Ein Beitrag von Roland Rischer. Quelle: NASASpaceFlight, NASA JSC.

„Morpheus“ ist ein Projekt für ein experimentelles Fluggerät mit der Fähigkeit zu vertikalen Starts und Landungen. Der Lander wird vom Johnson Space Center zusammen mit Armadillo Aerospace entwickelt. Er dient im jetzigen Entwicklungsstadium in erster Linie als Plattform zur Erprobung neuer Technologien für autonome Landeanflüge auf Himmelskörper mit vergleichsweise geringer Gravitation und aerodynamischen Anforderungen. Zug um Zug wird das Gerät weiterentwickelt. In der Endphase wird die Experimentierplattform im Prinzip ein vollwertiges Raumfahrzeug darstellen. Mit daraus abgeleiteten tatsächlichen Landern ähnlicher Leistungsklasse sollen später zunächst Missionen zum Erdmond durchgeführt werden. Die Nutzlast beschränkt sich bislang auf etwa 500 Kilogramm. Nutzlasten können humanoide Roboter, Rover oder kleine Laboreinheiten sein. Grundsätzlich soll der Lander einen breiten Einsatzbereich innerhalb des Sonnensystems abdecken. Zu den Fernzielen zählen daher beispielsweise auch Anflüge an Asteroiden oder Landungen auf fernen Monden. Anforderung dafür ist unter anderem die Eignung für automatische Betankungen im All. Rendevouz- und Ankopplungsmanöver an ein Basis- oder Versorgungsraumschiff müssen selbständig bewältigt werden. Eine Erweiterung des Systems für größere Nutzlasten wird nicht ausgeschlossen.

Die Entwicklung des Morpheus-Landers verlief bislang nicht unproblematisch. Vor einem Jahr fanden die ersten gesicherten Flugversuche am Autokran im Johnson Space Center statt. Insgesamt 19 Flüge dienten der Feinabstimmung des Lagekontrollsystems. Danach wurde das Gerät zur Shuttle Landing Facility (SLF) im Kennedy Space Center überführt für ungesicherte Flugversuche über einem relativ kleinem Testfeld. Das Testfeld am Ende der Shuttle-Landebahn ist mit künstlichen Kratern und Felsbrocken übersät. Hier sollten Schwebe- und Ausweichmanöver über schwierigem Gelände geübt werden. Am 09. August 2012 stürzte das Testmodell bei Flugversuchen ab, geriet in Brand und explodierte. Ursache war eine Fehlfunktion bei der Steuerung über die schwenkbaren Düsen (Thrust Vector Control System TVC).

Anfang dieses Jahres wurden zunächst mit dem verbesserten Modell Morpheus 1.5B erneute Testflüge am Sicherungsdrahtseil eines Kranes im Johnson Space Center aufgenommen. Daneben existiert noch ein Morpheus 1.5C. Wesentlicher Meilenstein war eine Zündung des Haupttriebwerks über 50 Sekunden bei Prüfung der Schubvektorsteuerung TVC und des integrierten Methane Reaction Control Systems (RCS). Während das TVC-System für Ausbalancierung und Flugbewegungen verantwortlich ist, sorgt das RCS für die korrekte und stabile Ausrichtung des Landers. Getestet wurden laut NASASpaceFlight auch Folgen von extrem kurzen Triebwerkszündungen. Die Arbeiten waren offensichtlich durch nicht ganz kleine Herausforderungen geprägt. Der Zeitplan musste mehrmals nach hinten angepasst werden. Ursprünglich sollten die jetzt anstehenden Freiflugversuche am KSC im Sommer 2013 beginnen.

Im Dezember 2013 läuft nun die nächste Versuchsreihe mit gesicherten und später ungesicherten Flügen am Kennedy Space Center an. Zurück am Testfeld neben der Shuttle-Landebahn werden mit zunehmend realistischeren Anforderungen autonome Flüge in geringer Höhe in Verbindung mit dem Gefahren-Vermeidungssystem (Autonomous Landing Hazard Avoidance Technology ALHAT) stattfinden.

Neben Armadillo Aerospace arbeiten Masten Space Systems mit „Xombie“, Unreasonable Rocket mit „Blue Ball“ und die NASA selbst mit „Mighty Eagle“ an wiederverwendbaren autonomen Landesystemen in der unteren Leistungsklasse.

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• Morpheus-Projekt

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Ein Beitrag von Günther Glatzel. Quelle: Virgin Galactic, Parabolic Arc, XCOR Aerospace, Masten Space Systems, Armadillo Aerospace.

Damit befinden sich beide Firmen auf direktem Weg zu ersten raketenmotorgetriebenen Testflügen, die noch in diesem Jahr beginnen könnten.

Bei Spaceship Two waren bereits im Dezember vergangenen Jahres Tanks und Triebwerkskomponenten eingebaut worden. Außerdem hatte man an den Vorderkanten der Flügel bzw. des Rumpfes die für den Einsatz geplanten Hitzeschutzmaterialien angebracht. Diese hatten die Feuertaufe beim Abwurf und Gleitflug am 23. Dezember bestanden.

