Ein Beitrag von Martin Knipfer. Quelle: NASA, ATK, raumfahrer.net.

Die Entwicklung der neuen Schwerlastrakete der NASA, das Space Launch System (SLS), macht stetig Fortschritte. Ein Meilenstein dieser Entwicklungsarbeiten besteht darin, dass das Team, das für die Entwicklung der Booster zuständig ist, am 6. August erfolgreich das Critical Design Review, eine rigorose Designprüfung, für diese Komponente abgeschlossen hat. An diesem Prozess, bei dem fast 1.200 Dokumente bezüglich der Feststoffbooster im Marshall Space Flight Center in Huntsville, Alabama, begutachtet und überprüft wurden, waren mehr als 330 Experten von verschiedenen NASA-Zentren und der Herstellerfirma ATK waren beteiligt. „Diesen Meilenstein zu erreichen, ist eine große Errungenschaft für die NASA und ATK, um die Booster für das Space Launch System zu bauen“, meinte Charlie Precourt, Vizechef von ATK.

Mit diesem abgeschlossenen Critical Design Review können nun Qualifikationstests des Designs der Feststoffbooster beginnen. Ein Bestandteil dieser Tests ist die Testzündung eines Boosters, genannt QM-1 (Qualification Motor-1). Dieser Test soll Ende 2014/ Anfang 2015 auf einer ATK-Einrichtung in Promontory, Utah, stattfinden. Dabei soll ein waagerecht am Boden befestigter Feststoffbooster für Testzwecke gezündet werden. Danach ist geplant, 2016 mit dem Design Certification Review die Booster für ihren Einsatz zu zertifizieren. Ebenfalls soll in diesem Jahr das SLS Vertical Assembly Center (nicht zu verwechseln mit dem Vehicle Assembly Building), in dem die Treibstofftanks der Hauptstufe gefertigt werden sollen, eröffnet werden. Auch eine Testzündung eines RS-25 Triebwerks, wie es in der Hauptstufe des SLS eingesetzt werden soll, wird noch dieses Jahr stattfinden. Frühere, bereits erreichte SLS-Meilensteine bezüglich der Feststoffbooster beinhalteten Tests mit der Verkleidung, der Avionik und der Kontrollsysteme.

Bei einem Flug des Space Launch Systems sollen zwei seitlich angebrachte Feststoffbooster zum Einsatz kommen. Sie basieren auf den SRBs des Space Shuttles, sollen jedoch statt über vier über fünf Segmente des Treibstoffs HTBP verfügen. Mit der Entwicklung derartiger Booster wurde bereits im Zuge des inzwischen gestrichenen Constellation-Programms begonnen. Ein einzelner Booster des Space Launch Systems wird 53,86 m lang, 3,71 m breit und 731,88 t (mit Treibstoff befüllt) schwer sein. Er soll fast 14 MN Schub über zwei Minuten lang produzieren können. Nahezu unverändert von dem SRB des Shuttles werden Planungen zufolge die Struktur, die Hülle aus Stahl, die Schubvektorsteuerung und die Düse übernommen werden. Neu werden jedoch neben dem fünften Segment Treibstoff die verbesserte Avionik und die Hülle, die auf den giftigen Stoff Asbest verzichtet, sein.

Das SLS soll künftig als neue Schwerlastrakete der NASA dienen. Unter anderem will man auf ihr das Orion- bzw. MPCV- Raumschiff zu verschiedenen Zielen jenseits niedriger Erdumlaufbahnen (low earth orbits, LEOs) starten. Derzeit ist geplant, Ende 2017 mit der Mission EM-1 den Erstflug durchzuführen. Dabei soll ein unbemanntes MPCV mit einem europäischen Servicemodul am Mond vorbei fliegen. 2021 soll ein ähnlicher Flug bemannt stattfinden, und es wird darüber nachgedacht, bei diesem Flug einen zuvor eingefangenen Asteroiden anzufliegen und zu untersuchen. Der Erstflug der Orion MPCV-Kapsel soll noch dieses Jahr stattfinden. Eine Rakete vom Typ Delta-IV-Heavy soll bei der Mission EFT-1 die unbemannte Raumkapsel bis auf einen Abstand von rund 5.500 km von der Erde schicken.

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• Space Launch System (SLS) – Kosten/Nutzen/Meinungen/künftige Entwicklung

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Ein Beitrag von Thomas Weyrauch. Quelle: ATK, OSC, SES, Vanguard.

Das beim Start rund 3.138 kg Kilogramm schwere, von der Orbital Sciences Corporation (OSC) basierend auf dem Satellitenbus GEOStar-2 konstruierte Raumfahrzeug war am 3. Dezember 2013 auf einer Falcon-9-Rakete vom Startkomplex 40 der Cape Canaveral Air Force Station (CCAFS) im US-amerikanischen Bundesstadt Florida aus in den Weltraum gebracht worden. Nach fünf auf das Aussetzen folgende Brennphasen seines bordeigenen Apogäumsmotors hatte es eine geostationäre Umlaufbahn erreicht.

