Quelle: NASA, 6. Dezember 2024.

6. Dezember 2024 – Das stellare Schwarze Loch, Teil des Doppelsternsystems Swift J1727.8-1613, wurde im Sommer 2023 während eines ungewöhnlichen Aufhellungsereignisses entdeckt, bei dem es kurzzeitig fast alle anderen Röntgenquellen überstrahlte. Es ist das erste seiner Art, das von IXPE während des Beginns, des Höhepunkts und des Endes eines derartigen Röntgenausbruchs beobachtet wurde.

Swift J1727 ist Gegenstand einer Reihe neuer Studien, die in den Zeitschriften The Astrophysical Journal und Astronomy & Astrophysics veröffentlicht wurden. Die Wissenschaftler sagen, dass die Ergebnisse neue Einblicke in das Verhalten und die Entwicklung von binären Röntgensystemen mit schwarzen Löchern liefern.

„Dieser Ausbruch hat sich unglaublich schnell entwickelt“, sagt die Astrophysikerin Alexandra Veledina, die an der Universität Turku in Finnland forscht. „Von unserer ersten Entdeckung des Ausbruchs an dauerte es nur wenige Tage, bis Swift J1727 seinen Höhepunkt erreichte. Zu diesem Zeitpunkt hatten IXPE und zahlreiche andere Teleskope und Instrumente bereits Daten gesammelt. Es war sehr aufregend, den Ausbruch bis zu seiner Rückkehr in die Inaktivität zu beobachten.“

Bis Ende 2023 blieb Swift J1727 kurzzeitig heller als der Krebsnebel, die Standard-Röntgenkerze“, die als Basis für Einheiten der Röntgenhelligkeit verwendet wird. Solche Ausbrüche sind bei Doppelsternsystemen nicht ungewöhnlich, aber selten treten sie so hell und so nah an der Erde auf – nur 8.800 Lichtjahre von der Erde entfernt. Das Doppelsternsystem wurde zu Ehren der Swift Gamma-ray Burst Mission benannt, die den Ausbruch mit ihrem Burst Alert Telescope am 24. August 2023 entdeckte, was zur Entdeckung des Schwarzen Lochs führte.

Röntgendoppelsterne bestehen in der Regel aus zwei nahe beieinander liegenden Sternen, die sich in unterschiedlichen Stadien ihres Lebenszyklus befinden. Wenn dem älteren Stern der Brennstoff ausgeht, explodiert er in einer Supernova und hinterlässt einen Neutronenstern, einen Weißen Zwerg oder ein Schwarzes Loch. Im Fall von Swift J1727 riss die starke Schwerkraft des entstehenden Schwarzen Lochs Material von seinem Begleitstern ab, das auf über 1,8 Millionen Grad Celsius erhitzt wurde und einen gewaltigen Ausstoß von Röntgenstrahlung erzeugte. Diese Materie bildete eine Akkretionsscheibe und kann eine überhitzte Korona enthalten. An den Polen des Schwarzen Lochs kann die Materie auch in Form von relativistischen Strahlen aus dem Doppelsternsystem entweichen.

Das IXPE, das der NASA und anderen Forschern bei der Untersuchung all dieser Phänomene geholfen hat, ist auf die polarisierte Röntgenstrahlung spezialisiert, eine Eigenschaft des Lichts, die dazu beiträgt, die Form und Struktur solcher ultrastarken Energiequellen zu kartografieren und ihr Innenleben zu beleuchten, selbst wenn sie für uns zu weit entfernt sind, um sie direkt zu sehen.

„Da das Licht selbst ihrer Schwerkraft nicht entkommen kann, können wir Schwarze Löcher nicht sehen“, sagte Alexandra Veledina, Astrophysikerin bei der NASA. „Wir können nur beobachten, was um sie herum geschieht, und Rückschlüsse auf die Mechanismen und Prozesse ziehen, die dort ablaufen. IXPE ist entscheidend für diese Arbeit.“

Zwei der IXPE-basierten Untersuchungen von Swift J1727, die von Veledina und Adam Ingram, einem Forscher an der Newcastle University in Newcastle-upon-Tyne, England, geleitet wurden, konzentrierten sich auf die ersten Phasen des Ausbruchs. Während der kurzen Zeitspanne von einigen Monaten, in der die Quelle außergewöhnlich hell wurde, war die Korona die Hauptquelle der beobachteten Röntgenstrahlung.

„IXPE dokumentierte eine Polarisation der Röntgenstrahlung, die sich entlang der geschätzten Richtung des Jets des Schwarzen Lochs ausbreitet, so dass sich das heiße Plasma in der Ebene der Akkretionsscheibe ausbreitet“, sagte Veledina. „Ähnliche Befunde wurden bei dem persistenten Schwarzen Loch Cygnus X-1 gemeldet, so dass dieser Befund dazu beiträgt, zu bestätigen, dass die Geometrie bei kurzlebigen eruptiven Systemen die gleiche ist.“

Das Team beobachtete außerdem, wie sich die Polarisationswerte während des Spitzenausbruchs von Swift J1727 veränderten. Diese Schlussfolgerungen stimmten mit den Ergebnissen überein, die gleichzeitig bei Untersuchungen anderer Energiebänder elektromagnetischer Strahlung gewonnen wurden.

Eine dritte und eine vierte Studie unter der Leitung der Forscher Jiří Svoboda und Jakub Podgorný, beide von der Tschechischen Akademie der Wissenschaften in Prag, konzentrierten sich auf die Röntgenpolarisation während des zweiten Teils des Ausbruchs von Swift J1727 und seiner Rückkehr zu einem hochenergetischen Zustand mehrere Monate später. Für seine früheren Arbeiten mit IXPE-Daten und Simulationen von Schwarzen Löchern wurde Podgorný kürzlich mit dem höchsten nationalen Preis der Tschechischen Republik für eine Doktorarbeit in den Naturwissenschaften ausgezeichnet.

