Quelle: OHB SE.

Augsburg, 17. März 2022. Boeing (NYSE: BA) und die zur OHB SE gehörende MT Aerospace AG haben einen weiteren Vertrag zur Lieferung von Strukturbauteilen für das Space Launch System (SLS) der NASA unterzeichnet. Boeing ist industrieller Hauptaufragnehmer für Entwicklung und Bau dieser Schwerlast-Trägerrakete, deren Erstflug im Frühjahr 2022 geplant ist. Boeing hat nun das Augsburger Unternehmen mit den Domsegmenten für den kryogenen Wasserstofftank der Raketenoberstufe EUS (Exploration Upper Stage) beauftragt und erweitert damit die bestehende Kooperation mit MT Aerospace. Die Oberstufe EUS ist für die im Artemis-Programm der NASA geplanten Explorationsmissionen vorgesehen. Das Artemis-Programm wird eine nachhaltige Präsenz auf dem Mond schaffen.

Die MT Aerospace AG ist seit 2013 qualifizierter Lieferant und Partner von Boeing für das Space Launch System der US-Raumfahrtbehörde NASA und wurde 2018 für herausragende Arbeiten am SLS mit dem „Space Flight Awareness Award“ ausgezeichnet. Im Juli 2021 hatten beide Unternehmen eine Absichtserklärung (Memorandum of Understanding – MOU) unterzeichnet, mit der die Zulieferertätigkeiten der MT Aerospace für Boeings Geschäftsbereiche Commercial, Defense und Space über die nächsten Jahre hinweg noch einmal deutlich diversifiziert und erweitert werden; neben Strukturbauteilen für SLS etwa auch bei Design und Herstellung von Bauteilen für kommerzielle Satelliten.

„MT Aerospace ist ein innovatives Mitglied der globalen Luft- und Raumfahrtindustrie. Die Erweiterung dieser Partnerschaft bestärkt uns in unserem Plan, die Zusammenarbeit mit deutscher Industrie langfristig weiter auszubauen und im Rahmen von Kooperationen gleichzeitig das deutsche Wirtschaftswachstum zu unterstützen“, sagte Dr. Michael Haidinger, Präsident von Boeing Deutschland, Zentral- und Osteuropa, Benelux und Nordeuropa. „Als führender europäischer Standort für Luft- und Raumfahrt ist Bayern die Heimat weltweit erstklassiger Ingenieursleistungen. Die Partnerschaft mit bayerischen Industrie-Champions verschafft uns Zugang zu Talenten, Technologien und Spitzenforschung für unsere gesamten globalen Aktivitäten.“

„Mit diesem weiteren Auftrag für SLS heben wir die Partnerschaft mit Boeing im wahrsten Sinne des Wortes auf ein höheres Level: Seit 2013 liefern wir essentielle Komponenten für die SLS-Hauptstufe. Jetzt kommt unsere Expertise auch bei der Raketenoberstufe EUS zum Einsatz, die im Weltraum astronautische Explorationsmissionen ermöglichen wird“, sagt Hans Steininger, Vorstandsvorsitzender der MT Aerospace AG und ergänzt. „Bei jedem SLS-Start und bei zukünftigen Mondlandungen werden wir mit sicherheitskritischen Strukturbauteilen aus Augsburg an Bord sein.“

Domsegmente aus Augsburg für NASAs Schwerlast-Trägerrakete
Die MT Aerospace AG produziert derzeit „Dome Gore Panels“ für die Hauptstufe der Schwerlast-Trägerrakete. Tanksysteme stellen ein sicherheitskritisches Element dar, daher gelten höchste Qualitätsstandards bei Material und Verarbeitungsprozessen.

Das Augsburger Unternehmen trägt nun auch beim Oberstufentank Verantwortung für den ganzheitlichen, hochpräzisen 3D-Fertigungsprozess der aus einer Aluminium-Lithium-Legierung bestehenden Domsegmente für den kryogenen Wasserstofftank. Die einzelnen Segmente werden in den USA zu den riesigen Tankdomen (Durchmesser 8,40 m) gefügt und in die Rakete integriert.

