03.04.2015 / Autor: Martin Knipfer

GSDO- Ein Raketenstartplatz fürs 21. Jahrhundert

Unter der Bezeichnung „Ground Systems Development and Operations“(GSDO) modifiziert und renoviert die NASA das Kennedy Space Center in Florida, damit nach dem Ende des Space Shuttles dort das Space Launch System starten kann, die neue Schwerlastträgerrakete der US-amerikanischen Luft- und Raumfahrtagentur NASA. Gleichzeitig haben hier auch private Firmen zahlreiche geschichtsträchtige Einrichtungen übernommen.

NASA/KSC

Bild vergrößernDie letzte Mission des Space Shuttles: STS-135 im Sommer 2011.
(Bild: NASA/KSC)
Nach dem Ende des Space Shuttles-Programms und der kostenbedingten Einstellung des ursprünglichen Nachfolgeprojekts Constellation kehrte an dem einst so geschäftigen Kennedy Space Center(KSC) in Florida Ruhe ein. Hier starteten die Apollo-Astronauten zum Mond oder später zu der Raumstation Skylab, auch die Space Shuttle-Orbiter wurden hier auf ihre Missionen vorbereitet und gestartet. Nun gab es keine Aufgabe für das weitläufige Areal mehr. Inzwischen hat sich das jedoch geändert: Bald wird eine neue Rakete von hier abheben, das Space Launch System (SLS). Diese neue Rakete ist leistungsfähiger als alle derzeitigen Trägerraketen, mit ihr soll die Menschheit nach über 40 Jahren wieder zu Zielen jenseits von niedrigen Erdumlaufbahnen fliegen. 97 Meter hoch, 2800 Tonnen schwer soll sie sein. Eine solche Rakete benötigt selbstverständlich einen großen Startplatz, und hier kann das KSC dienen. Die US-amerikanische Luft- und Raumfahrtagentur NASA steht jedoch vor einer gewaltigen Aufgabe: Der Startplatz muss nicht nur für die neue Trägerrakete umgebaut, sondern auch grundlegend renoviert werden. Schließlich stammen nicht wenige Elemente noch aus den 60ern, 70ern und 80ern und sind dementsprechend veraltet. Unter dem Schlagwort „Ground Systems Development and Operations“ investiert die NASA etwa 500 Millionen Dollar pro Jahr in diese Arbeiten.

1. Das Vehicle Assembly Building (VAB)
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Bild vergrößernDas würfelförmige VAB von außen (September 2014).
(Bild: NASA/KSC)
Schon von Weitem ist dieses riesige, würfelförmige Gebäude erkennbar. In den 60ern für das Apollo-Programm erbaut, misst es 160 Meter in der Länge und 158 Meter in der Breite. An den Außenwänden ist die größte amerikanische Flagge der Welt zu sehen: 63 Meter breit und 33 Meter hoch. Im Inneren existieren vier „Buchten“ (High Bays), die jeweils über eine fast 140 Meter hohe Tür verfügen. Hier wurden die Raketen in senkrechter Ausrichtung zusammengebaut. Die Buchten sind durch einen mittigen Umsetzgang miteinander verbunden. Durch ihn können große Raketenteile in das VAB hereingerollt, hochgehoben und in der jeweiligen High Bay zusammen mit anderen Elementen zu einer fertigen Rakete zusammengebaut werden. In den unteren Bereichen des Gebäudes können Raketenteile aufbewahrt werden, bis sie gebraucht werden. Fünf Kräne heben die einzelnen Komponenten hoch und setzen sie sorgfältig an der gewünschten Stelle ab. Mit einem Innenvolumen von 3.664.883 Kubikmetern zählt das VAB zu den größten Gebäuden der Welt.

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Bild vergrößernDas SLS wird in der High Bay 3 zusammengebaut- Illustrstration
(Bild: NASA/KSC)
Hier soll nach der Saturn V, der Saturn IB, dem Space Shuttle und der Ares 1-X auch das Space Launch System zusammengebaut werden. Dafür muss das Gebäude umgebaut und renoviert werden. 2013 wurden alle Space Shuttle-Plattformen in der High Bay 3 ausgebaut, um Platz für die zehn neuen Plattformen für das SLS zu machen. Diese werden die Rakete umgeben, sodass die Arbeiter an der Rakete arbeiten können. Die neuen Plattformen können nach vorne, nach hinten, nach oben und nach unten bewegt werden, um auch den Zusammenbau anderer Raketen zu unterstützen. Über 240 Kilometer Kupferkabel wurden entfernt und durch moderne Glasfaserleitungen ersetzt. Wasserrohre aus Apollo-Zeiten sollen ebenfalls ersetzt werden. Alte oder unnötige Geräte wurden entfernt, die Türen der High Bays repariert. Auch der 175-Tonnen Kran wird modernisiert.