Die Polarisationsdaten zeigten, dass sich die Geometrie der Korona zwischen dem Beginn und dem Ende des Ausbruchs nicht wesentlich verändert hat, obwohl sich das System in der Zwischenzeit weiterentwickelt hat und die Röntgenhelligkeit im späteren energetischen Zustand dramatisch abnahm.

Die Ergebnisse stellen einen bedeutenden Fortschritt in unserem Verständnis der sich verändernden Formen und Strukturen von Akkretionsscheiben, Korona und verwandten Strukturen bei Schwarzen Löchern im Allgemeinen dar. Die Studie zeigt auch den Wert von IXPE als Instrument, um zu bestimmen, wie all diese Elemente des Systems miteinander verbunden sind, sowie sein Potenzial, mit anderen Observatorien zusammenzuarbeiten, um plötzliche, dramatische Veränderungen im Kosmos zu beobachten.

„Weitere Beobachtungen von Materie in der Nähe von Schwarzen Löchern in Doppelsternsystemen sind notwendig, aber die erfolgreiche erste Beobachtungskampagne von Swift J1727.8-1613 in verschiedenen Zuständen ist der beste Anfang eines neuen Kapitels, das wir uns vorstellen können“, sagte Michal Dovčiak, Mitautor der Reihe von Veröffentlichungen und Leiter der IXPE-Arbeitsgruppe über Schwarze Löcher mit stellarer Masse, der auch an der Tschechischen Akademie der Wissenschaften forscht.

Mehr über IXPE

IXPE ist eine gemeinsame Mission der NASA und der italienischen Weltraumbehörde, die mit Partnern und wissenschaftlichen Mitarbeitern aus 12 Ländern bahnbrechende Entdeckungen über Himmelsobjekte im gesamten Universum ermöglicht. IXPE wird vom Marshall Space Flight Center der NASA in Huntsville, Alabama, geleitet. Ball Aerospace mit Hauptsitz in Broomfield, Colorado, leitet den Betrieb der Raumsonde zusammen mit dem Laboratory for Atmospheric and Space Physics der Universität Colorado in Boulder.

Weitere Informationen über die laufende Mission von IXPE finden Sie hier: https://www.nasa.gov/mission/imaging-x-ray-polarimetry-explorer-ixpe/

Übersetzung: DeepL.com / Stefan Goth

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• IXPE auf Falcon 9 (B1061.5)

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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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• SLS: Bereit für QM-1 (06. Januar 2015)
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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 Roland Rischer. Quelle: NASA.

Am 17. November 2014 wurde an Bord der ISS der erste 3D-Drucker in der Microgravity Science Glovebox installiert. Das Gerät vom Startup-Unternehmen Made in Space Inc., Mountain View, Kalifornien, wurde am 21. September 2014 mit SpaceX CRS-4 zur Internationalen Raumstation gebracht. Es wird nun für anstehende 3D-Druckexperimente vorbereitet. Der additiv arbeitende Drucker wird zur Kalibrierung zunächst eine Serie kleiner Kunststoff-Plättchen (Coupons) etwa in Größe einer Briefmarke produzieren. Additiv heißt, dass zur Erstellung eines Objektes Schicht um Schicht ein Werkstoff aufgebracht wird, in diesem Fall Kunststoff (Acrylnitril Butadien Styrol). Nach Kalibrierung werden Testkupons produziert. Die Daten zur Produktion dieser Testkupons wurden bereits vor dem Start im Drucker abgespeichert. Zudem wurde noch vor dem Start im Marshall Space Flight Center der NASA in Huntsville, Alabama, auf dem gleichen Drucker eine identische Serie dieser Plättchen hergestellt. Die auf der ISS unter Bedingungen der Schwerelosigkeit, genauer Mikrogravitation, produzierten Exemplare werden nach Rücktransport zur Erde mit den unter normalen Schwerkraftbedingungen erstellten hinsichtlich ihrer Produktionsgenauigkeit und Materialeigenschaften genauestens verglichen.

„Oberstes Ziel in der jetzigen ersten Phase ist“, so Niki Werkheiser, 3D-Projektmanagerin im Technology Development & Transfer Office des Marshall Space Flight Center, „den Nachweis zu führen, dass ein 3D-Druckprozess unter den Bedingungen der Mikrogravitation genau so gut funktioniert wie auf der Erde.“ Wenn das gelingt, stehen in der zweiten Phase Design und Brauchbarkeit zu druckender Gegenstände auf der Tagesordnung.

Der 3D-Drucker an Bord der ISS kann Gegenstände mit einer maximalen Größe von 12 x 6 x 6 Zentimetern herstellen. Je nach Komplexität dauert ein Druckvorgang 15 bis 60 Minuten. Das Gerät und die Produktionsprozesse können von der Erde aus vollständig kontrolliert werden. Astronauten werden im Idealfall nur zur Druckvorbereitung und Entnahme des fertigen Produktes benötigt. Im Zuge der Tests werden später die Daten zu produzierender Gegenstände von der Erde zur ISS hochgeladen. Zur Einreichung von Produktideen sind im Rahmen eines Wettbewerbs auch US-Studenten eingeladen.

Dem 3D-Druck wird eine Schlüsselrolle in der Raumfahrt der Zukunft zugeschrieben. Letztendlich soll das Verfahren mittelfristig einer „Produktion auf Bestellung“ im Weltall den Weg bereiten. Die Fähigkeit, mittels 3D-Drucker in einem Raumschiff vor Ort (Ersatz-) Teile zu produzieren, hätte ganz praktische Auswirkungen. Lediglich einige Rohstoffe statt eine Vielzahl von Einzelteilen zu transportieren, würde die Planung von Langzeit-Missionen revolutionieren. Erdnahe Raumstationen würden unabhängiger von Versorgungsmissionen. Fernmissionen wären einfacher zu konzipieren.