Das NASA Space Launch System ist die leistungsstärkste Rakete, die je gebaut wurde. Sie ermöglicht den Transport von Astronauten und Fracht auf den Artemis-Missionen der NASA zum Mond und sogar bis zum Mars. Rund 3.800 Zulieferer in allen 50 US-Bundesstaaten und in ganz Europa sind an der der Rakete und dem Raumfahrzeug Orion beteiligt. Boeing ist dabei für die kryogene Hauptstufe der Trägerrakete, die Oberstufe und die Avionik-Suite verantwortlich.

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• OHB-System

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Ein Beitrag von Stefan Goth. Quelle: NASA, Space News, The Planetary Society, Boeing, Lockheed Martin, ESA, Airbus D & S.

Die NASA hat Pläne für die nächsten Schritte ihrer „Journey to Mars“ vorgestellt.

Demnach soll mit dem dritten Start einer Rakete vom Typ Space Launch System (SLS) und dem damit verbundenen (wahrscheinlich) ersten bemannten Flug der Orion-Kapsel (Multipurpose Crew Vehicle, MPCV) mit dem Aufbau einer kleinen, Deep Space Gateway (DSG) genannten Raumstation im Mondorbit begonnen werden. Dieser als Exploration Mission 2 (EM-2) bezeichnete Flug soll mit der SLS-Konfiguration „Block 1B“ erfolgen. Dabei soll neben der von vier RS-25-Triebwerken von Aerojet Rocketdyne (diese waren als SSME, Space Shuttle Main Engine, bereits bei zahlreichen Space-Shuttle-Flügen im Einsatz) angetriebenen Zentralstufe, zwei von Orbital-ATK hergestellten 5-Segment-Feststoffboostern (weiterentwickelt aus den Space-Shuttle-Boostern) auch die derzeit in Entwicklung befindliche Exploration Upper Stage (EUS) genannte Oberstufe mit vier RL-10-Triebwerken (ebenfalls von Aerojet Rocketdyne) zum Einsatz kommen.

Für die Orion-Kapsel ist bei diesem Flug eine Besatzung von vier Personen vorgesehen. Als Neuerung zu den bisherigen Planungen soll auch eine erste Komponente des Deep Space Gateways mitgeführt werden; ein „Power and Propulsion Bus“ genanntes Modul, welches über einen solar-elektrischen Antrieb verfügen soll (Solar Electric Propulsion, SEP). Es könnte mit seinen Solarpaneelen, die ca. 40 kW elektrische Leistung liefern sollen, die spätere kleine Raumstation mit Energie und Antrieb versorgen, so dass diese auch unterschiedliche Mondorbits ansteuern kann.

Möglich wird dies durch die große Leistungsfähigkeit der SLS Block 1B, die es ermöglicht neben dem MPCV noch weitere Nutzlast im „Universal Stage Adapter“ (USA), d.h. in der Übergangssektion zwischen dem Europäischen Service Modul (ESM) und der Oberstufe, zu transportieren.

Finanzielle und zeitliche Unsicherheiten
Bisher sind nur die EM-1 und EM-2 genannten Flüge fest geplant, weitgehend finanziert und durch Hardware, die sich bereits in Bau oder konkreter Entwicklung befindet, weitgehend sicher.

Bei Exploration Mission 1 prüft die NASA gerade in einer durch die Trump-Administration angestoßenen Studie die Möglichkeit bereits beim ersten Flug des SLS zwei Astronauten in der Orion mitfliegen und den Mond umrunden zu lassen. Angeblich wurde das Ergebnis dieser Studie bereits an das Weiße Haus übermittelt, der Inhalt wurde jedoch noch nicht bekanntgegeben.

Die Herausforderungen sind nicht zu unterschätzen. Da EM-1 bisher „nur“ als unbemannter Testflug für das SLS im Zusammenspiel mit den Bau- und Serviceeinrichtungen am Boden, den Startanlagen und der Orion-Kapsel geplant war, sind einige Komponenten für einen Flug mit Besatzung noch nicht vorbereitet bzw. noch nicht fertig. Insbesondere müssten im von Lockheed Martin integrierten MPCV noch ein Lebenserhaltungssystem, Sitze und Bedienelemente eingebaut werden. Auch die Bedienungs- und Flugsoftware ist noch nicht fertig entwickelt und ausreichend getestet.

