Quelle: DLR.

27. April 2022 – Die NASA wird 2022 mit der Mission Artemis I nach fast 50 Jahren erstmals wieder ein Raumschiff zum Mond schicken. Nun sind die ersten beiden Passagiere Helga und Zohar auf dem Weg zur NASA nach Florida. Für den unbemannten Testflug werden die „Messpuppen-Zwillinge“ im Cockpit der Orion-Kapsel sitzen. Das vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) geleitete MARE Experiment untersucht mit zwei baugleichen Phantomen die Strahlenbelastung während des gesamten bis zu sechswöchigen Fluges, speziell zugeschnitten auf den weiblichen Körper. Denn die NASA plant mit den Artemis-Flügen die erste Frau zum Mond zu schicken. Forschende des Kölner DLR-Instituts für Luft- und Raumfahrtmedizin haben das Experiment erfolgreich vorbereitet und für den Einbau am Kennedy Space Center (KSC) der NASA nun ausgeliefert. Teil des Experiments ist auch eine Strahlenschutzweste, die erprobt wird. Der Start von Artemis I ist derzeit für den Sommer 2022 geplant. Der Aufbau und Einbau der Messpuppen soll rund vier Wochen vor dem eigentlichen Start beginnen.

Außerhalb des schützenden Erdmagnetfelds ist die Strahlenbelastung für den menschlichen Organismus deutlich erhöht. Der weibliche Körper reagiert darauf wegen strahlungsempfindlicher Organe wie der weiblichen Brust noch empfindlicher als der männliche Körper. Insgesamt ist die Strahlung eine der größten Herausforderungen für längere astronautische Missionen ins tiefere Weltall bis hin zum Mars. „Mit MARE, dem größten je außerhalb der Erdumlaufbahn geflogenen Strahlungsexperiment, wollen wir herausfinden, wie genau sich die Strahlungswerte während eines vollständigen Mondfluges für Astronautinnen verhalten und welche Strahlenschutzmaßnahmen dagegen hilfreich sein können“, sagt Dr. Thomas Berger, Leiter der Arbeitsgruppe Biophysik in der Abteilung Strahlenbiologie am DLR-Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin. „In den vergangenen Wochen und Monaten haben wir Helga und Zohar an den DLR-Standorten in Köln und Bremen vollständig durchgecheckt unter anderem mit Tests zu Auswirkungen der Vibrationen beim Start der Mission Artemis I. Weiterhin haben wir einen vollständigen Testlauf des Aufbaus der Messpuppen durchgeführt, damit später am Kennedy Space Center alles reibungslos verläuft.“

Die „Messpuppen-Zwillinge“ sind weiblichen Körpern nachempfunden. Frauen haben ein allgemein höheres Krebsrisiko und darum gelten für Astronautinnen stets andere Strahlungsgrenzwerte als für ihre männlichen Kollegen. Geschlechtsspezifische Messungen mit Phantomen im All gab es bislang nicht. „Genauer sind beide Puppen aus Materialien hergestellt, die die menschlichen Knochen, Weichteile und Organe einer erwachsenen Frau nachahmen. Mehr als 10.000 passive Sensoren und 34 aktive Strahlungsdetektoren sind in die 38 Scheiben integriert, aus denen die Puppen zusammengesetzt sind“, erklärt MARE-Projektleiter Dr. Thomas Berger. Beide Phantome sind 95 Zentimeter groß und 36 Kilogramm schwer. Eine von ihnen – Helga – fliegt ungeschützt zum Mond, die andere – Zohar – trägt eine neu entwickelte Strahlenschutzweste, AstroRad genannt. Im Vergleich der beiden Datensätze lässt sich dann ermitteln, in welchem Ausmaß die von israelischen Partnern entwickelte Weste eine Astronautin vor schädlicher Strahlenbelastung schützen würde.

Kosmische Strahlung im All
Die Erdatmosphäre und die Abschirmung des Erdmagnetfelds schützen uns vor dem größten Teil der Strahlung im Universum, einschließlich der Strahlung unserer Sonne. Wenn Astronauten die Erde verlassen, sind sie dem gesamten Spektrum der im Weltraum vorhandenen Strahlung ausgesetzt. Das Orion-Raumschiff wird in den ersten Stunden nach dem Start und bei der Rückkehr zur Erde zwei Perioden intensiver Strahlung durchlaufen, wenn es durch die Van-Allen-Gürtel fliegt, welche die vom Magnetfeld der Erde eingefangene Weltraumstrahlung beherbergen.

Wenn Orion über den Schutz des Erdmagnetfelds hinausfliegt, wird es einer härteren Strahlungsumgebung ausgesetzt sein als die Besatzung der Internationalen Raumstation ISS in der erdnahen Umlaufbahn. Außerhalb der Van-Allen-Gürtel umfasst die Strahlungsumgebung im Weltraum energetische Teilchen, die von der Sonne bei Sonneneruptionen erzeugt werden, sowie Teilchen der galaktischen und extragalaktischen kosmischen Strahlung, die von außerhalb unseres Sonnensystems kommen. „Die kosmische Strahlung ist eine besondere Herausforderung bei längeren Missionen im freien Weltraum, denn sie sorgt fortwährend für ein gewisses Level an energiereichen ionisierten Teilchen“, erklärt PD Dr. Christine Hellweg, Leiterin der Abteilung Strahlenbiologie am DLR-Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin. „Die Vielfalt der Teilchen in der kosmischen Strahlung reicht von Wasserstoff bis Eisen und weiter bis zum Uran.“

Anthropomorphe Phantome messen Strahlung
Helga und Zohar sind sogenannte anthropomorphe Phantome, dem menschlichen Torso nachempfundene Messkörper. Mit ihnen hat das DLR bereits viel Erfahrung: Zuletzt war ein Phantom, genannt Matroshka, des Kölner DLR-Instituts für Luft- und Raumfahrtmedizin zwischen 2004 und 2011 auf der ISS im Einsatz. Außen auf der ISS angebracht, sammelte das Phantom Strahlungswerte eines Astronauten, der einen Weltraumspaziergang absolviert. Außerdem hielt sich das Phantom in verschiedenen Teilen der Raumstation auf, um die Strahlenbelastung zu messen. „Die Astronautinnen und Astronauten auf der Station sind einer Strahlenbelastung ausgesetzt, die etwa 250-mal höher ist als die der Menschen auf der Erde – in Köln. In größerer Entfernung vom Erdmagnetfeld und im interplanetaren Raum könnte die Strahlenbelastung bei Erkundungsmissionen noch viel höher sein – schätzungsweise bis zu 700 Mal höher“, erklärt Berger.

Über das Experiment MARE
Das Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) leitet das Experiment MARE. Hauptprojektpartner sind die israelische Raumfahrtagentur ISA, der israelische Industriepartner StemRad, der die AstroRad-Schutzweste entwickelt hat, sowie Lockheed Martin und die NASA. MARE stellt in seiner Komplexität und in seiner internationalen Zusammenarbeit mit zahlreichen Universitäten und Forschungseinrichtungen aus Europa, Japan und den USA das größte Experiment zur Bestimmung der Strahlenbelastung für Astronautinnen und Astronauten dar, das jemals den erdnahen Orbit verlassen hat. Es liefert grundlegende Daten zur Abschätzung des Strahlenrisikos für die kommenden bemannten Flüge zum Mond.

USA und Europa fliegen mit Artemis zum Mond
Ziel der NASA-Mission Artemis I ist der erste zunächst unbemannte Raumflug der Orion-Kapsel zum Mond, ihn zu umrunden und zur Erde zurückzukehren. Dabei wird die Kapsel durch das European Service Module (ESM) angetrieben und versorgt, das mit deutscher Technologie hauptverantwortlich am Standort Bremen gebaut wurde. Die Flugzeit wird zwischen 26 und 42 Tagen betragen. Dabei ist das Experiment MARE als sogenannte secondary oder scientific payload dabei. Das bedeutet, beide Phantome müssen autark vom Raumschiff funktionieren. Von der Stromversorgung bis zur Datenspeicherung – alle Funktionen werden vollkommen unabhängig vom Orion-Schiff sein. Das neue Mond-Programm der NASA wurde in Anspielung auf die Apollo-Missionen Artemis benannt. Artemis ist in der griechischen Mythologie die Mondgöttin und Zwillingsschwester Apollons.

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• Artemis I Mission – Orion auf SLS

Der Beitrag DLR schickt weibliche Messpuppen zur NASA-Mission ARTEMIS 1 erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: DLR.

Technologie aus Bremen bringt die USA zurück zum Mond
Im November 2021 wollen die USA ihr erstes, zunächst noch unbemanntes Orion-Raumschiff zur Vorbereitung von künftigen astronautischen Missionen in die Umlaufbahn unseres Erdtrabanten schicken. Dabei wird es von deutscher Technologie angetrieben und versorgt, und auf Kurs in Richtung Mond gebracht. „Wir freuen uns sehr, dass die European Service Modules (ESM), die die USA wieder zum Mond bringen, hauptverantwortlich in Bremen gebaut werden. Deswegen haben wir uns stark dafür eingesetzt, dass das erste Modul den Namen der deutschen Hansestadt tragen wird. ESM-1 ‚Bremen‘ bringt die erste Orion-Kapsel in eine Mondumlaufbahn und wieder zurück zur Erde“, betont Dr. Walther Pelzer, DLR-Vorstand und Leiter der Deutschen Raumfahrtagentur im DLR.

Bremen – ein Raumfahrtstandort mit langer Tradition
„Für die Raumfahrt in Deutschland, Europa und auf der ganzen Welt ist Bremen ein sehr wichtiger Standort mit einer langen Tradition. Aus der Hansestadt kommen essenzielle Bestandteile verschiedener internationaler Raumfahrtmissionen, beispielsweise das Columbus-Modul für die Internationale Raumstation ISS oder eben nunmehr die ESM-Module für die Orion-Kapsel. Wir freuen uns daher sehr, dass das erste Modul ESM-1 den Namen unserer Stadt trägt“, sagt Bremens Bürgermeister Andreas Bovenschulte. Kristina Vogt, Senatorin für Wirtschaft, Arbeit und Europa, fügt hinzu: „Bremen hat nicht nur den Schlüssel zur Welt, sondern auch zum Mond. Auf die Leistung der Bremischen Raumfahrt sind wir stolz und freuen uns über die Würdigung in der ersten Orion-Mission. Die Mission ist ein Beleg dafür, wie gut die internationale Vernetzung der Raumfahrt in Deutschland und insbesondere Bremens ist. Das ist wichtig, um auch zukünftig Innovationen zu entwickeln und auf diese Weise Arbeitsplätze in Bremen zu halten. Daher auch mein Dank an die Bremer und Bremerinnen, die hier mitgewirkt haben.“

ESM – das Herzstück der Orion-Raumkapsel Für ihre erste Reise werden Orion und die Antriebs- und Versorgungseinheit ESM aktuell am Kennedy Space Center der NASA in Florida auf Herz und Nieren gecheckt. Die NASA hat im Rahmen ihres Artemis-Programms bei der ESA bislang sechs solcher ESM bestellt, für die in insgesamt zehn europäischen Ländern gearbeitet wird. Die Endmontage findet schließlich in Bremen statt, bei Airbus, wo auch die industrielle Programmleitung liegt. Die ESM sind das Herzstück aller Orion-Raumschiffe und sitzen unterhalb der Crew-Kapsel. Ihr Haupttriebwerk soll künftig wieder Astronauten zum Mond bringen – unter anderem auch erstmals drei Europäer zur geplanten internationalen Mondraumstation Lunar Gateway – und liefert über vier Solarsegel den Strom für ihren Flug. Außerdem reguliert es Klima und Temperatur im Raumschiff und lagert Treibstoff sowie lebensnotwendigen Sauerstoff und Wasservorräte für die Crew. Das Orion-Raumschiff und damit auch die ESM gelten als zentraler Meilenstein für künftige astronautische Missionen zum Mond, und vielleicht auch einmal zum Mars. Derzeit wird in Bremen ein weiteres ESM für eine zweite Mondmission gebaut, bei der erstmals eine Crew an Bord sein soll.