Neben der Produktion von Bauteilen und Werkzeugen an Bord von Raumschiffen arbeitet man noch an zwei weiteren grundlegenden Anwendungen des 3D-Drucks in der Raumfahrt. Das ist zum einen die Herstellung von Nahrungsmitteln. Zum anderen verspricht man sich mit großen 3D-Druckern und der Nutzung von Regolith als ausreichend vorhandenem Rohstoff weitreichende Vereinfachungen beim Bau einer Mondstation.

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• 3D-Drucker in der Raumfahrt

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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 Günther Glatzel. Quelle: NASA. Vertont von Peter Rittinger.

Beim Testflug am Dienstag erhob sich der etwa 1,20 m hohe Lander rund 30 Meter in die Luft, identifizierte mit einer Kamera ein Ziel am Boden und fotografierte es. Anschließend landete der „Mighty Eagle“ nach einem vorprogrammierten Schema. Ansonsten waren die Aktionen des betankt etwa 300 kg schweren Prototypen autonom.

Mighty Eagle soll der NASA dazu dienen, Erfahrungen mit einem autonomen, computergesteuerten Landesystem für Himmelskörper ohne Atmosphäre wie der Mond oder Asteroiden zu sammeln und die Technologie weiter zu entwickeln.

Das Fluggerät wurde gemeinsam vom Marshall Space Flight Center und dem Applied Physics Laboratory an der Johns Hopkins University für die Planetary Sciences Division der NASA entwickelt.

Am 9. August war ein Morpheus genannter, größerer Lander, der vom Johnson Space Center der NASA (JSC) in Zusammenarbeit mit Armadillo Aerospace entwickelt wird, bei einem Test kurz nach dem Abheben abgestürzt, am Boden in Brand geraten und explodiert.

USA-weit gibt es mehrere Firmen, die sich mit der Technologie autonom startender und landender Systeme beschäftigen. In den Jahren 2008 und 2009 nahmen Flugkörper von Armadillo Aeorspace, Masten Space Systems und Unreasonable Rocket erfolgreich an der Northrop Grumman Lunar Lander Challenge, die auch von der NASA gefördert wurde, teil. Im Augenblick werden wiederverwendbare, wartungsarme Systeme entwickelt, die kurzzeitige wissenschaftliche Experimente in der Schwerelosigkeit während eines ballistischen Fluges mit anschließender Landung kostengünstig ermöglichen. Die Entwicklung verläuft mit wechselndem Erfolg.

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• Northrop Grumman Lunar Lander Challenge 2009
• Morpheus-Projekt

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

Nanosail D2 war am 20. November 2010 gemeinsam mit 7 anderen Kleinsatelliten an der Spitze einer Minotaur 4 von Kodiak Island in Alaska (USA) aus ins All gestartet. Er befand sich im Inneren des Satelliten FASTSat, dessen Öffnungsmechanismus zunächst nicht funktionierte. Erst am 20. Januar wurde Nanosail-D2 etwas überraschend ausgeworfen und entfaltete sich anschließend planmäßig.

Monatelang konnte er sowohl von NASA-Wissenschaftlern als auch von Amateur-Satellitencracks rund um den Globus beobachtet und seine Bahn vermessen werden. Ende November trat der nur 4 kg schwere Satellit schließlich in die dichten Schichten der Erdatmosphäre ein und verglühte restlos.

Ziel der Mission unter Leitung des Marshall Space Flight Center der NASA war es, das Verhalten des Satelliten möglichst genau zu studieren und damit dessen Fähigkeit, Bahnabsenkungen durch Lichtdruck und Luftwiderstand zu beschleunigen zu verifizieren. Nanosatelliten mit großen Sonnensegeln gelten als eine Möglichkeit, Weltraumschrott aus Erdumlaufbahnen schneller abstürzen zu lassen.

Die Mission erbrachte eine Fülle von Daten über das Verhalten derart passiver Geräte mit großer Oberfläche und geringer Masse. Erste Auswertungen lassen vermuten, dass die zuvor geschaffenen theoretischen Modelle grundlegend korrekt waren. Die genauen Wechselwirkungen zwischen Satellit, oberer Erdatmosphäre und Sonne hängen aber sehr stark von der Sonnenaktivität, dem Anstellwinkel des Segels und der Dichte der oberen Atmosphäre ab. Diese wiederum wird ebenfalls durch die Sonnenaktivität beeinflusst.

Die NASA hatte auf www.nanosail.org zu einem Fotowettbewerb aufgerufen und dafür kleine Preise ausgelobt.

Raumcon:

• STPSat 2 und weitere Satelliten auf Minotaur 4

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

In der Seismologie der Erde bewährte Methoden wurden eingesetzt, um die alten Daten zu analysieren. Es erwies sich, was man schon lange vermutet hatte: Auch der Mond hat einen festen inneren Kern, der von Schichten geschmolzenen und teilweise geschmolzenen Materials umgeben ist.

Der feste, eisenreiche Bestandteil des Mondkerns hat einen Radius von rund 240 Kilometern. Er wird umschlossen von einer rund 90 Kilometer starken flüssigen Kernschicht, die ebenfalls hauptsächlich aus Eisen besteht. Diese wiederum ist umgeben von einer rund 150 Kilometer starken Schicht aus teilweise geschmolzenem Material.

Im Kern befindet sich neben Eisen ein kleiner Prozentsatz leichterer Elemente wie Schwefel, wie es neusten seismologischen Untersuchungen zufolge auch beim Erdkern der Fall ist.

Die den Mond betreffenden Daten, die neu ausgewertet wurden, stammen von vier Seismometern, die von den Astronauten vierer zwischen 1969 und 1972 durchgeführter bemannter Mondmissionen zurückgelassen wurden. Ende 1977 wurden die letzten Daten von einem dieser Seismometer durch eine Bodenstation auf der Erde empfangen.

So war es den Wissenschaftler möglich, mit Daten aus einer Reihe von aufeinanderfolgenden Jahren zu arbeiten. Die Daten gaben Auskunft über die sogenannten Mondbeben, welche die NASA auf die Tidenkräfte, die die Erde auf den Mond ausübt, zurückführt.