An Bord von SES 8 befinden sich 24 gleichzeitig betreibbare K_u-Band-Transponder mit einer zwischen 36 und 54 Megahertz umschaltbaren Bandbreite. Zusätzlich vorhanden ist ein im K_a-Band-Bereich arbeitendes Kommunikationssystem.
An zwei Seiten des Satelliten-Hauptkörpers befindet sich je ein aufklappbarer 2,5 x 2,7 Meter Antennenreflektor. Auf der im Regelbetrieb der Erde zugewandten Seite des Satelliten-Hauptkörpers befindet sich ein zusätzlicher, fix montierter Reflektor mit einem Durchmesser von 1,45 Metern. Alle drei in San Diego im US-amerikanischen Bundesstadt Kalifornien basierend auf Kompositmaterial hergestellten Antennenreflektoren lieferte Vanguard Space Technologies (Vanguard), ein 1994 gegründeter Zulieferer für die Luft- und Raumfahrtindustrie.

Mit SES´ von Lockheed-Martin gebautem NSS 6 ist SES 8 bei 95 Grad Ost im Geostationären Orbit in Kolokation positioniert. Dort dienen die K_u-Band-Transponder des neuen Satelliten der Versorgung des Südens von Asien und von Indochina. Mit ihnen sollen unter anderem direkt empfangbare Fernsehprogramme für Indien, Laos, Thailand und Vietnam ausgestrahlt werden. Die K_a-Band-Nutzlast adressiert Nutzer im asiatisch-pazifischem Raum. Die kombinierte Nutzlastleistung liegt laut OSC bei insgesamt rund 5 Kilowatt.
Die Energieversorgung der Satellitensysteme übernehmen zwei Solarzellenausleger von Alliant Techsystems Inc. (ATK) Goleta, Kalifornien, Typ Planar Unfolding Modular Array alias PUMA. Sie bestehen aus jeweils vier Segmenten und sind mit Galliumarsenidzellen ausgestattet. Der Speicherung von elektrischer Energie an Bord dienen zwei Lithiumionen-Akkumulatorensätze mit einer Kapazität von jeweils über 4.840 Wattstunden. Die Auslegungsbetriebsdauer von SES 8 im All beträgt mindestens 15 Jahre.

SES 8 ist katalogisiert mit der NORAD-Nr. 39.460 und als COSPAR-Objekt 2013-071A.

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• Falcon 9v1.1 mit SES-8

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Ein Beitrag von Thomas Weyrauch. Quelle: ATK.

Das zusätzliche Frachtmodul, dass in einer erweiterten Frachttransportkonfiguration der Liberty-Rakete zum Einsatz kommen soll, wird von ATK als LLM für Liberty Logistics Module bezeichnet. Sein Transport erfolgt nach den Plänen von ATK in einem Bereich zwischen der bemannten Besatzungskabine und der Antriebseinheit des Raumschiffs an der Spitze einer Liberty-Rakete.

Konstruktiv möchte ATK das LLM aus dem Aufbau der in der Vergangenheit von Space-Shuttles zur ISS-Versorgung verwendeten Logistikmodule vom Typ MPLM (für Multi-Purpose Logistic Module) mit einem Durchmesser von rund 4,6 m ableiten. Wie ein MPLM soll ein LLM mit einem US-amerikanischen standardisierten Kopplungsmechanismus (common berthing mechanism) ausgerüstet werden.

Die Verbindung eines LLM mit der ISS würde in Zukunft deshalb genau so ablaufen, wie mit den MPLMs verfahren wurde. Ein Arm der Station greift das Modul und führt es millimetergenau an den entsprechenden Kopplungsstutzen der ISS heran, bis die Verbindungseinrichtungen von Station und Modul in Aktion treten können.

Die in einem druckbeaufschlagten LLM zur ISS transportierbare Frachtmenge beziffert ATK auf 5.100 Pfund, umgerechnet etwas über 2.313 kg. Der in einem LLM zur Verfügung stehende Raum könnte zum gleichzeitigen Transport von vier wissenschaftlichen Racks in voller Baugröße verwendet werden. Und beim entsprechenden Raketenstart könnten die zur Bedienung der Racks ausgebildeten Wissenschaftsastronauten in der aus Verbundwerkstoff gebauten Besatzungskabine von Liberty gleich mit zur ISS gebracht werden, preist ATK das System an.

Bei einem einzigen Flug einer Liberty-Rakete könnte außerdem neben den bis zu sieben Astronauten und den rund 2.300 kg Fracht in einem LLM zusätzliches Transportgut in einem nicht druckbeaufschlagten Bereich des Raumschiffs zur ISS gelangen. Während der Vorbereitung eines Fluges auf der Startanlage und dem anschließenden Aufstieg der Rakete ist der Frachtbereich des Liberty-Raumschiffs laut ATK von einer leichtgewichtigen Verkleidung geschützt, welche abgeworfen wird, sobald die Atmosphäre dünn genug geworden ist.

Einen ersten unbemannten Testflug der Liberty-Rakete, angetrieben von einem aus den Boostern des Space-Shuttles abgeleiteten Fünfsegment-Feststoffbooster von ATK und versehen mit einer von Astrium aus der Zentralstufe der Ariane 5 weiterzuentwickelnden zweiten Stufe, plant ATK für das Jahr 2014. Für 2015 ist ein weiterer unbemannter Testflug angesetzt. Erste bemannte Flüge erwartet ATK im Jahr 2015. Dann sollen Liberty-Besatzungen auch die ISS erreichen.

