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

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 es aber, große Massen mit einem Flug ins All zu starten. Also muss eine neue, große Trägerrakete her.

Mit dem Space Launch System (SLS) entwickelt die NASA momentan eine solche Rakete. Das SLS basiert auf der Technologie des Space Shuttles: Die zylindrische Hauptstufe basiert auf dem orangefarbenen Außentank, unten sind vier modernisierte Space Shuttle-Haupttriebwerke angebracht. Diese verbrennen flüssigen Sauerstoff und flüssigen Wasserstoff und treiben so die Rakete an. Darüber hinaus sind seitlich an der Hauptstufe zwei Feststoffbooster befestigt, die in den ersten Minuten des Fluges einen Großteil des Schubes erzeugen. Sie basieren auf den Feststoffboostern des Space Shuttles, werden jedoch verlängert und modernisiert. Wenn die Feststoffbooster und danach die Hauptstufe ausgebrannt sind, werden sie abgeworfen. Dann wird die Oberstufe des SLS mit der Bezeichnung ICPS (Interim Cyrogenic Propulsion Stage) gezündet. Bei ihr handelt es sich um eine leicht modifizierte Version der Oberstufe der Delta-IV Rakete, die bereits seit mehr als einem Jahrzehnt zuverlässig im Einsatz ist.

Diese Rakete wird über 97 Meter hoch über dem Kennedy Space Center aufragen, betankt fast 3.000 Tonnen wiegen, etwa 40 Meganewton Schub beim Start produzieren und dazu in der Lage sein, 70 Tonnen Nutzlast in eine niedrige Erdumlaufbahn zu befördern. Eine beachtliche Vorgabe, schaffen gewöhnliche Raketen heutzutage doch nicht einmal die Hälfte. Dennoch wird diese erste Version namens Block I nur beim ersten Flug des SLS zum Einsatz kommen. Danach wird auf die leistungsfähigere Oberstufe EUS (Exploration Upper Stage) gewechselt, mit der dann Nutzlasten von bis zu 95 Tonnen möglich sein werden. Das Ende der Fahnenstange? Mitnichten. Beim Block II sollen die bisherigen Feststoffbooster durch leistungsfähigere Exemplare ersetzt werden -genug für satte 130 Tonnen Nutzlast. Mit dieser Rakete sollen dann auch tatsächlich die Flüge zum Mars durchgeführt werden.

Beim Erstflug des SLS soll noch der Block I zum Einsatz kommen. Es handelt sich dabei um die Mission EM-1 (Exploration Mission 1), die spätestens im November 2018 starten wird. Bei ihr soll Orion, das neue Raumschiff der NASA, erstmals unbemannt zum Mond und wieder zur Erde zurück fliegen. Die Entwicklungsarbeiten zu dieser Mission laufen bei der NASA auf Hochtouren. Diese Arbeiten beinhalten etwa Berechnungen und Simulationen, wie sich die Rakete und ihre Bauteile während des Fluges verhalten, Tests von Prototypen einzelner Komponenten oder etwa Testzündungen des Triebwerks oder des Feststoffboosters. Sie finden an vielen verschiedenen Orten in den Vereinigten Staaten statt, koordiniert wird die Entwicklung des SLS durch das Marshall Space Flight Center (MSFC) der NASA im Bundesstaat Alabama.

Diese Integration des SLS als Ganzes betrachtet ist von enormer Bedeutung, vor allem wenn man bedenkt, dass viele tausend Arbeiter und Ingenieure an der Entwicklung beteiligt sind. Deshalb muss von Zeit zu Zeit das Design des SLS überprüft werden, ob es die Anforderungen erfüllt. Dies geschieht in sogenannten Designprüfungen. Die erste fand mit dem Systems Requirements Review im Juli 2012 statt, bei dem die Anforderungen im Bezug auf Kosten, Leistung, Technik und Zeitplan für das SLS festgelegt wurden. Im August 2013 folgte das Preliminary Design Review, bei dem das vorläufige Design der Rakete auf diese Anforderungen überprüft wurde. Nun wurde am 23. Juli mit dem Critical Design Review (CDR) die nächste Designprüfung erfolgreich abgeschlossen. Bei ihm wurde das Design ein letztes Mal kontrolliert, bevor nun endgültig mit der Produktion begonnen wird.