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• Artemis I Mission – Orion auf SLS

Der Beitrag DLR: Mit Bremen zum Mond erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: Airbus Defence and Space.

Bremen, 02. Februar 2021 – Die Europäische Weltraumorganisation (ESA) hat mit Airbus einen weiteren Vertrag über den Bau von drei weiteren Europäischen Servicemodulen (ESM) für Orion, das amerikanische bemannte Raumfahrzeug des Artemis-Programms, unterzeichnet.

Mit diesen zusätzlichen Servicemodulen sichert die ESA die Kontinuität des Artemis-Programms der NASA über die drei Module hinaus, die bereits bei Airbus unter Vertrag sind. Das europäische Servicemodul wird dazu dienen, Astronauten zum Mond zu fliegen. Als Herzstück des neuen Orion-Raumschiffs für die Artemis-Missionen der NASA wird es kritische Funktionen wie das Antriebssystem bereitstellen sowie Verbrauchsmaterialien, die die Astronauten zum Überleben benötigen, transportieren können.

„Europa ist in ein neues Jahrzehnt der Erforschung eingetreten. Der Bau von sechs europäischen Orion-Service-Modulen ist ein Projekt wie kein anderes. Bei Airbus arbeiten einige der weltbesten Köpfe auf dem Gebiet der Weltraumforschung an diesem phänomenalen Fahrzeug. Diese neue Vereinbarung wird viele zukünftige Mondmissionen durch internationale Partnerschaften erleichtern“, sagte Andreas Hammer, Leiter von Space Exploration bei Airbus. „Europa ist ein starker und zuverlässiger Partner bei den Artemis-Missionen der NASA, und das europäische Orion-Service-Modul leistet dazu einen entscheidenden Beitrag.“

David Parker, ESA-Direktor für astronautische und robotische Weltraumerkundung, sagte: „Mit diesem Vertrag verdoppelt Europa sein Engagement für die Lieferung der lebenswichtigen Hardware, um Menschen mit der Orion zum Mond zu schicken. Zusammen mit den Elementen, die wir für das Lunar Gateway bauen, garantieren wir Flüge für ESA-Astronauten zur Erforschung unseres Sonnensystems und sichern Arbeitsplätze und technologisches Know-how für Europa.“

Das ESM hat eine zylindrische Form und einen Durchmesser und eine Höhe von etwa vier Metern. Es verfügt über vier Solarzellen (19 Meter Durchmesser im ausgeklappten Zustand), die genug Energie für zwei Haushalte erzeugen. Die 8,6 Tonnen Treibstoff des Servicemoduls können ein Haupttriebwerk und 32 kleinere Triebwerke antreiben. Insgesamt wiegt das ESM knapp über 13 Tonnen. Neben seiner Funktion als Hauptantriebssystem für das Orion-Raumschiff ist das ESM für Orbitalmanöver und Positionskontrolle zuständig. Außerdem versorgt es die Besatzung mit den zentralen Elementen der Lebenserhaltung wie Wasser und Sauerstoff und regelt – am Besatzungsmodul angebracht – die Thermalkontrolle.

Artemis I, der erste unbemannte Orion-Testflug mit einem europäischen Servicemodul, wird im Jahr 2021 starten. Im Rahmen der folgenden Mission Artemis II werden dann die ersten Astronauten um den Mond und zurück zur Erde fliegen. Mit Artemis III will die NASA bis 2024 die erste Frau und den nächsten Mann auf dem Mond landen und mit innovativen Technologien mehr von der Mondoberfläche erkunden als je zuvor. Die heute beauftragten ESM werden für die Missionen Artemis IV bis VI eingesetzt. Die ersten beiden dieser ESM sind ein europäischer Beitrag zum internationalen Gateway, das ab 2024 in einer Mondumlaufbahn aufgebaut werden soll.

Bei der Entwicklung und dem Bau des ESM hat Airbus auf seine Erfahrungen als Hauptauftragnehmer für das Automated Transfer Vehicle (ATV) der ESA zurückgegriffen, das die Besatzung an Bord der Internationalen Raumstation regelmäßig mit Testgeräten, Ersatzteilen, Lebensmitteln, Luft, Wasser und Treibstoff versorgt hat.

Über Airbus
Airbus ist ein weltweit führendes Unternehmen im Bereich Luft- und Raumfahrt sowie den dazugehörigen Dienstleistungen. Der Umsatz betrug € 70 Mrd. im Jahr 2019, die Anzahl der Mitarbeiter rund 135.000. Airbus bietet die umfangreichste Verkehrsflugzeugpalette. Das Unternehmen ist europäischer Marktführer bei Tank-, Kampf-, Transport- und Missionsflugzeugen und eines der größten Raumfahrtunternehmen der Welt. Die zivilen und militärischen Hubschrauber von Airbus zeichnen sich durch hohe Effizienz aus und sind weltweit gefragt.

Verwandte Meldung bei Raumfahrer.net:

• ESA: Vertrag für 3. ESM unterzeichnet (26. Mai 2020)
• Vertrag für Orions Servicemodul unterzeichnet (19. November 2014)
• ESA baut Service-Modul für Orion-Testflug (14. Oktober 2012)

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• Orion / ESM – Raumschiff

Der Beitrag Airbus: Auftrag für drei weitere Orion-Servicemodule erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: ESA.

Kürzlich ist die Struktur, mit der die erste Frau und der nächste Mann auf dem Mond landen und im Rahmen der Mission Artemis III auch wieder zur Erde zurückkehren werden, in der Integrationshalle am Airbus-Standort in Bremen eingetroffen. Zuvor verweilte sie in der Turiner Produktionsstätte von Thales Alenia Space, von wo sie losgeschickt wurde.

Die Struktur wurde in einem übergroßen Container transportiert, der Temperatur und Luftfeuchtigkeit konstant hält. Es dauerte eine Woche, bis die 1,200 Kilometer lange Strecke zurückgelegt war. Für das Europäische Servicemodul werden nun eine Vielzahl von Komponenten zusammengesetzt, die bis zu vier Astronautinnen und Astronauten auf ihrer Reise bis zur Mondlandung versorgen werden. Hardwaregeräte aus elf Ländern warten nun darauf, am Airbus Standort Bremen in die Struktur integriert zu werden.

Diese Struktur fungiert als Gehäuse, ähnlich wie bei einem Fahrzeuggestell, in das die Technikerinnen und Techniker vier 2.000-Liter-Treibstofftanks, 240-Liter-Wassertanks, Lufttanks, 33 Motoren, die Leitungen, die diese miteinander verbinden, sowie elektronische Verkabelungen mit einer Gesamtlänge von 11 Kilometern montieren.

Die Struktur des dritten Moduls gesellt sich zum zweiten Europäischen Servicemodul in die Integrationshalle, für das die Installation der Elektronik und des Mechanismus zum Drehen von Solarmodulen bereits weit fortgeschritten ist – so wird es die nächste Generation der bemannten Raumfahrt einläuten.

Leichter, besser, sicherer
Obwohl Carbonfaser und andere Raumfahrtmaterialien in allen Europäischen Servicemodulen verbaut werden, ist das dritte Modul keine bloße Carbonkopie seiner beiden jüngeren Geschwister. Vielmehr wurde sein Design für mehr Leistungsfähigkeit und Sicherheit optimiert.

Die Struktur, die heute ausgeliefert wurde, ist leichter als die vorherigen, um dem fertiggestellten Orion-Raumschiff mehr Startmöglichkeiten mit derselben Treibstoffmenge zu ermöglichen. Damit erhöht sich die Anzahl möglicher Starttermine innerhalb eines Jahres, sodass es einfacher wird, eine Artemis-Mission pro Jahr zu starten.

Die 24 Lageregelungstriebwerke werden in einer leicht anderen Anordnung montiert, um die Manövrierfähigkeit des Orion-Raumfahrzeuges zu verbessern und für zukünftige Missionen auch den Transport anderer Nutzlasten, etwa von Elementen des Lunar Gateway, zu ermöglichen. Der Aktor, der Orions Hauptmotor steuert, erhält ebenfalls ein Upgrade, nachdem für die ersten beiden Europäischen Servicemodule Space-Shuttle-Hardware verwendet worden war. Zu guter Letzt wurden die Ventile im Antriebssystem robuster und fehlertoleranter gemacht, um die Sicherheit für die Crew noch einmal zu erhöhen.

Die Europäischen Servicemodule werden mit dem Crew Module Adaptor des Orion-Raumschiffs verbunden und sind Bestandteile des Artemis-Programms, mit dem Menschen wieder zum Mond gebracht werden sollen. Sie übernehmen die Versorgung mit Luft, Wasser, Wärme und Kälte und sorgen für die Astronauten an Bord dafür, dass das Raumfahrzeug auf Kurs bleibt.

Artemis II startet 2023 und wird der erste bemannte Testflug sein. 2024 werden die erste Frau und der nächste Mann mit der Mission Artemis III zur Mondoberfläche fliegen – hierfür wird die heute ausgelieferte Hardware genutzt. Bis zum Ende des Jahrzehnts soll dann die nachhaltige Erforschung des Erdtrabanten beginnen.

Das Puzzle setzt sich zusammen
In den USA wurde das erste Europäische Servicemodul nach einer zweijährigen Test- und Integrationsphase fertiggestellt. Die erste unbemannte Mission wird den Mond umfliegen und soll nächstes Jahr ins All geschossen werden.

„Die europäischen Teams hinter der Hardware und der Integration leisten hervorragende Arbeit – derzeit werden zwei Module gleichzeitig gebaut und das erste ist praktisch fertig“, sagt Philippe Deloo von der ESA. „Doch viel Zeit zum Feiern bleibt nicht, da sich die Produktion nun intensiviert.“

„Wir sind überaus stolz auf diese tollen Leistungen und kommen der nächsten Reise zum Mond immer näher!“

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• Orion / ESM – Raumschiff

Der Beitrag Struktur für ESM Nummer 3 in Bremen angekommen erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: ESA.

Im Rahmen des Artemis-Programms der NASA werden wieder Menschen den Mond betreten. Dabei stellt das Europäische Servicemodul der ESA die Versorgung im Crewmodul mit Wasser, Sauerstoff, Antrieb, Elektrizität und einer angenehmen Temperatur sicher und dient als „Fahrgestell“ des Raumschiffs.

Die dritte Artemis-Mission wird im Jahr 2024 Astronauten zum natürlichen Trabanten der Erde fliegen – die erste Mondmission seit mehr als 50 Jahren, als Apollo 17 auf dem Mond landete.

David Parker, ESA-Direktor für astronautische Raumfahrt und robotische Exploration, erklärt: „Mit dem Abschluss dieses Vertrags beweisen wir erneut, dass Europa ein starker und zuverlässiger Partner bei Artemis ist. Das Europäische Servicemodul leistet einen entscheidenden Beitrag, indem es wissenschaftliche Forschung, die Entwicklung von Schlüsseltechnologien und internationale Zusammenarbeit ermöglicht und als Inspiration für Missionen dient, bei denen Menschen die niedrige Erdumlaufbahn verlassen.“

In jedem Europäischen Servicemodul sind über 20.000 Teile und Komponenten vorhanden, von der elektrischen Ausrüstung über Motoren, Sonnensegel, Treibstofftanks und lebenserhaltende Elemente für die Astronauten bis hin zu etwa 12 Kilometer Kabel.

