Ein Beitrag von Axel Nantes. Quelle: NASA.

Die Exploration Mission 1 (EM-1) ist eine unbemenschte Testmission im Rahmen des US-amerikanischen Raumflugprogramms zur bemenschten Erkundung des Sonnensystems unter dem Titel Exploration. In ihrem Rahmen soll zum ersten Mal der US-amerikanische Schwerlastträger Space Launch System (SLS) zum Einsatz kommen.

Die jetzt abgeschlossene Untersuchungen der Fortschritte und Möglichkeiten folgte einer vorangegangenen Überprüfung möglicher Kosten, Risiken und technischer Faktoren für den Fall, man würde EM-1 bemenscht fliegen. Die neuen Ergebnisse bekräftigen die Entscheidung, EM-1 unbemesncht zu fliegen, unmissverständlich.

Neben der Diskussion einer eventuellen Bemenschung waren Herausforderungen beim Bau der Zentralstufe für das SLS, Problematiken im Zusammenhang mit dem Bau und der Lieferung des in Europa konstruierten Service-Moduls für das Orion-Raumschiff und Tornado-Schäden an der Produktionsanlage in Michoud (Michoud Assembly Facility, MAF) bei New Orleans im US-Bundesstaat Louisiana Anlass für den neuerlichen Review.

Der Review deckte einzelne Risiken, die in Herstellungsprozessen und Produktionsabläufen stecken, die einen Start im Juni 2020 sicher erscheinen lassen, auf. Weil einige der ausgemachten Risiken bisher keine negative Wirksamkeit gezeigt haben, denkt NASA weiterhin im Dezember 2019 starten zu können. Man ist sich sicher, für die identifizierten Risiken bedarfsweise Wege zur Milderung zeitlicher Auswirkungen zu finden.

Mit dem Großteil der Arbeiten an den Komponenten des Exploration-Programms liegt die NASA eigenen Angaben zufolge im Plan. Risiken im Zeitplan will die NASA mit der Festlegung neuer Meilensteine für die Herstellungsfortschritte bei der Zentralstufe des SLS begegnen. Zusammen mit ihren Auftragnehmern will die NASA außerdem die Europäische Raumfahrtagentur (ESA) bei deren Bemühungen unterstützen, die planerische Flexibilität für den Fall von Verzögerungen beim Bau der Orion-Servicemodule zu steigern.

Hinsichtlich der für EM-1 zu erwartenden Kosten sieht sich die NASA ebenfalls im Plan. Bei einem Start von EM-1 spätestens im Juni 2020 bleibe man innerhalb einer akzeptierten Überschreitung von 15% der Kosten hinsichtlich des SLS, und nur wenig darüber das Bodensegment betreffend. Die Orion-Raumschiffe sind bis inklusive desjenigen für die Mission EM-2 finanziert.

Da das Exploration-Programm gerade erst beginnt, wird derzeit an der Hardware für EM-1 und EM-2 gearbeitet. Die Arbeiten an Hardware für EM-3 sind in Vorbereitung. Wenn die Arbeit an der Hardware für eine Mission abgeschlossen ist, soll die an der Hardware für die nächste Mission beginnen, berichtete die NASA am 8. November 2017.

Ein Test des Startabbruchsystems (Launch Abort System, LAS) soll vorgezogen werden. Den Ascent-Abort 2 genannten Test will man jetzt im April 2019 absolvieren, also vor dem Flug von EM-1. Für den ersten bemenschten Flug auf dem SLS, die Mission EM-2, sieht die NASA weiterhin das Jahr 2023.

Die Hauptbestandteile der ersten SLS-Zentralstufe sind geschweißt, man beabsichtigt, sie demnächst zusammenzusetzen. Bei einem „green run“ genannten statischen Prüfstandversuch soll die mit vier RS-25-Triebwerken ausgerüstete komplette Stufe anschließend in einem Brenntest ihre Flugtauglichkeit beweisen.

Die Elektronik zur Flugsteuerung des ersten Orion-Raumschiffes (von EM-1) möchte die NASA später bei der Mission EM-2 wiederverwenden.

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• EM-1 Mission Orion auf SLS

Der Beitrag NASA-Review zur EM-1: Start auf SLS noch 2019 erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Stefan Goth. Quelle: NASA, NASASpaceflight.com, OrbitalATK.

Nachdem die NASA vor kurzem Pläne für ein Deep Space Gateway im Mondorbit und ein Deep Space Transport genanntes Raumschiff als die nächsten Schritte ihrer „Journey to Mars“ vorgestellt hatte (Raumfahrer.net berichtete), wurde jetzt bekannt gegeben, dass beim Exploration Mission 1 (EM-1) genannten ersten Start der als Space Launch System (SLS) bezeichneten Schwerlastrakete in Verbindung mit der Orion-Kapsel keine Besatzung an Bord sein wird.

Im Februar 2017 war bekannt geworden, dass die NASA im Auftrag der Trump-Administration eine Studie erstellte, die untersuchen sollte, ob es möglich wäre beim bis dahin als Testflug ohne Besatzung geplanten EM-1 zwei Astronauten mitfliegen zu lassen. Das Ergebnis dieser Studie und die sich daraus ergebende Entscheidung wurden nun veröffentlicht.

Demnach bleibt dieser Flug wie ursprünglich geplant „unbemenscht“. Allerdings weist die NASA darauf hin, dass es technisch durchaus möglich gewesen wäre eine Besatzung mitfliegen zu lassen. Dafür müssten allerdings zusätzliche Anstrengungen unternommen und 600 bis 900 Millionen Dollar zusätzlich aufgewendet werden. Darüber hinaus würde sich eine weitere deutliche Verschiebung des Starttermins ergeben.

Die Entscheidung war eine Abwägung der technischen Anforderungen, der Kosten und der zusätzlichen Risiken, mit dem Ergebnis, dass das Beibehalten der bisherigen Pläne der nachhaltigste Weg sei, Menschen über den Erdorbit hinauszubringen.

