25.08.2003 / Autor: Michael Schumacher Raumfahrt > ISS

Space Shuttle

Alle Informationen zum amerikansichen SpaceShuttle.

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Seit 1981 dient der Space Shuttle als Arbeitspferd für das amerikanische bemannte Raumfahrtprogramm. Er ist eine Kombination aus Startfahrzeug und bemanntem Raumschiff, die drei große Bestandteile umfasst. Das Orbiter Vehicle (OV), der bemannte Teil dieser Kombination gleicht in seinem Aussehen einem Flugzeug mit Deltatragflächen.

Wenn ein Space Shuttle vom Launch Complex (LC) 39 des Kennedy Space Center (KSC) auf Merritt Island an der Atlantikküste von Florida abhebt, liefern zwei Solid Rocket Boosters (SRBs), die eine Länge von 45,5 Metern und einen Durchmesser von 3,7 Meter besitzen, einen Schub von jeweils 1.316 Tonnen und damit 71 Prozent des für den Start erforderlichen Schubes. Ihr Leergewicht beträgt 82,5 Tonnen und mit Treibstoff wiegen sie 573,7 Tonnen. Sie sind jeweils an den Seiten des 47,0 Meter langen und 8,4 Meter im Durchmesser messenden External Tank (ET) befestigt, der den wichtigsten strukturellen Bestandteil bildet und auf seinem Rücken das OV trägt. Seine Leermasse beläuft sich auf 31 Tonnen und gefüllt besitzt er eine Masse von 734 Tonnen. Der ET beinhaltet zudem die Flüssigsauerstoff- und Flüssigwasserstofftreibstoffe für die drei Space Shuttle Main Engines (SSMEs) am hinteren Ende des OV, die jeweils 170 Tonnen für den Start produzieren. Die SSMEs haben jeweils eine Länge von 4,3 Metern, sind 2,3 Meter breit und wiegen 2,9 Tonnen. Das OV besitzt zudem jeweils ein Orbit Maneuvering System (OMS) Gehäuse auf jeder Seite des Leitwerkes, die einen einzelnen 2.722 Kilogramm schubstarken Motor besitzen, der den Einschuss in die Erdumlaufbahn unterstützt, größere Manöver in der Erdumlaufbahn und das Bremsmanöver zum Verlassen der Erdumlaufbahn am Ende der Mission durchführt. Jedes Gehäuse enthält noch zwölf 395 Kilogramm schubstarke Motoren des Orbiter Reaction Control System (ORCS). Zusammen mit 14 weiteren solcher Motoren in der Nase des OV bewirken diese Düsen die Bewegung um die Roll, Pitch und Yaw Achsen für die Lagekontrolle. Jeweils zwei 11,3 Kilogramm schubstarke Motoren in jedem Gehäuse zusammen mit zwei solchen Motoren in der Nase erleichtern kleinere Manöver in der Erdumlaufbahn. Diese beiden Systeme bilden das Orbital Attitude Maneuvering System (OAMS).

Der Space Shuttle wird wie eine Rakete senkrecht gestartet. Die SSMEs werden zuerst gezündet und nur wenn ihr Funktionieren bestätigt wurde, werden die SRBs gezündet, um den für das Abheben notwendigen Schub zu produzieren. Die Hauptaufgabe der SRBs besteht darin, den Space Shuttle durch die dickeren Schichten der Atmosphäre zu heben. Nach Brennschluss, zwei Minuten nach dem Abheben, werden die SRBs abgetrennt. Mit Hilfe von Fallschirmen führen sie dann eine weiche Wasserung im Atlantik durch, werden dort geborgen und zurück nach Cape Canaveral geschleppt, um zum Hersteller zur Zerlegung, Reinigung, Instandsetzung und Vorbereitung für eine andere Mission zurückzukehren. Die beiden verbleibenden Bestandteile ET und OV setzen ihren Aufstieg in die Erdumlaufbahn fort, wobei die SSMEs weiterhin ihren Treibstoff vom ET beziehen. Sobald die erforderliche Höhe und Geschwindigkeit erreicht sind, werden die drei SSMEs abgeschaltet, der ET abgetrennt und die Motoren des OMS werden gezündet um das OV in die gewünschte Erdumlaufbahn zu bringen. Der ET tritt über dem Pazifik wieder in die Atmosphäre ein und verglüht.

