Ein Beitrag von Martin Knipfer. Quelle: NASA, Florida Today.

Am 27. August gaben NASA-Offizielle bekannt, dass sie eine rigorose Prüfung des SLS, des neuen Schwerlastträgers der NASA, abgeschlossen haben. Diese Prüfung wird auch als „Key Decision Point C“ bezeichnet. Einen solchen Meilenstein in der Entwicklung eines neuen Trägersystems hatte die NASA zuletzt in der Entwicklung des Space Shuttles erreicht. Experten sollten im Rahmen von Key Decision Point C die Entwicklungskosten und den Entwicklungszeitraum bis zu dem Erstflug von SLS bestimmen. Das nun vorliegende Ergebnis lautet, dass die Entwicklungskosten von Februar 2014 bis zum Erstflug des SLS 7,02 Milliarden Dollar betragen werden. Dieser Erstflug, auch EM-1 genannt, sollte ursprünglich im Dezember 2017 steigen. Jetzt soll er nicht später als im November 2018 stattfinden. Zwar möchte man weiterhin auf einen früheren Termin hinarbeiten, es gilt jedoch als unwahrscheinlich, dass das SLS vor 2018 starten kann. Die Wahrscheinlichkeit, dass mit dem vorhandenen Budget dieser neue Zeitplan eingehalten werden kann, beträgt nun 70 %.

„Nach einer genauen Überprüfung können wir heute bestätigen, dass wir ein Budget und einen Zeitplan haben, die uns auf Kurs halten, um Menschen in den 2030ern zum Mars schicken- und wir stehen hinter dieser Verpflichtung“, meinte Robert Lightfoot, der die Überprüfung beaufsichtigte. Der nächste Schritt in der Entwicklung des SLS ist ein Critical Design Review (CDR) der Rakete, eine rigorose Überprüfung des Designs. Es existieren bereits CDRs der Hauptstufe und der Feststoffbooster, nun soll das der gesamten Rakete folgen.

Bereits im Juni warnte das Government Accountability Office (GAO), eine Organisation ähnlich dem Bundesrechnungshof, dass mit dem derzeitigen Budget der Termin für den Erstflug nicht eingehalten werden kann. Für einen Erstflug 2017 würden laut ihrem Bericht dem Budget für die Entwicklung des SLS 400 Millionen Dollar pro Jahr fehlen. Die Obama-Administration weigert sich jedoch, sich für eine Budgeterhöhung einer Rakete einzusetzen, mit der eine weitaus umfassendere bemannte Erkundung des Weltalls als je zuvor möglich ist. Neben bemannten Flügen sind auch große robotische Missionen vorgesehen, die eine äußerst umfangreiche Erkundung selbst der äußeren Planeten des Sonnensystems ermöglichen, weil die Nutzlastkapazität des SLS höher als die aller derzeitig verwendeten Träger ist. Beispielsweise wäre eine kombinierte Lander-Orbiter Mission zu dem Jupitermond Europa oder sogar eine Uranus-Sonde denkbar. Noch fehlt das Geld für solche Expeditionen, jedoch ist zu erwarten, dass spätestens 2018 durch das Ende der Entwicklung des SLS und von Commercial Crew nicht unbeträchtliche Geldmengen freiwerden, die dafür genutzt werden könnten.

Auch wurde im Zuge von Key Decision Point C festgehalten, dass bereits erste Komponenten gefertigt wurden, die tatsächlich bei dem SLS-Erstflug zum Einsatz kommen sollen. Es handelt sich dabei um Ringe, die mithilfe von Rührreibschweißen in der Michoud Assembly Facility (MAF) in New Orleans gefertigt wurden. Diese Ringe werden in der Hauptstufe des SLS verwendet. Sie dient dazu, in zwei großen Tanks den flüssigen Treibstoff aufzubewahren. In diesen Tanks kommen die Ringe nun zum Einsatz: Sie dienen dazu, den zylinderförmigen Teil des Tanks mit dem kuppelförmigen Tankdom zu verbinden. Neben der Verbindung verleihen sie den Tanks auch zusätzliche Stabilität.

Zehn der besagten Zylinder der Tanks wurden ebenfalls bereits gefertigt. Dafür wurden Platten aus Aluminium gewölbt und an den Enden miteinander verschweißt. Diese Zylinder sollen jedoch noch nicht bei dem Erstflug zum Einsatz kommen, sie dienen nur zu Qualifikationszwecken, wie etwa einer Testversion des LH2 (flüssiger Wasserstoff)-Tanks.