Trotzdem brachte die Studie auch positive Effekte. Als ein Ergebnis prüft die NASA ob es sinnvoll sei den Hitzeschild der Orion-Kapsel zusätzlichen bodengestützten Tests zu unterziehen und die „ascent abort test“ genannte Demonstration des Rettungssystems auszuweiten, um mehr Daten zu gewinnen. Auf diesem Weg will man die Systeme besser verstehen und den eigenen Plan für den Flug über die Erdumlaufbahn hinaus robuster gestalten.

Im Rahmen der Studie wurde auch die Terminplanung für EM-1 durchleuchtet. Darin sind die erwartete Finanzierung, Produktionspläne und -fortschritte von SLS-Komponenten, Orion-Kapsel mit Europäischem Servicemodul, sowie Stand von Produktions- und Bodeneinrichtungen eingeflossen. Außerdem wurden die Auswirkungen eines Tornados vom Februar, der Teile der Michoud Assembly Facility genannten Fabrik für SLS-Raketenteile in Louisiana beschädigt hat, berücksichtigt. Demnach verschiebt sich der „unbemenschte“ EM-1 Start auf jeden Fall von 2018 nach 2019. Ein genauer Starttermin soll in den nächsten Wochen ermittelt und bekanntgegeben werden.

Fortschritte bei Vorbereitung von EM-1 und EM-2
Im Gegensatz zu der genannten Verschiebung des Starttermins berichtet die NASA auch über deutliche Fortschritte bei der Vorbereitung von EM-1 und auch EM-2. Der Exploration Mission 2 (EM-2) genannte Flug soll definitiv mit Besatzung erfolgen und ist momentan für das Zeitfenster 2021 bis 2023 vorgesehen.

Es wurde ein Testartikel für das Antriebssegment der Hauptstufe, welches die vier RS-25-Triebwerke aufnehmen soll, das in der Michoud Assembly Facility in New Orleans gefertigt wurde, auf den Weg nach Huntsville, Alabama in das Marshall Space Flight Center der NASA gebracht. Dort soll diese Komponente Strukturtests unterzogen werden. Der Transport erfolgt mit der Barge „Pegasus“, welche schon zu Shuttle Zeiten den externen Tank transportiert hat.

Am 27. April 2017 wurde ein Test des „Attitude Control Motor“ (ACM) genannten Lageregelungsantriebs des Rettungssystems der Orion-Kapsel für die Startphase erfolgreich getestet. Hierzu wurde ein entsprechendes Video veröffentlicht: Video vom Test des Attitude Control Motor

Bei der Fa. Ingersoll Machine Tools in Rockford, Illinois, einem Subunternehmer von Lockheed Martin, werden bereits wesentliche Teile der Druckhülle der Orion-Kapsel für EM-2 gefertigt.

Am NASA Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland wird ein LEMNOS (für Laser-Enhanced Mission and Navigation Operational Services) genanntes Laser-Kommunikationssystem entwickelt, das erstmals bei EM-2 eingesetzt werden soll. Damit sollen Video-Streams in Ultra-High-Definition auch vom Mars möglich werden. Weitere Informationen gibt es unter folgendem Link (engl.): LEMNOS

Ein Structural Test Article genanntes Modul der Orion-Kapsel wurde vom NASA Kennedy Space Center in Florida zu Lockheed Martin in Waterton Canyon in Colorado gebracht, um dort weiteren Strukturtests unterzogen zu werden. Damit soll nachgewiesen werden, dass die Konstruktion den Drücken und Belastungen bei Start, Raumflug und Landung gewachsen ist.

Im NASA Langley Research Center in Hampton, Virginia werden im Windkanal bereits die Modelle der zweiten Generation der SLS-Rakete, die sog. Block 1B Konfiguration (sowohl Crew- als auch Cargo-Variante) und die zugehörigen Startanlagen auf ihre Windanfälligkeit getestet.

Probleme und Rückschläge
Neben den Fortschritten gibt es aber auch Rückschläge. Während in letzter Zeit vor allem der Liefertermin des Europäischen Service Moduls und die Ausgestaltung der Bodeneinrichtungen Sorge bereiteten ist momentan die Fertigung der Komponenten der Hauptstufe in der Michoud Assembly Facility (MAF) in New Orleans in den Fokus gerückt. Neben dem bereits erwähnten Tornado gab es weitere Probleme.

Wie NASASpaceflight.com berichtet, wurden bereits Anfang 2016 im sog. Vertical Assembly Center (VAC), der Einrichtung zum Verschweißen der bis zu 40 Meter hohen Tanks der Hauptstufe der SLS-Rakete, zahlreiche Teststücke hergestellt. In dieser „self-reaction friction stir welding“-Anlage, also einer riesigen Rührreibschweißmaschine, werden die weltweit größten und dicksten Werkstücke aus Aluminiumlegierung mit dieser speziellen Technik verarbeitet.

Die Schweißnähte erreichten die gewünschten Festigkeiten und Kennwerte, allerdings zeigten sich am Dorn des Schweißkopfes Mikrorisse. Es bestand die Gefahr, dass der Dorn während des Schweißvorgangs brechen könnte. Dies hätte aufwändige Reparaturen und Zeitverzug zur Folge gehabt. Deshalb wurde die Konstruktion des Schweißkopfs angepasst. Bis September 2016 wurden mit diesem neuen Schweißkopf zahlreiche weitere Probestücke aber auch ganze Tanks für flüssigen Wasserstoff, die sowohl für Bodentests als auch für den eigentlichen Flug vorgesehen waren, geschweißt.

