wird darüber nachgedacht, die Orion-Kapsel von EFT-1 erneut zu verwenden, sofern es ihr Zustand zulässt.

NASA

Bild vergrößernDie Delta IV Heavy Trägerrakete wird aufgerichtet. Hinter ihr ist der MST zu erkennen.
(Bild: NASA)
Auch die Vorbereitung der Trägerrakete von Orion bei EFT-1, einer Delta IV Heavy, macht Fortschritte. Nachdem alle Stufen der Rakete getestet, vorbereitet und miteinander verbunden wurden, konnte die Delta IV Heavy am Abend des 30. Septembers aus der Horizontal Integration Facility (HIF) zum Startplatz LC-37 auf der Cape Canaveral Air Force Station herausgerollt werden. Getragen wurde die über 50 m lange Rakete dabei von einem Elevating Platform Transporter. Am Morgen des nächsten Tages wurde daraufhin die mächtige Rakete mithilfe des Fixed Pad Erectors vorsichtig aufgerichtet. Die Delta IV Heavy befindet sich nun innerhalb des Mobile Service Towers (MST), in dem nun letzte Vorbereitungen abgeschlossen werden und auch die Nutzlast, also Orion mit dem LAS, mit der Oberstufe verbunden werden wird. Wenige Stunden vor dem Start am 4. Dezember wird der Mobile Service Tower weggefahren. Genauso wie das Stacking in der HIF wurde auch der Rollout und die Aufrichtung der Rakete nicht von der NASA, sondern von der Betreiberfirma ULA durchgeführt. Die NASA kontrollierte lediglich alle Vorgänge.

Orion wird das neue Raumschiff der NASA sein. Während die kommerziellen Partner der NASA für den Transport von Fracht und Astronauten zur ISS im Erdorbit zuständig sind, wird das auch MPCV (Multi-Purpose Crew Vehicle) genannte Raumschiff Astronauten zu verschiedenen Zielen jenseits des Low Earth Orbits (LEO) transportieren. So kann eine intensivere Erkundung des Weltalls als je zuvor stattfinden. Mit der Entwicklung von Orion wurde bereits im Rahmen des 2010 gestrichenen Constellation-Programms entwickelt. So konnte die Entwicklung an einem Raumschiff, an dem bereits mit Hochdruck gearbeitet wurde, fortgeführt werden.

NASA

Bild vergrößernOrion während EFT-1 - Illustration
(Bild: NASA)
Aktuellen Planungen zufolge soll es im Dezember 2014 dann soweit sein: Orion startet auf einer Rakete des Typs Delta IV Heavy zu seinem Erstflug EFT-1. Dieser Flug beinhaltet zwei Erdumrundungen, dabei wird sich Orion bis zu 5.500 km von der Erde entfernen, und auf über 32.000 km/h beschleunigt. Eine solche Entfernung und Geschwindigkeit wurde von keinem praktisch oder theoretisch bemannbaren US-Raumschiff seit 1972 erreicht. Auf dem Flug sollen der Strahlungsschutz, der Hitzeschild, die Avionik, die Fallschirme und das Abwerfen von Verkleidungen und des Rettungssystems getestet werden. Der nächste Testflug nicht später als im November 2018, EM-1 für Exploration Mission 1 genannt, wird der Erstflug des neuen Space Launch Systems (SLS) sein, und ein unbemanntes MPCV, das mit dem neuen, auf dem ATV basierenden europäischen Servicemodul ausgrüstet sein soll, um den Mond führen.

NASA

Bild vergrößernDas RS-25 Nummer 0525 wird auf dem A-1 Teststand installiert.
(Bild: NASA)
Die Entwicklung dieses neuen Schwerlastträgers, dem Space Launch System (SLS), bereitet der NASA leider ein paar Probleme. Neben der Verzögerung der ersten Testzündung des neuen 5-Segmente Feststoffboosters, genannt QM-1, gibt es nun auch Probleme auf dem A-1 Teststand des Stennis Space Centers im Bundesstaat Mississippi. Dort soll das Haupttriebwerk des SLS, das RS-25, getestet werden. Bei diesem Triebwerkstyp handelt es sich um die Haupttriebwerke des Space Shuttle-Orbiters, sie wurden ausgebaut und modifiziert. Um diese Modifikationen, die vor allem den neuen Triebwerkscontroller und eine Steigerung des Maximalschubs auf 109 % betrafen, zu testen, wurde im Juli bereits ein RS-25 Triebwerk auf dem A-1 Teststand installiert. Bei dem Triebwerk handelte es sich um SSME Nummer 0525, ein Triebwerk, das nie in den Weltraum flog, sondern nur zu Entwicklungsarbeiten genutzt wurde.