„Dank unseres Know-hows und unserer Fachkompetenz werden wir in der Lage sein, auch künftige Mondmissionen im Rahmen internationaler Partnerschaften zu unterstützen“, erklärt Airbus-Raumfahrtchef Andreas Hammer. „Durch die Zusammenarbeit mit unseren Kunden ESA und NASA sowie unserem Industriepartner Lockheed Martin verfügen wir nun über eine verlässliche Planungsgrundlage für die ersten drei Mondmissionen. Dieser Vertrag ist eine Bestätigung des gemeinsamen Ansatzes, um das Beste der europäischen und der amerikanischen Raumfahrttechnologien zu vereinen.“

Bei der Entwicklung und Konstruktion stützte man sich auf die Erfahrungen aus dem Bau der ATV-Raumtransporter, die mit regelmäßigen Lieferungen von Testgeräten, Ersatzteilen, Lebensmitteln, Sauerstoff, Wasser und Treibstoff zur Internationalen Raumstation flogen.

Orion hat die Größe eines kleinen Hauses, bei dem das Europäische Servicemodul mit vier Metern Höhe und vier Metern Durchmesser das erste Stockwerk einnimmt. Es hat vier Sonnensegel mit 19 Metern Spannweite, die im All entfaltet werden und genug Energie für zwei Haushalte erzeugen können. Mitgeführt werden 8,6 Tonnen Treibstoff für das Haupttriebwerk von Orion und 32 kleinere Triebwerke, um auf Kurs zum Mond zu bleiben und die Rückkehr zur Erde zu sichern.

Der Beitrag ESA: Vertrag für 3. ESM unterzeichnet erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: DLR.

Die Weltraumstrahlung außerhalb des schützenden Erdmagnetfeldes ist hoch – eine große Belastung für den menschlichen Körper und eine Herausforderung für die zukünftige astronautische Raumfahrt zu Mond und Mars. Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) forscht zur Bestimmung des Strahlenrisikos für die bemannte Raumfahrt. Eines der Projekte, welches die Wissenschaftler gemeinsam mit der NASA, der israelischen Raumfahrtagentur ISA und den Firmen Lockheed Martin und StemRad durchführen, ist das Projekt MARE (Matroshka AstroRad Radiation Experiment).

Im Herbst 2019 war der wissenschaftliche Leiter des MARE-Projekts Dr. Thomas Berger vom DLR-Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin mit seinem Team zum sogenannten Fit-Check bei der NASA im Johnson Space Center in Houston, Texas. Mit zwei Dummys, die den später zum Mond fliegenden Phantomen Helga und Zohar in Größe und Gewicht identisch sind, probten die Orion-Techniker vor Ort den Einbau in das Raumschiff.

„Zunächst mussten die Techniker testen, ob sie Helga und Zohar in ihren Transportrahmen durch die Luke in die Orion-Kapsel tragen können. Beide Phantome wiegen jeweils 50 Kilogramm, Zohar mit der AstroRad-Weste sogar 76 Kilogramm. Drei bis vier NASA-Techniker sind für den Einbau nötig“, erklärt DLR-Wissenschaftler Thomas Berger, der die Abteilung Strahlenbiologie leitet. „Die Kommandokapsel der Orion ist eng, aber es hat gut funktioniert. Und auch unser Rahmen, mit dem die Messkörper mit dem Raumschiff verbunden werden, passte perfekt. Mit zwölf Befestigungsschrauben werden die ‚Passagierplätze‘ im Raumschiff fest verankert“, so Berger weiter.

Das Projekt MARE nimmt weiter Fahrt auf
Der Fit-Check im Orion-Raumschiff verlief also erfolgreich. Auch die Vibrationstests am DLR-Institut für Raumfahrtsysteme in Bremen, mit denen die Belastbarkeit der Verbindung der Phantome auf den „Plätzen“ geprüft wurde, bestätigten die Qualität der Konstruktion. Kürzlich traf die israelische AstroRad-Strahlenschutzweste im DLR-Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin in Köln ein. Der nächste größere Schritt für MARE wird im Januar folgen. „Dann besucht uns der Industriepartner StemRad, der die Strahlenschutzweste AstroRad entwickelt hat. Zusammen werfen wir einen genauen Blick auf die Weste und Zohar, die sie beim Flug zum Mond tragen wird. Wenn nötig, passen wir die Weste für den optimalen Sitz nochmals an. Anschließend werden wir unsere eigenen Sensoren sowie die der Partner und beteiligten Wissenschaftler in Zohar und Helga einbauen. MARE ist also auf Kurs“, zeigt sich DLR-Strahlenphysiker Berger optimistisch. Aktuell plant die NASA den Mondflug der Orion für Herbst 2020.

Die DLR-Matroshkas der neuen Generation sind weiblich
Matroshkas sind sogenannte Phantome, dem menschlichen Torso nachempfundene Messkörper. Mit ihnen hat das DLR bereits viel Erfahrung: Zuletzt war eine Matroshka der Luft- und Raumfahrtmediziner vom DLR in Köln zwischen 2004 und 2011 auf der Internationalen Raumstation (ISS). Außen auf der ISS angebracht, sammelte das Phantom Strahlungswerte eines Astronauten, der einen Weltraumspaziergang absolviert. Außerdem hielt sich das Phantom im russischen und japanischen Teil der Raumstation auf, um die Strahlenbelastung in diesen Teilen der ISS zu messen.

Die neue Generation der Matroshkas ist erstmalig der weiblichen Anatomie nachempfunden. Der Bedarf an Daten über den weiblichen Organismus ist groß. Schließlich wird es in Zukunft immer mehr Raumfahrerinnen geben. Frauen haben ein allgemein höheres Krebsrisiko und darum gelten für Astronautinnen stets andere Grenzwerte als für ihre männlichen Kollegen. Geschlechtsspezifische Messungen mit Messkörpern im All gab es bislang nicht

Zohar wird mit Schutzweste, Helga ohne Schutzweste zum Mond fliegen. So sammeln die baugleichen Modelle vergleichbare Datensätze, erstmals jenseits der niedrigen Erdorbits. Insgesamt über 6.000 aktive und passive Sensoren sind jeweils auf der Oberfläche und im Innern der Körper angebracht. Diese bestehen aus Kunststoffen unterschiedlicher Dichten, die – an den anatomisch passenden Positionen im Körper – das menschliche Skelett und die Organe simulieren. Nach dem Raumflug um den Mond werden die Strahlungswerte beider Modelle verglichen, um die Wirksamkeit der AstroRad-Schutzweste bewerten und später, wenn nötig, verbessern zu können.

Orion-Mission Artemis I und das DLR
Ziel der NASA-Mission Artemis I ist der erste zunächst unbemannte Raumflug der Orion zum Mond, ihn zu umrunden und zur Erde zurückzukehren. Die Flugzeit wird zwischen 26 und 42 Tagen betragen. Dabei ist das Experiment MARE als sogenannte secondary oder scientific payload dabei. Das bedeutet, beide Phantome müssen autark vom Raumschiff funktionieren. Von der Stromversorgung bis zur Datenspeicherung – alle Funktionen werden vollkommen unabhängig vom Orion-Schiff sein.

Der Beitrag DLR: Probesitzen in Orion für MARE erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Erstellt von Martin Knipfer. Quelle: NASA, Airbus Defence and Space

Es war ein wichtiger Schritt auf der von der US-amerikanischen Luft- und Raumfahrtagentur NASA oft verkündeten „Journey to Mars“: Die Druckkabine des Orion-Raumschiffs wurde am 13. Januar 2016 fertiggestellt. Orion- das ist das neue Raumschiff der NASA, mit dem erstmals wieder Menschen zu Zielen jenseits des niedrigen Erdorbits aufbrechen werden. Die Druckkabine ist dabei die Hauptstruktur der Raumkapsel, an der alle weiteren Systeme angebracht sind. Sie wird als einziges Element mit Luft unter Normaldruck befüllt sein, weshalb sich in ihrem Innenraum die Astronauten bei späteren bemannten Flügen aufhalten werden.

Der Bau dieser Druckkabine gestaltete sich als nicht gerade einfach. Sieben große Einzelteile aus einer Aluminium-Lithium Legierung mussten zu einer fertigen Struktur zusammengeschweißt werden. Beginnend im September 2015 wurden in der Michoud Assembly Facility, einer großen Fertigungshalle der NASA nahe New Orleans, die einzelnen Elemente mithilfe der Methode des sogenannten Rührreibschweißens miteinander verbunden. Dabei handelt es sich um eine spezielle Technologie, bei der das Metall durch einen schnell rotierenden Metallstift zunächst auf einen plastikähnlichen Zustand erhitzt wird, bevor das Metall dann durch Bewegung des Stiftes verteilt wird. So kann eine festere und qualitativ höherwertige Schweißnaht erreicht werden. Durch eine Designänderung konnte das Gewicht der Druckkabine und ihre Bauzeit im Vergleich zu früheren Druckkabinen signifikant reduziert werden.

„Das Team in Michoud hat unglaublich hart gearbeitet, um eine sowohl leichte als auch unglaublich stabile Struktur von Orion herzustellen, die bereit dafür ist, tausende Kilometer hinter den Mond zu fliegen“, sagte Mark Kirasich, der Manager des Orion-Programms. Nach letzten Überprüfungen, Vorbereitungen und einer Pressekonferenz wurde die Druckkabine dann in eine Frachtmaschine vom Typ SuperGuppy geladen. Diese transportierte am 1. Februar 2016 die Druckkabine von New Orleans nach Florida zum Kennedy Space Center (KSC). Nach der Landung wurde die Struktur ausgeladen und zum Neil Armstrong Operations and Checkout Building transportiert. In diesem Gebäude auf dem Gelände des KSC wird Orion in den nächsten zwei Jahren auf seinen Flug vorbereitet und mit den nötigen über 100.000 weiteren Komponenten ausgestattet werden, wie etwa dem Hitzeschild, den Stromleitungen, den Steuertriebwerken oder den Computersystemen.

Diese Mission mit der Bezeichnung Exploration Mission 1 (EM-1) wird es schon gleich in sich haben. Ein noch unbemanntes Orion-Raumschiff startet auf der neuen Schwerlastträgerrakete der NASA, dem Space Launch System, von der Startrampe 39-B des modernisierten Kennedy Space Centers in den Weltraum. Dort in einem niedrigen Erdorbit angekommen, wird die Oberstufe des Space Launch Systems Orion dann auf den Weg zum Mond befördern. Nach einigen Tagen wird Orion 100 Kilometer über die Mondoberfläche fliegen, um die Gravitationskraft des Mondes zu nutzen, um in eine Umlaufbahn 70.000 Kilometer vom Mond entfernt einzuschwenken. In dieser Umlaufbahn mit der Bezeichnung Distant Retrograde Orbit wird Orion sechs Tage bleiben, um dann nach einem weiteren Flyby am Mond wieder zurück zur Erde zu fliegen. Mit 39.000 km/h tritt die Raumkapsel wieder in die Erdatmosphäre ein, um im Pazifischen Ozean zu landen. Diese Mission wird mehr als drei Wochen dauern und ist gegenwärtig für das Jahr 2018 geplant.