Auf jeden Fall wären dafür zusätzliche Zeit und möglicherweise weitere Finanzmittel notwendig. Ausgehend von der aktuellen Zielvorgabe den unbemannten EM-1-Start noch in 2018 durchzuführen, würde sich eine Mission mit Crew mindestens nach 2019 verschieben.

Allerdings sind auch bei der bisherigen Planung noch einige Risiken vorhanden, die den Starttermin nach hinten verschieben könnten.
Das von der ESA, als Kompensation für den Betrieb der ISS bis 2020, für EM-1 zu liefernde Service Modul könnte möglicherweise nicht rechtzeitig fertig werden, um den Starttermin im November 2018 zu halten.

Weitere Unsicherheiten gehen von Änderungen am Hitzeschild der Rückkehrkapsel aus, da deren Konstruktion nach dem ersten Testflug von Orion (Exploration Flight Test 1, EFT-1) auf einer Delta IV Heavy im Jahr 2014 geändert werden musste. Statt eines ursprünglich weitgehend monolithischen Hitzeschildes wird dieses bei den zukünftigen Flügen aus zahlreichen zusammengefügten Elementen bestehen.

Weiterhin sind bei Entwicklung und Bau des ersten SLS Block 1 und der Boden- und Starteinrichtungen die zeitlichen Reserven weitgehend aufgebraucht. Durch einen Tornado am 7. Februar 2017 wurden Teile der Michoud Assembly Facility (MAF) in New Orleans, wo die Zentralstufe des SLS gebaut wird, beschädigt. Das alleine könnte zwei bis drei Monate Zeitverlust bedeuten.

Der Entwurf der Trump-Administration für das NASA-Budget sieht bisher erhebliche Kürzungen im Erdbeobachtungsprogramm aber kaum Einschränkungen bei den Explorationsprogrammen vor. Allerdings muss dieser Entwurf noch vom Kongress bestätigt werden. Weitere Änderungen können sich in den kommenden Verhandlungen und Abstimmungen ergeben.

Journey to Mars (via Moon)
Seit Jahren wiederholt die NASA immer wieder ihre Vision einer „Journey to Mars“ und wirbt damit auch mit ansprechenden Animationen und Schaubildern.

Diese Vision wurde von einigen Kommentatoren als unspezifisch und wage bezeichnet.

Mit dem jetzt favorisierten Deep Space Gateway wurde auch ein etwas anderes Schaubild präsentiert, das von einem geraden Pfeil dominiert wird. Die Entwicklung wird in mehrere Phasen unterteilt.

Momentan befindet man sich in Phase 0: „Testing on ISS“, d.h. Technologien für den Flug über den Erdorbit hinaus werden auf der Internationalen Raumstation ISS getestet.
In Phase 1 sollen diese Tests in der Mondumlaufbahn weitergeführt und erweitert werden. Danach soll in Phase 2 das Deep Space Transport genannte System aufgebaut und einen Testflug von mehreren hundert Tagen in verschiedenen Mondorbits durchführen.
In Phase 3 soll beim ersten Flug zum Mars in einen Orbit eingeschwenkt, aber noch keine Landung versucht werden. Die Landungen sind Phase 4 vorbehalten.

Lunarer Außenposten
Zwischen den Missionen EM-1 und EM-2 ist momentan der Start der „Europa Clipper“ genannten Sonde mit der Version „SLS Block 1B Cargo“ der Schwerlastrakete geplant. Allerdings ist fraglich, ob der erst in Planung befindliche Raumflugkörper, der später den Jupiter-Mond Europa umrunden soll, rechtzeitig für einen Start um 2022 fertig werden wird. Dieser Start ist als Test der noch in Entwicklung befindlichen „Exploration Upper Stage“ (EUS) notwendig, bevor bei EM-2, nach üblichen NASA-Standards, Astronauten mitfliegen dürfen.

Das für Phase 1 geplante Deep Space Gateway soll aus einem solar-elektrischen Antriebs- und Versorgungsmodul, einem Habitatmodul, (wechselnden) Logistikmodulen und aus einer Luftschleuse bestehen. Für die notwendige Berthingoperationen würde es einen vom Candarm 2 abgeleiteten Roboterarm erhalten. Der Aufbau würde mit den Flügen EM-2 bis EM-5 des SLS erfolgen. Dabei würde die Startrate des SLS auf mindestens einen Start pro Jahr steigen.