In der Forschergruppe arbeiteten Spezialisten vom Marshall Space Flight Center, der Universität des Staates Arizona, der kalifornischen Universität in Santa Cruz und vom Institut für die Physik der Erde in Paris zusammen.

Die Daten aus der Apollo-Ära will man auch weiterhin benutzen. Sie genau zu verstehen, kann eine große Hilfe bei der Interpretation von neuen Daten künftiger Mondmissionen sein.

Ein Satellitenduo zur Vermessung des Schwerefeldes des Mondes, GRAIL für Gravity Recovery and Interior Laboratory genannt, soll 2011 gestartet werden. Von ihm verspricht man sich insbesondere neue Erkenntnisse über die Strukturen im Mondinneren von der Kruste bis zum Kern und über die Geschichte der thermischen Entwicklung des Erdtrabanten.

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Ein Beitrag von Thomas Weyrauch. Quelle: NASA.

Mit einer Brenndauer von vier Sekunden sollen die Ullage-Settling-Motore nach der Stufentrennung zwischen Feststoffbooster und Oberstufe einer Ares-I-Rakete, die nach derzeitigem Entwurf 125,8 Sekunden nach dem Start stattfinden soll, die Konzentrierung der flüssigen Tankinhalte an den Tankböden der Oberstufe gewährleisten, damit die Oberstufe sicher gezündet werden kann.

Der jüngste Test fand auf dem Teststand 116 des MSFC-Testgeländes statt und verlief nach Angaben der NASA vom 8. Oktober 2009 zufriedenstellend. Der Motor, der in eine massive, für mehrere Tests geeignete Außenhülle aus Stahl eingebaut war, wies gegenüber dem beim Test im Herbst letzten Jahres benutzten (Raumfahrer.net berichtete) einige Modifikationen auf. Seine Brenndauer konnte verlängert werden, es wurde eine neue Zündanlage verwendet, der Düsenhals hatte Designänderungen erfahren, und die Motorisolierung war mit einer Aluminiumhülle statt mit einer Stahlhülle verklebt.

Um die Leistung des getesteten Motors beurteilen zu können, wurde die Stabilität der Verbrennung beobachtet und der erzeugte Lärm gemessen. Dem Abgasstrahl hat man während des Tests verschiedene Materialproben ausgesetzt, um die korrosive Wirkung des Abgastrahls auf die Außenhaut von Ares I besser abschätzen zu können.

Der Ullage-Settling-Motor für Ares I ist nach Jahrzehnten der erste kleine Raketenmotor, der beim MSFC entworfen, entwickelt und getestet wird. Die diesbezüglich tätige Arbeitsgruppe besteht aus Ingenieuren des MSFC, von ATK Space Systems und einem Entwicklungszentrum der US-Armee, dem Aviation and Missile Research, Development, and Engineering Center (AMRDEC).

Weitere Ullage-Settling-Motor-Tests sollen im Frühjahr 2010 erfolgen.

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Autor: Paul Blasl & Daniel Maurat

Der erste von insgesamt drei Verbindungsknoten (auf Englisch Node) trägt den englischen Namen Unity (zu deutsch Einigkeit) oder eben Node 1. Das Modul ist Teil des amerikanischen Segments der Station und verfügt über insgesamt sechs Kopplungsmechanismen, vier auf der zylindrischen Mantelfläche sowie je einen an Heck und Bug.

Geschichte

Die Geschichte von Unity begann, als die USA, die europäische Weltraumorganisation ESA, die kanadische CSA und die japanische NASDA (heute JAXA) beschlossen, zusammen eine eigene Raumstation, die Freedom, zu bauen. Diese basierte auf einer Gitterstruktur mit Solarzellenpaneelen zur Energieversorgung und zylindrischen Modulen, die mit dem amerikanischen Space Shuttle gestartet werden sollten. Bei diesem Plan waren mindestens vier sogenannte Knotenmodule vorgesehen, die mit sechs Kopplungsstutzen das Zentrum der Station gebildet hätten. Auch nachdem das russische Gegenmodell, die Mir 2, Teil dieses nun Internationale Raumstation genannten Komplexes wurde, blieben die Knotenmodule wichtiger Bestandteil des US-Teils der Station.

Der Auftrag zum Bau von Unity ging schließlich an den amerikanischen Luft- und Raumfahrtkonzern Boeing, welcher das Modul am Marshall Space Flight Center in Huntsville, Alabama, bauen ließ. Ber Bau begann 1993 und nach nur drei Jahren, im Dezember 1996, startete der siebenmonatige Innenausbau. Schließlich wurde Unity Ende Juni 1997 zum Kennedy Space Center in Cape Caneveral, Florida, gebracht, wo es in der Space Station Processing Facillity (SSPF, Raumstationsvorbereitungshalle), in der später alle US-Module auf ihren Start vorbereitet wurden, nach der Überprüfung der Elektrik und nach Dichtigkeitstest im Dezember 1997 fertiggestellt wurde. Schließlich wurde Unity am 4. September 1998, knapp vier Monate vor dem Start, als erstes US-Modul der NASA übergeben.

Aufbau

Unity, ein Zylinder aus Aluminium, verfügt über sechs sogenannte Common Berthing Mechanisms (CBM), das standardisierte Kopplungssystem des US-Teils. Alle sechs sind aktiv, d.h. es hält das andere Modul an sich. Es wurden 216 Leitungen für den Transport von Flüssigkeiten und Gasen und 121 Kabel – sowohl an der Innen- als auch der Außenseite – mit einer Gesamtlänge von rund zehn Kilometern verbaut. Zudem sind im Inneren des Moduls vier der Standard-Racks vorhanden, die für Steuerung oder Lebenserhaltung zuständig sind, aber auch als Lagerraum verwendet werden können. Zu Anfang wurde hier ein Kommunikationssystem verwendet, das den russischen Spezifikationen angepasst war. Nachdem der US-Teil über eigene Kommunikationsmöglichkeiten verfügte, wurde dieses System entfernt.