Für diese Mission ist freilich ein leistungsfähiges Element nötig, das während des Fluges Orion antreibt und mit Strom, Wasser, Luft, … versorgt. Auch dieses Element befindet sich momentan in Bau, und zwar das Servicemodul des Orion-Raumschiffs. Dieses Servicemodul wird in Europa entwickelt und gebaut, von der Firma Airbus Defence and Space im Auftrag der europäischen Weltraumagentur ESA. Dabei handelt es sich um einen etwa drei Meter hohen und 4,5 Meter durchmessenden Zylinder, der unterhalb der Raumkapsel angebracht ist und auf dem Servicemodul des mittlerweile eingestellten europäischen Raumfrachters ATV basiert. Doch bevor das Modul tatsächlich mit zum Mond fliegt, muss bei Tests geprüft werden, ob es unter anderem den enormen strukturellen Belastungen beim Start standhält.

Dafür wurde ein Testartikel des besagten Servicemoduls in Turin gefertigt und inzwischen zum Bestimmungsort transportiert: Der Space Power Facility in Plum Brooke im US-Bundesstaat Ohio. Dabei handelt es sich um eine Testeinrichtung der NASA, mit der Bedingungen wie bei einem echten Raketenstart simuliert werden können. Am 30. November 2015 ist das Modul angekommen, es wurde inzwischen mit anderen Elementen verbunden, etwa verschiedenen Adaptern und Verkleidungen. Der erste Test der Reihe ist bereits erfolgreich absolviert: Er bestand darin, eines der vier Solarpaneele zu entfalten. Dieses hat eine Spannweite von sieben Metern und soll das Raumschiff eines Tages durch 3.726 einzelne Solarzellen mit Strom versorgen. Als nächstes werden die Elemente des Servicemoduls zunächst einzeln, dann als integrierte Einheit enormen akustischen Belastungen von mindestens 152 Dezibel Schalldruck und 20 bis 10.000 Hertz an Schwingung ausgesetzt, um die Belastungen während des Starts zu simulieren. Zum selben Zweck wird das Servicemodul von Mai bis Juli dann Vibrationstests auf einem speziellen Rütteltisch unterzogen. Im August soll das Absprengen von drei Verkleidungen erprobt werden, die das Modul während des Fluges in der Atmosphäre schützen, aber schließlich von einer Reihe von pyrotechnischen Ladungen abgesprengt werden. Den Abschluss wird ein weiterer Test der Entfaltung der Solarzellen bilden.

Während Orions Flug zum Mond und wieder zurück wird Orion hohe Temperaturunterschiede erfahren, da im Weltraum durch die fehlende Atmosphäre sowohl recht hohe Temperaturen durch Sonneneinstrahlung als auch sehr niedrige Temperaturen herrschen können, wenn sich das Raumschiff im Schatten befindet. Deshalb wurde entschieden, bei zukünftigen Missionen auf die Außenwand der Kapsel eine metallische, silbern glänzende Beschichtung aufzutragen. Diese Beschichtung dient als Isolator: Sie verhindert, dass das Raumschiff zu heiß wird, wenn es auf die Sonne ausgerichtet ist, und verhindert, dass das Raumschiff zu stark abkühlt und dadurch Wärme verliert, wenn es sich im Schatten befindet. So bleibt das Raumschiff während des Fluges in einem Temperaturbereich von -100 bis 288 °C.

Der kritischste Moment während des Fluges wird neben dem Start und dem Wiedereintritt in die Erdatmosphäre die Landung der Raumkapsel im Pazifischen Ozean sein. Dazu wird Orion zunächst von einer Reihe von elf Fallschirmen, die sich nacheinander entfalten, auf etwa 30 km/h abgebremst. Dieses aufwendige Fallschirmsystem wurde bei einem Abwurf eines pfeilförmigen Testkörpers über der Wüste Arizonas am 13. Januar 2016 erneut getestet. Dabei handelte es sich um den 17. und letzten Testabwurf der Testreihe. Ab Juni wird die NASA damit beginnen, das System für bemannte Flüge zu qualifizieren.

Nach dem Flug wird die Raumkapsel an diesen Fallschirmen im Ozean landen. Um zu überprüfen, wie sich Orion bei unterschiedlichen Wellenhöhen und Windgeschwindigkeit dabei verhält, plant die NASA, derartige Wasserlandungen im Langley Research Center zu simulieren. Bei diesen Tests wird ein Mockup der Kapsel in ein großes Wasserbecken fallengelassen.

Der erste entscheidende Schritt als Vorbereitung dieser Tests war es, ein Mockup von Orion mit dem Hitzeschild zu verbinden, der bereits bei dem ersten Testflug EFT-1 geflogen ist. Das gestaltete sich nicht gerade einfach, denn der Hitzeschild war nicht darauf ausgelegt, auf das Mockup zu passen. Also musste das Team spezielle Hardware fertigen, um beide Elemente zu verbinden. Dazu wurden über 400 Löcher exakt in die Struktur gebohrt, damit der Hitzeschild und die Kapsel fast genau aufeinander passen. Gleichzeitig wurde der Rest des Mockups für die Landetests vorbereitet: Im Inneren der Kapsel wurden Sitze und Stoßdämpfer installiert, auf die zwei Dummies platziert wurden, wie man sie aus Crashtests kennt. Diese sind mit verschiedenen Sensoren ausgestattet, um die Belastungen zu messen, die während der Wasserlandung auf die Astronauten an Bord einwirken werden. Daneben wurden weitere Sensoren und Instrumente an dem Hitzeschild und dem Mockup angebracht, um mehr Daten über das Verhalten der Kapsel zu sammeln. Während der letzten Vorbereitungen werden der Hitzeschild angebracht, geprüft, ob alles wasserdicht ist und letzte Tests der Sensoren durchgeführt. Danach wird das Mockup in das Wasserbecken fallengelassen, insgesamt neun Mal dieses Jahr. Die Tests haben das Ziel, realitätsnahe Daten über die Wasserlandung zu sammeln. Zwar können analytische Computer-Modelle solche Landungen mittlerweile recht gut simulieren, reale Tests zum Kalibrieren dieser Modelle bleiben aber unverzichtbar.

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• EM-1 Mission Orion auf SLS

Der Beitrag EM-1: Die Druckkabine ist fertig erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Martin Knipfer. Quelle: NASA.

Die US-amerikanische Luft- und Raumfahrtagentur NASA ist ihrem Fernziel, Menschen zum Mars zu schicken, erneut einen Schritt näher gekommen. Ihr neues Raumschiff Orion, mit dem Astronauten wieder zu Zielen jenseits des niedrigen Erdorbits aufbrechen sollen, soll nicht später als im November 2018 zunächst bei einem unbemannten Testflug zum Mond fliegen. Nach fast zehn Jahren, langwierigen Entwicklungsarbeiten, unzähligen Tests und Verbesserungen des Designs beginnt die NASA nun damit, die Raumkapsel zu bauen, die tatsächlich bei diesem Flug zum Einsatz kommen soll.

Die Arbeiten finden in der Michoud Assembly Facility (MAF) nahe New Orleans statt, einer großen Fertigungshalle, in der bereits die Apollo-Raumschiffe, die Saturn-V Mondrakete und der Außentank des Space Shuttle gebaut wurden. Zunächst wird die Druckkabine von Orion zusammengeschweißt, der „Innenraum“ der Kapsel, der als einzige Komponente des Raumschiffs mit Luft unter normalen Druck befüllt ist. Hier sollen sich bei späteren bemannten Flügen auch Astronauten aufhalten. Die Druckkabine besteht aus mehreren Metallpaneelen, die dann zu einer fertigen Druckkapsel zusammengeschweißt werden. Dazu setzt man auf Rührreibschweißen, einer speziellen Technologie, bei der das Metall durch einen schnell rotierenden Metallstift zunächst auf einen plastikähnlichen Zustand erhitzt wird, bevor das Metall dann durch Bewegung des Stiftes verteilt wird. So kann eine festere und qualitativ höherwertige Schweißnaht erreicht werden. Die Herstellerfirma Lockheed Martin verfügt für diese Arbeiten in der MAF über eine 4-Achsen CNC-Schweißmaschine mit der Bezeichnung Universal Weld System II.

Die einzelnen Platten aus einer Aluminium-Lithium Legierung wurden vor dem Schweißvorgang zunächst bei verschiedenen Zulieferern gefräst und dann zur MAF geliefert. Ihre Anzahl konnte inzwischen auf sieben gesenkt werden, da durch Orions ersten Testflug in eine Erdumlaufbahn im Dezember 2014 neue Erkenntnisse gewonnen wurden. So soll sowohl die Arbeitszeit zum Bau der Druckkabine als auch ihr Gewicht gesenkt werden. Nach der Ankunft wurden die Platten sorgfältig inspiziert, zu Schutzzwecken mit der charakteristischen grünen Farbe lackiert und grundiert. Danach wurden sie mit Dehnungsmessstreifen und mit Kabeln versehen, um das Metall während des Schweißprozesses beobachten zu können. Bevor die Arbeiten an den Elementen begannen, die für den Weltraum bestimmt sind, wurden die Prozesse an einem sogenannten Pathfinder geübt. Am 5. September wurden die ersten beiden Platten miteinander verschweißt, die obere Trennplatte und der Tunnel. Beide Einzelteile werden sich bei der fertigen Kapsel oben befinden. An der Trennplatte werden unter anderem die Fallschirme angebracht sein, der Tunnel soll es bei bemannten Flügen Astronauten ermöglichen, von Orion in ein anderes Raumfahrzeug umzusteigen. Der nächste Schweißvorgang steht mittlerweile kurz bevor.

„Jedes einzelne System von Orion wird an dieser tragenden Struktur angebracht, deshalb ist es ein wichtiger erster Schritt, die darunterliegenden Platten zusammenzuschweißen“, so Mark Geyer, Manager des Orion-Programms. Weitere Einzelteile der Druckkabine werden in den nächsten Wochen und Monaten in Michoud ankommen und miteinander verschweißt werden. Für weitere Arbeiten soll die fertige Druckkapsel dann zum Kennedy Space Center in Florida transportiert werden. Es ist wichtig festzuhalten, dass sowohl Orion als auch seine Trägerrakete, das Space Launch System, beachtliche Fortschritte auf EM-1 hin machen. Man ist inzwischen weit über das berühmte Powerpoint-Stadium hinaus, Hardware für den Flug wird an verschiedenen Ecken und Enden der Vereinigten Staaten tatsächlich gebaut und aufwendige Qualifikationstests werden durchgeführt. Diese Arbeiten im Rahmen des Orion-Programms wurden vor Kurzem im Rahmen eines wichtigen Meilensteins namens KDP-C (Key Decision Point C) überprüft. Charles Bolden, Administrator der NASA, meinte dazu: „Orion ist ein Schlüsselelement unserer flexiblen Architektur, die es der Menschheit ermöglicht, den roten Planeten zu betreten. Wir sind dazu verpflichtet, dieses Raumschiff und weitere Elemente zu bauen, um das real werden zu lassen.“

Dabei handelt es sich um eine wichtige Überprüfung der Technik und des Programms des Orion-Raumschiffs, bei der die Pläne der NASA in Bezug auf Technik, Kosten und den Zeitplan bestätigt wurden. Das Augenmerk lag dabei besonders auf EM-2 (Exploration Mission 2), dem ersten bemannten Flug von Orion. Dieser Flug soll auf den Erkenntnissen von EM-1 aufbauen und zusätzliche Systeme von Orion beinhalten wie Lebenserhaltung, Kommunikation für menschliche Interaktion oder Raumanzügen für Start und Landung. EM-2 soll nun nicht später als im April 2023 starten, das Orion-Programm bis zu diesem Flug 6,77 Milliarden Dollar kosten. Dabei handelt es sich um eine konservative Schätzung, die darauf beruht, dass die NASA in der Vergangenheit vor dem Start immer wieder auf technische oder finanzielle Probleme gestoßen ist, was den Flug verzögert. Dennoch wird weiterhin auf August 2021 als Starttermin von EM-2 hingearbeitet, der nach heutigem Stand auch erreicht werden kann. Es ist jedoch unwahrscheinlich, dass das so bleibt. Obwohl es nicht Teil der Untersuchung im Rahmen von KDP-C war, arbeitet man als Startdatum für EM-1 weiterhin auf den Herbst 2018 hin. Der genaue Termin wird nach den Designprüfungen von Orion und den Bodenanlagen festgelegt, die bereits begonnen haben.