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• Thema Liberty

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Ein Beitrag von Günther Glatzel. Quelle: Commercial Space Watch, ATK, NASA.

Bisher finanziert ATK das Projekt aus eigener Tasche. Auch wenn man in der nächsten CCDev-Runde unberücksichtigt bleiben würde, wolle man es weiter verfolgen. Allerdings seien dann die zeitlichen Ziele kaum realisierbar. Gegenwärtig geht man davon aus, dass ein erster Testflug 2014 und ein bemannter Test bereits 2015 erfolgen könnte.

Das Liberty-Konzept sieht vor, dass auf einen erweiterten Feststoff-Booster die Zentralstufe einer Ariane-5-Trägerrakete aufgesetzt wird. Auf dieser sitzt letztlich die Nutzlast, die eine ebenfalls von ATK entwickelte Kapsel aus Verbundwerkstoff sein könnte. Ein Rettungssystem soll hier integriert werden. Es wird aber auch geäußert, dass die Rakete andere Raumschiffe wie die CST-100 von Boeing transportieren könnte und dies unter Nutzung bestehender Infrastruktur und Montagehallen.

Betont wurde, dass die gesamte Rakete auf bewährter Technik beruht, über nur zwei Triebwerke mit hoher Zuverlässigkeit verfügt und eine Flugbahn verfolgen kann, auf der in jeder Phase der effektive Einsatz eines Startabbruchsystems die Rettung der Besatzung ermöglichen könnte. Darin unterscheidet sich Liberty von anderen Trägern. Hier werden in der ersten Stufe mehrere Triebwerke eingesetzt, bei denen der Ausfall eines einzigen Systems zum Scheitern der Gesamtmission führen könnte.

Die Kapsel, bei der der Druckkörper aus Verbundwerkstoff bestehen soll, ist eine im Auftrag der NASA durchgeführte Studie von ATK der vergangenen Jahre. Das Projekt begann Anfang 2007 und seit Januar 2009 wurden wiederholt ausführliche Tests am Langley Research Center der NASA durchgeführt. Insbesondere standen hier Messungen der Zug- und Druckbelastung sowie bei Vibrationen auf dem Plan. Und nicht nur die NASA hofft, dass Verbundwerkstoffe zukünftig in der Raumfahrt eine große Rolle spielen können.

• Orion-Kapsel aus Verbundwerkstoff

Partner von ATK bei der Liberty-Entwicklung sind Astrium (2. Stufe), Lockheed (Kopplungs- und Rendezvoustechnik), Safran/Snecma (Vulcain-2-Triebwerk), Safran/Labinal (Verdrahtung), L-3 Communications Cincinnati Electronics (Telemetrie, Startabbruchsysteme und Avionics) und Moog (Schubvektor- und Antriebssteuerung).

Damit reiht sich Liberty allerdings in eine recht lange Reihe von Projekten ein, die eine staatliche finanzielle Förderung erwarten und zumindest kurzfristig von NASA-Aufträgen leben müssten. Neben Lockheeds Orion-Projekt mit einem SLS als Träger stehen weitere Unternehmen wie Boeing (CST-100/Atlas), SpaceX (Dragon/Falcon), SNC (Dream Chaser) oder Blue Origin (New Shepard) im Rahmen des CCDev-Programms in der Schlange. Währenddessen werden die Aussichten auf Förderung durch Kürzung der von der NASA beantragten Mittel eher geringer.

Raumcon:

• Ares vs. Liberty

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Ein Beitrag von Daniel Maurat. Quelle: Spaceflight Now, ATK.

Die benutzten Booster sollen demnach zum Hersteller ATK nach Brigham City, Utah, gebracht, gewartet und schließlich eingelagert werden.

Man plant, für das SLS, einen Schwerlastträger, der die Ares-Raketen des gestrichenen Constellation-Programms ersetzen soll, 5-Segment-Booster auf Basis des 4-Segment-SRBs zu nutzen. Damit bietet sich auch an, gleich Shuttle-Hardware zu nutzen, anstatt neue Boostersegmente zu bauen, was zudem Kosten einsparen würde. Auch könnte man die Booster für die Liberty-Rakete von ATK nutzen. Diese ähnelt der Ares I, wobei man die Erststufe der Ariane 5 als Zweitstufe nutzt.

Raumcon:

• ARES vs. Liberty

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Ein Beitrag von Thomas Weyrauch. Quelle: NASA, NASA-TV.

Für den Brennversuch im Teststand T-97 (Large Motor Static Firing Test Facility, Einrichtung für statische Brenntests großer Motore) auf dem Testgelände des Motorherstellers ATK in Promontory nördlich von Salt Lake City war der Fünfsegmentbooster in waagerechter Lage eingebaut. Der DM-2 genannte Feststoffbooster (DM steht für „Development Motor“ oder auch „Demonstration Motor“) wurde am 31. August 2010 gegen 17:27 Uhr MESZ gezündet und brannte dann rund zwei Minuten. Daten zum erzielten Schub, zum Verhalten der Schubvektorsteuerung, zum erzeugten Lärm und entstehenden Vibrationen wurden aufgezeichnet. Mehr als 760 Sensoren erfassten die gewünschten Informationen zu 53 verschiedenen Testthemen. Noch nie zuvor war ein Booster diese Formats mit derartig viel Messtechnik ausgerüstet in einem Test betrieben worden.