Zwischenzeitlich wurde, noch bevor die zwei Sauerstofftanks für Tests und EM-1 geschweißt wurden, festgestellt, dass es bei einzelnen Testschweißungen (statistisch gesehen ca. jeder fünfzehnten) zu Fehlern und lokalen Versprödungen kommt. Diese lassen sich allerdings nur durch zerstörende Prüfungen feststellen. Das bedeutet, dass die bereits fertiggestellten Wasserstoff-Tanks zwar für eingeschränkte Bodentests, aber nicht für den Flug verwendet werden können, da nicht ausgeschlossen werden kann, dass auch bei deren Schweißnähten sich Fehler verbergen.

Mittlerweile werden wieder Schweißköpfe der ursprünglichen Konstruktion verwendet, die zunächst ausgiebig getestet werden, bevor reguläre Schweißungen durchgeführt werden. Es muss jedoch für EM-1 ein neuer Wasserstoff-Tank geschweißt werden, bzw. ist vorgesehen den eigentlich für den nachfolgenden Start gedachten zu verwenden. Wieviel Zeit das kosten wird ist noch nicht bekannt. Das Schweißen eines deutlich kleineren Sauerstofftanks wird mit ca. eineinhalb Monaten angegeben.

Neben diesen technischen Schwierigkeiten wurde vor wenigen Tagen bekannt, dass es bei der Fertigung des unteren Doms des Sauerstofftanks, der für Bodentests vorgesehen ist, am 3. Mai 2017 zu einem Unfall kam, bei dem das Bauteil so stark beschädigt wurde, dass ein neues angefertigt werden muss. Zum Glück wurde niemand verletzt, die Arbeiten mussten jedoch zunächst eingestellt werden. Eine Untersuchung des Vorfalls ist noch im Gange.

Auch wenn bisher keine konkreten Aussagen getroffen wurden, besteht zu befürchten, dass es mit diesen Vorfällen zu weiteren Verzögerungen des Starttermins von EM-1, u.U. sogar über das Jahr 2019 hinaus, kommen könnte.

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Ein Beitrag von Martin Knipfer. Quelle: NASA, NSF.

Es ist ein Meilenstein, wie ihn der US-amerikanischen Luft- und Raumfahrtagentur NASA seit 40 Jahren nicht mehr gelungen ist: Das Critical Design Review ihrer neuen Schwerlastträgerrakete Space Launch System (SLS) wurde mittlerweile endgültig abgeschlossen. Dabei handelt es sich um eine rigorose Prüfung des Designs der gesamten Rakete, die es der NASA ermöglichen soll, wieder Menschen zu Zielen jenseits des niedrigen Erdorbits zu befördern. Bereits im Juli haben 13 Teams aus Ingenieuren und unabhängigen Experten elf Wochen lang im Marshall Space Flight Center in Huntsville, Alabama, über 1.000 Dokumente und 150 Gigabyte Daten bezüglich des SLS genauestens überprüft. Bei möglichen Problemen wurde das Design verbessert. Ein Team aus Experten der Agentur und der Industrie bestätigte separat, dass die Entwicklungsarbeiten in dem geplanten Zeit- und Kostenrahmen bleiben werden. Die Ergebnisse wurden dann im Oktober an das NASA-Hauptquartier weitergeleitet.

Unter die Lupe genommen wurde dabei das Design der drei Ausbaustufen des SLS: Der Block I, der wohl nur beim Erstflug zum Einsatz kommt und 70 t Nutzlast in einen niedrigen Erdorbit (LEO) befördern kann, der Block IB, der dank einer leistungsfähigeren Oberstufe 105 t schafft, und der Block II, der durch leistungsfähigere Booster auf 130 Tonnen LEO-Nutzlast kommen würde. Auch wurde nun offiziell die Farbgebung der Rakete bekanntgegeben: Lange war das SLS auf Renderings der NASA in einer schwarz-weißen Lackierung zu erkennen, ähnlich der der Saturn-Mondrakete, um Ähnlichkeiten zur eingestellten Ares V-Rakete zu vermeiden.

Nun wird das SLS die Farbe der Isolierung haben, die zur Kühlung die Tanks der Rakete umgeben wird: Orange. „Wir haben das Design des SLS festgelegt, wir haben erfolgreich die erste Runde der Tests der Booster und der Triebwerke abgeschlossen, und alle wichtigen Komponenten für den ersten Flug werden momentan hergestellt. Es gab ein paar Schwierigkeiten, und es werden wohl noch mehr auf uns zu kommen, aber diese Überprüfung stellt sicher, dass wir auf dem richtigen Weg zum ersten Flug sind“, fasste Bill Hill, stellvertretender Administrator des Exploration Systems Development-Programms, die jüngsten Entwicklungen zusammen.

Mit dem nun endgültig abgeschlossenen Critical Design Review wurde grünes Licht für die Produktion von Hardware für das SLS gegeben. Inzwischen konzentriert sich die NASA auf die Vorbereitung aufwendiger Qualifikationstests. Diese haben es nicht mehr zum Ziel, das Design der Rakete zu verbessern, sondern sollen bestätigen, dass die wichtigsten Elemente des SLS korrekt funktionieren und bereit für den Erstflug sind. Eine Auswahl der jüngsten Fortschritte:

1. Hauptstufe

In der Michoud Assembly Facility (MAF), einer gewaltigen Fertigungshalle nahe New Orleans, ist die Produktion von Hardware für die Hauptstufe inzwischen weit fortgeschritten. Bei der Hauptstufe des SLS handelt es sich um einen etwa 65 Meter langen und achteinhalb Meter durchmessenden Zylinder, in dem in zwei Tanks der flüssige Treibstoff für die Haupttriebwerke aufbewahrt werden soll. Über 50 einzelne Elemente für diese Tanks wurden inzwischen gefertigt, Ringe, Dome und Zylinder. Auch soll das Vertical Assembly Center des Gebäudekomplexes in diesen Tagen nach einer langwierigen Reparatur wieder von der Herstellerfirma ESAB an den Betreiber Boeing übergeben werden. Bei dem Vertical Assembly Center handelt es sich um eine über 55 Meter hohe Schweißmaschine, mit der die einzelnen Ringe, Dome und Zylinder zu fertigen Tanks zusammengeschweißt werden sollen. Bis Ende dieses Jahres soll sichergestellt werden, dass die Maschine nun korrekt funktioniert, danach können die Schweißarbeiten beginnen.