Bis dahin bleibt der offizielle Jargon der NASA für den Termin von Exploration Mission 1 (EM-1) „nicht später als im Dezember 2018“. Zunächst soll bei dieser Mission Orion auf seiner Trägerrakete, dem Space Launch System, in einen niedrigen Erdorbit starten. Dann zündet das Triebwerk der Oberstufe erneut, sodass das unbemannte Raumschiff nun in Richtung Mond fliegt. Das Raumschiff bremst daraufhin mithilfe seines Servicemoduls in eine Umlaufbahn 70.000 km über der Mondoberfläche ein. Durch eine weitere Zündung des Triebwerks des Servicemoduls verlässt das Raumschiff nach etwa einer Woche diese Umlaufbahn und fliegt wieder zurück zur Erde. Das Servicemodul wird abgetrennt und das kapselförmige Crewmodul tritt mit über 39.000 km/h in die Erdatmosphäre ein, bevor die Kapsel im Pazifik an Fallschirmen landet. Diese Mission wird den ersten Flug eines zumindest theoretisch bemannbaren Raumschiffs zum Mond seit 45 Jahren und den weitesten Flug eines solchen Raumschiffs aller Zeiten darstellen.

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• EM-1 Mission Orion auf SLS
• *Orion Hardware* Bau, Processing & Erprobung

Der Beitrag EM-1: Baubeginn der Flugversion von Orion erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Autor: Martin Knipfer.

Die beiden Booster des Space Launch Systems (SLS) sind an den Seiten der Kernstufe befestigt und dienen dazu, mit einem hohen Schub das SLS – gemeinsam mit den Triebwerken der Kernstufe – anzutreiben. Um diesen Schub zu erzeugen, wird von den Boostern fester Treibstoff verwendet. Noch basieren diese Feststoffbooster des SLS auf den 5-Segment-Boostern, die im Zuge des Constellation-Programms für die Ares-Trägerraketen entwickelt wurden. Letztere wiederum basieren auf den Feststoffboostern (Solid Rocket Boosters, SRBs) des Space Shuttles. Doch dabei soll es nicht bleiben: Es wurden bereits Pläne für verbesserte Booster vorgestellt.

Der 5-Segment-Feststoffbooster des SLS besteht aus zwei Hauptkomponenten:

1. Motor
Der Motor des Feststoffboosters dient dazu, festen Treibstoff aufzubewahren und ihn zu verbrennen, um Schub zu erzeugen. Für diesen Zweck verfügt er über fünf Segmente, die mit festem Treibstoff gefüllt sind. Jedes dieser Segmente ist zylinderförmig, je 8,28 m lang, 3,51 m im Durchmesser und mit etwa 125 t festem Treibstoff gefüllt. Die Gehäuse dieser Segmente verfügen über dicke Stahlwände. Auf der Innenseite sind mehrere Matten Isoliermaterial angebracht, dessen Formel nun auf den giftigen Stoff Asbest verzichtet. Die Isolierung soll Hitze abhalten und so dafür sorgen, dass keine wichtige Hardware schmilzt. Der Treibstoff, mit dem die einzelnen Motorsegmente gefüllt sind, besteht zu 69,6 % aus Ammoniumperchlorat als Oxidator, zu 16 % aus atomarem Aluminium (Treibstoff), zu 12,04 % aus dem Polymer HTPB (Bindemittel), zu 0,4 % aus Eisenoxid (Katalysator) und zu 1,96 % aus Epoxid- Härtungsmittel. Im oberen Segment hat er in der Mitte eine Lücke in Form eines zwölfzackigen Sterns, in den vier unteren eine in Form eines Doppelkegelstumpfes. Dadurch wird eine Art „Kanal“ gebildet, durch den die Abgase des verbrennenden Feststoffs den Motor verlassen können. Oben auf dem Motor sitzt der Zünder, der dazu dient, die nötige Energie für die Zündung des Feststoffmotors zu erzeugen. Unter dem Motor sitzt eine vergrößerte, schwenkbare Düse, mit der die Ausströmrichtung des Schubstrahls gesteuert werden kann.

2. Struktur und Hilfskomponenten
Damit die Kraft dieses Motors kontrolliert werden kann, sind am Feststoffbooster zusätzliche Vorrichtungen nötig. Neben der zylinderförmigen Hülle um den Motor herum gibt es eine ebenfalls zylinderförmige obere Verkleidung, eine kegelförmige Spitze über ihr und eine kegelstumpfförmige Verkleidung unter dem Motor. Unterhalb der aerodynamischen Spitze befand sich beim Shuttle-Einsatz ein Fallschirmsystem, mit dem die Booster geborgen werden konnten (es wird bei SLS-Flügen nach aktuellem Planungsstand wahrscheinlich nicht eingebaut werden). Komplett neue, für den Einsatz im SLS ausgelegte moderne Avioniksysteme sind in der oberen Verkleidung zu finden. Diese elektronischen Systeme werden die Booster zünden, steuern und abwerfen. Sie bestehen aus mehreren Computersystemen und Batterien und sind aus Sicherheitsgründen redundant ausgelegt. Sollte also ein Fehler auftreten, existiert ein Ersatzsystem, das dazu in der Lage ist, den Booster weiterhin zu steuern. In der unteren Verkleidung befinden sich die Systeme zur Schubvektorsteuerung. Mit ihr kann die Düse des Boosters geschwenkt und so die Flugbahn gesteuert werden. Dazu gibt es zwei HPUs (Hydraulic Power Units), die aus einem Hydrazin-Motor, dem Treibstoff für diesen Motor, einer Hydraulik-Pumpe und einem Reservoir für die eingesetzte Hydraulikflüssigkeit bestehen. Der Hydrazin-Motor treibt die Hydraulik-Pumpe an, die die Flüssigkeit in einen der beiden Hydraulikkolben pumpt. Dieser Kolben ist direkt an der Düse angeschlossen. Je nach dem, wie viel Flüssigkeit in den Kolben gepumpt wird, stellt sich die Neigung der Düse ein. Auch dieses System wird nahezu unverändert von den SRB des Space Shuttle übernommen.

Von der Fabrik zum Startplatz

Zunächst wird in der OrbitalATK-Fabrik in Utah auf die Innenseite der Gehäuse der einzelnen Segmente die Isolierung aufgetragen. Danach wird eine Form in der Mitte dieses Gehäuses platziert und der Treibstoff eingefüllt, der vorher mithilfe eines Mixers gemischt wurde. Nachdem der Treibstoff ausgehärtet ist, wird die Form entnommen, sodass in der Mitte des Treibstoffs ein Kanal verbleibt. Daraufhin wird auf das obere Ende des untersten Segmentes und das untere Ende des obersten Segmentes eine Trennschicht aufgetragen. Als nächstes werden die einzelnen Segmente durch Ultraschall und Röntgenstrahlung auf mögliche Mängel inspiziert, bevor sie per Zug zum Kennedy Space Center in Florida transportiert werden. Dort werden dann die einzelnen Segmente zusammen mit den Verkleidung zu einem fertigem Booster zusammengebaut.

Technische Daten: 5-Segment-Feststoffbooster

Hersteller: Allied Techsystems (ATK)
Startmasse: 731,885 t
Treibstoffmasse: 631,495 t
Höhe: 53,87 m
Durchmesser: 3,71 m
Spezifischer Impuls (Meereshöhe): 237s
Startschub: etwa 14 MN
Brennzeit: 128 s

Diese Booster sollen nicht bei allen künftigen SLS-Flügen zum Einsatz kommen: Um die Kosten zu senken und die Sicherheit und Nutzlast des SLS zu erhöhen, fördert die NASA die Entwicklung verbesserter Booster. Solche sollen in Zukunft bei der Block-II Variante des SLS zum Einsatz kommen, dessen projektierte Nutzlast in den LEO (Low Earth Orbit, niedrige Erdumlaufbahn) von 130 t sonst nicht erreicht werden kann. Für diese verbesserten Booster, deren Entwicklung im Rahmen des Advanced Booster Engineering Demonstration and Risk Reduction-Programms gefördert werden, gibt es bereits drei verschiedene Konzepte. Eine Entscheidung der NASA, welches tatsächlich mit dem SLS zum Einsatz kommen soll, steht noch aus.

1. Dynetics und Pratt and Whitney
Diese Firmen schlagen vor, das legendäre F1-A Triebwerk, welches bereits in der Mondrakete Saturn V eingesetzt wurde, erneut zu fertigen und für ihren neuen Booster zu verwenden. Dieser „Pyrios“ genannte Booster soll zwei verbesserte F1-B Triebwerke verwenden. Der größte Unterschied zu den 5-Segment-Boostern wäre, dass statt festem Treibstoff flüssiger, nämlich RP1 und LOX (Kerosin und flüssiger Sauerstoff), verwendet wird. Für das F1- B Triebwerk sollen der Herstellungsprozess modernisiert, die Turbopumpe vereinfacht, die Form der Düse optimiert sowie eine Vorrichtung zur Drosselung des Schubs, eine neue Brennkammer und eine neue Wand der Düse eingebaut werden. Durch die Verwendung einer Rührreibschweißanlage, die ursprünglich für die gestrichene Ares 1-Rakete gebaut wurde, sollen Kosten gespart werden. Mit Pyrios´ würde die projektierte Nutzlast von 130 t in den LEO sogar um 20t überboten. Diese Flüssigkeitsbooster hätten einen Durchmesser von 5,5m und würde aus Aluminium 2219 gebaut werden.

2. Allied Techsystems (ATK)
Im Gegensatz zu Dynetics` revolutionärem Ansatz schlägt die Herstellerfirma des bisherigen Boosters ATK ein eher evolutionäres Konzept vor. Ihr „Batman“ -Booster soll weiterhin festen Treibstoff verwenden. Anders als beim 5-Segment-Booster soll die äußere Hauptstruktur jedoch nicht aus Stahl, sondern aus Verbundwerkstoffen bestehen. Außerdem will man einen energiereicheren Treibstoff, eine elektrische Schubvektorsteuerung, modulare Avioniksysteme und eine aerodynamisch besser geformte Spitze, ähnlich der der Ariane 5, zum Einsatz bringen. Neben diesen Verbesserungen sollen fortschrittliche Fertigungstechniken dazu beitragen, dass Batman laut Hersteller 40 % niedrigere Produktionskosten, eine um 23,5 % höhere Sicherheit und 15,1 t mehr Nutzlast gegenüber den 5-Segment-Boostern haben wird. Auch soll der Zeitaufwand, um den Booster zu fertigen, halbiert werden. Ein Batman-Booster soll etwa 53,5 m lang, 3,71 m im Durchmesser und fast 800 t schwer sein.

3. Aerojet und Teledyne Brown
Diese Firmen entwickeln genauso wie Dynetics Booster mit flüssigem Treibstoff. Die Triebwerke dieses Boosters sollen jedoch nicht aus der amerikanischen, sondern aus der russischen Mondrakete, der N-1, stammen. Zwei dieser NK-33 genannten Triebwerke treiben bereits Orbitals Trägerrakete Antares an. Für den Einsatz am SLS plant man pro Booster acht dieser Triebwerke, deren Schub auf 2,2 MN gesteigert werden soll. Auch der Einsatz eines AJ-1 RP-1 Triebwerks wurde vorgeschlagen. Für diese Alternative würden nur vier Triebwerke benötigt werden.