Doch wie läuft eine solche Designprüfung ab? Zunächst haben die Mitarbeiter bei der Entwicklung der einzelnen Elemente der Rakete -wie etwa der Hauptstufe- eigene Einzel-CDRs durchgeführt. Dann sind 13 Teams beim MSFC zusammengekommen, um dort über elf Wochen hinweg mehr als 1.000 Dokumente bezüglich des SLS zu überprüfen. Mögliche Fehler im Design wurden dabei ausfindig gemacht und verbessert. Als dieser Prozess abgeschlossen war, wurden die Ergebnisse an ein unabhängiges Team von erfahrenen Experten der NASA und aus der Industrie weitergegeben. Diese werden die Ergebnisse überprüfen und sollen bestätigen, dass der vorher festgelegte Kosten- und Zeitrahmen eingehalten werden kann. Die Manager des SLS-Programms werden diese Ergebnisse dann der Führung des MSFCs präsentieren. Diese soll dann grünes Licht dafür geben, dem NASA-Hauptquartier die Ergebnisse mitzuteilen.

Auch das Orion-Programm in Houston und das Büro, das für die nötigen Bodenanlagen im Kennedy Space Center, Florida, zuständig ist, werden dieses Jahr noch jeweils ein Critical Design Review abhalten. Sind diese abgeschlossen, kann ein Datum für EM-1 festgelegt werden. Gary Lyles, Chefingenieur des Büros des SLS-Programms, ist jedenfalls zufrieden mit den Ergebnissen des Critical Design Reviews: „Das Team arbeitet auf einem sehr hohen Niveau. Und ich bin unglaublich glücklich über die strukturelle Robustheit des SLS-Programms; die Rakete ist außergewöhnlich leistungsfähig. Wir haben da die richtige Rakete ausgewählt, um zum Mars zu fliegen.“

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

Seit 2002 beförderte er den External Tank (ET) des Space Shuttles: Der Leichter „Pegasus“. Nachdem sie in der Michoud Assembly Facility (MAF) im US-Bundesstaat New Orleans hergestellt wurden, wurden die orangefarbenen Tanks auf Pegasus verladen. Der Leichter wurde daraufhin mithilfe eines NASA-Schiffes durch den Golf von Mexiko zum Kennedy Space Center (KSC) gezogen, in dem der ET auf den Start ins All mit dem Space Shuttle vorbereitet wurde.

Doch seit 2011, dem letzten Flug des Space Shuttles mit der Mission STS-135, wurde es ruhig um den Leichter. Seine letzte Aufgabe war es, die Haupttriebwerke des Space Shuttles vom KSC zum Stennis Space Center im Bundesstaat Mississippi zu befördern, in dem sie für den Einsatz in der Hauptstufe des Space Launch System (SLS) modifiziert werden, der neuen Schwerlastrakete der NASA. Doch Pegasus wird –wie viele andere Elemente aus dem Space Shuttle-Programm- weiterverwendet werden, und zwar zum Transport der gewaltigen Hauptstufe des SLS. Ende 2016 soll die erste Hauptstufe innerhalb des Leichters zu dem B-2 Teststand des Stennis Space Center transportiert werden, der gerade für Tests der Hauptstufe modifiziert wird. Auch alle Hauptstufen, die tatsächlich bei SLS-Flügen zum Einsatz kommen sollen, sollen mithilfe von Pegasus von der MAF zum KSC gebracht werden, in dem sie vorbereitet und mit anderen Elementen des SLS verbunden wird.

Für diesen Zweck müssen jedoch zahlreiche Modifikationen an dem Leichter erfolgen. Zum einen ist Pegasus in der jetzigen Form zu kurz für die über 60 Meter lange Hauptstufe. Deshalb wird momentan in einer Werft der Firma Conrad Shipyard in Amelia, Louisiana, ein neues, etwa 50 Meter langes Zentralsegment gebaut. Es soll ein nur 35 Meter langes Segment ersetzen, dies soll voraussichtlich noch diesen Herbst geschehen. Danach wird Pegasus etwa 95 Meter lang sein. Auch muss der Leichter für das höhere Gewicht der Hauptstufe des SLS im Verhältnis zum External Tank des Space Shuttles zertifiziert werden. Alle Arbeiten werden –mit Unterstützung von dem Ingenieurkorps der US-Armee- von Conrad Shipyards ausgeführt, die Firma hatte dafür am 14. Mai von der NASA einen Vertrag über 8,5 Millionen Dollar erhalten. Bis jetzt gibt es keine Verzögerungen bei den Arbeiten, der Abschluss von ihnen ist für Anfang 2015 geplant.