Neben der Hauptstufe für den ersten Flug des SLS sollen auch zwei Qualifikationsartikel der beiden großen Treibstofftanks gefertigt werden. Diese sollen dann auf dem Gelände des Marshall Space Flight Center in Huntsville, Alabama, strukturellen Belastungstests ausgesetzt werden. Zu diesem Zweck werden dort momentan zwei neue Teststände errichtet: Einen für den LOX (Flüssiger Sauerstoff)-Tank, einen für den LH2 (Flüssiger Wasserstoff). Der Teststand für den LH2-Tank trägt die Nummer 4693 und wird mit knapp 66 Metern deutlich höher als der andere sein. Er besteht aus mehreren Stahlsegmenten, die auf dem Fundament eines ehemaligen Teststandes für das legendäre F-1 Triebwerk zusammengeschweißt werden. Schon jetzt ragt das Bauwerk weit über der Baumlinie auf. Wenn der Teststand fertig ist, wird er aus zwei Türmen bestehen, zwischen denen dann der Treibstofftank angebracht wird. Er wird mit flüssigem Stickstoff gefüllt und dann von mehreren hydraulischen Aktuatoren den mechanischen Belastungen ausgesetzt, die auch beim Start der Rakete zu erwarten sind. So soll bestätigt werden, dass der Tank den Belastungen standhält.

2. Oberstufe und Adapter

Auf dem zweiten Stand soll nicht nur der Tank für flüssigen Sauerstoff, sondern auch eine andere, über 20 Meter hohe Struktur getestet werden, die sich beim fertigen SLS oberhalb der Hauptstufe befinden wird. Sie besteht aus mehreren verschiedenen Komponenten (von unten nach oben):
– Einem etwa drei Meter hohen und achteinhalb Meter durchmessenden Simulator der Hauptstufe
– Einem Testartikel des kegelstumpfförmigen Adapters, der die Oberstufe mit der Hauptstufe verbindet
– Einem Testartikel der Oberstufe der Rakete
– Einem Testartikel des Adapters, der die Oberstufe mit der Nutzlast verbindet
– Einem Simulator der Unterseite des Orion-Raumschiffs. Eine unbemannte Version von Orion wird die Nutzlast beim ersten Flug sein, später soll das Raumschiff einmal Menschen zu Zielen in den Tiefen des Weltalls befördern.
Die Simulatoren der Hauptstufe und von Orion sowie der Testartikel des zweiten Adapters wurden bereits fertiggestellt. Der Testartikel des kegelstumpfförmigen Adapters wird momentan bei der Herstellerfirma Teledyne Brown gefertigt.

Auch der Testartikel der Oberstufe wurde vor Kurzem fertiggestellt. Bei der Oberstufe, die die Bezeichnung ICPS (Interim Cyrogenic Propulsion Stage) trägt, handelt es sich um eine nur leicht modifizierte Version der zweiten Stufe der Delta-IV Rakete. Für die ICPS wird der Wasserstofftank verlängert, zusätzliche Hydrazintanks für die Lagekontrolle angebracht und die Flugelektronik für das neue Missionsprofil angepasst.

Die ICPS soll -nachdem die Hauptstufe ausgebrannt ist- zünden und Orion in einen niedrigen Erdorbit transportieren. Danach führt sie auch die TLI (Trans Lunar Injection) durch, den Einschuss in eine Mondumlaufbahn. Sehr wahrscheinlich wird dies der einzige Einsatz der ICPS bleiben, da die NASA danach plant, eine stärkere Oberstufe einzusetzen. Der Testartikel der ICPS wurde am 26. Oktober 2015 bei einer Presseveranstaltung von der Herstellerfirma ULA (United Launch Alliance) vorgestellt. Er soll demnächst zum Marshall Space Flight Center verlegt werden, wo er 2016 mit den anderen Elementen zu der fertigen Teststruktur verbunden werden soll. Auch mit der Herstellung der Flugversion der ICPS wurde bereits begonnen.

3. Booster/Triebwerke

Zum Antrieb verfügt das SLS neben der Ober- und der Hauptstufe noch über zwei Feststoffbooster, die links und rechts neben der Hauptstufe angebracht werden. Diese erzeugen beim Start der Rakete den Hauptanteil des Schubs, indem sie statt flüssigem festen Treibstoff verbrennen.

Eine Testzündung am Boden zu Qualifikationszwecken im März 2015 war bereits ein großer Erfolg. Nun steht für April 2016 die nächste Testzündung an, die die Bezeichnung QM-2 (Qualification Motor 2) trägt. Anders als bei der ersten soll dieses Mal der Motor heruntergekühlt werden, sodass der Feststoffbooster auch für Zündungen bei niedrigen Temperaturen qualifiziert werden kann. Die Produktion und Inspektion der einzelnen Treibstoffsegmente für diese Testzündung ist mittlerweile bei der Herstellerfirma OrbitalATK in Promontory, Utah, in vollem Gange. Auch wurden die Elektroniksysteme als Vorbereitung bei einer simulierten Testzündung getestet. Die nächste Testzündung im Stennis Space Center des RS-25 Haupttriebwerks, das den flüssigen Treibstoff in der Hauptstufe verbrennt, wurde auf Anfang 2016 verschoben. Da es sich bei den Triebwerken nicht um ein kritisches Element im Zeitplan handelt, hat man sich dazu entschieden, die nächste Aktualisierung der Steuerungssoftware abzuwarten.