Der Beitrag Space Launch System – Booster erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Michael Clormann. Quelle: NASA, ESA, nasaspaceflight.com, Raumcon.

Nach gegenwärtigem Zeitplan der US-Raumfahrtbehörde soll der sogenannte Exploration Flight Test-1 (EFT-1), der erste orbitale Einsatz des Orion-Crew Module (CM), bereits im September des kommenden Jahres stattfinden. Zunächst noch ohne Besatzung wird der Erstflug einen temporären Erdorbit mittlerer Höhe ansteuern und anschließend den Wiedereintritt der Raumkapsel mit hoher Geschwindigkeit in die Erdatmosphäre ermöglichen. Eines der Kernziele von EFT-1 ist entsprechend die Erprobung der thermischen und strukturellen Widerstandsfähigkeit des Crew Module, das in wenigen Jahren Menschen die sichere Rückkehr von Missionen, auch über die niedrige Umlaufbahn hinaus, ermöglichen soll. Der nun ausgelieferte ablative Hitzeschild wird das Testfahrzeug bei seinem Flug durch die oberen Luftschichten unseres Planeten vor der enormen Wärmeentwicklung durch die abbremsenden Reibung schützen. EFT-1 soll mit knapp neun Kilometern pro Sekunde bereits ein Tempo erreichen, das in dieser Hinsicht mit dem Eintrittsszenario der späteren, bemannten Missionen vergleichbar sein wird. Der Schild wurde seit Januar 2012 von Industriepartnern der NASA gefertigt, die zum Teil bereits ähnliche Strukturen für das Apollo-Programm in den 1960er Jahren lieferten. Das spezielle Kunststoffharz Avcoat, welches die eigentliche Wärmeschutzwirkung des Bauteils bereitstellt, steht in ähnlicher Rezeptur und Verarbeitung also bereits in einer fast 50-jährigen Tradition. Gleiches gilt für die Wabenstruktur des Schildkörpers, in die das Avcoat-Material eingebracht wird. Dennoch stellt Orion im Vergleich zum Command Module Apollos alleine schon aufgrund seiner Dimensionierung in gewisser Weise Neuland dar: Wies bei zweiterem die Grundfläche der Kapsel, und damit des Hitzeschutzes, einen Durchmesser von rund 3,9 Metern auf, beträgt dieser beim Orion-CM immerhin etwa fünf Meter. Dies entspricht einer zu schützenden Fläche, die jene der Apollo-Kapsel um etwa zwei Drittel übersteigt. Der Größenzuwachs des Multi-Purpose Crew Vehicle (MPCV) im Vergleich zur Mondkapsel der 1960er und 1970er Jahre liegt vor allem in der erhöhten Mannschaftsstärke von bis zu vier Astronauten, sowie dem breiteren Spektrum möglicher Missionsszenarien begründet. Neben der Bereitstellung einer, auch personellen, Versorgungskapazität für die Internationale Raumstation, soll Orion eben auch die Reise zu nahen Himmelskörpern im Sonnensystem (wieder) möglich machen.

Vor der Fertigstellung des Hitzeschilds hatte die Entwicklung und Erprobung des Orion-Raumschiffs in den vergangenen Monaten bereits einige Meilensteine absolviert: Erst im November verlief, unter anderem, ein Test zur Abtrennung der Schutzverkleidung des Service Module erfolgreich. Zeitgleich konnte der Adapter installiert werden, der das MPCV während des EFT-1 mit der Oberstufe des Launchers verbinden wird. Im September bot sich NASA-Astronauten im Simulator erstmals die Gelegenheit, neu entwickelte Bedienelemente zu testen und sich mit dem allgemeinen Missionsablauf eins bemannten Orion-Starts vertraut zu machen. Im Sommer wurden in Kooperation mit der US-Marine praktische Übungen zur Bergung des Crew Module aus dem Ozean durchgeführt. Das für den finalen atmosphärischen Abstieg und die Wasserung der neuen, bemannten Raumkapsel entwickelte Fallschirmsystem musste sich in den Wochen davor in seinem insgesamt zehnten Falltest bewähren. Der Start des EFT-1 wird, sollte dieser Termin eingehalten werden können, 2014 zunächst auf dem Trägersystem Delta IV Heavy erfolgen, da das eigentlich für Orion vorgesehene, schwere Space Launch System (SLS), nach einem gegenwärtig noch angepeilten Erststart 2017, erst ab dem kommenden Jahrzehnt zur Verfügung stehen kann. Die Delta-Rakete für den Einsatz im Herbst wird, nach wiederholt bestätigtem Zeitplan des Betreibers United Launch Alliance (ULA), im März an das Kennedy Space Center ausgeliefert werden können. Insgesamt bleibt der Zeitplan der NASA für die Indienststellung von Orion dennoch ambitioniert. Neben verbleibenden Herausforderungen, Risiken und Unklarheiten technischer Art, insbesondere auch in der Verwirklichung des SLS, hält auch die administrativ-politische Ebene noch das eine oder andere potentielle Hindernis für eine fristgerechte Umsetzung des Programms bereit. So ist zum einen die Mittelverteilung der NASA in ihrer gegenwärtigen Phase der Umorientierung und Budgetknappheit durchaus nicht endgültig gesichert, während andererseits die Kooperation mit Europa, vorläufig zuständig für das Orion-SM, für beide Seiten weiterhin ein hohes Maß an Koordination und Bereitschaft zum Interessenausgleich durch Kooperation voraussetzt.

Diskutieren Sie mit:

• EFT-1 Delta IV Heavy mit Orion
• Orion MPCV / ATV-SM – Raumschiff
• *Orion Hardware* Bau, Processing & Erprobung

Der Beitrag Orions Hitzeschild ist fertiggestellt erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Autor: Daniel Maurat.

Geschichte

Die Geschichte dieses Trägers begann schon im Jahr 2005, zur Zeit der ESAS-Studie (Exploration Systems Architecture Study). Damals suchte die NASA ein Konzept für die neu zu entwickelnde Schwerlastrakete, die man zum Erreichen des Mondes brauchen würde. Eine Idee war dabei ein Shuttle Delivered Launch Vehicle (SDLV), welche vor allem Komponente aus dem Space Shuttle-Programms nutzen sollte. Die Idee dahinter war, den Externen Tank (ET) mit dem SSME-Triebwerk des Shuttles auszustatten und die Feststoffbooster weiter zu nutzen. Die Nutzlast, entweder eine Raumkapsel oder zusätzlich noch eine Oberstufe, sollte dann auf die Rakete gesetzt werden. Die NASA entschied sich aber für das Ares-Konzept, dass auf viele neu zu entwickelnde Technologien setzte. 2006 schlossen sich eine Reihe von Experten, etwa Ingeneure, NASA-Manager und Journalisten, zusammen und starteten das Projekt DIRECT, welches auf dem SDLV-Konzept der ESAS-Studie aufbaute. Im Laufe von vier Jahren verfeinerte man das DIRECT-Konzept und die vorgeschlagene Rakete Jupiter und es wurde vor allem in der Raumfahrt-Community sehr beliebt, vor allem nach einer Reihe von massiven Kostensteigerungen im Constellation-Programm, vor allem bei den Trägerraketen Ares I und Ares V. Dies führte 2009 zum Human Spaceflight Commitee, auch als Augustine-Komitee, benannt nach dem Vorsitzenden, Norman Augustine, und schließlich im Februar 2010 zur Einstellung des Programms durch den US-Kongress und Präsident Barack Obama. Danach sah es zunächst düster für die zukünftige US-amerikanische Raumfahrt aus.

Im Laufe des Jahre 2010 wurden eine Reihe von Konzepte vorgestellt, die auch schon in der ESAS-Studie vorkamen. Dabei waren vier Varianten in der engeren Auswahl. Die erste war das Sidemount-Konzept, welches am ehesten auf dem Space Shuttle beruht. Dabei würde der Orbiter durch eine Triebwerkssektion aus drei SSMEs ersetzt werden und drauf käme eine große Nutzlastverkleidung, in der die Nutzlast transportiert werden könnte. Das zweite Konzept baute auf dem Konzept der Saturn 5 des Apollo-Programms auf, wobei die Rakete nur flüssige Treibstoffe einsetzen sollte. Das dritte Konzept wurde vor allem von der United Launch Alliance, dem Vermarkter der Atlas V und der Delta IV, unterstützt. Dabei sollte aus den EELVs, der Atlas V und der Delta IV, eine Schwerlastrakete entwickelt werden. Das vierte Konzept schließlich war die Jupiter aus dem DIRECT-Konzept, welche aber eine Reihe von Variationen aufwies. So gab es etwa Pläne für Flüssigtreibstoffbooster oder für eine Reihe von Oberstufen. Im Oktober 2010 entschied man sich schließlich zugunsten eines DIRECT-ähnlichen Konzeptes, welches von der Community begrüßt und von der DIRECT-Mannschaft als Erfolg verbucht wurde. Die neue Rakete wurde von da an als Space Launch System (Weltraum-Startsystem), auch SLS, bezeichnet. Sie sollte von nun an sowohl Fracht in den Erdorbit bringen und auch das bemannte Raumschiff Orion (auch MPCV für Multi-Purpose Crew Vehicle) aus dem Constellation-Programm starten.

Im Laufe des Jahres 2011 wurde das Konzept des SLS weiter verfeinert. So beschloss man, die übrigen SSME-Triebwerke aus dem Space Shuttle-Programm für die ersten Starts des Trägers zu nutzen. Auch kam es zu Diskussionen um die Anzahl der Triebwerke der Erststufe. Schließlich beschloss man folgende Konfiguration:

• Als Booster sollen zunächst 5-Segmente-Booster verwendet werden, die noch aus dem Constellation-Programm stammen. Eine Ausschreibung für die Booster wurde ausgerufen, wobei der Gewinner den Booster herstellen soll. Es wird entweder der 5-Segment-Booster oder ein völlig neuer Flüssigbooster sein.
• Als Erststufe nutzt man einen überarbeiteten ET des Space Shuttles mit zunächst drei, ab dem elften Flug fünf SSMEs als Antrieb.
• Optional soll eine Oberstufe genutzt werden. Dabei stehen die Zweitstufe der Delta IV, die neu zu entwickelnde Cryogenic Propulsion Stage sowie eine große Oberstufe für schwere Nutzlasten oder hohen Geschwindigkeiten zur Verfügung.

Darüber hinaus soll Hardware genutzt werden, die für das Constellation-Programm entwickelt wurden. Dies schließt das MLP (Moblie Startplattform) der Ares I sowie das Oberstufentriebwerk J-2X ein. Im September 2011 schließlich stellte die NASA das neue Design der Rakete vor. Sie erinnerte nun von der Farbe stark an die alten Saturn-Raketen.

Versionen

Das SLS soll in drei Versionen verfügbar sein:

• Der Block 1 ist die am frühesten verfügbare Konfiguration des SLS. Die Erststufe entspricht einem verlängerten ET des Space Shuttles mit drei oder fünf Haupttriebwerken. Als Booster nutzt man den neu entwickelten 5-Segment-Booster aus dem Constellation-Programm. Als Oberstufe soll eine Oberstufe der Delta IV mit einem Durchmesser von 5 m genutzt werden. Diese wird man-raded sein, also verbessert für den bemannten Gebrauch. Mit diesem Träger sollen die bemannten Orion-Raumschiffe gestartet und verifiziert werden. Auch sollen erste Missionen wie etwa ein zirkumlunarer Flug möglich sein.
• Der Block 1a entspricht der Block 1, nutzt aber eine neue Oberstufe, die Cryogenic Propulsion Stage (CPS). Mit ihr sollen die ersten Frchtflüge, aber auch bemannte Flüge stattfinden.
• Der Block 2 schließlich nutzt eine neue noch zu entwickelnde Oberstufe mit drei Triebwerken vom Typ J-2X als Antrieb. Mit ihr sollen vor allem schwere Nutzlasten, etwa Teile für ein Mars- oder ein NEO-Raumschiff, transportiert werden.