Nach dem bereits erwähnten Antriebsmodul bei EM-2 würde bei EM-3 das Habitatmodul geliefert werden (ca. 10t).
Derzeit lässt die NASA von sechs Unternehmen Studien für zukünftige Deep Space Habitate erstellen.

Bei EM-4 würde ein größeres Logstikmodul (ca. 10t) angedockt werden.
In 2026 soll der Aufbau mit der Installation einer Luftschleuse bei EM-5 abgeschlossen werden.

Die jeweils vorgesehenen Fluglängen der bemannten Missionen reichen von 8 bis maximal 42 Tagen. Für die Lieferung von Versorgungsgütern würden zusätzliche Transportflüge von privaten Anbietern erfolgen.

Das Deep Space Gateway soll von Menschen genutzt und gewartet werden, muss aber nicht ständig besetzt sein. Neben dem Aufbau des Außenpostens steht die kleine Station auch internationalen Partnern und privaten Firmen für eigene Missionen z.B. für robotische Mondlandemissionen zur Verfügung.

Bill Gerstenmaier, Chef der bemannten Raumfahrt bei der NASA sagt dazu: „Ich stelle mir verschiedene Partner vor, sowohl internationale als auch kommerzielle, die zu dem Gateway beitragen und es auf unterschiedlichen Wegen nutzen, mit einem System das sich zu verschiedenen Orbits bewegen kann, um unterschiedliche Missionen zu ermöglichen.“
Das könne robotische oder bemannte Landungsmissionen auf dem Mond oder Weiterflüge zu „anderen Zielen im Sonnensystem“ umfassen. Die NASA plant derzeit keine eigene Mondlandung, würde aber möglicherweise entsprechende Ambitionen ihrer internationalen oder privaten Partner unterstützen.

Deep Space Transport
Der Mond ist allerdings nicht das eigentliche Ziel, sondern der Mars. Deshalb soll in Phase 2 ab 2027 das sogenannte „Deep Space Transport“ (DST) genannt System gestartet werden. Dieses umfasst sowohl ein Antriebs- und Versorgungsmodul, als auch Habitat- und Dockingeinrichtungen. Das 41t schwere „Raumschiff“ soll mit einem einzigen Start der SLS Block 1B in der Cargo-Version zum Deep Space Gateway gebracht werden und dort andocken. Mit weiteren Starts von SLS und privaten Anbietern sollen Versorgungsgüter und Treibstoffe geliefert und die Funktionsfähigkeit hergestellt werden. 2029 soll das DST erstmalig für 300 bis 400 Tage bei einem Testflug mit astronautischer Besatzung auf verschiedenen lunaren Umlaufbahnen unterwegs sein und seine Funktionsfähigkeit unter Beweis stellen.

2033 könnte dann, nach entsprechenden Versorgungsflügen, das DST erstmals Richtung Mars aufbrechen, unterwegs einen Flyby an der Venus durchführen und in einen Orbit um den roten Planeten einschwenken. Bei dieser ersten Mars-Mission würde allerdings noch keine Landung versucht werden.

Das DST soll wiederverwendbar ausgelegt und nach der ersten Mars-Orbit-Mission am Deep Space Gateway wieder aufgerüstet werden, um dann für mindestens zwei weitere Mars-Missionen, dann auch mit Landungen, von jeweils bis zu 1000 Tagen Dauer zur Verfügung zu stehen.

In diesem Gesamtkonzept taucht das bisher geplante Asteroid Redirect Mission (ARM) genannte Projekt nicht mehr auf. Hier sollte durch eine Roboter-Sonde mit solar-elektrischem Antrieb ein kleiner Asteroid, bzw. ein Felsbrocken von dessen Oberfläche, in eine Mondumlaufbahn gebracht und dann bei einem Orion-Flug von Astronauten untersucht und Proben genommen werden. Allerdings hat sich dieses Projekt in der Planung bereits deutlich verteuert, so dass zu erwarten ist, dass es auch angesichts des aktuell vorgestellten Konzeptes ganz eingestellt wird.

Verbindliche Entscheidungen bezüglich der Entwicklung von Deep Space Gateway und Deep Space Transport sind bisher noch nicht gefallen. Wie es weitergeht, hängt entscheidend von der Finanzierung und der Budget-Entwicklung der NASA über die nächsten Dekaden ab.