Im Orbit

Gestartet wurde Unity an Bord des Space Shuttles Endeavour vom Kennedy Space Center im Zuge des ISS-Fluges 2A bzw. der Mission STS 88, der ersten Space-Shuttle-Mission, die sich dem Aufbau der Station widmete. Als Teil der Crew flog auch der Russe Sergej Krikaljow mit, der später Mitglied der ISS-Expedition 1 und Kommadant von Expedition 11 werden sollte.

Schon während des Starts war an beiden Enden des Moduls je ein Pressurized Mating Adapter angekoppelt, wovon einer (PMA 1) am 6. Dezember 1998 genutzt wurde, um Unity mit dem bereits im Orbit befindlichen Modul Sarja zu verbinden. Danach führte die Crew der Endeavour zwei Außenbordeisätze durch, um Unity mit dem schon zwei Wochen vorher gestateten russischen Modul zu verkabeln. Anschließend „betrat“ die Besatzung Unity und Sarja, um die neue Station zu begutachten, Versorgungsgüter für die erste Stammbesatzung zu lagern und einige Systeme der Station zu aktivieren. Am 16. Dezember 1998 koppelte die Endeavour ab und landete zwei Tage später in Cape Caneveral. PMA 2 wurde später mehrfach versetzt, da zunächst das Modul Destiny und später Harmony seinen Platz einnahm.

Verwandte Artikel:

• Mission ISS-AF-2A des Space Shuttles Endeavour (STS-88)
• Modul Sarja
• Pressurized Mating Adapters
• Integrated Truss Structure-Modul Z1
• Modul Quest
• Modul Destiny
• Modul Tranquility

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Ein Beitrag von Günther Glatzel. Quelle: Spaceflightnow.

Hier wird es zunächst in der weltweit größten Vakuumkammer von Umgebungstemperatur auf Weltraumkälte abgekühlt. Dabei wird untersucht, wie stabil der Spiegel bleibt und wie gut seine optischen Eigenschaften im kalten Zustand sind.

Das James Webb Space Telescope (JWST) wird 18 derartige Segmente besitzen, die einzeln steuerbar sind, zusammen aber ein Teleskop von 6,5 Metern Durchmesser und ca. 25 Quadratmetern Fläche ergeben. Am Teleskop sind die NASA, mehrere Partner aus den USA sowie die europäische Raumfahrtagentur ESA und die kanadische CSA beteiligt.

Die Tests der nach und nach eintreffenden Segmente, die aus dem Leichtmetall Beryllium gefertigt sind, werden bis 2011 andauern. Danach wird das Teleskop zusammengesetzt und für den Start vorbereitet. Dieser soll nach heutiger Planung 2013 erfolgen. Ziel ist Lagrange-Punkt 2, ein Punkt im Weltraum, an dem sich die Schwerkraft von Sonne und Erde gegenseitig aufheben. Zum Schutz vor dem grellen Licht unseres Zentralgestirns soll JWST auch über einen entfaltbaren Sonnenschirm verfügen. Das Teleskop wird Beobachtungen im infraroten Wellenlängenbereich (0,6 – 27 µm) durchführen. Es muss daher zusätzlich stark gekühlt werden.

Raumcon:

• Thread zum James Webb Space Telescope

Weblinks:

• JWST bei Wikipedia
• Lagrange-Punkte bei Wikipedia

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Ein Beitrag von Thomas Weyrauch. Quelle: NASA.

Am 26. Oktober 2008 hatte der Orlando Sentinel aus Cape Canaveral berichtetet, neueste Computerberechnungen zeigten, dass die Ares I beim Start mit dem Startturm kollidieren könnte.

Auf der „Constellation program media teleconference“ am 28. Oktober 2008 wurde die Berichterstattung kritisiert, die die Angelegenheit unangemessen aufbausche. Bei sämtlichen Trägersystemen sei ein windverursachtes Abdriften beim Start möglich. Es handle sich um ein bekanntes, beherrschbares Szenario.

Ein Start von Ares I soll laut Steve Cook nach aktuellen Planungen auch noch bei 34 Knoten (62,97 Kilometer pro Stunde) Wind möglich sein, was deutlich mehr zulässige Windgeschwindigkeit sei als die für Shuttle-Starts maximal erlaubte von 19 Knoten bzw. 35,19 Kilometern pro Stunde. Ares I könne das TVC-System (Thrust Vector Control – Schubvektorsteuerung) des Feststoffmotors der ersten Stufe verwenden, um vom Startturm wegzusteuern. Natürlich sei es möglich, die bei Starts von Ares I maximal erlaubte Windgeschwindigkeit herabzusetzen, und bei stärkeren Winden nicht zu starten.

Die erwähnten Computerberechnungen zeigten, dass Ares I nur bei ganz bestimmten, selten auftretenden Windbedingungen den Startturm treffen könnte. Das sei bei einem Wind aus Süden mit 34 Knoten der Fall, in 0,3 Prozent der Zeit gebe es vor Ort einen entsprechenden Wind.

Raumcon:

• Ares-Thread ab Kollisionsgefahr

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Ein Beitrag von Günther Glatzel. Quelle: New Scientist.

Jedes Kilogramm Material, das in eine Erdumlaufbahn gebracht wird, verursacht allein 20.000 US-Dollar Transportkosten. Um Material zum Mond zu bringen, fallen leicht die drei- bis fünffachen Kosten an. Da versteht es sich von selbst, dass man jede Gelegenheit zur Massereduzierung nutzen will, leichte Raumschiffe und so viel Mondmaterial wie möglich.