Technik

Das SLS basiert auf Technologie, welche entweder für das Shuttle, das Constellation-Programm oder die Saturn-Raketen entwickelt wurden:

• Die Feststoffbooster, die RSRMs (Reusable Solid Rocket Motors für wiederverwendbarer Feststoffmotor), bringen den Großteil des Startschubes auf. Ein einzelner Booster besteht aus fünf einzelnen Segmenten, die während der Montage der Rakete miteinander verbunden werden. Ein einzelner Booster ist 53,86 m lang, hat einen Durchmesser von 3,71 m und wiegt voll betankt 731,88 t. Das von ATK gebaute Triebwerk liefert für eine Brenndauer von 124 Sekunden einen Schub von 13.964 kN. Als Treibstoff nutzt man den Festtreibstoff HTPB. Es kann aber sein, dass nach der Booster-Ausschreibung der NASA ein völlig anderer Booster verwendet wird.

• Die Hauptstufe basiert auf dem Externen Tank (ET) des Space Shuttles, wurde aber im Gegensatz zum Vorbild verlängert und verfügt über eine veränderte Struktur, um eine Oberstufe und die Haupttriebwerke aufzunehmen. Sie ist 64 m lang, hat einen Durchmesser von 8,2 m, wobei das Startgewicht noch unbekannt ist. Zunächst sollen nur drei Triebwerke vom Typ Rocketdyne RS-25D, auch bekannt als SSME, genutzt werden mit einem Schub von 1.817 kN. Die Brenndauer ist noch nicht bekannt. Später sollen bis zu fünf Triebwerke vom Typ RS-25D/E genutzt werden, die im Gegensatz zum SSME vereinfacht sind, da sie nicht mehr auf Wiederverwendbarkeit ausgelegt sein müssen. Die Leistungsdaten bleiben dieselben. Als Treibstoff nutzt man den im Space Shuttle genutzten Triebstoffmix aus LH₂ (flüssiger Wasserstoff) als Treibstoff und LOX (flüssiger Sauerstoff) als Oxydator.
• Eine Oberstufe für die Rakete ist die iCPS, die Iterim Cryogenic Propulsion Stage, welche nichts anderes als eine Oberstufe der Detla IV+ 5-Serie und der Delta IV Heavy ist, die für den bemannten Betrieb optimiert ist. Sie ist 12 m lang, hat einen Durchmesser von 5,1 m und wiegt voll betankt 30,7 t. Das einzelne Pratt&Whittney RL-10B-2-1-Triebwerk liefert für eine Brenndauer von 1.130 Sekunden einen Schub von 110 kN. Als Treibstoff nutzt man LH₂, als Oxydator LOX.

• Eine weitere Oberstufe ist die Cryogenic Propulsion Stage (CPS), welche neu entwickelt wird. Die CPS hat eine Länge von 13 m, hat einen Durchmesser von 7,5 m und wiegt voll betankt 79 t. Das Triebwerk steht noch nicht fest, es sollte aber einen Mindestschub von etwa 133,45 kN haben. Als Triebwerke stehen eine Reihe von Variationen des RL-10 und das J-2X sowie die europäischen Triebwerke Vulcain 2 und Vinci oder das japanische LE-5B zur Diskussion. Als Brenndauer werden bisher maximal 3000 Sekunden angegeben. Als Triebstoffmix steht schon LH₂ als Treibstoff und LOX als Oxydator fest.
• Die letzte Oberstufe hat zwar noch keinen Namen, soll aber in der Block 2 SLS eingesetzt werden. Sie soll 26,85 m lang und hat einen Durchmesser von 8,04 m. Das Startgewicht ist zurzeit (Stand: November 2011) noch nicht bekannt. Als Triebwerk soll es zwischen einem und drei Triebwerken vom Typ Rocketdyne J-2X mit je einem Schub von 1.221 kN, wobei die Brenndauer noch nicht bekannt ist. Als Treibstoff soll LH₂, als Oxydator LOX eingesetzt werden.

Starts

Zurzeit (Stand: November 2011) ist der erste Start eines SLS für das Jahr 2017 angesetzt. Die Starts sollen dabei vom Startkomplex 39 des Kennedy Space Centers in Cpae Canaveral, Florida stattfinden. Von den beiden Rampen des Startkomplexes starteten schon die Saturn-Raketen zum Mond und das Space Shuttle zu seinen Missionen im Orbit. Die Rakete wird dabei im Vehicle Assembly Building (VAB) zusammengebaut und dann zur Startrampe gerollt. Als Startplattform will man das schon für die Ares I gebaute MLP umbauen, damit es die neue Rakete aufnehmen kann.

Der erste Start im Jahr 2017 soll noch unbemannt sein, doch schon der zweite Start 2018 soll ein bemanntes Orion-Raumschiff um den Mond bringen. Der gesamte Zeitplan ist aber sehr lang gestreckt, so sollen 13 Starts in einem Zeitraum von 15 Jahren durchgeführt werden, bis das SLS voll einsatzfähig sind.

Verwandte Artikel:

• Technische Daten
• Startliste
• Saturn 5
• Ares
• NASA stellt Design für SLS vor (15. September 2011)

Der Beitrag Space Launch System erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Klaus Donath. Quelle: NASA, spaceflightnow, nasaspaceflight. Vertont von Peter Rittinger.

Aus einem Statusreport der NASA an den US-Kongress geht hervor, dass der geplante bemannte Erststart einer neuen Schwerlastrakete bis Ende 2016 mit den gegebenen Finanzmitteln aus ihrer Sicht nicht möglich ist. Dabei hatten einige Vertreter des Senats, darunter die jetzt schwer verwundete Gabrielle Giffords, Frau des für STS 134 vorgesehenen Shuttle-Kommandanten Mark Kelly, bereits davor gewarnt, der NASA eine vom Kongress designte Rakete aufzuzwingen. Den Entwurf sollten lieber die Ingenieure übernehmen.

Bei dieser Entscheidung spielte aber auch die Joberhaltung in den bisherigen Bundesstaaten eine Rolle. Die Senatoren der einzelnen Staaten möchten ihre Weltraumindustrie halten und beharren daher auf der Wiederverwendung von Shuttle-Komponenten. Als weiteres Argument wird angegeben, dass man kein lang erworbenes Wissen wegwerfen sollte. Dazu zählt auch die Verwendung der großen Feststoffbooster.

Daher verwundert das erste Referenzdesign, welches die NASA entwickelt hat, nicht weiter. Es handelt sich im Prinzip um die Schwerlast-Rakete aus dem Constellation-Programm, eine abgespeckte Ares V. Das SLS besteht daher aus 2 bereits weit entwickelten Fünf-Segment-Feststoff-Boostern, einer Hauptstufe die aus dem Shuttle-Programm abgeleitet ist und einer noch zu entwickelnden Oberstufe mit ebenfalls in der Entwicklung befindlichen J2X-Triebwerken. Letztere sind eine Weiterentwicklung des Oberstufentriebwerkes aus der Saturn-V-Rakete.

Als weiterer Geldfresser entpuppen sich mittlerweile auch die Ausläufer des eigentlich gestoppten Constellation-Programmes. Sollte der Kongress nicht intervenieren und die bisherigen Verträge nicht geändert oder aufgelöst werden können, dann könnte Ende 2011 ein erheblicher Posten von 575 Millionen US-Dollar für ein eigentlich abgebrochenes Programm auf dem Papier stehen.

Als Crew Vehikel soll das Orion-Raumschiff dienen, ebenfalls aus dem Constellation-Programm. Nun fragt man sich zu Recht, warum man auf Messers Schneide eine Schwerlastrakete entwickeln sollte, wenn dann am Ende eventuell die Gelder für entsprechende Nutzlasten fehlen. Deswegen sagt die NASA auch, dass sie zusätzlich noch weitere Alternativen prüft. Aber offenbar ist man zu sehr eingeschränkt worden mit den Anforderungen des Kongresses, unbedingt Shuttle-Komponenten weiter zu verwenden. Eine neue Rakete, beginnend mit einem weißen Blatt Papier, wird es nach bisheriger Sachlage aber nicht geben.

Scharfe Kritik auf die offenen Worte der NASA gab es prompt. Senator Bill Nelson aus Florida, selbst Besatzungsmitglied einer vergangenen Shuttle-Mission, fordert die NASA auf, die Pläne des Kongresses umzusetzen, innerhalb des Budgets und Zeitrahmens. Das sei nun die Pflicht der NASA.

Bis zum Frühjahr möchte man bei der NASA mit der Analyse der bisherigen Verträge für das Constellation- und Shuttle-Programm fertig sein, um eine mögliche Verwendung dieser für das neue Programm zu überprüfen. Als technisch günstigere Alternative steht eigentlich nur ein „Sidemount-Konzept“ zur Verfügung. Bei dieser Variante wird die Nutzlast wie beim Space Shuttle seitlich am Tank befestigt. Schon in den vergangenen Jahrzehnten wurde diese Möglichkeit immer mal wieder verfolgt, aber nie umgesetzt.

John Logsdon, Weltraumpolitikanalyst, sagt: „Wenn Du wirklich versuchen willst, eine Basis für künftige Langzeitprogramme zu schaffen, dann ist dies ein sehr komischer Weg, es zu erreichen.“

Es bleibt weiter spannend. Zumindest bis Ende des Jahres sollen keine neuen Verträge für die neue Schwerlastrakete unterschrieben werden.

Raumcon:

• Space Launch System (SLS)

Der Beitrag Die NASA steckt in Schwierigkeiten erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Günther Glatzel. Quelle: NASA, SpaceflightNow. Vertont von Peter Rittinger.

Die Kapsel wurde von einem mit Feststoff arbeitenden Raketenmotor während der 6 Sekunden dauernden Antriebsphase in 1,2 Kilometer Höhe gebracht. Dabei wirkte eine durchschnittliche Beschleunigung, die dem 16-fachen der Fallbeschleunigung auf der Erde entspricht. Innerhalb der ersten 3 Flugsekunden erreichte das Vehikel eine Geschwindigkeit von etwa 716 Stundenkilometern, und schließlich eine Maximalgeschwindigkeit von rund 867 Stundenkilometern. Aufgrund der Trägheit flog die Kombination aus Antriebssystem und Kapselattrappe nach dem Ausbrennen des zum Start verwendeten Motors auf einer ballistischen Bahn bis in etwa 2 Kilometer Höhe. Dabei wurde ihre Lage weiter durch ein computergesteuertes Antriebssystem unter Nutzung des beim Start ebenfalls gezündeten Attitude Control Motor (ACM) geregelt.

Während eines Loopings in der Nähe des höchsten Punktes der Flugbahn wurde das Rettungssystem unter Einsatz des Jettison Motors (JM) abgetrennt. Danach entfalteten sich 3 große Bremsfallschirme, die den Fall der Kapselattrappe verlangsamten. Diese ging schließlich nach etwa 2 Minuten und 14 Sekunden ca. 2.000 Meter vom Startort entfernt mit einer Geschwindigkeit von rund 26 Kilometern pro Stunde nieder.