Dafür sollen in dem Vertical Assembly Center des MAF, eine gewaltige Maschine zur Fertigung des LH2-Tanks, die Ringe, Dome und Zylinder alle miteinander verbunden werden. Tests der Tanks werden vermutlich nächstes Jahr beginnen, Tests der gesamten Hauptstufe, die auch eine Testzündung der vier RS-25 Triebwerke beinhalten werden, sind gegenwärtig für Ende 2016/Anfang 2017 auf dem B-2 Teststand des Stennis Space Centers in Mississippi geplant.

Diese Tests werden hauptsächlich strukturelle Tests sein, bei denen die Tanks mit Treibstoff befüllt und dann unterschiedlichen Belastungen ausgesetzt werden, die bei dem Flug des SLS zu erwarten sind, ausgesetzt werden. Doch nicht nur die gewaltige Hauptstufe, sondern auch die beiden Feststoffbooster, die an ihr seitlich angebracht sind, werden während des Fluges enorme strukturelle Belastungen erfahren. Deshalb wurde Anfang August erneut (es gab bereits im Mai erste Tests) die obere Verkleidung der Booster getestet. Strukturelle Tests an ihr sind aus dem Grund so wichtig, dass die obere Verkleidung mit der Hauptstufe verbunden ist. Deshalb wird an ihr der immense Schub der Feststoffbooster auf die Hauptstufe übertragen. Aus diesem Grund stellt die obere Verkleidung ein kritisches, strukturell stark beanspruchtes Teil dar. Sie befindet sich über dem mit Feststoff gefüllten Motor und enthält die Avionik der Booster, die für den Einsatz am SLS verbessert wurde. Die Tests liefen derart ab, dass man verschieden starke Kräfte auf das Objekt ausübte und so verschiedene Flugszenarien simulierte. MarsDas CDR der Booster wurde ebenfalls Anfang August abgeschlossen, nun bereitet die Herstellerfirma ATK eine erste Testzündung des neuen 5-Segmente Boosters am Ende dieses Jahres vor, genannt QM-1 für Qualification Motor 1.

Eine solche Zündung eines einzelnen Feststoffbooster wird bereits enormen Lärm verursachen, ist jedoch kein Vergleich zu dem Geräuschpegel bei dem Start des gesamten SLS. Die Schallwellen während des Starts könnten sogar derart energiereich sein, dass sie das SLS beschädigen. Um das zu verhindern, erforscht die NASA in dem Marschall Space Flight Center Technologien, um den Schallpegel während dem Start des SLS zu senken. Für diese Tests werden vier voll funktionstüchtige Flüssigkeits- und zwei Feststofftriebwerke eines 1:20 Modell des SLS gezündet, wie bei dem realen Träger. Das Modell kann in verschiedenen Höhen angebracht werden um herauszufinden, wie stark die Geräuschbelastung bei verschiedenen Abständen zur Startrampe ist. An dieser simulierten Startrampe ist ein System angebracht, welches Wasser zur Unterdrückung von Schallwellen verprüht. Durch die Analyse der Daten, die während dieser Tests gesammelt werden, kann das Design des Sound Suppression Systems auf der realen Startrampe verbessert werden.

Die Testzündung am 28. August –insgesamt die 34. – diente dazu, den Geräuschpegel des SLS zu bestimmen, wenn es sich etwa 50 m über der Startplattform befindet. Die Tests mit dem Modell sind fast abgeschlossen, sie begannen im Januar und sollen im Herbst enden. Die zuständigen Ingenieure sind mit den erreichten Ergebnissen zufrieden.

Das SLS soll künftig als neue Schwerlastrakete der NASA dienen. Seine Technik basiert auf dem außer Dienst gestellten Space Shuttle. 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, nicht später als 2018 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. Spätere Flüge sollen verschiedene Ziele anfliegen, um bemannte Marsflüge in den 2030er Jahren vorzubereiten. Diese Vorgehensweise nennt die NASA „Flexible Path“. 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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Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: JPL.

Bereits seit Anfang Dezember 2012 befindet sich der von US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA betriebene Marsrover Curiosity in der Region „Yellowknife Bay“. Speziell der nordwestliche Bereich dieser seichten Vertiefung innerhalb des Gale-Kraters, des Operationsgebietes des Rovers, wurde seitdem ausführlich mit den diversen wissenschaftlichen Instrumenten des Rovers untersucht (Raumfahrer.net berichtete mehrfach).