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• Deep Space Habitat (NASA)

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Ein Beitrag von Martin Knipfer. Quelle: NASA, NSF. Vertont von Peter Rittinger.

Bei der Entwicklung der neuen Schwerlastträgerrakete Space Launch System (SLS) muss die US-amerikanische Luft- und Raumfahrtagentur NASA von Zeit zu Zeit das Design der Rakete überprüfen und festlegen. Dies geschieht in sogenannten Designprüfungen. Diese sind für den Beobachter weitaus weniger spektakulär als etwa eine Testzündung eines Feststoffboosters oder eines Haupttriebwerks, für den weiteren Verlauf der Entwicklungsarbeiten jedoch von großer Bedeutung. Eine Designprüfung läuft derart ab, dass zahlreiche beteiligte Experten und Ingenieure zusammenkommen, um technische Dokumente und Baupläne zu kontrollieren, mögliche Probleme ausfindig machen und dann das Design des Produkts verbessern. Zwei solcher Designprüfungen wurden bereits abgeschlossen: Das Systems Requirements Review im Juli 2012, bei dem die Vorraussetzungen im Bezug auf Kosten, Leistung, Technik und Zeitplan für das SLS festgelegt wurden, und das Preliminary Design Review im August 2013, bei dem das vorläufige Design der Rakete auf diese Vorraussetzungen überprüft wurde. Nun steht die nächste bedeutende Designprüfung an: Das Critical Design Review (CDR).

Mit diesem CDR wurde am 11. Mai im Marshall Space Flight Center in Alabama begonnen. Zuvor wurden noch die CDRs der einzelnen Elemente des SLS abgeschlossen, wie etwa der Hauptstufe (Juli 2014) oder der Feststoffbooster (August 2014). Auch das letzte CDR eines einzelnen Elements macht Fortschritte: Dem des SPIE-Büros (Spacecraft and Payload Integration and Evolution). Dieses Büro koordiniert die Entwicklung und den Bau von drei Komponenten am oberen Ende der Rakete: Der Oberstufe, des Adapters der Hauptstufe zur Oberstufe und des Adapters der Oberstufe zur Nutzlast.

Auch ist das SPIE-Büro für die Weiterentwicklung des SLS zu einer noch leistungsfähigeren Rakete zuständig. Ein Critical Design Review ist -wie der Name schon sagt- kritisch. Es wird geprüft, ob das Design sämtliche Vorraussetzungen erfüllt, und grünes Licht für weitere Produktion von Hardware, Zusammenbau, Integration und Tests gegeben. Auch kann der nächste Meilenstein angestrebt werden, sobald das CDR abgeschlossen ist: Die Zertifizierung des Produkts. Das CDR des SLS wird aufgrund der Komplexität mehrere Monate dauern, Ende Juli soll es abgeschlossen sein.

An verschiedenen Orten in den Vereinigten Staaten wird unterdessen die nötige Infrastruktur geschaffen, um das SLS zu starten, zu transportieren und zu testen. So wurde auf dem Gelände des Stennis Space Centers in Mississippi ein neues großes Wasserventil installiert. Diese Installation ist Teil der Modifizierung des Hochdruck-Wassersystems des Zentrums, das für die Kühlung der Abgase der Raketentriebwerke zuständig ist. Etwa eine Million Liter Wasser wird mit einem Druck von 23 Bar während eines Triebwerkstests durch die Leitungen fließen.

Da das jetzige System aus den 1960ern stammt, wird es modernisiert und verbessert. Zu diesem Zweck wurde ein 80 Tonnen schweres, 90 cm breites und 240 cm hohes Wasserventil gefertigt, das größte Produkt, das die Herstellerfirma jemals gebaut hat. Nach der Fertigstellung wurde es per Lastwagen zum Stennis Space Center transportiert und mit einem Kran installiert. Nach der Renovierung des Wassersystems ist das Stennis Space Center bereit für Testzündungen des RS-25 Triebwerks, das später einmal in der Hauptstufe des SLS zum Einsatz kommen soll. Die nächste Testzündung eines RS-25 Triebwerks ist gegenwärtig für den 28. Mai geplant. Daneben hat die Herstellerfirma Aerojet Rocketdyne inzwischen ein 16. Triebwerk aus vorhandenen Ersatzteilen zusammengebaut, das erste neue RS-25 seit 2010.