Während des statischen Brennversuchs des zur Simulation von Startbedingungen bei kühlem Wetter vorher auf rund 4,5 Grad Celsius heruntergekühlten Motors sollte ein Schub von umgerechnet mehr als 16.000 Kilonewton erzeugt werden. Eine vorläufige Bewertung der beim Test gewonnenen Daten geht davon aus, dass sich der Fünfsegmentbooster im Test hervorragend verhalten hat, wurde in der Pressekonferenz nach dem Test mitgeteilt. Die in dem Booster verwendeten Segmentgehäuse waren zuvor bei zusammen 59 Missionen des Shuttle-Programms zum Einsatz gekommen.

Raumcon:

• DM-2 Fünfsegmentmotortest

Der Beitrag Booster DM-2 erfolgreich getestet erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Thomas Weyrauch. Quelle: ATK, NASA. Vertont von Peter Rittinger.

Der Test des DM-2 genannten Feststoffboosters (DM steht für „Development Motor“ oder auch „Demonstration Motor“) soll laut ATK Anfang September 2010 stattfinden, die NASA nannte zuletzt den 2. September 2010 als Termin. Im Rahmen des Constellation-Programms wurde am 10. September 2009 bereits der Feststoffbooster DM-1 mit fünf Segmenten getestet. Die dabei gewonnenen Daten will man mit denen des neuen Probelaufs und denen des Fluges der Ares I-X am 28. Oktober 2009, bei dem ein Booster mit vier treibstoffgefüllten Segmenten und einem Dummysegment zur Anwendung kam, vergleichen.

Der für NASAs Ares-I-Raketen entworfene Fünfsegment-Feststoffbooster, auch RSRMV für „Reusable Solid Rocket Motor Five“ genannt, erfuhr neben dem zusätzlichen treibstoffgefüllten Segment gegenüber den für das Shuttleprogramm verwendeten Boostern erhebliche konstruktive Änderungen. Zum Beispiel ist der Durchmesser des Halses der beweglichen Ausströmdüse des Motors vergrößert. Eine Verwendung eines ähnlichen Boosters in künftigen Raketentypen ist nicht ausgeschlossen. Davon unabhängig haben im Rahmen der Entwicklung bereits erworbene und noch zu gewinnende Erkenntnisse im Hinblick auf künftige Projekte einen grundsätzlichen eigenen Wert.

Das Verhalten des DM-2 will man während des Tests über 750 Datenkanäle beobachten. Daten zum erzielten Schub, zum Verhalten der Schubvektorsteuerung, zum erzeugten Lärm und entstehenden Vibrationen sollen erfasst werden. Außerdem gilt es, Veränderungen an der Ausströmdüse und Verbesserungen von Treibstoff und Isolation zu verifizieren. Es wird erwartet, dass der zu testende Motor einen Schub von umgerechnet über 16.000 Kilonewton erzeugen wird. ATK nennt 3.600.000 pound force (lbf).

In den Teststand (T-97 Large Motor Static Firing Test Facility, Einrichtung für statische Brenntests großer Motore) auf ATKs Testgelände in Promontory nördlich von Salt Lake City in Utah wurde der Motor zwischenzeitlich eingebaut. Der Test des Boosters erfolgt in waagerechter Lage.

Der Beitrag Booster DM-2 bereit zum Test erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Thomas Weyrauch. Quelle: NASA, ATK.

Für den Brennversuch auf dem Testgelände des Motorherstellers ATK in Promontory nördlich von Salt Lake City war der Booster mit vier treibstoffgefüllten Segmenten im Teststand in waagerechter Lage eingebaut.

Der FSM-17 genannte Feststoffbooster (FSM steht für „Flight Support Motor“) wurde gegen 19:50 Uhr MEZ gezündet und brannte rund 123 Sekunden, also etwas über zwei Minuten. Dabei wurde eine maximale Leistung von über 15 Millionen PS erzielt. Daten zu 43 verschiedenen Aspekten wurden aufgezeichnet. Auf 258 Kanälen erfolgte die Erfassung der gewünschten Informationen. Eine vorläufige Bewertung der beim Test gewonnenen Daten geht davon aus, dass sich der Booster im Test genau wie erwartet verhalten hat.

Es handelte sich um den zweiundfünfzigsten solchen Test, der erste erfolgte am 18. Juli 1977. Die Versuche mit der laufenden Produktion entnommenen Boostern erfolgten immer wieder, um Änderungen im Produktionsprozess und bei den verwendeten Ausgangsmaterialien, zum Beispiel veranlasst durch einen Wechsel von Lieferanten für Komponenten und Rohstoffe, zu validieren. Die Tests dienten auch dem Nachweis der erfolgreichen Umsetzung von Verbesserungen der Leistungsfähigkeit und Zuverlässigkeit der Booster.

Im am 25. Februar 2010 gezündeten Booster wurden Segmente eingesetzt, die bereits bei in Summe bisher 38 Shuttle-Missionen benutzt worden sind, darunter beim fünften und beim siebten Flug eines Shuttles. Er entspricht den acht Boostern, die bei den verbleibenden vier Shuttlestarts jeweils 80 Prozent des Gesamtschubs zur Verfügung stellen werden. Unterschiedliche Entwicklungsstufen des Boosters sorgten bei bis heute 129 erfolgreichen Shuttlestarts für Vortrieb.