Ein Team aus Forschern der Universität Huntsville und des ebenfalls dort ansässigen Marshall Space Flight Centers hat einen Beton entwickelt, der völlig ohne von der Erde mitgebrachte Materialien auskommt. Man nehme Mondstaub und zuvor aus dem Mondboden gewonnenen Schwefel, mische alles bei Temperaturen zwischen 130 und 140 °C und lasse es erkalten. Der Schwefel hat bei den angegebenen Temperaturen ein flüssigkeitsähnliches Verhalten. Nach dem Erkalten entsteht dagegen ein festes Baumaterial, das Drücken bis 17 Megapascal standhält. Außerdem ist der Beton bereits nach etwa 1 Stunde fest. Auf der Erde dauert der Trocknungsprozess dagegen Tage. Zur Gewinnung möglichst reinen Schwefels aus dem Mondboden ist zwar eine hohe Temperatur erforderlich, diese kann man aber allein mit Sonnenkraft erreichen.

Vor einigen Monaten hatte ein Team vom Goddard Space Flight Center in Greenbelt bereits einen Beton entwickelt, der aus Mondmaterial unter Beimischung von Epoxydharz auf dem Erdtrabanten hergestellt werden kann. Das Harz muss allerdings von der Erde mitgebracht werden. Dafür ist das Herstellungsverfahren einfacher.

Welche Variante sich letztlich durchsetzt, bleibt abzuwarten. Immerhin sind es ja noch einige Jahre bis zur Rückkehr der Amerikaner auf den Mond.

Weblink:

• Astronauts could mix DIY concrete for cheap moon base

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Ein Beitrag von Fabian Padrta. Quelle: UniverseToday.

Nicht zuletzt der Fehlschlag der Sonde Cosmos 1 hat gezeigt, dass wir noch weit von der Umsetzung des Sonnensegelantriebes entfernt sind. Obwohl Cosmos 1 nicht einmal die Chance hatte, ihre Segel zu testen, da die Startrakete versagte, glauben viele Wissenschaftler, dass noch viel Arbeit auf die Techniker zukommen wird. Die NASA hat das Potenzial dieser Antriebsart natürlich auch bereits mitbekommen und hat ihren nächsten Schritt zur Verwirklichung eines solchen Antriebes im Juni 2005 gemacht. Sie haben den Sonnensegel, mit einem Durchmesser von 20 Meter in einer geeigneten Einrichtung getestet. Dieser Test war ein absoluter Erfolg, denn der Sonnensegel hat sich erfolgreich entpackt, zu mal er ja gepackt nur etwa eine Größe eines Koffers besitzt.

Die NASA spricht von einem Meilenstein in der Entwicklung von Sonnensegel. Um dieses Sonnesegel zu testen, benötigte man die entsprechende Einrichtung. Denn dieses Segel sollte ja unter Weltraumumgebung getestet werden. Deswegen hat man die weltweit größte Halle, in dem künstlich eine Weltraumumgebung erzeugt wird, benutzt um diesen Segel zu testen. Diese Einrichtung ist Teil des NASA Glenn Research Center`s in Ohio. Gemeinsam mit anderen NASA Einrichtungen wie dem Marschall Spaceflight Center wurden diese Tests durchgeführt. Mit den entsprechenden Befehlen hat man dem Segel, dass anfangs nur eine Größe eines Koffers hatte, den Start des Vorganges zur Entfaltung gegeben. Dabei wurde dieser Vorgang nicht nur einmal gemacht sondern unter verschiedensten Bedingungen, insgesamt dauerte die Testreihe 30 Tage.

Sonnensegel verwenden die Sonnenstrahlung der Sonne um sich im Weltraum fortzubewegen. Dabei ist der Stoff eines solchen Segels, der zugleich auch reflektiert, etwa 40 bis 100 Mal dünner als normales Papier. Da Sonnenenergie der zuverlässigste Energielieferant im Sonnensystem ist, ist es egal wo und wielange sich eine Sonde an einem Platz befindet. Dies macht eine Mission besonders flexibel. Bei bisherigen Missionen musste man auf die Treibstoffmenge achten, denn ein Kursmanöver kostete immens viel Treibstoff, sodass man sich vier Mal überlegen muss ob dieses Manöver auch wirklich Sinn macht. Mit Sonnensegel passiert so etwas nicht, da man bei einem Kursmanöver noch genausoviel Sonnenenergie zur Verfügung hat wie vorher. Gemeinsam mit dem JPL hat die NASA im August 2002 ein entsprechendes Forschungsprogramm für Sonnensegel verabschiedet. Das Marschall Spaceflight Center ist nur eines von drei großen NASA Zentren, die sich die Entwicklung von Sonnensegel als Ziel gemacht haben.
Man darf gespannt sein wann die erste NASA Sonde mit diesem neuartigen Antrieb ausgestattet sein wird. Falls sich dieser Antrieb als gut erweißt, dürfte er in Zukunft jede Art von anderem Antrieb, die Treibstoff benötigt und sei er so schnell ist, keine Chance lassen. Denn die Erfahrung zeigt, dass die NASA und andere Weltraumorganisationen ihre Raumsonden länger verwenden wollen, als der Treibstoff reichen würde.

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Ein Beitrag von Martin Ollrom. Quelle: NASA.

Am Dienstag und Mittwoch traf der aktuelle und einer der stärksten Hurrikane nahe der Alabama – Florida Grenze auf die USA. Die Schäden sind in diesem Abschnitt extrem stark und existenzvernichtend. Die NASA-Einrichtungen waren wegen Ivan abermals in Gefahr und waren bis vor kurzen auch noch in der Schusslinie Ivans, bis dieser sich drehte. Das NASA Stennis Space Center in Mississippi und die Michoud Assembly Facility in New Orleans kamen mit geringen Schäden davon, da sie westlich des Hurrikan-Gebietes lagen. Die NASA berichtet, dass diese Einrichtungen nur gering bis gar nicht beschädigt wurden. Das Marshall Space Flight Center wurde hingegen am Dienstag evakuiert als Ivan mit seinen Winden und Regenfällen das Land traf. Heute, am 17. September, sollten alle NASA Zentren wieder ihre Tore öffnen.