George Whitesides, CEO von Virgin Galactic, sprach auch von einem weiter gefassten Landeanflug im Vergleich zu früheren Gleitflügen. Er kündigte zudem zwei weitere reine Gleitflüge für 2013 an, von denen der erste am 3. April ausgeführt wurde. Der 27. und jüngste Triebwerkstest fand zudem am 30. März statt.

Ordentlich aufgeholt haben XCOR Aerospace, die mit ihrem Lynx genannten Raketenflugzeug wohl direkte Konkurrenten auf dem jungen Markt des Tourismus an der Grenze zum Weltall sind. Am 26. März wurde erstmals der Motor mittels Kolbenpumpen mit Kerosin als Brennstoff und flüssigem Sauerstoff als Oxydator betrieben. Der Test dauerte 67 Sekunden und alle Komponenten waren bereits in den Rumpf des Lynx integriert. Diese Brenndauer ist für den suborbitalen Raumgleiter Lynx Mark 1 zum Erreichen der Zielflughöhe vorgesehen.

Betont wurde, dass man durch die Verwendung von Kolbenpumpen auf Hochdrucktanks und Turbinen verzichten könne. Die Vorstellung geht so weit, dass die Pumpen wie Motoren in jedem PKW für eine Vielzahl von Missionen ohne Austausch verwendet werden können. Vorstellbar seien 4 Flüge pro Tag an 250 Tagen im Jahr. Die Funktionalität der neuen Technologie war zuvor bei 40 Testflügen des X-Racer unter Beweis gestellt worden.

Zu einer etwas anderen Fraktion gehört Masten Space Systems. Ihr Vehikel startet und landet senkrecht auf dem Triebwerksstrahl und ist für ballistische Forschungsmissionen oder später für Landungen auf anderen Himmelskörpern geplant. Xombie absolvierte am 25. März mit knapp 500 Metern Höhe und einem horizontalen Abstand von knapp 300 Metern zwischen Start- und Landestelle seinen bisher höchsten und weitesten Flug.

Etwas zurück liegt bereits der dritte Testflug des STIG B genannten ballistischen Systems von Armadillo Aerospace. Am 5. Januar flog das schlanke Gerät bis auf eine Höhe von 5.515 Meter und erreichte zuvor eine Höchstgeschwindigkeit von 230 m/s. Dabei wurde das Triebwerk allerdings vorzeitig abgeschaltet, weil das GPS-Signal verloren ging. Dabei handelt es sich um einen Sicherheitsmechanismus. Nach dem Ausstoß eines Ballonschirms gelang später das Entfalten des Hauptschirms nicht, so dass STIG B eine mit 55 m/s doch recht harte Landung hinlegte und beschädigt wurde.

Zuvor hatte derselbe Flugkörper im Dezember 2012 eine Landung absolviert, bei der der gesteuerte Fallschirm dafür sorgte, dass diese nur wenig vom Startpunkt entfernt erfolgte.

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• XCOR Aerospace
• Weltraumtourismus

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Ein Beitrag von Günther Glatzel. Quelle: SpaceRef, NASA, Armadillo Aerospace, Masten Space Systems.

Die NASA fördert im Rahmen der ersten Etappe eines speziellen Programms, des Commercial Reusable Suborbital Research Program (CRuSR) die Firmen Armadillo Aerospace (Texas, USA) und Masten Space Systems (Kalifornien, USA) mit insgesamt etwa 475.000 US-Dollar. Dafür sollen Testflüge der Super-Mod und Xombie genannten Systeme durchgeführt und ausgewertet werden.

Armadillo will sein Super-Mod im Herbst zweimal auf etwa 15 Kilometer Höhe bringen und anschließend sicher landen. Im Winter folgt ein Flug auf bis zu 40 Kilometer Höhe. Masten beteiligt sich mit jeweils zwei Flügen auf 5 bzw. 30 Kilometer.

Erfahrungen (und Preise) haben beide Unternehmen schon im Rahmen der Northrop Grumman Lunar Lander Challenge 2008 und 2009 sammeln können. Dabei ging es darum, mit einem Gefährt aufzusteigen, es in einer bestimmten Höhe zu halten und horizontal zu einem Zielpunkt zu bewegen. Nach der Punktlandung musste innerhalb einer kurzen Zeitspanne auch der Rückweg erfolgreich bewältigt werden. Dabei musste sich das Fahrzeug ohne Eingriff von Menschen autonom steuern. Raumfahrer.net berichtetedarübermehrfach und ausführlich.

Ziel des CRuSR-Programms sind letztlich Höhen um 100 Kilometer. „Diese beiden Prämien sind erst der Anfang einer innovativen Zusammenarbeit [der NASA] mit der Industrie, um einen erschwinglichen Zugang zum erdnahen Weltraum zu ermöglichen, wobei diese Mikrogravitationsumgebung für zukünftige wissenschaftliche und technologische Experimente evaluiert werden soll“, sagte NASA-Cheftechnologe Robert Brown im NASA-Hauptquartier in Washington.