Raumcon:

• Thema Space-Shuttle-Start mit vielen Informationen zu Boostern

Der Beitrag Letzter Test eines Shuttle-Feststoffboosters erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Thomas Weyrauch. Quelle: USAF, OSC, ATK.

Die Taurus-II-Rakete des US-amerikanischen Raumfahrtunternehmens Orbital Sciences Corporation (OSC) soll unter anderem im Rahmen einer Vereinbarung über Transportleistungen kommerzieller Anbieter (engl. Commercial Orbital Transportation Services, abgekürzt COTS) ISS-Versorger vom Typ Cygnus ins All bringen. Außerdem könnte die Taurus II die Funktionen der Delta-II-Rakete übernehmen, deren Produktion möglicherweise nicht fortgesetzt wird. Bis 5.000 Kilogramm soll eine Taurus II in einen niedrigen Erdorbit bringen können. Bei einer Mission mit einem ISS-Versorger vom Typ Cygnus sollen maximal 2.300 Kilogramm Fracht zur ISS gelangen. Der Jungfernflug der Taurus-II-Rakete ist derzeit für März 2011 geplant. Starten sollen die Taurus-II-Raketen zunächst von Wallops Island.

Die Raketen werden sich aus einzelnen Stufen verschiedener Hersteller zusammensetzen. Die Startstufe ist eine Ableitung der Zenit-Rakete und verwendet zwei Flüssigkeitstriebwerke des Typs Aerojet AJ26-62, die Kerosin mit flüssigem Sauerstoff verbrennen und überarbeitete NK-33-Triebwerke von Kuznjetsow darstellen. Der Bau der Startstufe erfolgt in der Ukraine durch das Konstruktionsbüro Juschnoje bzw. Juschmasch. Die zweite Stufe wird ein mit elektrisch betriebener Schubvektorsteuerung ausgerüsteter Castor-30-Feststoffmotor von ATK sein. Treibstoff ist modifiziertes TP-H8299, das Hydroxyl-terminiertes Polybutadien (HTPB) enthält sowie 20 Prozent Aluminium. Die Oberstufen will OSC selbst beisteuern.

Der Castor-30-Motor baut auf der Technologie des Castor-120-Motors auf. Am 9. Dezember 2009 erfolgte zum ersten Mal ein statischer Brennversuch mit einem Castor 30. Der Motor wurde rund zweieinhalb Minuten (~150 Sekunden) in einer speziellen Vakuumkammer auf dem Gelände der Arnold-Luftwaffenbasis betrieben. Der Maximalschub lag bei über 320 Kilonewton. Die Brennzeit, die im Teststand für große Raketentriebwerke mit der Bezeichnung J-6 erreicht wurde, ist die längste jemals in diesem Teststand erzielte. Der beispielsweise in der ersten Stufe der Athena-Rakete verwendete Castor-120-Motor hat eine Brennzeit von nur 83 Sekunden.

Die Brenndauer des Motors ist im Zusammenhang mit dem Schubverlauf während des Betriebs von Bedeutung für die auf die zu transportierende Nutzlast wirkenden Belastungen. Feststoffmotoren von Interkontinentalraketen können durch hohe Beschleunigungen bei vergleichsweise geringen Brenndauern für kurze Flugzeiten sorgen – beim Raumfahrzeugtransport ist ein ruhiger Flug mit sanfteren Lastveränderungen wichtiger. Entsprechend erfolgt die Auslegung des Castor-30-Motors. Der erste Test eines solchen Motors endete zur Zufriendenheit seiner Entwickler.

Neben der Verwendung in Taurus-II-Raketen von OSC ist der Einsatz des Castor-30-Motors auch in der dritten Stufe einer geplanten Rakete der US-amerikanischen Luftwaffe vorgesehen.

Der Beitrag Castor 30 für Taurus-II-Rakete erfolgreich getestet erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Thomas Weyrauch. Quelle: Orlando Sentinel, Florida Today, Raumfahrer.net.

Am Donnerstag, dem 10. September 2009, hatten die US-amerikanische Weltraumbehörde NASA und der Hersteller des Feststoffmotors ATK zum ersten Mal einen Fünfsegment-Feststoffbooster für die Ares-I-Rakete des Constellation-Programms auf dem Testgelände des Motorherstellers ATK in Promontory nördlich von Salt Lake City getestet.

Der Feststoffbooster DM-1 (DM steht für „Development Motor“ oder auch „Demonstration Motor“) wurde gegen 21.00 Uhr MESZ gezündet, und brannte etwas über zwei Minuten. Daten zum erzeugten Schub von umgerechnet über 16.000 Kilonewton, zum Verhalten der Schubvektorsteuerung, zum ausgesandten Lärm und den entstandenen Vibrationen wurden aufgezeichnet. 650 Sensoren erfassten die gewünschten Informationen.