2. Die Crawler-Transporter
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Bild vergrößernDie beiden Crawler von oben gesehen(August 2010).
(Bild: NASA/KSC)
Die beiden Crawler-Transporter der NASA gelten als die zweitgrößten Fahrzeuge der Welt. Ihr Bau begann 1963, 1965 waren sie fertiggestellt. Zuerst fuhren sie die Startplattform mitsamt der Saturn-Rakete für das Apollo-Programm vom VAB zur Startplattform, dann viele Jahre lang das Space Shuttle. Die Maschinen fahren auf insgesamt acht Ketten, von denen je zwei von vier 375 PS-Elektromotoren angetrieben werden. Den nötigen Strom für sie erzeugen insgesamt zwei Dieselmotoren, deren Energie von vier Generatoren in Strom umgewandelt wird. Ein Crawler ist 40 Meter lang, 35 Meter breit und maximal acht Meter hoch. Ein Crawler wiegt über 2.800 Tonnen, er kann ohne Last fast vier km/h schnell fahren. Da der Weg zur Startplattform eine Steigung beinhaltet, verfügt jeder Crawler über vier Hydraulikkolben, die jederzeit eine waagerechte Ausrichtung der Startplattform auf ihm gewährleistet. CT-1 ist etwa 3.150 km, CT-2 etwa 3.550 km gefahren.

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Bild vergrößernCrawler Nummer 2 von vorne gesehen(Februar 2015).
(Bild: NASA/KSC)
2012 wurde damit begonnen, CT-2 (Crawler Transport 2) zu modernisieren und für den Transport der Startplattform mitsamt dem SLS zu modifizieren, denn das SLS ist deutlich schwerer als das Space Shuttle. Zunächst wurden zwei neue Dieselmotoren und Generatoren installiert, die wesentlich leistungsfähiger als die alten waren. Daraufhin wurden neue Rollenlager, ein modifiziertes Schmiermittelsystem und ein neues Temperaturanzeigesystem installiert. Die Fahrerkabinen und Bremsen wurden modernisiert und verstärkt. Auch die hydraulischen Kolben werden verstärkt, um das höhere Gewicht des SLS tragen zu können. Diese Verbesserungen sollen Ende 2016 abgeschlossen sein, der andere Crawler kann für den Transport kommerzieller Trägerraketen eingesetzt werden.

3. Der Mobile Launcher (ML) und LC-39B
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Bild vergrößernEine Luftaufnahme des Startplatzes 39B(Juli 2013).
(Bild: NASA/KSC)
Auf dem Gelände des Kennedy Space Centers gibt es zwei Raketenstartplätze: LC-39A und LC-39B. Das SLS soll von dem Startplatz LC-39B abheben. Auch LC-39B hat eine lange Geschichte: Gebaut in den 60ern, startete hier Apollo 10, die Generalprobe für die erste bemannte Landung auf dem Mond, sowie drei Missionen zur Raumstation Skylab. 53mal startete hier das Space Shuttle, darunter 2005 STS-114, der denkwürdige „Return to Flight“ nach dem Absturz der Columbia. 2008 wurden für das inzwischen eingestellte Constellation-Programm drei Blitzableitertürme errichtet, im September 2010 wurde dann damit begonnen, die FSS (Fixed Service Structure) und die RSS (Rotating Service Structure) abzureißen. Dabei handelte es sich um zwei Zugangstürme für das Space Shuttle. So verfügt der Startplatz nun über ein sogenanntes modernes „Clean-Pad“-Design, bei dem es nur die nötigsten zusätzlichen Strukturen auf dem Startplatz gibt. Die Modernisierungen konzentrieren sich hier vor Allem auf den Flammengraben, durch den die Abgase der Rakete geleitet werden.

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Bild vergrößernDer fertiggestellte Mobile Launcher. Unten ist die Basis zu erkennen, auf der der Zugangsturm steht(Oktober 2010).
(Bild: NASA/KSC)
Das SLS wird mithilfe des Crawlers auf dem Mobile Launcher (ML) zum Startplatz gefahren, um dort zu starten. Diese Startplattform ist noch relativ neu: 2009 wurde mit ihrem Bau begonnen, 2010 war sie fertiggestellt. Ursprünglich wurde sie für die Ares 1-Trägerrakete gebaut, die jedoch aus Kostengründen eingestellt wurde. Nun soll von ihm aus das SLS starten. Der Mobile Launcher besteht zum Einen aus der zweigeschossigen Basis, etwa 50 Meter lang, 41 Meter breit und etwa 14 Meter hoch. Zum Anderen steht hinten auf dieser Basis ein Zugangsturm, mithilfe dem unter anderem die Astronauten in das Raumschiff oben auf der Rakete einsteigen können. Dieser Turm ist etwa 108 Meter hoch, alle sechs Meter existiert ein Stockwerk, damit das Personal Zugang zu der Rakete und dem Werkzeug hat. Der Mobile Launcher steht auf sechs Füßen und wiegt etwa 3.000 Tonnen.