Am gestrigen Dienstag gab die NASA im Rahmen einer Pressekonferenz bekannt, dass hier auch erstmals Curiositys Gesteinsbohrer zum Einsatz kommen soll. Dieses „Powder Acquisition Drill System“ (kurz „PADS“) kann mittels eines Schlagbohrmechanismus 1,6 Zentimeter durchmessende und bis zu fünf Zentimeter tiefe Löcher in die Marsoberfläche oder in die dort befindlichen Gesteine bohren. Das im Rahmen eines solchen Bohrvorganges pulverisierte Marsgestein kann anschließend durch die verschiedenen Analyseinstrumente des Rovers eingehend untersucht werden.

„Das Anbohren eines Felsens und die anschließende Entnahme einer Bodenprobe stellt die bisher größte technische Herausforderung seit unserer Landung dar. Ein solcher Vorgang wurde noch nie zuvor auf dem Mars durchgeführt“, so Richard Cook vom Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA in Pasadena/Kalifornien, der Projektmanager der Curiosity-Mission. „Die Hardware des Bohrers wird dabei energetisch mit dem Marsgestein interagieren, wobei wir keinerlei Kontrolle über diesen Vorgang haben. Es würde uns nicht überraschen, wenn bei dieser ersten Bohrung einige Schritte nicht ganz so ablaufen, wie wir uns das eigentlich ursprünglich gedacht haben.“
Für diese erste Bohrung wurde eine nur rund fünf Meter vom aktuellen Standort des Rovers entfernt gelegene Gesteinsplatte aus frei zutage liegenden Grundgestein ausgewählt, welche zu Ehren des im Jahr 2011 verstorbenen stellvertretenden Projektmanagers der Mars Science Laboratory-Mission, so die frühere Bezeichnung des Rovers, mit dem Namen „John Klein“ belegt wurde.

In den nächsten Tagen soll der Rover zu dieser Formation dirigiert werden und diese zunächst eingehender mit den verschiedenen Kamerasystemen abbilden. Zudem sind nähere Untersuchungen mit dem APX-Spektrometer, der Mikroskopkamera MAHLI und der ChemCam vorgesehen. Sofern die an der Mission beteiligten Wissenschaftler und Ingenieure keine Einwände vorbringen soll in diesem Bereich dann innerhalb der kommenden zwei Wochen erstmals der Bohrer aktiviert werden.

Die Gesteinsformation „John Klein“ befindet sich in einem Bereich, in dem mithilfe der verschiedenen Kamerasysteme des Rovers in den letzten Tagen und Wochen unerwartete geologische und mineralogische Strukturen wie feine „Venen“ aus einem auffallend hellen Material, in Sandstein eingebettete Steine und Sandkörner, schräg geschichtete Gesteinsablagerungen und eventuell sogar Hohlräume im Untergrund entdeckt wurden.

Die Region „Yellowknife Bay“ wurde bereits kurz nach der Landung Curiositys als erstes anzusteuerndes Forschungsgebiet ausgewählt. Der Grund hierfür war, dass laut den Daten der verschiedenen Marsorbiter in diesem Bereich der Marsoberfläche drei verschiedene Geländetypen aufeinandertreffen, welche sich vermutlich zu unterschiedlichen Zeiten und unter unterschiedlichen Umweltbedingungen herausbildeten.

Diese in diesem Bereich der Marsoberfläche gegebene Divergenz macht sich auch in den Temperaturdaten bemerkbar, welche regelmäßig durch die Wetterstation REMS gesammelt werden. Die in den letzten Wochen gemessenen Veränderungen der Oberflächentemperatur sind nicht durch zeitweise auftretende Wetterveränderungen bedingt, sondern deuten vielmehr auf eine deutlich veränderte Zusammensetzung der Oberfläche hin.