Im Stennis Space Flight Center wurden vor kurzen noch Shuttle-Antriebe getestet und die waren durch Ivan in geringer Gefahr. Zwar wurden fast alle Leute nach Hause geschickt, aber eben nur fast. Ein paar Leute blieben zurück, um die Antriebe noch an die sicherste Stelle im Center zu bringen. Inzwischen hat das Kennedy Space Center (KSC) seine Tore wieder geöffnet und 14.000 Angestellte beginnen wieder zu arbeiten, nach einem 11-tägigen Zwangsurlaub, verursacht durch Frances. KSC beobachtet auch den nächsten herannahenden Hurrikan namens Jeanne in der Karibik.

Jeanne ist zurzeit noch nicht so stark wie seine Vorgänger aber er wächst und wächst. Nach Charlie, Frances und Ivan wäre das nun der vierte Hurrikan der die krisengeschüttelte Südostküste Amerikas heimsucht. Die NASA hat beschlossen, nun sämtliche Erdobservatorien auf den Atlantik zu richten um die Situation abschätzen zu können.

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Autor: Felix Korsch. Vertont von Dominik Mayer.

Dieser Artikel ist in folgende Kapitel unterteilt:

Die NASA – Zentrum des US-Raumfahrtprogramms

Die National Aeronautics and Space Administration, kurz NASA, wurde am 1. Oktober 1958 als direkter Nachfolger des National Advisory Commitee for Aeronautics (NACA) gegründet. Diese erlangte den Höhepunkt ihrer Bedeutung während des Zweiten Weltkrieges und erlebte den Aufschwung von einer kleinen Organisation hin zu einer militärisch und zivil bedeutsamen Institution. Die Gründung der NASA ging auf den vorangegangenen Sputnik-Schock von 1957 sowie die zahlreichen Raketenentwicklungen der USA zurück, in deren Folge man sich entschied, Forschungen auf den Gebieten der Luft- und Raumfahrt künftig zentral koordiniert durchzuführen. Außerdem erfolgte durch die Aktivität der NASA eine klare Trennung zwischen militärischen und zivilen Programmen.

Der Gründung der NASA gingen einige Monate als Planungsphase voraus, in denen die Ziele des amerikanischen Raumfahrtprogramms dargelegt und deren Notwendigkeit begründet wurde. Eisenhowers Wissenschaftsbeirat (President’s Science Advisory Council – PSAC), der selbst erst wenige Monate zuvor gegründet worden war, verfasste im März 1958 unter Federführung des Ratsvorsitzenden James R. Killian eine Dokumentation mit dem Titel „Introduction to Outer Space“, in denen die vier Ziele eines nationalen Raumfahrtprogramms benannt wurden: die Erde und deren Umgebung weiter zu erforschen, die Landesverteidigung, nationales Prestige sowie neue Möglichkeiten der wissenschaftlichen Forschung. Trotzdem hielt Eisenhower das Ziel, einen Menschen in den Orbit zu bringen, für nutzlos. Damit sollten die politischen Turbulenzen erst beginnen: die zu formierende NASA sollte nicht mehr wie die NACA unabhängig sein, sondern der Regierung unterstellt werden. Das amerikanische Verteidigungsministerium erkannte in der NASA zudem einen Konkurrenten für Staatsaufträge, war doch das Ministerium bisher der erste Ansprechpartner für Weltraumprojekte gewesen. Die Auseinandersetzungen quer durch die beiden großen Parteien setzten sich bis zum 29. Juli 1958 fort, als der Präsident den „Space Act“, die „Geburtsurkunde“ der NASA, unterschrieb. Der Space Act trat schließlich am 1. Oktober des selben Jahres in Kraft und hob die NASA damit formal aus der Taufe.

Den Sitz bekam die NASA direkt in Washington, D.C., und man bemühte sich, schnellstmöglich eigene Strukturen aufzubauen und zu etablieren, um bestmöglich auf die amerikanische Raumfahrt einwirken zu können. Sämtliche staatlichen Forschungseinrichtungen der Luft- und Raumfahrttechnik wurden reorganisiert und der NASA unterstellt. Zu den ersten und wichtigsten dieser Einrichtungen dieser Art gehörten das Langley Research Center, das Marshall Space Flight Center sowie das JPL (Jet Propulsion Laboratory). Später wurden auch noch die Zentren Ames, ERC (Electronic Research Center), Dryden, Goddard, Cape Canaveral (erst 1964 in KSC umbenannt), Lewis, und Wallops Island integriert und stetig ausgebaut. Hinzu kommen mehrere kleine, weitgehend selbstständige und weniger bedeutsame Zentren.

Das heute wichtigste Mitglied der NASA-Einrichtungen, das Johnson Space Flight Center in Houston, Texas, wurde 1965 im Rahmen der Apollo-Missionen gegründet, da eine zentrale Flugkoordinierung von Nöten war. Zu den ersten Projekten der NASA gehörte unter anderem das Hyperschall-Raketenflugzeug X-15. Außerdem bekam man das Armyprojekt „Man In Space Soonest“ (MISS) übertragen, welches auf die Entwicklung eines bemannten Raumschiffes zielte und schließlich im Projekt Mercury mündete.

Im ersten Jahr verfügte die NASA über ein Budget von rund 100 Millionen Dollar und 8000 feste Mitarbeiter. Man stützte sich bei der Arbeit im Raumfahrtsektor auf folgende Grundpfeiler und Ziele:

MISS (Man In Space Soonest) – das Mercury-Programm

Realisierung einer ständigen bemannten Raumfahrt

Meilensteine durch Gruppenflüge, Rendezvous und EVAs (Gemini)

Unbemannte Planetensonden zum Mond, Venus, Mars und den äußeren Planeten

Entwicklung von Erdbeobachtungssatelliten (Landsat)

Entwicklung von Kommunikationssatelliten (Echo, Telstar)

Später wurde diese Auflistung noch ergänzt und ist heute weitgehend umgesetzt:

Durchführung bemannter Mondmissionen (Apollo)

Betrieb einer Orbitalstation (Skylab)

Kostengünstige Zubringer (Space Shuttle)

Das jüngste Ziel, die Schaffung einer Internationalen Raumstation ISS (früher „Freedom“), ist bereits im Begriff, realisiert zu werden. In den kommenden Jahren soll die Shuttle-Flotte schrittweise durch andere Raumschiffe ergänzt bzw. ersetzt werden.