Auf dem Stennis Space Center sollen jedoch nicht nur die Triebwerke des SLS getestet werden, sondern auch die Hauptstufe selbst. Diese Tests, die auch zwei Testzündungen aller vier Haupttriebwerke beinhalten werden, sollen auf dem B-2 Teststand durchgeführt werden. Nach der Herstellung der Hauptstufe in der Michoud Assembly Facility nahe New Orleans muss der über 60 Meter lange und über acht Meter durchmessende Zylinder zunächst zum dem Testgelände gelangen. Zu diesem Zweck wird momentan der Pegasus-Leichter bei Conrad Shipyards in Morgan City, Lousiana, umgebaut.

Der Leichter diente bereits zum Transport des orangenen Außentanks des Space Shuttles, nun wird das Schiff zum Transport der SLS-Hauptstufe modifiziert. Diese Modifikationen sind fast abgeschlossen, im Sommer soll Pegasus fertiggestellt sein. Bei der Herstellung der Hauptstufe selbst gibt es jedoch ein paar Probleme, da die Führungsschiene einer Schweißmaschine um 0,02° falsch ausgerichtet war. Die Schweißmaschine wurde bereits auseinandergebaut, momentan wird das Fundament unter ihr verstärkt, was zuvor trotz Anweisung nicht durchgeführt wurde. Am 10. August soll die Firma ESAB, die die Maschine gebaut hat, die Schweißmaschine wieder an Boeing übergeben, den Hauptauftragnehmer für die Hauptstufe.

Nach den Tests im Stennis Space Center wird der Pegasus-Leichter dazu verwendet, die Hauptstufe des SLS zum Kennedy Space Center (KSC) in Florida zu befördern, wo die Rakete zusammengebaut werden soll. Dieser Zusammenbau des SLS wird in dem Vehicle Assembly Building (VAB) geschehen, einem gewaltigen, würfelförmigen Gebäude. Damit die Arbeiter während des Zusammenbaus über einen Zugang zu der Rakete verfügen, werden in dem Gebäude neue Plattformen installiert. Diese Plattformen sind durch Führungsschienen dazu in der Lage, nach vorne und hinten zu fahren und sich so der Rakete zu nähern oder sich ihr zu entfernen. Für die neuen Plattformen des SLS wurden vorher zunächst die alten Plattformen aus Space Shuttle-Zeiten ausgebaut. Nun beginnt der Einbau der ersten neuen Plattformen. Insgesamt soll es zehn Stockwerke von Plattformen für das SLS geben, von denen sich jedes Stockwerk aus zwei Plattformhälften zusammensetzt (Insgesamt wird es also 20 Plattformen geben). Für das unterste Stockwerk mit der Bezeichnung K, über das sich Arbeiter dem unteren Ende der Hauptstufe und den Feststoffboostern des SLS nähern können, wurden bereits die beiden Plattformhälften per Lastwagen geliefert, weitere werden das Jahr über folgen. Auf einem Parkplatz vor dem VAB werden die Führungsschienen an den Plattformen angebracht, bevor sie in die High Bay 4 des Gebäudes befördert werden. Dort werden elektrische und mechanische Systeme und Rohre installiert. Danach wird die einzelne Plattformhälfte mithilfe einer der Kräne an den gewünschten Ort gehoben und dort angebracht. Auch die High Bay 3, in der das Stacking stattfinden soll, wird für die Montage der Plattformen vorbereitet: So werden unter anderem 20 Stops für Aufzüge und Zugangswege geschaffen.

Während des Zusammenbaus steht das SLS auf der mobilen Startplattform, dem Mobile Launcher. Dieser wurde von den gestrichenen Constellation-Programm übernommen und muss noch strukturell verstärkt und auf die neue Rakete angepasst werden. Diese strukturellen Modifikationen sind inzwischen fast abgeschlossen, als Nächstes steht die Montage neun verschiedener Arten von Hilfsstrukturen an, durch die das SLS mit der Startplattform verbunden wird. Dazu zählen die beiden Aft Skirt Electrical Umbilicals (ASEUs), durch die je einer der beiden Feststoffbooster mit Daten und elektrischem Strom versorgt werden soll. Vor der Montage wurde dieser zunächst in der Launch Equipment Test Facility (LETF) des KSC getestet. Zunächst wurden Anfang März die Systeme und Aktuatoren erprobt. Als nächstes wurde getestet, den ASEU mit dem Mobile Launcher zu verbinden. Dann wurden die Tests anspruchsvoller: Die Struktur wurde mit einer simulierten Anschlussstelle zum Feststoffbooster verbunden. So konnte eine Abtrennung des ASEUs von dem Feststoffbooster erprobt werden, wie sie bei dem Start des SLS zu erwarten ist.