Vorläufige Ergebnisse wurden als außergewöhnlich gut darstellt, der Test solle bewiesen haben, dass die Ares-I-Rakete eine auf ihr fliegende Besatzung durch von Schuboszillationen verursachte Vibrationen sicher nicht in Lebensgefahr bringen würde, berichtete beispielsweise FLORIDA TODAY am 12. September 2009 unter Bezug auf Informationen von ATK. Die beim Test des DM-1 erzeugten Vibrationen sollen nach vorläufiger Einschätzung um den Faktor acht bis zehn unter dem maximal zulässigen Wert gelegen haben. Man zeigte sich einigermaßen begeistert und überlegte schon, ob vielleicht gar keine zusätzlichen Dämpfer in Aers I eigebaut werden müssen. Diese Hoffnung stellt sich nun als übereilt heraus.

Eine weitergehende Analyse der Testergebnisse hat NASA und ATK nun veranlasst, kurz nach dem Test abgegebene Bewertungen als unzutreffend darzustellen. Dass der konkrete beim Test verwendete Feststoffmotor sich in der Testumgebung bezüglich einiger Kriterien deutlich ruhiger als erwartet verhalten hat, lässt noch keinen Schluss darauf zu, wie sich ein identisch gebauter Motor im Gesamtsystem einer Ares-I-Rakete verhalten würde. Im Test war der DM-1 in waagerechter Lage an mehreren Stellen fixiert in den Teststand eingebaut.

Kent Rominger, ehemaliger Astronaut und nun Vizepäsident von ATKs Test- und Forschungsabteilung, soll zwischenzeitlich geäußert haben, dass weitere Daten benötigt würden, bevor irgendwelche Aussagen hinsichtlich der Schuboszillationen gemacht werden können. Es könne allerdings sein, dass nötige Anpassungen mit einem Dämpfungssystem nicht so umfangreich ausfallen müssen, wie zwischenzeitlich einmal vorgesehen. Kommen die Eigenfrequenzen von Feststoffmotor und vollständiger Rakete einander nahe, werde ein Dämpfungssystem nötig.

Im Zusammenhang mit der gerade laufenden Diskussion in den Vereinigten Staaten, wie das bemannte Raumfahrtprogramm fortgesetzt werden soll, und ob man am Constellation-Programm oder einer Varaiante davon festhalten will (raumfahrer.net berichtete), erscheint es nachvollziehbar, wenn von Seiten im Rahmen des Constellation-Programms mit der Entwicklung bestimmter Komponenten beauftragter Unternehmen und von Beteiligten in verantwortlichen Regierungsorganisationen die eigenen Leistungen positiv, als besonders zielführend und erfolgreich dargestellt werden.

Raumcon:

• DM-1-Fünfsegmentmotortest

Der Beitrag DM-1 Test unterschiedlich bewertet erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Thomas Weyrauch. Quelle: NASA.

Am 27. August 2009 musste beim ersten Anlauf rund zwanzig Sekunden vor der Zündung abgebrochen werden. In einer außerhalb des Boosters befindlichen elektronischen Kontrolleinheit war ein Fehler aufgetreten. Dieser Fehler verhinderte den Druckaufbau einer Hilfsenergieerzeugungsanlage (engl. auxiliary power unit, APU) zum Betrieb eines Teils der Anlagen der Schubvektorsteuerung. Nachdem der Fehler gefunden und eine Komponente der externen Kontrolleinheit ausgetauscht worden war, konnte ein Versuchscountdown mit Test der Schubvektorsteuerung zum Schwenken der Ausströmdüse am 5. September 2009 erfolgreich absolviert werden, und dem heißen Test stand nichts mehr im Wege.

Für den Brennversuch im Teststand T-97 (Large Motor Static Firing Test Facility, Einrichtung für statische Brenntests großer Motore) auf dem Testgelände des Motorherstellers ATK in Promontory nördlich von Salt Lake City war der Fünfsegmentbooster in waagerechter Lage eingebaut. Der DM-1 genannte Feststoffbooster (DM steht für „Development Motor“ oder auch „Demonstration Motor“) wurde gegen 21.00 Uhr MESZ gezündet, und brannte etwas über zwei Minuten. Daten zum erzeugten Schub, zum Verhalten der Schubvektorsteuerung, zum ausgesandten Lärm und den entstandenen Vibrationen wurden aufgezeichnet. 650 Sensoren erfassten die gewünschten Informationen.

Während des statischen Brennversuchs sollte ein Schub von umgerechnet über 16.000 Kilonewton erzeugt werden. Eine vorläufige Bewertung der beim Test gewonnenen Daten geht davon aus, dass sich der Fünfsegmentbooster im Test genau wie erwartet verhalten hat.

Raumcon:

• DM-1-Fünfsegmentmotortest

Der Beitrag Test des DM-1 erfolgreich erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Thomas Weyrauch. Quelle: NASA, ATK.

Der DM-1 genannte Feststoffbooster (DM steht für „Development Motor“ oder auch „Demonstration Motor“) soll um 21:00 Uhr MESZ gezündet werden, und 122,8 Sekunden brennen. Zuletzt war der 25. August 2009 als Testdatum genannt worden. Die jetzt bekanntgegebene Verschiebung erfolgte, um es Mitarbeitern von NASA und ATK zu ermöglichen, ihre vorgesehenen Aufgaben im Zusammenhang mit dem derzeit für den 24. August 2009 geplanten Start des Space Shuttle Discovery zur Mission STS 128 wahrnehmen zu können. ATK ist der Auftragnehmer, der für die US-amerikanische Weltraumbehörde NASA die erste Stufe für die Ares-I-Raketen des Constellation-Programms bauen soll.