Die NASA durchlebte während ihres Bestehens zahlreiche erfolgreiche Phasen (Mondlandung, Shuttle-Programm), aber auch herbe Niederlagen (Challenger, Columbia). Zudem ist man vom Wohlwollen der aktuellen Regierung abhängig. Man verrante sich in dem eigenen Motto „faster, cheaper, better“ im Bereich der unbemannten Raumfahrt, also dem Bau sehr kleiner und billiger Sonden anstatt längerfristiger und teurerer Projekte. Bezeichnend ist das Scheitern zweier Marsmissionen im Jahr 1999 aufgrund von Lappalien wie Umrechnungsfehlern bei metrischen Einheiten.

Die Zentren der NASA heute

Ames Research Center in Moffett Field, Kalifornien: Hyperschallflugtechnik, wissenschaftliche Raumsonden und Satelliten

Dryden Flight Research Center auf der Edwards AFB, Kalifornien: Testflugzentrum für bemannte Atmosphären- und Raumflüge, Forschungen zu Raumfahrtbiologie, Notlandeplatz für das Space Shuttle

Electronic Research Center in Cambridge, Massachussets: Elektronik und Steuerung von Raumflugkörpern sowie Nachrichtentechnik, -verarbeitung und Mikrowellenforschung

Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland: wissenschaftliche Satelliten (u.a. Wettersatelliten), Bahnverfolgung und Orbitalkommunikation

John F. Kennedy Space Center in Cape Canaveral, Florida: Startanlagen für Raketen aller Art, Montagehallen, Start- und Landeort des Space Shuttles

Jet Propulsion Laboratory in Pasadena, Kalifornien: Planung und Realisierung unbemannter interplanetarer Missionen sowie deren Bahnverfolgung und Steuerung

Johnson Manned Spacecraft Center in Houston, Texas: Planung und Realisierung bemannter Raumflüge und Raumflugkörper, Astronautentraining sowie Bahnverfolgung und Flugkontrolle

Lewis Research Center in Cleveland, Ohio: diverse Antriebssysteme, Spezialwerkstoffe, Antriebsstufen für unbemannte Missionen

Langley Research Center in Hampton, Virginia: Raumflugmechanik und Bahnberechnung sowie Forschungen im Bereich Feststoffraketen

Marshall Space Flight Center in Huntsville, Alabama: Entwicklung leistungsstarker Trägerraketen, Rendezvous-Technik und Zukunftsprojekte

Wallops Island Station, Virginia: Startanlagen für unbemannte Missionen aller Art

Die NASA-Logos

Interessant für Historiker ist sicherlich auch die Entwicklung der Logos der NASA. Das allererste offizielle NASA-Logo datiert auf das Jahr 1959. Damals benötigte man dringend ein eigenes Symbol zur Repräsentation auf offiziellen Dokumenten. Ein Illustrator des Lewis Research Centers gestaltete im Auftrag der NASA-Administration ein rundes Logo, welches am Rand die Inschrift ‚National Aeronautics and Space Administration – U.S.A.‘ trug. Im Inneren waren die Erde, ihr Mond sowie ein stilisiertes Raumschiff im Orbit auf schwarzem Untergrund gezeigt. Bezeichnend war auch der rote Vektor, welcher das allgemeine Symbol für Aeronautik darstellte.

Das relativ schwierige Logo wurde etwas später durch eine zweite Variante ergänzt, welche nur noch ein Raumschiff im Orbit und den roten Vektor auf dunkelblauem Untergrund mit einigen Sternen zeigt. Weiterhin trug dieses Logo die große Aufschrift ‚NASA‘. Dieses von James Modarelli entworfene Logo findet noch heute Verwendung, wurde damals aber ausschließlich auf nicht-formellen Dokumenten eingesetzt. Heute ist es bekannt unter dem Spitznamen ‚Meatball‘ – Fleischbällchen. Die genaue Herkunft des Namens ist leider nicht ganz nachvollziehbar und auch die NASA selbst kann keine genauere Auskunft erteilen. Die NASA beschreibt den roten Vektor auf dem Logo übrigens als die optimale Flügelform damaliger Hyperschall-Flugzeuge gemäß der Forschungen dieser Zeit. Bevor diese Variante jedoch den ersten, historischen Entwurf gänzlich ablösen konnte, entwarf man 1975 den ‚Worm‘, einen einfachen, modernen roten Schriftzug „NASA“.

Dieser erschien zwar einfacher und einprägsamer, befriedigte aber nicht die Wünsche der gut finanzierten NASA-PR-Abteilung. So entschied sich 1992 der damalige NASA-Administrator Dan Goldin dafür, den ‚Meatball‘, wie wir ihn heute kennen, wieder einzuführen. Damit sollte an die alten Erfolge der NASA erinnert und die Aufbruchstimmung der Apollo-Ära angeknüpft werden. Ein Problem gab und gibt es allerdings: trotz aller Qualität heutiger Druckverfahren versagen selbst Laser-Drucker beim Drucken des Meatballs in zu kleinem Maßstab. Dann sind die Sterne im Hintergrund nämlich nicht mehr sichtbar und die Schrift verschwimmt und verliert ihren Reiz. Dieses Problem gab es zu Beginn der NASA, als das Logo ausschließlich photographisch vervielfältigt wurde, freilich nicht. So hat der Meatball eine Mindestgröße bekommen. Zudem existiert eine abgewandelte Version des Meatballs mit einem dünnen weißen Rand für die Verwendung auf dunklem Untergrund. Warum die NASA eine eigene Policy zur Verwendung des Meatballs erstellte, weiß scheinbar auch niemand so recht.

Der Beitrag Das amerikanische Raumfahrtprogramm erschien zuerst auf Raumfahrer.net.