„Wir wurden durch die aus dem Orbit gewonnenen Daten hierher geführt“, so John Grotzinger, der Projektwissenschaftler der Curiosity-Mission vom California Institute of Technology (CIT). „Was wir dann jedoch bei unserer Ankunft vorfanden, war eine ziemlich große Überraschung für uns. Dieses Areal weist zwar ebenfalls Anzeichen für eine ehemals feuchte Vergangenheit auf, unterscheidet sich dabei jedoch deutlich von dem [etwa 500 Meter westlich gelegenen] Flussbett, in dem wir ursprünglich gelandet sind. Eventuell existieren hier sogar verschiedene Geländeformen, welche durch einstmals feuchte Umweltbedingungen zu erklären sind.“

Hinweise hierauf konnte unter anderem die ChemCam liefern, welche in verschiedenen untersuchten Bodenproben erhöhte Werte von Kalzium, Schwefel und Wasserstoff nachweisen konnte. Bei den entdeckten Venen könnte es sich demzufolge um in Basanit-Gestein eingebettete Konzentrationen von hydratisiertem Calciumsulfat– auch als „Gips“ bekannt – handeln.

„Bei uns auf der Erde ist für die Entstehung solcher Venen Wasser notwendig, welches in Gesteinsspalten zirkuliert“, so der dem ChemCam-Team angehörende Wissenschaftler Nicolas Mangold von dem in Nantes/Frankreich ansässigen Laboratoire de Planetologie et Geodynamique.

Die des Weiteren in diesem Bereich beobachtete rundlichen Konkretionen wurden vermutlich ebenfalls unter dem Einfluss von Wasser gebildet, welches anschließend im Rahmen weiterer Prozesse durch Poren im Sedimentgestein in den Untergrund sickerte. Beides sind deutliche Hinweise darauf, dass das Oberflächengestein in diesem Bereich der Marsoberfläche einstmals einer reichlichen Einwirkung durch flüssiges Wasser unterlegen sein muss. Eine erste Analyse der Sedimentgesteine ergab, dass sich diese aus Sandstein und aus Siltstein zusammensetzen. Die darin enthaltenen Körner unterscheiden sich in ihrer Größe und Struktur deutlich von den Kiesablagerungen, welche während des letzten Jahres im Landebereich des Rovers aufgefunden wurden.

„All diese unterschiedlichen Sedimentgesteine zeigen uns, dass hier einstmals Bedingungen vorherrschten, unter denen sich Material aktiv auf der Marsoberfläche ablagern konnte“; so Aileen Yingst vom Planetary Science Institute in Tucson/Arizona, eine der Mitarbeiterinnen des MAHLI-Instruments des Rovers. „Die dabei zu beobachtenden unterschiedlichen Korngrößen sind Hinweise auf die unterschiedlichen Transportbedingungen bei denen dies geschah.“

Durch die erste Bohrung und die daraus resultierenden Untersuchungen der dabei zu gewinnenden Proben erhoffen sich die Marsforscher weitere Erkenntnisse über die einstmals vorherrschenden Bedingungen, unter denen diese Ablagerungen entstanden.

Weitere Wochen der Forschung „Vor Ort“

Die damit verbundenen Arbeiten werden sich allerdings als relativ zeitaufwändig gestalten und zudem in mehreren Schritten erfolgen. Die ersten Bohrungen sollen dabei durchgeführt werden, um das Bohrgehäuse und die Verbindungsgänge zwischen dem Bohrer und den Analyseinstrumenten von eventuellen von der Erde mitgeführten Kontaminationen zu reinigen.

In einem nächsten Schritt sollen weitere Bohrungen durchgeführt werden, wobei das dabei gewonnene Material schließlich dem im Inneren des Rovers befindlichen CheMin-Spektrometer zugeführt werden soll. Durch die dortige Analyse der zuvor durch die Bohrungen zu feinem Staub zermahlenen Gesteinsproben soll deren mineralogische Zusammensetzung entschlüsselt werden. Weitere Analysen durch das SAM-Instrument sollen schließlich auch die chemische Zusammensetzung des angebohrten Gesteins offen legen.

Diese Vorgehensweise wird aller Wahrscheinlichkeit einen Zeitraum von nochmals mehreren Wochen benötigen. Im Anschluss an die Durchführung der ersten Bohrungen auf dem Mars werden vermutlich noch verschiedene „Nachfolgeuntersuchungen“ durchgeführt, um die gewonnenen Ergebnisse in einen entsprechenden Kontext zu versetzen. Erst danach wird der Marsrover Curiosity seine Erforschung der Region „Yellowknife Bay“ beenden und seine Fahrt zu dem im Zentrum des Gale Kraters gelegenen Zentralberges Aeolis Mons beginnen. Aufgrund der somit wohl frühestens im März 2013 beginnenden Weiterfahrt könnte sich die Ankunft am Fuß des Zentralberges bis zum Ende dieses Jahres verschieben.