Armadillo arbeitet bereits jetzt im Rahmen von Project M mit der NASA eng zusammen. Dabei will man einen menschenähnlichen Roboter auf den Mond bringen und dort als mechanischen Forscher einsetzen. Der Lander stammt weitgehend von Armadillo Aerospace, während der Roboter vom Robonaut-2-Projekt abgewandelt werden soll.

Während dieser suborbitalen Testserie allerdings werden Super-Mod und Xombie mit dem Automatic Dependent Suveillance-Broadcast System (ADS-B) ausgrüstet, mit dem Daten über Position und Zustand des Luftfahrzeugs an Bodenstationen übertragen werden können. Die Positionsbestimmung erfolgt an Bord des Vehikels mittels GPS.

Raumcon:

• Armadillo Aerospace (seit August 2006)
• Northrop Grumman Lunar Lander Challenge 2009

Der Beitrag Suborbitale Tests der Kommerziellen erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Günther Glatzel. Quelle: NASA, Armadillo Aerospace (Youtube-Kanal), SpaceflightNow, Masten Space Systems (Blog), Raumcon, Raumfahrer.net (Portal).

Vertont von Peter Rittinger.

Die NASA soll und will sich wieder mehr mit der Erprobung neuer Möglichkeiten befassen. Dazu gehören offiziell automatische Kopplungssysteme, entfaltbare Hitzeschutzstrukturen und Stationsmodule, weltraumgestützte Treibstoffdepots, geschlossene Stoffkreisläufe im Zusammenhang mit Lebenserhaltungssystemen sowie leistungsfähige elektrische Plasma-Antriebe (Flagship Technology Demonstration). In der zweiten Reihe steht aber noch eine Vielzahl weiterer Projekte Schlange.

Robert Brown, führender NASA-Offizieller für Technologiefragen, möchte sich hierbei ein Beispiel an Google nehmen: starte zeitig und oft innovative Projekte. Auch wenn sich einige davon im Nachhinein als ungünstig herausstellen, werden die anderen doch die Entwicklung der Raumfahrttechnik befruchten. Außerdem kann eine Vielzahl von Test-Projekten auch die Begeisterung der jungen Generation anheizen, ein Ziel, dass sich US-Präsident Obama ja bekanntermaßen auf die Fahnen geschrieben hat.

Fehlt gegenwärtig nur noch die entsprechende finanzielle Unterstützung. Senat, Repräsentantenhaus und präsidiale Vorgabe verschmelzen zu einem Kompromiss, der möglicherweise dem Erhalt bestehender Arbeitsplätze Vorrang gegenüber neuen Entwicklungen gibt.

Ein laufendes Projekt, das auf mittelfristige Unterstützung angewiesen ist, stellt Project M dar. Dabei soll ein humanoider Roboter mit einem Lander auf den Mond gebracht werden und dort zunächst in 90-Minuten-Exkursionen die Umgebung des Landeplatzes erkunden. Ein Wissenschaftler könnte dabei über Cyberbrille und -anzug sowie weitere Komponenten, mit denen beispielsweise die Bewegungen von Arm und Hand vom Robonauten auf dem Mond exakt nachvollzogen werden, ein Gefühl erhalten, selbst auf dem Mond zu stehen und zu forschen.

Mittlerweile soll der mit GM gemeinsam entwickelte Robonaut 2 mit der nächsten Shuttle-Mission zur ISS gebracht und dort ausgiebig erprobt werden. Er besteht allerdings nur aus einem Oberkörper. Beine nebst Programmen zu deren exaktem Gebrauch werden aber bereits im Rahmen von Project M entwickelt und getestet. Auch einen Lunar Lander konnte die NASA in den vergangenen Tagen erfolgreich testen.

Damit hat man einen ähnlichen Stand wie die erfolgreichen Teilnehmer an der Lunar Lander Challenge 2009, Armadillo Aeorospace, Masten Space Systems und Unreasonable Rocket. Raumfahrer.net berichtete ausführlich darüber.

Mittlerweile sind Armadillo Aerospace und Masten Space Systems aber einen Schritt weiter: sie erproben ihre Fluggeräte auf Wiederzündbarkeit des Triebwerks mit anschließender erfolgreicher Landung. Während Armadillos Fluggerät zwischenzeitlich einen kleinen Fallschirm öffnete und das Triebwerk erst nach einigen Sekunden wiedergezündet wurde, machte Mastens Xombie im Freien Fall nur eine sehr kurze Antriebspause, zu sehen in einem Firmenvideo vom 26. Mai 2010.

Raumcon:

• Project M – Der Mondrobonaut
• NASA Flagship Technology Demonstration – (Game Changing Technologies)
• Northrop Grumman Lunar Lander Challenge 2009

Verwandte Seiten:

• SpaceRef: Masten Space Re-Lights Rocket Engine in Flight (engl.)
• NASA – Project M (engl.)
• Armadillo Aerospace Testflug mit Wiederzündung (bei Youtube)

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