Der Hauptrumpf des OV zwischen den Tragflächen beinhaltet die 18,3 Meter lange, 5,2 Meter breite und 4,0 Meter hohe Nutzlastbucht. Die Gesamtlänge des OV beträgt 37,2 Meter, seine Spannweite ist 23,8 Meter und es hat eine Höhe von 17,3 Meter. Es besitzt eine Nutzlastkapazität von 29,5 Tonnen und bringt es somit auf eine Gesamtmasse von 111 Tonnen. Das Leergewicht beträgt 68 Tonnen. Beim Start ist die Nutzlastbucht von zwei länglichen Toren verschlossen. Sobald das OV in der Erdumlaufbahn angekommen ist, werden die Nutzlastbuchttore geöffnet, damit die Radiatoren, die sich an der Innenseite befinden, dem Weltraum ausgesetzt werden können. Falls sich die Nutzlastbuchttore nicht öffnen lassen, muss der Space Shuttle unbedingt zur Erde zurückkehren bevor sich seine elektrische Ausrüstung überhitzt. Mit geöffneten Nutzlasttoren ist das OV für den Flug in der Erdumlaufbahn bereit. Auf Missionen zur ISS wird der vordere Teil in der Nutzlastbucht vom Orbiter Docking System (ODS) eingenommen, während der hintere Teil ISS Modulen, Spacehab Modulen, Multi-Purpose Logistics Modules (MPLMs) oder anderen Nutzlasten Platz bietet. Ein Remote Manipulator System (RMS) ist an einer Seite der Nutzlastbucht befestigt, um die Nutzlasten zu bewegen und bei Ausstiegen zu helfen. Der vordere Teil des OV beherbergt das Flugdeck und darunter das Mitteldeck. Im Unterdeck sind die Systeme des Raumfahrzeuges untergebracht. Der Kommandant und der Pilot steuern das OV vom Flugdeck aus. Der RMS wird von Missionsspezialisten ebenfalls vom hinteren Flugdeck aus bedient, das über große nach oben und hinten zeigende Fenster verfügt. Das Mitteldeck stellt zusätzliche Sitzplätze für die Besatzung während Start und Wiedereintritt zur Verfügung, genauso wie Schlafräume, Bordküche und Waschgelegenheiten. Vom Mitteldeck erhält man durch die Luke auch Zugang zur inneren Luftschleuse, falls sie sich an Bord befindet oder zu einem Tunnel, der zu den Modulen in der Nutzlastbucht führt.

Vor der Zündung zum Verlassen der Erdumlaufbahn müssen die Nutzlastbuchttore geschlossen werden. Das OV tritt mit der angehobenen Nase voran in die Atmosphäre ein. Sobald es sich in der unteren Atmosphäre befindet, sind seine aerodynamischen Flächen an den Tragflächen und am Leitwerk einsetzbar. Ein Microwave Scanning Beam Landing System (MSBLS) führt das OV, nun einem Segelflugzeug gleich, zur Landebahn. Das dreibeinige Fahrgestell wird erst 30 Sekunden vor der Landung ausgefahren. Das aus jeweils zwei Rädern bestehende Hauptfahrwerk setzt zuerst auf, ein Bremsfallschirm wird entfaltet um das Fahrzeug zu verlangsamen und es auf die Landebahn auszurichten, die Nase wird gesenkt, der Bremsfallschirm wird gelöst und schließlich bewirken Bremsen den Stillstand des Fahrzeuges. Danach wird das Fahrzeug von der Landebahn heruntergezogen und kehrt in die Orbiter Processing Facility (OPF) zurück, um instandgesetzt zu werden.
 
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