Auch ein anderer Leichter entsteht momentan bei Conrad Shipyards. Dieser wurde jedoch nicht von der NASA, sondern von dem privaten Raumfahrt-unternehmen SpaceX in Auftrag gegeben. Mit diesem Leichter hat SpaceX spektakuläre Pläne: Sie planen, auf diesem Schiff eine zurückkehrende Erststufe ihrer Falcon 9 -Trägerrakete zu landen. Diese Erststufe soll einmal ausschließlich mit dem Schubstrahl ihrer Merlin-Haupttriebwerke im Flug wenden und zu einer Landestelle zurückkehren, nachdem sie gestartet ist und von der restlichen Rakete abgetrennt wurde. Bei dieser Landestelle angekommen bremst sie ebenfalls mithilfe der Triebwerke ab, landet dann und kann für den nächsten Flug noch einmal verwendet werden. Dadurch erhofft sich SpaceX, Startkosten zu sparen. Dieser Leichter soll nun als vorläufige, schwimmende Landeplattform dienen. Der Gründer von SpaceX, Elon Musk, gab bekannt, dass bereits beim nächsten Flug der Falcon 9, eine Versorgungsmission zur Internationalen Raumstation, eine Landung auf der schwimmenden Plattform angestrebt wird. Sie wird 50×90 m messen und mit einem Peilsender zum zielgenaueren Anflug der Erststufe ausgestattet sein.

Doch nun zurück zu Pegasus. Nachdem die Modifikationen abgeschlossen sind, wird der Leichter im nächsten Jahr bereits seinen ersten Auftrag haben: Versuchsexemplare der Tanks der Hauptstufe des SLS sollen von der MAF zu dem Marshall Space Flight Center (MSFC) in Huntsville, Alabama, verschifft werden. Im Moment werden die Gerätschaften in der MAF, mit denen die Tanks gefertigt werden sollen, ausführlich erprobt und validiert. Zu diesen zählt das gewaltige Vertical Assembly Center (VAC), das die Tanks der Hauptstufe zusammenschweißt. Es wurde erst vor anderthalb Monaten eröffnet. Die Tests an diesen Tanks, die 2015 stattfinden sollen, sollen prüfen, ob die Tanks den strukturellen Belastungen während des Fluges standhalten können. Für solche Belastungstests braucht es freilich nicht nur die entsprechenden Tanks, sondern auch Teststände, die groß genug sind, um die großen Tanks testen zu können.

Zwei solcher Teststände werden gegenwärtig am MSFC errichtet: Ein größerer für den LH2 (flüssiger Wasserstoff)-Tank des SLS und ein kleinerer für Tests des LOX (flüssiger Sauerstoff)-Tankes und weiterer kleinerer Strukturen der Hauptstufe. Bei dem Teststand für den LH2-Tank wurden nun am 17. Oktober Trägerstangen eingebettet und Beton gegossen, um das Fundament zu stabilisieren. Das markiert einen wichtigen Schritt in den Konstruktionsarbeiten dieses Teststandes. Er wird mit der kryptischen Nummer 4693 bezeichnet und steht genau dort, wo bereits das F-1 Triebwerk der Mondrakete Saturn V getestet wurde. Wenn 4693 fertig ist, wird er über 65 Meter hoch aufragen und 2.150 Tonnen schwer sein. Der Teststand besteht aus zwei Türmen, zwischen denen vertikal der LH2-Tank befestigt wird. Dieser wird für die Tests mit flüssigem Stickstoff befüllt und dann mithilfe von hydraulischen Kolben Belastungen ausgesetzt, wie sie auch bei einem realen Flug des SLS zu erwarten sind. Beide Teststände werden für 45,3 Millionen Dollar von der Firma Brasfield & Gorrie in Birmingham, Alabama, gebaut.