Laut John Grotzinger stellt diese in den letzten Wochen entstandene Verzögerung – nach den ursprünglichen Plänen sollte die Erforschung von Yellowknife Bay eigentlich bereits Ende Dezember 2012 abgeschlossen sein – jedoch kein Problem. Die primäre Aufgabe des Rovers besteht nun einmal darin, die Bedingungen auf dem Mars möglichst genau zu analysieren, und nicht etwa darin, neue Geschwindigkeits- oder Entfernungsrekorde aufzustellen.

Aufgrund der dort beobachteten interessanten Geologie gestaltet sich der der derzeitige Standort des Rovers dabei für die an der Mission beteiligten Wissenschaftler als ein überaus interessantes Studienobjekt. Aufgrund der permanent durch aktuelle Forschungs- und Beobachtungsergebnisse geleiteten weiteren Vorgehensweisen ist es zudem relativ schwierig, einen festen Zeitplan für die zukünftigen Aktivitäten beziehungsweise für die zu bestimmten Zeitpunkten zu erreichenden Standorte zu erstellen.

Der sich aktuell ergebende Aufenthalt am jetzigen Standort soll unter anderem auch dazu genutzt werden, um Curiosity ein Update für seine derzeit verwendete „Flight Software“ zu übermitteln. Nach dem Überspielen dieses Updates, so die Erwartungen der an der Mission beteiligten Ingenieure, wird der Rover über noch größere Kapazitäten als bisher verfügen, um eigenständig Forschungsziele auf dem Mars auszuwählen und diese mit seinen Kamerasystemen abzubilden. Das entsprechende Update soll laut Richard Cook in etwa vier Wochen übermittelt werden.

Bis zum heutigen Tag, dem „Sol“ 159 der Mission, hat der Marsrover Curiosity eine Distanz von etwa 705 Metern auf der Oberfläche unseres Nachbarplaneten zurückgelegt. In diesem Zeitraum haben die Kamerasysteme des Rovers mittlerweile über 37.700 Bilder aufgenommen und an das Roverkontrollzentrum des Jet Propulsion Laboratory (JPL) übermittelt. Diese Aufnahmen sind für die interessierte Öffentlichkeit auf einer speziellen Internetseite des JPL einsehbar.

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Ein Beitrag von Martin Ollrom. Quelle: SpaceFlightNow.

Die ESA arbeitet zurzeit an der Vega Startrakete. Bis zu ihrem Jungfernflug wird wohl noch einige Zeit vergehen doch die ESA ist diesen Ziel einen großen Schritt näher gekommen. Nach mehrmonatiger Intensivarbeit wurde der „Motor“, der Vega abheben lassen soll, endlich zum Laufen gebracht.

„Alle Ziele wurden erreicht“, meint Massimo Epifani, ein Ingenieur der unter anderem Vega geplant hat. Vega soll ähnlich wie die Ariane Raketen in Französisch Guiana abheben, nur eben für kleine Nutzlasten attraktiv sein. Gemeinsam mit einem Team aus Guiana hat man es in Italien geschafft, den Motor zum Laufen zu bringen. Dies ist ein wichtiger Schritt zur Einführung der europäischen Kleinrakete.

Das Vega Programm
Ingesamt sind sieben ESA Mitgliedsstaaten am Vega Programm beteiligt. Die italienische Raumfahrtbehörde ASI ist am meisten beteiligt. Das Ziel ist es eine kleine Startrakete mit umweltfreundlicheren Antrieb zu bauen. Der Antrieb soll auch viel weniger Treibstoff brauchen und somit Kosten sparen. Vega ist 30 Meter hoch und mit einem Durchmesser von nur drei Meter kann sie maximal 1.5 Tonnen Nutzlast in einen Polaren Orbit schießen. Der Jungfernflug ist für das Jahr 2006 geplant.
Vega soll zwischen Ariane 5 und Sojus Rakete liegen. Wobei die Sojus Rakete wohl bald ausgedient haben wird. Die letzte Sojus sollte im Jahre 2007 abheben, aber die Erfahrung zeigt uns, dass „Todgesagte“ länger leben.
Die mehrmonatige Intensivarbeit wurde erst dieses Jahr genehmigt, da man meinte, man komme nicht voran.
Die letzten Tests mit dem Antrieb sind gerade im Gange. Er soll ja auch richtig funktionieren. Scheinbar wird es für den offziellen Sojus Nachfolger bald ernst.

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