Der als Abort Motor (AM) bezeichnete Feststoffmotor des Startabbruchsystems besitzt einige Besonderheiten. So feuert er eigentlich nach oben. Der Abgaststrahl wird allerdings von speziellen Umlenkeinrichtungen reflektiert, so dass die Antriebswirkung nach unten gerichtet ist. Durch diesen Kniff treten die Gase aber in ausreichender Entfernung von der Kapsel aus, ohne diese in Gefahr zu bringen. Dadurch kann das Launch Abort System an der Oberseite der Kapsel montiert und bei einem normalen Start in fast 100 Kilometern Höhe vor Erreichen des Orbits abgetrennt werden.

Der PA-1 genannte Test kostete etwa 220 Millionen US-Dollar und fand auf der White Sands Missile Range in New Mexico (USA) statt. Er wurde noch gemäß der Verträge für das Constellation-Programm durchgeführt. Ein ähnliches Rettungssystem soll aber auch bei zukünftigen Kapselsystemen in der bemannten Raumfahrt der USA Verwendung finden, möglicherweise sogar auf einer modifizierten Orion-Kapsel.

Raumcon:

• NASA-Raumschiff Orion ab Ankündigung des Tests (30. April)

Der Beitrag Test des Orion-Rettungssystems erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Timo Lange. Quelle: nasa.gov, whitehouse.gov.

Nach dem tödlichen Unglück des Space Shuttle Columbia im Jahr 2003 war klar, dass die bemannte Raumfahrt in den USA einen fundamentalen Wandel erleben würde. Die damalige Bush-Administration beschloss daraufhin, das Shuttle noch bis zum Ende des Jahrzehnts fliegen zu lassen, um den Aufbau der Internationalen Raumstation (ISS) beenden zu können. Eine neue Zielsetzung erhielt die NASA für die Post-Shuttle-Ära im Jahr 2005 durch die sogenannte Vision for Space Exploration (VSE), die die Entwicklung zweier neuer Trägerraketen – der bemannten Ares I und der Schwerlastrakete Ares V – mit dem Zweck der bemannten Rückkehr zum Mond und ultimativ dem Flug zum Mars, vorsah.

Wie bei großen Projekten in der Raumfahrt nicht unüblich, dehnte sich der ursprüngliche Zeitplan erheblich, während die Kosten unaufhaltsam zu steigen schienen. Schon früh in der Entwicklung wurde immer mehr Kritik laut, insbesondere am Design und den Fähigkeiten der relativ leistungsschwachen Ares I, welche mit der ebenfalls neu zu entwickelnden Kapsel Orion die Astronauten starten sollte, und an den immensen projektierten Kosten des Schwerlastträgers Ares V.

Nach dem Wahlsieg Barack Obamas Ende letzten Jahres wurde es zunehmend wahrscheinlicher, dass das Constellation Program nicht in der bisherigen Form weitergeführt oder sogar ganz gestrichen werden würde. Nachdem sich jedoch bereits die Ernennung des neuen NASA-Administrators nach der Amtsniederlegung des bisherigen Administrators Michael Griffin erheblich verzögerte, wurde die Hoffnung auf eine rasche, richtungweisende Entscheidung des neuen Präsidenten nicht bestätigt. Da über den weiteren Kurs der NASA auch nach dem Antritt des neuen NASA-Administrators, dem Ex-Astronauten und General Charles Bolden, weiterhin Unklarheit herrschte, wurde im Sommer 2009 die sogenannte Augustine-Kommission eingesetzt, welche den Auftrag bekam, mehrere Optionen für die Zukunft der bemannten Raumfahrt herauszuarbeiten, jedoch keine explizite Empfehlung abzugeben.

Die Augustine-Kommission
Das zentrale Ergebnis dieser Untersuchung war, dass mit dem bisherigen Budget der NASA kein Mondflug und allgemein kein Verlassen des niedrigen Erdorbits (LEO) in absehbarer Zeit möglich sein würde – die Ziele der Vision for Space Exploration konnten folglich nicht erreicht werden. Jedoch erhielt eine der vorgeschlagenen Optionen des Kommissionsberichts, der sogenannte Flexible Path besonders viel mediale Aufmerksamtkeit. Diese Option brach mit dem bisherigen Paradigma der bemannten Landung auf anderen Hauptkörpern des Sonnensystems, wie Mond oder Mars, und sah stattdessen den Flug zu verschiedenen Zielen wie etwa erdnahen Asteroiden außerhalb der großen Schwerkraftsenken des Sonnensystems vor. Zudem wurden immer mehr Stimmen laut, die der NASA ausschließlich die Durchführung bemannter Flüge außerhalb eines Erdorbits verantworten wollten, während der Transport in den niedrigen Erdorbit durch bisher nicht einsatzbereite kommerzielle Anbieter stattfinden sollte.

Ende von Constellation wahrscheinlich
Nach der heutigen Veröffentlichung des Budgets der NASA für das Fiskaljahr 2011 scheint nun zumindest die Kommerzialisierung der bemannten Raumfahrt beschlossene Sache zu sein. Der US-amerikanische Transport von Astronauten in den LEO soll demnach in Zukunft von Raumfahrtunternehmen übernommen werden. Hierfür sollen im nächsten Fiskaljahr 500 Mio. US-Dollar ausgegeben werden.

Weiterhin wurden Gelder bereitgestellt, um die ISS zumindest bis zum Jahr 2020 betreiben zu können, was weithin erwartet und insbesondere von den internationalen Partnern der NASA explizit gefordert wurde. Für darauf bezogene Aktivitäten wurden für das nächte Fiskaljahr zunächst 183 Mio. US-Dollar bereitgestellt. Die Installation eines Zentrifugenmoduls zur Erforschung der Wirkung verschiedener Schwerkraftumgebungen auf den menschlichen Körper sowie der Einsatz neuer aufblasbarer Stationsmodule sind dabei laut Weißem Haus während der verlängerten Einsatzdauer der ISS geplant.

Pläne für über den Erdorbit hinausreichende Aktivitäten und die damit zusammenhängende Entwicklung eines Schwerlastträgers wurden trotz einer Budgeterhöhung von insgesamt 6 Mrd. US-Dollar über die nächsten 5 Jahre allerdings zunächst auf Eis gelegt. Es wird nach dem Budgetvorschlag Obamas weder die beiden Ares-Raketen geben, selbst die bisher unumstrittene Entwicklung der Orionkapsel soll demnach eingestellt werden. Lediglich in die Entwicklung neuer Technologien für ein künftiges bemanntes Transportsystem wird investiert. Darüber hinaus sollen im Rahmen eines umfassenden Technologieprogramms verschiedene Schlüsseltechnologien wie automatisierte und autonome Dockingsysteme, geschlossene Lebenserhaltungssysteme, orbitale Treibstoffdepots und neue Antriebssysteme entwickelt und getestet werden. Details bleiben bis zu diesem Zeitpunkt allerdings unbekannt, auch wenn Charles Bolden in seiner die Budgetveröffentlichung begleitenden Rede blumige, zukünftige Reisezeiten zum Mars „im Bereich von Wochen“ verspricht, was die Entwicklung radikal neuer Konzepte der Energieversorgung und des Antriebs im Weltraum voraussetzen würde. Für diese Aktivitäten sind zunächst 1,2 Mrd. US-Dollar vorgesehen. Daneben wird es ein weiteres, 369 Mio. Dollar umfassendes, NASA-weites Technologieentwicklungsprogramm geben.

Weitere Ausgabenpunkte umfassen unter anderem 3,2 Mrd. Dollar für allgemeine Wissenschafts- und Forschungsaufgaben sowie eine Reihe von Weltraumteleskopen und Forschungssonden, darunter den Nachfolger des bekannten Hubble-Weltraumteleskops, das James Webb Space Telescope, sowie für unbemannte Missionen zu Mond und Mars. 150 Mio. Dollar sollen für die Entwicklung neuer Erdbeobachtungsaufgaben ausgegeben werden, wobei weitere 170 Mio. Dollar für den Ersatz des im letzten Jahr beim Start abgestürzten Satelliten zur Untersuchung von Treibhausgasen in der Erdatmosphäre, des Orbital Carbon Observatory (OCO), eingeplant sind.

Eine wesentliche Verlängerung des Space-Shuttle-Programms wird es entgegen den Erwartungen vieler Beobachter nicht geben. Für die letzten fünf Flüge werden insgesamt 600 Mio. Dollar bereitgestellt, um, wie das Weiße Haus in einer Pressemitteilung formuliert, „die sichere und ordentliche Außerdienststellung des Space-Shuttle-Programms sicherzustellen, auch wenn sich diese bis in das Fiskaljahr 2011 verzögern sollte.“

Das Gesamtbudget der NASA soll demnach 19 Mrd. US-Dollar für das Fiskaljahr 2011 betragen, was einer Erhöhung um 700 Millionen gegenüber 2010 entspricht. Das Budget muss allerdings noch von beiden Kammern des Kongresses abgesegnet werden, wo sich jedoch bereits vor der Budgetveröffentlichung Widerstand abzeichnete. Der endgültige Ausgang der politischen Auseinandersetzung um die Zukunft der bemannten Raumfahrt in den USA ist folglich weiterhin offen.

Raumcon:

• Künftige Strategie der bemannten US Raumfahrt

Verwandte Websites:

• Stellungnahme von NASA-Administrator Bolden

Der Beitrag Obama lenkt NASA in neue Richtung erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Günther Glatzel. Quelle: NASA, HSF-Comitee, Raumcon, aktuelle Nachrichtenmeldungen.

Zum Einen soll der komplizierten wirtschaftlichen Lage entsprochen werden, zum anderen stehen aber auch technologische Führung und eine große Zahl wichtiger Arbeitsplätze auf dem Spiel. Berücksichtigt man zudem, dass der Präsident alle seine Vorschläge noch durch die beiden Häuser des US-Kongresses bringen muss, braucht man wohl keine Einstellung der bemannten Raumfahrt in den USA zu befürchten. Eine deutliche Änderung der Zielstellungen ist aber zu erwarten.

So wird man wohl das Constellation-Programm als Komplex aufgeben. Stattdessen soll mit mehr privatwirtschaftlicher Initiative bei gleichzeitig wachsender staatlicher Unterstützung in möglichst kurzer Zeit ein neues Raumschiff für den Erdorbit entwickelt werden. Damit kann die bereits existierende Internationale Raumstation als Forschungsbasis für die nächsten 10 Jahre und möglicherweise darüber hinaus genutzt werden. Dies würden auch die internationalen Partner begrüßen.

Die Planungen darüber hinaus werden aber wohl neu vorgenommen werden. Dazu gehören eine Schwerlastrakete und das bemannte Anfliegen weiter entfernter Ziele, möglicherweise nach dem sogenannten „flexiblen Pfad“, auf dem man sich schrittweise und unter ständiger Überprüfung der Ziele und Mittel einer erneuten Landung auf dem Mond bzw. späteren Marsflügen nähern könnte. Selbst die Orion-Kapsel könnte dabei eine Rolle spielen, möglicherweise in veränderter Form.

Barack Obama ist angetreten, den US-Bürgern einen Weg in eine gerechtere und bewusstere Zukunft zu weisen. Wenn dabei sicherlich auch mancher Posten zusammengestrichen wird, die Zukunftsbranche Raumfahrt wird er hingegen wohl nicht opfern, oder doch?

Letztlich werden wir den morgigen Abend allerdings abwarten müssen. Dann soll NASA-Chef Bolden genaueres zu Budget und Planungen der US-Raumfahrtbehörde bekannt geben. Vieles was bisher zu hören und lesen war, wird sich dann als Produkt einer brodelnden Gerüchteküche erweisen.

Raumcon:

• NASA-Human-Spaceflight-Thema (ab 27. Januar)

Der Beitrag Sterneköche in der Gerüchteküche erschien zuerst auf Raumfahrer.net.