Im Rahmen des Shuttleprogramms wurde bereits ein Feststoffbooster mit fünf Segmenten getestet. Dabei unterschied sich der getestete Booster bis auf das zusätzliche Segment nicht sehr von den üblicherweise bei Shuttleflügen verwendeten.

Der für NASAs Ares-I-Raketen in Entwicklung befindliche Fünfsegment-Feststoffbooster, auch RSRMV für „Reusable Solid Rocket Motor Five“ genannt, erfuhr neben dem zusätzlichen treibstoffgefüllten Segment gegenüber den für das Shuttleprogramm verwendeten Boostern erhebliche konstruktive Änderungen. Zum Beispiel ist der Durchmesser des Halses der beweglichen Ausströmdüse des Motors vergrößert.

46 Designaspekte des DM-1 werden während des Tests über 650 Datenkanäle beobachtet. Daten zum erzeugten Schub, zum Verhalten der Schubvektorsteuerung, zum erzeugten Lärm und entstehenden Vibrationen will man aufzeichnen. Es wird erwartet, dass der zu testende Motor einen Schub von umgerechnet über 16.000 Kilonewton erzeugen wird. ATK nennt 3.598.000 pound force (lbf). Der maximale Innendruck soll bei 947,3 psia liegen, und die höchste Temperatur der Verbrennungsgase bei 3.100 Grad Celsius.

Der Test des Boosters erfolgt in waagerechter Lage. In den entsprechenden Teststand (T-97 Large Motor Static Firing Test Facility, Einrichtung für statische Brenntests großer Motore) auf ATKs Testgelände in Promontory nördlich von Salt Lake City in Utah ist der Motor bereits eingebaut.

Die für den DM-1 verwendeten Segmentgehäuse waren bereits bei zusammen 48 verschiedenen Shuttleflügen verwendet worden. Das sogenannte aft skirt, ein Gehäuseteil in der Höhe des Düsenhalses, ist eines, das schon beim allerersten Start eines Space Shuttle (Flug STS-1) in einem Feststoffbooster eingebaut war.

Raumcon:

• Ares

Der Beitrag Neuer Termin für Test des Boosters DM-1 erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Thomas Weyrauch. Quelle: ATK, flightglobal.com, NASA.

Der dann um 133 Tage verschobene Test des DM-1 genannten Boosters (DM steht für „Development Motor“ oder auch „Demonstration Motor“) am Boden habe es laut ATK möglich gemacht, weiterentwickelte Herstellungsprozesse einzusetzen. Die Verschiebung des einmal für den 2. April 2009 angesetzten Brennversuchs soll es ATK ermöglicht haben, für den Test einige vorgesehene Betriebstemperaturen heraufzusetzen und zusätzliche Röntgenuntersuchungen verwendeter Bauteile vorzunehmen.

Ein zweiter Motor (DM-2) soll nach Angaben von ATK im Juni 2010 gezündet werden, im April 2011 soll dann DM-3 folgen. Die zeitlichen Abstände sind zum Teil der Tatsache geschuldet, dass für die statischen Brennversuche der großen Motoren nur ein geeigneter Teststand zur Verfügung steht.

ATK legt laut flightglobal.com auf die Feststellung Wert, dass der aktuell geplante Ablauf keine zusätzlichen Verzögerungen für das Ares-I-Programm der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA bedeutet. Der erste Test eines Fünfsegmentboosters im Flug soll nach derzeitigem Planungsstand bei der Mission von Ares-I-Y im dritten Quartal 2013 erfolgen.

Am 16. April 2009 wurde das erste Segment von DM-1 von ATKs Produktionsanlage in Promontory, Utah, zum in der Nähe gelegenen Teststand gebracht, der für die kommenden Tests eine Reihe von Modifikationen erfuhr. Unter anderem wurde eine neue Haltestruktur errichtet, die zur Fixierung des im Teststand einbauten Boosters beitragen soll.

Im Rahmen des US-Shuttleprogramms wurde bereits ein Feststoffbooster mit fünf Segmenten getestet. Dabei unterschied sich der getestete Booster bis auf das zusätzliche Segment nicht sehr von den üblicherweise bei Shuttleflügen verwendeten Boostern.

Der für NASAs Ares-I-Raketen in Entwicklung befindliche Fünfsegment-Feststoffbooster, auch RSRMV genannt, erfährt neben dem zusätzlichen Segment gebenüber den für das Shuttleprogramm verwendeten Boostern dagegen erhebliche konstruktive Änderungen.

Der Beitrag Termine für Fünfsegmentboostertests erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Thomas Weyrauch. Quelle: NASA.