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Bild vergrößernDer Mobile Launcher wird durch einen zusätzlichen Stahlträger verstärkt. (Juni 2014)
(Bild: NASA/KSC)
Da die Auslegung von SLS und Ares 1 unterschiedlich ist, muss der Flammenschacht des Mobile Launchers geändert, seine Struktur verstärkt und der Turm mit neuen Zugangsarmen versehen werden. Bisher hatte der Mobile Launcher nur einen Flammenschacht für den Abgasstrahl der Ares 1-Erststufe, nun wird die Struktur derart modifiziert, dass drei Flammenschächte für die Hauptstufe mit den vier Haupttriebwerken und den beiden Feststoffbooster existieren. Wegen dem höheren Gewicht des SLS wird zudem die Basis des ML verstärkt. Das Lärmunterdrückungssystem, Gasleitungen, elektronische Systeme und die Klima- und Feuerwarnanlagen werden modifiziert. Auch steht die Montage von mehreren verschiedenen „Armen“ an dem Mobile Launcher an. Diese können an die Rakete heran- und wieder weggeschwenkt werden und erfüllen unterschiedliche Zwecke. Sie werden momentan noch gefertigt und am Boden in der Launch Equipment Test Facility getestet.

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Bild vergrößernDas SLS wird auf dem Mobile Launcher zum Startplatz gerollt- Illustration.
(Bild: NASA/KSC)
Unten an der Basis des Mobile Launchers gibt es zwei TSMUs (Tail Service Mast Umbilicials), die die Hauptstufe der Rakete betanken, sowie insgesamt acht VSPs (Vehicle Support Posts), auf denen die beiden Feststoffbooster gelagert sind. Oben an dem Zugangsturm gibt es den Vehicle Stabilisator Arm (VSA), der verhindert, dass das SLS während dem Transport zur Startrampe umkippt. Mithilfe des ICPSU (Interim Cyrogenic Upper Stage Umbilicial) wird die Oberstufe betankt, mit dem OSMU (Orion Service Module Umbilicial) eine Verbindungen zu dem Servicemodul des Orion-Raumschiffs hergestellt. Die Astronauten betreten das Raumschiff durch den Crew Access Arm (CAA), das Bodenpersonal kann mithilfe der beiden CAAs an der Rakete arbeiten. Mithilfe des CSITU (Core Stage Inter Tank Umbilicial) kann überschüssiger, gasförmiger Wasserstoff aus der Hauptstufe abgepumpt werden.

Und was ist mit Orion?
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Bild vergrößernDas Operations and Checkout Building von außen. (September 2014)
(Bild: NASA/KSC)
Nicht nur das Space Launch System soll seinen Beitrag dafür leisten, dass Menschen wieder zu Zielen jenseits des niedrigen Erdorbits aufbrechen, sondern auch Orion, das neue Raumschiff der US-amerikanischen Luft- und Raumfahrtagentur NASA. Um dieses Raumschiff auf seinen Flug vorzubereiten, existieren ebenfalls Bodenanlagen am KSC. Dazu zählt etwa das Neil Armstrong Operations and Checkout Building (O&C Building). Dieses geschichtsträchtige Gebäude wurde von 2007 bis 2009 renoviert, hier wird das Raumschiff zusammengebaut. In der LASF (Launch Abort System Facility) wird das turmförmige Startabbruchsystem zusammengebaut, bevor es auf Orion aufgesetzt wird. In der MPPF (Multi-Payload Processing Facility) wird das Raumschiff mit Treibstoff und anderen Flüssigkeiten und Gasen betankt.

Ablauf
NASA

Bild vergrößernDas SLS während des Zusammenbaus im VAB- Illustration.
(Bild: NASA)
Um einen Start des SLS und Orion vorzubereiten, werden zunächst die einzelnen Segmente der Feststoffbooster per Zug und die Hauptstufe des SLS per Leichter zum KSC befördert. Die Segmente werden in der Rotation Processing and Surge Facility vorbereitet, wo sie auf die verschiedenen Verkleidungen der Feststoffbooster treffen, die vorher in der Booster Fabrication Facility hergestellt wurden. Als nächstes fährt der Crawler-Transporter den Mobile Launcher von seinem Parkplatz in die High Bay 3 des Vehicle Assembly Buildings hinein, wo dann der Zusammenbau (Stacking) der Rakete beginnt. Beginnend mit dem linken Booster werden zunächst die Feststoffbooster aufeinandergesteckt. Nach einer Inspektion in dem Umsetzgang wird dann die Hauptstufe zwischen den beiden Boostern befestigt. Es folgt die Montage der Oberstufe, die zuvor in der MPPF vorbereitet wurde. Daraufhin wird Orion -oder eine andere Nutzlast- auf der Oberstufe der Rakete befestigt. Als Letztes wird dann das Startabbruchsystem auf Orion aufgesetzt. Die fertige Rakete wird dann rigoros überprüft.