Diese Vorbereitungen erfolgen im Rahmen des Erstfluges des SLS, einer Mission mit der Bezeichnung Exploration Mission 1 (EM-1). Zunächst startet die Rakete das Raumschiff in einen niedrigen Erdorbit. Danach 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 bemannbaren Raumschiffs zum Mond seit 45 Jahren und den weitesten Flug eines solchen Raumschiffs aller Zeiten darstellen.

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

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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.

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• 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.

Ein Beitrag von Martin Knipfer. Quelle: NASA, NSF, Spaceflightnow, OrbitalATK.

Die US-amerikanische Luft- und Raumfahrtagentur NASA will nach über 40 Jahren wieder bemannt zu Zielen jenseits der niedrigen Erdumlaufbahn aufbrechen. Zunächst sollen die nötigen Technologien für Flüge zum Mars erprobt werden, bevor dann erstmals Menschen auf der Oberfläche des roten Planeten landen sollen. Derartige Missionen erfordern neben einer großen Rakete auch ein Raumschiff, in dem sich die Astronauten während des Fluges aufhalten und danach wieder sicher auf der Erde landen können.

Mit Orion entwickelt die NASA momentan ein solches Raumschiff. Es ist der legitime Nachfolger von Apollo, mit dem vor über 40 Jahren erstmals Menschen zum Mond aufbrachen: Schließlich ist es anders als das Space Shuttle dazu in der Lage, zu Zielen jenseits der niedrigen Erdumlaufbahn zu fliegen. Doch obwohl Orion vielleicht auf den ersten Blick Apollo ähnelt, ist das Raumschiff wesentlich größer, moderner und leistungsfähiger. Es ist daher nachvollziehbar, dass die Entwicklung eines solchen Raumschiffs ein aufwendiges Unterfangen ist. Seit fast zehn Jahren arbeiten die NASA und der Hersteller Lockheed Martin schon daran, mehrere tausend Mitarbeiter in den gesamten Vereinigten Staaten haben unzählige Simulationen, Berechnungen und Tests durchgeführt. Im Dezember 2014 wurde mit dem ersten Testflug EFT-1 (Exploration Flight Test 1) ein wichtiger Erfolg auf dem Weg zum fertigen Raumschiff errungen. Vor Kurzem wurde dann mit dem nächsten großen Schritt begonnen: Dem Critical Design Review (CDR), einer rigorosen Überprüfung des Designs.

Mit dieser Designprüfung wurde am 3. August am Johnson Space Center in Houston begonnen. Dabei handelt es sich um einen monatelangen Prozess, bei dem die beteiligten Ingenieure jedes einzelne Detail des Raumschiffs unter die Lupe nehmen und mithilfe von tausenden Dokumenten mögliche Fehlerquellen suchen. So soll sichergestellt werden, dass alle Elemente aufeinander abgestimmt sind, um mit der Herstellung, dem Zusammenbau und Tests im vollen Maßstab zu beginnen. Hierbei werden alle Systeme untersucht, die sowohl bei dem nächsten Flug EM-1 (Exploration Mission 1) als auch bei dem nachfolgenden bemannten Flug EM-2 (Exploration Mission 2) zum Einsatz kommen sollen. Systeme, die nur für EM-2 benötigt werden, werden bei einem eigenen Critical Design Review im Herbst 2017 evaluiert. Die jetzige Designprüfung soll Ende Oktober abgeschlossen werden.

„Unser Team im gesamten Land arbeitet unglaublich hart daran, ein Raumschiff zu entwickeln, das dazu in der Lage ist, die Grenzen der menschlichen Existenz weiter in unser Sonnensystem auszudehnen“, kommentierte Mark Geyer, der Manager des Orion-Programms. Tatsächlich haben die NASA und Lockheed Martin in den vergangenen Monaten große Fortschritte bei der Entwicklung von Orion gemacht. Hier ein kurzer Überblick:

Startabbruchssystem (Launch Abort System, LAS)

Das turmförmige Startabbruchssystem soll als eine Art „Rettungsrakete“ Orion mitsamt der Besatzung bei einer Gefahr in Sicherheit befördern. Während die Designprüfung des gesamten Raumschiffs noch im Gange ist, wurde das CDR des Hauptbestandteils hier bereits am 11. August abgeschlossen. Dabei handelt es sich um den sogenannten Launch Abort Motor, einen Feststoffmotor, der die Raumkapsel innerhalb von wenigen Sekunden mit der dreifachen Beschleunigung eines Dragsters aus dem Gefahrenbereich befördert. Durch diese erfolgreich abgeschlossene Designprüfung wurde bewiesen, dass der Motor die Anforderungen erfüllt und bereit für Herstellung, Zusammenbau und Tests im vollen Maßstab ist. Diese Arbeiten werden in den Fabriken des Herstellers OrbitalATK in Magna, Promontory und Clearfield, Utah, stattfinden. Da bei dem nächsten Flug EM-1 jedoch noch keine Besatzung an Bord sein wird, wird der Abort Motor bei diesem Flug inaktiv bleiben.

Crewmodul (CM)

In dem kapselförmigen Crewmodul befinden sich die Astronauten während der Mission. Es verfügt über einen Hitzeschild und Fallschirme zur sicheren Landung nach dem Flug. Die Hauptstruktur bildet die Druckkabine aus einer Aluminiumlegierung, die als einziges Element mit Luft gefüllt sein wird. Diese Druckkabine besteht aus mehreren Metallplatten, die in der Michoud Assembly Facility (MAF) in Louisiana durch Rührreibschweißen miteinander verbunden werden. Die einzelnen Metallplatten wurden in den vergangenen Monaten bei verschiedenen Unternehmen gefräst, die meisten sind bereits in der MAF angekommen. Nächsten Monat sollen die Schweißarbeiten beginnen, Anfang 2016 soll die fertige Druckkabine dann im Kennedy Space Center in Florida ankommen. Diese Druckkabine wird tatsächlich bei EM-1 fliegen, es handelt sich um Flughardware. Um die nötigen Prozesse zu trainieren, wird momentan ein „pathfinder“ zusammengeschweißt, ein Prototyp der Druckkabine.