Aber natürlich muss nicht nur das Verhalten der Treibstofftanks des SLS während des Fluges simuliert werden. Eine ebenfalls wichtige Rolle spielt die Aerodynamik der Rakete. Zum Glück benötigen Tests für diese keine gewaltigen Teststände, die erst neu errichtet werden müssen, sie können in bereits existierenden Einrichtungen stattfinden. So werden etwa seit 2012 im Langley Research Center der NASA Windtunneltests des SLS durchgeführt. Bei diesen wird ein Modell des SLS im Windkanal verschieden hohen Wind-geschwindigkeiten ausgesetzt, um einen Flug zu simulieren. So kann die Aerodynamik der Rakete getestet werden. Dank ihrer geringen Komplexität können diese Tests bereits seit Mitte 2012 stattfinden. Auch konnte man bereits die Aerodynamik der größeren Block-IB Version des SLS testen, die wohl nicht vor 2020 zum Einsatz kommen wird.

Nun gehen die Aerodynamiktests an der anfänglichen Version des SLS in die nächste Runde. Ingenieure am Langley Research Center haben eine neue Konfiguration des SLS getestet: Die Flugphase der Boostertrennung. In diesem Moment des SLS-Fluges werden die beiden ausgebrannten Feststoffbooster mithilfe von 16 kleinen Feststoffmotoren, genannt Separation Motors, von der Hauptstufe der Rakete weggedrückt. Dabei handelt es sich um eine äußerst kritische Situation: Die Booster dürfen unter keinen Umständen die Hauptstufe berühren. Um das zu verhindern, hat die NASA mithilfe von Windtunneltests zahlreiche Daten zu der Aerodynamik des SLS während der Boostertrennung gesammelt.

Diese Tests waren um einiges aufwändiger als die bisherigen: Anders als bei vorherigen Durchläufen musste nun nicht nur die Aerodynamik eines Elementes des SLS getestet werden, nämlich der gesamten Rakete, sondern die Aerodynamik von gleich dreien: Den beiden Boostern und dem restlichen SLS. Die Modelle dieser Komponenten mussten in drei Dimensionen millimetergenau angeordnet werden, um verwert-bare Daten zu erhalten. Auch haben die Ingenieure Luft unter hohem Druck aus den Miniatur-Separation Motors herausgepumpt, was den Test noch komplexer gestaltete. Es ist deshalb nicht verwunderlich, dass der Aufbau dieser etwa zehn Meter langen Testkonfiguration vier Wochen dauerte. Insgesamt 800 Testläufe wurden in dem Unitary Wind Tunnel des Langley Research Center durchgeführt, die maximalen Windgeschwindigkeiten erreichten dabei fast Mach 4.

Neben diesen Windtunneltests soll dieses Jahr noch eine Testzündung des Haupttriebwerks des SLS stattfinden, dem RS-25. Da die Treibstoffleitungen des Teststands verschmutzt waren, entstand eine geringe Verzögerung, seit dem 24. Oktober ist das Triebwerk wieder auf dem Teststand. Außerdem soll das Critical Design Review (CDR), eine rigorose Designprüfung, der gesamten Rakete abgeschlossen werden. Anfang nächsten Jahres soll dann nach langer Verschiebung wegen Rissen im festen Treibstoff ein Feststoffbooster testgezündet werden, wie er beim SLS zum Einsatz kommen soll. Auch soll die Hauptnutzlast des SLS dieses Jahr seinen Erstflug haben: Das Raumschiff Orion.

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 des SLS, EM-1, erfolgen. Block IA 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 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 von SLS Block IA ist nicht vor 2020, der von SLS Block II nicht vor 2030 zu erwarten, weil der Kongress –obwohl er als Befürworter des SLS gilt- sich weigert, das Etat der NASA zu erhöhen, um so auch ein höheres Budget für das SLS und Orion zu ermöglichen. Mit dem SLS sind nicht nur Raumsondenmissionen zu den äußeren Planeten des Sonnensystems und ihren Monden möglich, sondern auch bemannte Flüge zu Asteroiden oder sogar zum Mars.

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Ein Beitrag von Martin Knipfer. Quelle: Florida Today, GAO, NASA, NSF, The Huntsville Times.

Das GAO überwacht für den Kongress der Vereinigten Staaten von Amerika die Verwendung von Steuergeldern. Der vor rund anderthalb Wochen herausgegebene Bericht des GAO hält fest, dass im Budget für das SLS 400 Millionen Dollar fehlen, um das SLS gemäß des Zeitplans zu realisieren. Nach Angaben von NASA-Offiziellen besteht ein 90-prozentiges Risiko, dass der Erstflug des SLS nicht wie geplant 2017 stattfinden kann.