NASA

Bild vergrößernDer Mobile Launcher mitsamt dem SLS auf dem Startplatz- Illustration.
(Bild: NASA)
Dann ziehen sich die Plattformen zurück, und der Mobile Launcher mitsamt dem fertigen SLS setzt sich in Bewegung. Nachdem die knapp sieben Kilometer zum Startplatz LC-39B zurückgelegt sind, werden dort weitere Tests stattfinden, unter anderem eine Demonstration des Countdowns. Danach wird die Rakete auf ihrer Startplattform wieder für weitere Vorbereitungen ins VAB zurückgerollt, die nicht beim LC-39B stattfinden können. Der zweite Rollout dient dann zum Start: Wieder angekommen am Startplatz wird hypergolischer Treibstoff getankt und der Countdown beginnt. Dort werden letzte Vorbereitungen durchgeführt und die Rakete betankt. Nach der Mission landet Orion dann mithilfe von Fallschirmen im pazifischen Ozean. Dort wird die Kapsel von der US-Marine geborgen und wieder zurück an Land gebracht, wo sie dann entleert wird.

Und was ist mit den privaten Firmen?
Boeing

Bild vergrößernSo stellt sich Boeing die Herstellung und Wartung ihres CST-100 in der OPF-3 vor- Illustration.
(Bild: Boeing)
Nicht nur staatliche Raumfahrt in Form von Orion und dem SLS soll am KSC durchgeführt werden. Zahlreiche Gebäude und Einrichtungen wurden von privaten Raumfahrtunternehmen übernommen, damit sie von hier aus kommerzielle Raumfahrt betreiben können. Boeing hat die OPF-3 (Orbiter Processing Facility 3, eine ehemalige Shuttle-Hangar) übernommen, um dort ihr kommerzielles CST-100 (Commercial Space Transportation 100)-Raumschiff zusammenzubauen. In den OPFs 1 und 2 wartet die US-Luftwaffe ihren geheimnisvollen X-37B Raumgleiter. Die Firma Stratolaunch möchte von der Shuttle Landing Facility (SLF), einer ehemaligen Landebahn für das Space Shuttle, aus ihr gewaltiges Trägerflugzeug für eine luftstartende Rakete starten und landen. Sollte der Startplatz 39B nicht für SLS-Starts benötigt werden, können dort kommerzielle Raketen starten. Doch eine Firma stellt all diese Bemühungen in den Schatten: SpaceX.

NASA

Bild vergrößernLC-39A wird von SpaceX umgebaut. Im Vordergrund ist der Hangar zu erkennen. (Februar 2015)
(Bild: NASA)
Diese private Raumfahrtfirma hat 2014 den anderen Startplatz des Kennedy Space Centers neben LC-39B erworben: LC-39A. Hier startete Apollo 8, der erste bemannte Mondflug, Apollo 11, die erste bemannte Mondlandung, STS-1 und STS-135, der erste und der letzte Shuttleflug 1981 und 2011. In Zukunft soll hier die Falcon Heavy abheben, ein äußerst leistungsfähiger Satelltitenträger. Auch werden von hier aus die bemannten Dragon-Raumschiffe von SpaceX zur Internationalen Raumstation aufbrechen. Dazu laufen momentan an diesem Startplatz die Arbeiten mit Hochdruck: Ein komplett neuer Hangar, in der die Raketen anders als im VAB nicht senkrecht, sondern in horizontaler Ausrichtung zusammengebaut werden sollen, wird auf dem Crawlerweg errichtet. Auch an einem sogenannten Transporter-Erector wird gebaut, einer Struktur, die die Rakete zum Startplatz transportiert und sie dort aufrichtet. Auch wird durch ihn die Rakete an die Bodenanlagen angeschlossen und betankt. Der Flammengraben wird ebenfalls renoviert. Die FSS (Fixed Service Structure) soll an Ort und Stelle bleiben, mit ihr werden in Zukunft wertvolle militärische Nutzlasten vertikal auf die Rakete aufgesetzt und die Astronauten in das Dragon-Raumschiff einsteigen. Die RSS (Rotating Service Structure) wird dagegen wohl abgerissen, für die ersten Starts wird sie jedoch noch stehengelassen.