Gesteuert werden soll Orions Flug von der Avionik (der Flugelektronik) und der Software. Um diese Systeme vor dem eigentlichen Flug zu testen, hat Lockheed Martin vor Kurzem in ihrer Fabrik in Denver, Colorado, ein Testlabor für die Integration der Elektronik eröffnet. In diesem Labor verfügen die Ingenieure auch über ein Mockup einer Orion-Kapsel, das vorher in Littleton gebaut wurde. Dieses Mockup wird dann mit der Zeit mit den Verkabelungen, Sensoren, Batterien, Avioniksystemen und der Software ausgestattet. So können die Orion-Ingenieure das Mockup nutzen, um die geplante Konfiguration der Komponenten zu verifizieren. Das Mockup wird dann mit Simulatoren des Servicemoduls, Trägerrakete und der Bodenanlagen verbunden. Danach wird das Team jeden einzelnen Abschnitt der EM-1-Mission vom Start bis zur Landung testen und simulieren.

Servicemodul (SM)

Das zylinderförmige Servicemodul soll das Crewmodul antreiben und es mit Strom, Luft, Wasser und Thermalkontrolle versorgen. Die Besonderheit dieses Moduls liegt darin, dass es nicht in den USA, sondern von der Firma Airbus Defence and Space in Bremen gebaut werden soll. Es basiert auf Technologie des inzwischen außer Dienst gestellten europäischen Raumtransporters ATV (Automated Transfer Vehicle). Doch vor dem Flugeinsatz soll ein Testartikel dieses Servicemoduls in der Plum Brooke Station im US-Bundesstaat Ohio Belastungstests unterzogen werden. Dieser Testartikel wird momentan bei Thales Alenia in Turin gefertigt, vorläufige Tests der Struktur wurden bereits abgeschlossen. Im Oktober soll dieser Testartikel dann in Plum Brooke ankommen, wo er mit einem anderen Testartikel verbunden wird: Dem des Adapters zum Crewmodul. Dieser ist bereits in der Testanlage angekommen, momentan wird er einer sogenannten Modalanalyse unterzogen, bei der der Adapter in Schwingung versetzt wird, um ungünstiges Verhalten zu entdecken. Die integrierte Struktur bestehend aus den Testartikeln des Adapters und des eigentlichen Servicemoduls soll dann diesen Herbst weiteren Belastungstests ausgesetzt werden.

Verkleidungen

Während des Starts in den Weltraum wird das Servicemodul durch drei Verkleidungen von den Umwelteinflüssen abgeschirmt. Wenn sie nach einigen Minuten nach dem Start nicht mehr benötigt werden, werden die drei Verkleidungen in einer sorgfältig abgestimmten Prozedur durch mehrere Sprengladungen und Federpakete zur Seite hin weggesprengt. Inzwischen wurde das Design des Raumschiffs geändert (es wurde Masse eingespart), sodass auch das Design der Verkleidungen geändert werden konnte. So wurde etwa die Befestigung modifiziert, also wo und wie die Sprengladungen und Federpakete angebracht sind. Um dieses neue Design zu testen, hat die Herstellerfirma Lockheed Martin zwei Tests in Sunnyvale, Kalifornien, durchgeführt. Bei ihnen wurde am Boden eine einzelne Verkleidung abgesprengt. Beim ersten Test im Juni wurde die Absprengung unter den erwarteten Bedingungen simuliert, beim zweiten Test im Juli wurde eine Verzögerung von 10 Millisekunden eingebaut. Vorläufige Daten zeigen, dass bei beiden Tests alles wie geplant verlaufen ist.

Diese Vorbereitungen erfolgen im Rahmen von Orions erstem Flug zum Mond nicht später als im November 2018, einer Mission mit der Bezeichnung Exploration Mission 1 (EM-1). Nachdem Orion auf seiner Trägerrakete, dem Space Launch System, in einen niedrigen Erdorbit gestartet ist, 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.

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Ein Beitrag von Martin Knipfer. Quelle: NASA, NSF.

Im US-Bundesstaat Louisiana steht die kaum bekannte Geburtsstätte zahlreicher Elemente der bemannten Raumfahrt der Vereinigten Staaten: Die Michoud Assembly Facility (MAF). Dabei handelt es sich um gewaltiges Fabrikationsgebäude nahe New Orleans. Nachdem im 2.Weltkrieg hier Kampfflugzeuge und im Koreakrieg Panzer gebaut wurden, wurden in den 60ern die Erststufen der Saturn V-Mondrakete in den weitläufigen Hallen hergestellt. Auch der orangefarbene Außentank des Space Shuttles wurde hier lange Zeit gefertigt. Nach der Einstellung des Space Shuttle-Programms kehrte Ruhe in die MAF ein. Doch diese hielt nicht lange an: Mittlerweile wird hier bereits die Hauptstufe der nächsten großen Rakete der US-amerikanischen Luft- und Raumfahrtbehörde NASA gebaut: Dem Space Launch System (SLS). Zusammen mit dem Raumschiff Orion sollen so wieder Menschen zu Zielen jenseits des niedrigen Erdorbits aufbrechen. Nicht nur das SLS, sondern auch Orion werden beide in der MAF konstruiert.