NASA

Bild vergrößernComputergrafik der Anschlussstelle des RS-25 Triebwerks.
(Bild: NASA)
Ursprünglich ist man davon ausgegangen, dass die erste Testzündung dieses Triebwerks im Herbst dieses Jahres stattfinden könnte. Doch nun wurde an dem A-1 Teststand ein Problem entdeckt, das die NASA an diesem Ziel hindert. Das Problem besteht darin, dass in einer Treibstoffleitung Verunreinigungen gefunden wurden. Bei der Treibstoffleitung handelt es sich um eine LOX (flüssiger Sauerstoff)-Zuleitung, die etwa 9 Meter lang ist. Bei den Verunreinigungen handelt es sich um Textilfasern, wahrscheinlich von einem Reinigungslappen aus Baumwolle.

Zuerst wurde versucht, die Fasern zu entfernen, was nicht gelang. Bei einem dieser Reinigungsversuche wurden dann auch zahlreiche Metallpartikel in dem Rohr entdeckt. Da diese eine nicht akzeptable Testbedingung darstellten, wurden verschiedene Optionen zur Lösung des Problems vorgeschlagen. Da es in dem Rohr einen Filter gibt, wurde zuerst vorgeschlagen, nur die Rohrleitung hinter dem Filter zu ersetzen. Jedoch konnte mit dieser Vorgehensweise nicht sichergestellt werden, dass Partikel trotzdem den Filter überwinden. Deshalb wird nun eine recht zeitaufwendige Prozedur durchgeführt: Die gesamte, 9 m lange Leitung wird entfernt und durch ein neues Exemplar ersetzt. Dafür muss auch das bereits installierte RS-25 Triebwerk wieder entfernt werden. Jedoch sind die Probleme verglichen mit den Rissen bei QM-1 vergleichsweise gering und dürften bald gelöst sein. Es gilt deshalb als nicht unwahrscheinlich, dass der erste Triebwerkstest noch 2014 stattfinden kann. Da der Erstflug von SLS bereits um fast ein Jahr verschoben wurde, werden die Probleme am A-1 Teststand auch keine weitere Verzögerung von EM-1 bedeuten. Auch sollen sie nicht davon ablenken, dass es in letzter Zeit große Entwicklungsfortschritte am SLS gab.

NASA

Bild vergrößernDas SLS während des Fluges- Illustration
(Bild: NASA)
Das Space Launch System ist der neue Schwerlastträger der NASA. Er basiert zu großen Teilen auf dem 2011 außer Dienst gestellten Space Shuttle: So werden die Hauptstufe aus dem External Tank des Shuttles, die 5-Segmente Booster aus den SRBs und die RS-25 Triebwerke aus den SSMEs entwickelt. Es wird drei Varianten des SLS geben: Die Block I Version wird lediglich die DCSS (Delta Cyrogenic Second Stage) als Oberstufe haben. Mit ihr soll der Erstflug EM-1 erfolgen. Block IA wird über die wesentlich stärkere EUS (Exploration Upper Stage)-Oberstufe verfügen. Bei Block II handelt es sich um die stärkste Variante des SLS, seine Oberstufe wird die EUS sein; die Feststoffbooster werden durch verbesserte Booster ersetzt, ihr Konzept ist jedoch noch nicht festgelegt, obwohl bereits verschiedene Vorschläge zu neuen Flüssig- oder Feststoffboostern existieren. Der Erstflug von SLS Block IA ist nicht vor 2020, der von SLS Block II nicht vor 2030 zu erwarten, weil der Kongress –obwohl er als Befürworter des SLS gilt- sich weigert, das Etat der NASA zu erhöhen, um so auch ein höheres Budget für das SLS und Orion zu ermöglichen. Mit dem SLS sind nicht nur Raumsondenmissionen zu den äußeren Planeten des Sonnensystems und ihren Monden möglich, sondern auch bemannte Flüge zu Asteroiden oder sogar zum Mars.

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