Während der Testläufe wurde auch das Personal für den Betrieb des ASEUs trainiert. Auch wird der Mobile Launcher über 12 Zündkerzen für gasförmigen Wasserstoff verfügen. Diese sollen 10 Sekunden vor dem Start des SLS Funken sprühen und so gasförmigen Wasserstoff abbrennen, dessen Explosion andernfalls die Rakete beschädigen könnte. Mit Tests von diesen „Wunderkerzen“ wurde am 5. Mai im Marshall Space Flight Center in Alabama begonnen. In insgesamt neuen Testläufen werden die Zündkerzen gezündet, während durch ein Gebläse Winde simuliert werden. Die Tests werden von einer Hochgeschwindigkeitskamera aufgenommen, deren Bilder eine Analyse des Verhaltens ermöglicht.

Die weiteren Highlights der SLS-Entwicklungsarbeiten im diesem Jahr werden neben dem besagten Critical Design Review Arbeiten an der Hauptstufe des SLS Testzündungen des RS-25 Haupttriebwerks, integrierte Tests der Avioniksysteme und Vorbereitungen auf die nächste Testzündung des 5-Segmente Feststoffboosters sein.

Das Space Launch System ist der neue Schwerlastträger der NASA. Er basiert zu großen Teilen auf dem 2011 außer Dienst gestellten Space Shuttle: So werden die Hauptstufe aus dem External Tank des Shuttles, die 5-Segmente Booster aus den SRBs und die RS-25 Triebwerke aus den SSMEs entwickelt. Es wird drei Varianten des SLS geben: Die Block I Version wird lediglich eine leicht modifizierte Version der DCSS (Delta Cyrogenic Second Stage) als Oberstufe haben. Mit ihr soll der Erstflug EM-1 erfolgen. Block IB wird über die wesentlich stärkere EUS (Exploration Upper Stage)-Oberstufe verfügen. Bei Block II handelt es sich um die stärkste Variante des SLS, seine Oberstufe wird ebenfalls die EUS sein; die Feststoffbooster werden durch verbesserte Booster ersetzt, ihr Konzept ist jedoch noch nicht festgelegt, obwohl bereits verschiedene Vorschläge zu neuen Flüssig- oder Feststoffboostern existieren. Der Erstflug des SLS ist nicht später als im November 2018 mit der Mission EM-1 (Exploration Mission 1) geplant, bei der das neue NASA-Raumschiff Orion noch unbemannt zum Mond fliegen wird. Weitere SLS-Missionen sollen bemannte Marsflüge in den 2030ern vorbereiten, jedoch hat der US-Kongress immer noch keine dieser Missionen bewilligt, obwohl er als Unterstützer des SLS gilt.

Verwandte Meldungen bei Raumfahrer.net:

• SLS: Erster Strukturtestartikel ist fertig (08. April 2015)
• SLS: Tests für die Hauptstufe (24. Februar 2015)
• Raumfahrer.net Sonderseite zu SLS/Orion

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

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Ein Beitrag von Martin Knipfer.

Die Oberstufe des Space Launch Systems (SLS) soll dazu dienen, die Nutzlast endgültig auf die vorgesehene Bahn zu befördern. Sie soll auf einem Stufenadapter auf die Kernstufe aufgesetzt und an dem oberen Ende der Oberstufe mit der Nutzlast verbunden werden. Nach dem Abwurf der Kernstufe wird die Oberstufe gezündet. Insgesamt sind drei verschiedene Oberstufen für das SLS vorgesehen:

1. ICPS (Interim Cyrogenic Propulsion Stage)
Diese Oberstufe ist eine Übernahme von der im Einsatz befindlichen Delta IV-Trägerrakete. Nur leichte Modifikationen sollen getätigt werden, wie etwa eine Verlängerung des LH2-Tanks, zusätzliche Hydrazin-Tanks für die Lageregelung und geringfügige Veränderungen der Avionik. Bei der Delta IV dient die ICPS als Delta Cryogenic Second Stage (DCSS) bereits mit hoher Zuverlässigkeit seit mehreren Jahren als Zweitstufe. Sie soll nur bei der Block I-Version des SLS eingesetzt werden, die lediglich für die ersten SLS-Flüge vorgesehen ist. Angetrieben wird die Stufe von einem einzigen RL-10B2 Triebwerk. Es verfügt über eine ausfahrbare Düse aus Kohlenfaser und ist in der Lage, einen Schub von 110 kN und einen spezifischen Impuls von 462 s zu erzeugen. Seine Höhe beträgt 4,14m, sein Durchmesser 2,21 m und sein Gewicht 277 kg. Es verwendet die Treibstoffe LH2 (flüssiger Wasserstoff) und LOX (flüssiger Sauerstoff), die in zwei Tanks der Oberstufe aufbewahrt werden. Insgesamt wiegt der Treibstoff 27.200 kg, die gesamte Oberstufe 30.710 kg. Sie misst 13,7m in der Länge und 5m im Durchmesser. Folgende Nutzlastdaten kann das SLS mit ihr erreichen:

LEO (Low Earth Orbit – niedriger Erdorbit): 70t
Mond: 24t
Mars: 20,2 t
Europa: 2,9 t
Uranus : 0,13 t

2. EUS (Exploration Upper Stage)
Diese Oberstufe ist eine Neuentwicklung. Sie wäre weitaus leistungsfähiger als die ICPS und würde daher wohl auch häufiger zum Einsatz kommen. Im Moment führt die Herstellerfirma Boeing Studien bezüglich dieser Oberstufe durch. Die EUS soll bereits beim ersten bemannten Flug des SLS, Exploration Mission 2, geplant Ende 2021, zum Einsatz kommen. Verschiedene Triebwerkskombinationen wurden vorgeschlagen, um die EUS anzutreiben:

vier RL-10B2 Triebwerke mit je 110 kN Schub
zwei MB60 Triebwerke mit je 250 kN Schub
ein J2-X Triebwerk mit 1307 kN Schub

Letzten Endes wurde entschieden, das RL-10 Triebwerk zu verwenden. Die EUS soll ähnlich der ICPS aufgebaut sein: Oben befindet sich ein LH2-Tank mit 8,4m Durchmesser. Da dieser Durchmesser mit dem der Kernstufe des SLS übereinstimmt, kann der Tank mit denselben Gerätschaften in der MAF (Michoud Assembly Facility) gefertigt werden. Mit einer X-Struktur aus Kompositmaterialien ist er mit dem 5,5m durchmessenden LOX-Tank verbunden, an dem wiederum die vier RL-10C1 Triebwerke angebracht sind. Insgesamt wiegt die EUS 119,182 t und wird etwa 19 m lang sein. Mit ihr verfügt das SLS über folgende rechnerische Nutzlastdaten:

LEO: 93,1 t
Mond: 38,1 t
Mars: 31,7 t
Europa : 8,1 t
Uranus : 1,7 t

3. EDS (Earth Departure Stage)
Diese Oberstufe sollte ab 2032 in der leistungsgesteigerten Block II-Version des SLS zum Einsatz kommen. Sie wäre 24m lang und ebenfalls 8,4 m im Durchmesser gewesen und von zwei J2-X Triebwerken angetrieben worden. Dieses Triebwerk wurde bereits im Rahmen des inzwischen gestrichenen Constellation-Programms entwickelt und bereits einige Male zu Testzwecken gezündet. Das SLS hätte mit der EDS über eine Nutzlast von 130 t in den LEO verfügt. Jedoch gilt es inzwischen als am Wahrscheinlichsten, dass statt der Earth Departure Stage lediglich die EUS sowie die verbesserten Booster, deren Entwicklung bereits begonnen hat, bei der Block II-Version des SLS zum Einsatz kommen. Letztere SLS-Variante wäre laut Plan dazu in der Lage, sogar 155 t in den LEO und 45 t auf eine Fluchtbahn von der Erde weg zu befördern.

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