Dazu verfügt die Herstellerfirma Lockheed Martin über eine spezielle 4-Achsen CNC-Schweißmaschine mit der Bezeichnung Universal Weld System II. Mit ihr werden sieben einzelne Platten aus einer Aluminium-Lithium Legierung zu einem fertigem Raumschiff zusammengeschweißt. Diese Platten werden auf zwei Arbeitsplattformen vor der Schweißmaschine mithilfe von Haltevorrichtungen fixiert und vorbereitet. Bei der Schweißmethode handelt es sich um Rührreibschweißen, einer State-of-the-art Fertigungstechnologie. Bei ihr wird ein Metallstift sehr schnell rotiert und dann zwischen den Metallplatten aufgesetzt. Durch die Reibungswärme verwandelt sich das Metall in einen plastikähnlichen Zustand, in welchem es sich miteinander verbindet. Die Schweißnähte, die so entstehen, sind weitaus stabiler und leichter als bei einer konventionellen Schweißmethode. Sind alle Platten miteinander verschweißt, so ist die Druckkabine der Orion-Kapsel fertig. Dabei handelt es sich um die tragende Struktur der Raumkapsel, in der sich die Astronauten während des Fluges aufhalten sollen.

Zwei solcher Druckkabinen wurden bereits gefertigt: Bei der ersten handelt es sich um den sogenannten Ground Test Article (GTA) von Orion. Mit dieser Kapsel wurden Herstellungstechnologien und -abläufe erprobt sowie Belastungs-, Vibrations- und Akustiktests unternommen. Vom März 2009 bis zum Juni 2010 wurde er in der MAF hergestellt, danach zu den Fabriken des Hersteller in Denver, Colorado, transportiert. Im Juni 2012 kam er in dem Kennedy Space Center in Florida an, das er im Februar 2014 wieder verließ. Momentan befindet sich der GTA in dem Langley Research Center der NASA, wo er auf Wasserlandungstests 2016 vorbereitet wird. Die andere Druckkabine flog tatsächlich in den Weltraum: Und zwar bei EFT-1 (Exploration Flight Test 1) im Dezember 2014. Bei diesem ersten Testflug wurden zahlreiche wichtige Systeme an Bord des Raumschiffs erprobt. Von August 2011 bis Juni 2012 wurde sie in der MAF gefertigt, danach zu Kennedy Space Center gebracht, wo sie auf ihren Flug vorbereitet wurde. Momentan befindet sich diese Raumkapsel nach EFT-1 wieder im Kennedy Space Center in Florida, wo sie sorgfältig inspiziert wurde. Als nächstes soll sie bei Ascent Abort 2 2019 zum Einsatz kommen, einem Testflug des turmförmigen Startabbruchsystems von Orion.

Am 7. Mai begann dann die Konstruktion der nächsten Druckkabine in der MAF. Diese soll als Demonstratorartikel für die Druckkabine dienen, die bei Orions nächstem Flug zum Einsatz kommen wird: Exploration Mission 1 (EM-1) 2018. Bei dieser unbemannten Mission wird Orion erstmals zum Mond fliegen. Für die Konstruktion dieser Druckkabine wurden in den vergangenen Monaten in verschiedenen Fabriken in den gesamten Vereinigten Staaten die notwendigen Platten gebaut und zur MAF transportiert. Durch neue Erkenntnisse von EFT-1 gelang es Lockheed Martin, die Anzahl der Schweißnähte der Druckkabine deutlich zu senken. Für die Druckkabine des GTAs waren noch 33 Schweißnähte nötig, bei EFT-1 waren es schon 19 und bei EM-1 werden es nur noch 15 sein. So kann nicht nur die Arbeitszeit gesenkt, sondern auch die Masse des Raumschiffs reduziert werden.

Dieser sogenannte Pathfinder soll dazu dienen, die Arbeitsschritte zu erproben, die für die Fertigung von tatsächlicher Flughardware benötigt werden. Bei den ersten Einzelteilen, die für den Pathfinder zusammengeschweißt werden sollen, handelt es sich um die vordere Trennplatte und den Andocktunnel. Diese Struktur wird sich bei dem fertigen Pathfinder oben befinden, mit ihr sollen Astronauten bei späteren Flügen von Orion zu Raumstationen und anderen Raumfahrzeugen umsteigen können. Im Spätsommer sollen der Zusammenbau des Pathfinders abgeschlossen sein, er wird dann für weitere Demonstrationen ausgestattet werden. Die ersten Teile für die Druckkabine, die tatsächlich bei EM-1 zum Mond fliegen soll, sind ebenfalls bereits in der MAF angekommen, die Schweißarbeiten an ihnen sollen Ende Juli beginnen. Anfang 2016 wird diese Druckkabine zum Kennedy Space Center in Florida transportiert, wo sie mit den Systemen von Orion versehen und auf den Start vorbereitet werden soll.

Orion wird das neue Raumschiff der NASA sein. Während die kommerziellen Partner der NASA für den Transport von Fracht und Astronauten zur ISS im Erdorbit zuständig sind, wird das auch MPCV (Multi-Purpose Crew Vehicle) genannte Raumschiff Astronauten zu verschiedenen Zielen jenseits des Low Earth Orbits (LEO) transportieren. So kann eine intensivere Erkundung des Weltalls als je zuvor stattfinden. Mit der Entwicklung von Orion wurde bereits im Rahmen des 2010 gestrichenen Constellation-Programms begonnen. So konnten die Entwicklungsarbeiten an einem Raumschiff, an dem bereits mit Hochdruck gearbeitet wurde, fortgeführt werden.

Nicht später als im November 2018 ist es dann mit EM-1 (Exploration Mission 1)soweit. Bei dieser Mission soll ein unbemanntes Orion-Raumschiff zum Mond fliegen und dort in eine stabile Mondumlaufbahn einschwenken. EM-1 wird etwa 25 Tage dauern und neben einem europäischen Servicemodul, das Technologien des inzwischen eingestellten ATV-Raumtransporters verwendet, auch den neuen Schwerlastträger der NASA einsetzen, das Space Launch System (SLS). Das SLS befindet sich noch in der Entwicklungsphase, gleichzeitig werden große Teile der Infrastruktur, die bereits am Kennedy Space Center existiert, modernisiert und umgebaut, damit das SLS dort starten kann.

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Ein Beitrag von Martin Knipfer. Quelle: NASA, NSF.