Innerhalb der ersten drei Sekunden wurde der Hauptteil des festen Treibstoffes verbrannt. Über dreißig Meter hoch schlugen die Flammen aus den vier himmelwärts gerichteten Düsen des im Teststand fixierten Launch Abort Motors. Seit dem Beginn des Apolloprogramms wurde kein solcher Test mehr durchgeführt. Der Test war auch der erste mit einem Motor mit „reverse flow propulsion-Technik“ in einer solchen Baugröße. Der Durchmesser des Motors mit Verbundmaterialgehäuse beträgt etwa 92 Zentimeter, seine Länge fast 5,20 Meter. Die besondere Art und Weise, wie die Verbrennungsgase den Motor verlassen, soll nach Angaben der NASA Gewichtsvorteile haben sowie höhere Leistung und Zuverlässigkeit ermöglichen. Statt am unteren Ende des Feststoffmotors durch eine oder mehrere Düsen verlassen die Verbrennungsgase den Motor oben über vier auf einen Verteiler und Krümmer folgende Düsen, nachdem die Gase um 155 Grad abgelenkt wurden (reverse flow).

Mit über 2,22 Kilonewton Schub sollen solche Raketenmotore die Orion-Besatzungskabine im Notfall möglichst rasch von einer havarierenden Ares-I-Rakete wegbefördern. Diese Rettungsmöglichkeit soll auf der Startplattform, wie auch in Flughöhen von bis zu 91.000 Metern funktionieren. Dass ein solches Rettungssystem Raumfahrer tatsächlich ausreichend schnell in Sicherheit bringen kann, erwies sich spätestens am 26. September 1983, als ein entsprechendes russisches System names SAS die Sojus-Kapsel mit den Kosmonauten Gennadi Strekalow und Wladimir Titow von der nach der Zündung noch auf der Startplattform in Brand geratenen Rakete wegbringen konnte und der Kapsel mit ihren Insassen eine Landung in sicherer Entfernung ermöglichte.

Die Entwicklung des Orion Launch Abort Motor sah bisher zahlreiche Komponenten- und Baugruppentests. Der Launch Abort Motor wird von ATK entwickelt und gebaut. Für die Integration des Motors in das Rettungssystem der Orionkapsel ist die Orbital Sciences Corporation (OSC) zuständig, für das Orion-Gesamtsystem Lockheed Martin als Hauptauftragnehmer der NASA.

Im Frühjahr 2009 soll ein Test eines Launch Abort Motor mit einem Ingenieursmodell der Orionkapsel in voller Größe erfolgen.

Raumcon:

• Orion Hardware – Bau, Processing & Erprobung

Der Beitrag Launch Abort Motor für Orion erfolgreich getestet erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Thomas Weyrauch. Quelle: NASA.

Ziel des Testfluges ist es unter anderem, möglichst zeitig Flughardware auszuprobieren, die Bodenanlagen zu testen und vorgesehene Abläufe zu überprüfen. Ares I-X wird aus bereits entwickelten Teilen, aus Testgeräten und Dummybestandteilen zusammen gesetzt sein. In Größe, Gewicht und Form soll Ares I-X den künftigen Ares-I-Raketen entsprechen. Auf diese Weise will man bei der Entwicklung der endgültigen Version von Ares I verwertbare Daten gewinnen.

Am 7. November 2008 wurde das obere Stufenende (forward skirt) für die erste Stufe der Ares I-X von der Firma Major Tool & Machine Inc. aus Indiana, einem Vertragspartner von NASAs Auftragnehmer für den Bau der ersten Stufe von Ares I-X, Alliant Techsystems Inc. (ATK), Richtung Kennedy Space Center auf den Weg gebracht, wo es am 10. November 2008 eintraf. Im oberen Stufenende der ersten Stufe sind 12 Halterungen für Fallschirme montiert, jede der Halterungen wird Abrollvorrichtungen für zwei Leinen aufweisen. Im Rahmen des Fluges von Ares I-X soll die erste Stufe nach einem von Fallschirmen gebremsten Abstieg und einem Auftreffen auf den Ozean mit 77,25 Stundenkilometern geborgen werden.

Am 4. November 2008 war bereits der upper stage simulator (USS), der Oberstufendummy für Ares I-X, im Kennedy Space Center eingetroffen.

In den kommenden Monaten sollen alle übrigen Bestandteile von Ares I-X das Kennedy Space Center erreichen. Als nächste wesentliche Komponente wird das Simulationssegment für den Feststoffbooster der ersten Stufe, welches das fünfte Segment des Feststoffboosters der künftigen Ares-I-Raketen beim Flug von Ares I-X simulieren soll, erwartet.

Im Januar 2009 sollen schließlich alle Teile des Feststoffboosters von Ares I-X an das Kennedy Space Center geliefert worden sein. Das obere Stufenende wird vom Unternehmen United Space Alliance aus Florida, einem weiteren Vertragspartner von ATK, in der Assembly and Refurbishment Facility im Kennedy Space Center, einer Anlage für Montage-, Wartungs- und Überholungsarbeiten, fertig integriert. Dann wird es in das Vehicle Assembly Building (VAB, Gebäude für den Zusammenbau von Raketen) gebracht, wo im Frühjahr 2009 die Stackingarbeiten für Ares I-X, das Zusammensetzen der Raketenstufen und der Nutzlast, vorgesehen sind.

Ursprünglich war April 2009 als Starttermin vorgesehen, konnte aber wegen der Verschiebung der Hubble-Servicemission nicht gehalten werden, da beide auf die selbe Startrampe angewiesen sind (RN berichtete). Die NASA hatte betont, dass die Verschiebung von Ares I-X durchaus auch Vorteile hat, da so die Techniker im KSC länger Zeit haben, sich mit den gelieferten Komponenten zu befassen.

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