Bei ihr handelt es sich wohl um die komplexeste Komponente des Space Launch Systems, der neuen Schwerlastträgerrakete der US-amerikanischen Luft- und Raumfahrtbehörde NASA: Die zylindrische Hauptstufe. Zentral angebracht, treibt sie zusammen mit den beiden seitlich montierten Feststoffboostern das SLS auf dem Flug ins All an. Dafür verfügt die Hauptstufe über 4 RS-25 Raketentriebwerke und zwei große Tanks, in denen der Treibstoff für diese Triebwerke aufbewahrt wird. Während des Fluges brennen die vier RS-25 Triebwerke über 9 Minuten und die beiden Booster etwa zwei Minuten lang, wobei sich die Hauptstufe natürlich nicht unwesentlich erhitzt.

Deshalb wird ein Hitzeschutzsystem für die Hauptstufe entwickelt, das die Rakete vor dieser Hitze beschützt. Dafür werden aber genaue Daten benötigt, wie genau sich die Hauptstufe erhitzt. Weil es äußerst aufwendig ist, das am Computer zu simulieren, testet die NASA zusammen mit der Firma CUBRC in Buffalo ein Modell des SLS. Dabei handelt es sich um eine verkleinerte Version des SLS im Maßstab 1:50, fast zwei Meter hoch und ausgestattet mit über 200 Sensoren. Dieses Modell ist ausgelegt für dutzende, wenn nicht sogar hunderte Testläufe. Es dauerte etwa anderthalb Jahre, dieses Modell zu entwerfen und zu bauen. Die ersten Tests begannen im August, damals kam vorerst nur die Hauptstufe zum Einsatz. Seit Anfang Januar wird auch ein komplettes Modell des SLS getestet. Bei den einzelnen Testläufen wird das Modell zunächst mit flüssigem Wasserstoff und flüssigem Sauerstoff befüllt und daraufhin in einem der Schocktunnel der Firma CUBRC gezündet. Diese Schocktunnel sind dazu in der Lage, die erwarteten Flugbedingungen bezüglich Geschwindigkeit, Temperatur und Druck zu simulieren. Die Zündung selbst dauert nur 50 bis 150 Millisekunden, was ein genaues Timing erfordert. Für die Beobachtung der Testzündungen kommen Hochgeschwindigkeits- und Infrarotkameras und Laserdiagnosen zum Einsatz. Bis jetzt wurden bereits etwa 30 Testläufe durchgeführt, insgesamt sollen es 85 sein. Die Tests sollen in diesem Sommer abgeschlossen werden.

Eine andere Testserie bezüglich der Hauptstufe wurde dagegen bereits jetzt abgeschlossen: Die Anti-Geysir Tests. Bei Raketen versteht man unter einem Geysir, dass die Zuleitung für flüssigen Sauerstoff erwärmt wird. Dadurch beginnt die Flüssigkeit zu kochen, sodass sich große Gasblasen bilden, die sich mit hoher Geschwindigkeit nach oben bewegen. Dabei können Komponenten der Zuleitung beschädigt werden, was nicht so toll ist. Deshalb wird ein System benötigt, das diese Geysire unterdrückt. Der Schüssel dazu ist Helium. Das Gas wird in die Leitung eingespritzt, wodurch der flüssige Sauerstoff zirkuliert wird. Durch diese Rührbewegung wird die Temperatur der Flüssigkeit gleich gehalten und eine lokale Erwärmung verhindert, die zu solchen Geysiren führt.

Ein solches System wird auch in der Zuleitung für flüssigen Sauerstoff der Hauptstufe des SLS zum Einsatz kommen. Zuvor muss es jedoch noch getestet werden. Diese Tests begannen im August und endeten Ende Januar, sie wurden auf dem Gelände des Marshall Space Flight Centers im US-Bundesstaat Alabama von Ingenieuren der NASA und dem Hersteller der SLS-Hauptstufe, Boeing, durchgeführt. Dafür existiert eine Nachbildung der Zuleitung in Originalgröße mit einer Länge von etwa 13 m. Durch diese Nachbildung wurde dann flüssiger Sauerstoff geleitet und das Anti-Geysir System gestartet. Insgesamt dauerten diese Tests mehr als 120 Stunden, die zuständigen Ingenieure sind mit den Ergebnissen zufrieden. Die Daten, die während der Testläufe gesammelt wurden, werden dazu beitragen, das Design des Anti-Geysir Systems zu verbessern und die Prozeduren zum Betanken des SLS zu validieren.

Gleichzeitig wird in der Michoud Assembly Facility (MAF), einer großen Fabrikationshalle nahe New Orleans, mithilfe von High-Tech Schweißmaschinen die erste Hauptstufe für das SLS gebaut. Dieses Projekt hat sich jedoch um ein paar Wochen verzögert, da sich ein Kugellager von dem gigantischen, turmförmigen Vertical Assembly Center gelöst hat. Zum Glück wurde niemand bei diesem Unglück verletzt. Die fertige Hauptstufe soll mithilfe des Pegasus-Leichters Ende 2016/Anfang 2017 zu dem Stennis Space Center im US-Bundesstaat Mississippi befördert werden. Dort sollen dann strukturelle Tests sowie zwei Testzündungen der vier RS-25 Triebwerke erfolgen. Gleichzeitig werden auf dem Gelände des Marshall Space Flight Centers strukturelle Belastungstests der beiden großen Tanks der Hauptstufe erfolgen.

Die weiteren Highlights der SLS-Entwicklungsarbeiten im diesem Jahr werden neben den besagten Arbeiten an der ersten Hauptstufe eine Testzündung des neuen 5-Segmente Feststoffboosters, Testzündungen des RS-25 Haupttriebwerks, integrierte Tests der Avioniksysteme und das Critical Design Review des gesamten SLS sein, eine rigorose Designprüfung.

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.

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