Die gegenwärtige Schätzung für die Entwicklungskosten liegt bei 12 Milliarden Dollar. Es besteht nun die Gefahr, dass das SLS entweder teurer als diese Summe wird oder dass sich der Erstflug verzögert. Ähnliche Kosten- und Zeitplanprobleme – wenn auch größeren Ausmaßes – haben Präsident Obama veranlasst, vor rund vier Jahren das Constellation-Programm zu streichen. Ursachen für die aktuellen Probleme sind die Entscheidung der NASA, den Zeitplan für die Entwicklung der Hauptstufe der neuen Rakete zu straffen, und Schwierigkeiten mit Komponenten, die nicht speziell für das SLS konstruiert wurden waren, wie beispielsweise der aus dem Constellation-Programm übernommene 5-Segmente-Feststoffbooster.

Der Report der GAO hält jedoch auch fest, dass die NASA bei der Entwicklung sichtbare Fortschritte macht. Ein Beispiel für diese Fortschritte ist, dass das Triebwerkstestprogramm für die in der Hauptstufe des SLS verwendeten RS-25-Triebwerke begonnen hat. Letzte dienten schon als Haupttriebwerke des Space Shuttles, sie wurden aus den Orbitern ausgebaut und müssen für ihren Einsatz im SLS modifiziert werden. Vor rund zwei Wochen wurde das RS-25 Nummer 0525 für Triebwerkstests im Teststand A-1 des Stennis Space Centers installiert. Das Triebwerk 0525 ist allerdings ein Entwicklungstriebwerk, das nie bei einer Space Shuttle-Mission zum Einsatz kam. Mit den Triebwerkstests, die in den kommenden Wochen beginnen sollen, möchte man Daten bezüglich der neuen Triebwerks-Kontrolleinheit und anderer Modifikationen sammeln.

Auch ein neuartiger Diffusor für das SLS wurde getestet. Ein Diffusor ist ein Bauteil, das bei der Kontrolle des Drucks von flüssigem Raketentreibstoff in Treibstofftanks hilft, und der Verteilung des zur Bedrückung benutzen Gases im Tank dient. Ein solches Bauteil ist bei Raketen nicht unüblich, jedoch unterscheidet sich der Diffusor für das SLS, entwickelt am Marshall Space Flight Center (MSFC) in Huntsville, erheblich von den bisher verwendeten. Er ist wesentlich kleiner und ermöglicht durch seinen niedrigeren Platzverbrauch, dass mehr Treibstoff in die Tanks gefüllt werden kann. Dadurch kann die Nutzlast erhöht werden. Die ersten Tests des Diffusors sind bereits abgeschlossen, weitere sollen folgen. Bei den absolvierten Tests hat man den Diffusor an eine Testvorrichtung angeschlossen und Geschwindigkeitsdaten gesammelt, um die beim Entwurf des Diffusors eingesetzten Computermodelle zu verbessern.

Das SLS soll künftig als neue Schwerlastrakete der NASA dienen. 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, Ende 2017 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. 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, CSA.

Das entsprechende Equipment war beim letzten Shuttle-Flug STS 135 im Sommer 2011 zur ISS gebracht worden. Es besteht im Wesentlichen aus einer quaderförmigen Apparatur mit Einfüllstutzen, die mit Muttern, Kappen und Sicherungsdrähten versehen sind. Außerdem sind auch die erforderlichen Spezialwerkzeuge Bestandteile der Robotic Refueling Mission (RRM).

Für die Operationen wurde die am Ende des Stationsmanipulators angebrachte Erweiterung DEXTRE (Special Purpose Dexterous Manipulator) verwendet, was etwa Spezialmanipulator für Geschicklichkeit erfordernde Aufgaben bedeutet. Er verfügt über zwei Arme, an denen unterschiedliche Werkzeuge angebracht werden können. Diese trägt er normalerweise in einer dafür vorgesehenen Vorrichtung bei sich. Die für die Betankungssimulation erforderlichen Tools wurden allerdings nur für diese Aufgabe konstruiert und zur Station gebracht.

Am 14. Januar begann das Experiment, musste allerdings aufgrund eines Software-Problem gleich wieder abgebrochen werden. Nachdem dieses behoben war, nahm Dextre die Aufgabe ein paar Tage später erneut in Angriff. Alle Kommandos kamen dabei von der Erde, die ISS-Besatzung war also in das Experiment nicht direkt involviert. Dies entspricht auch dem Ziel der Mission. Mit einem derartigen unbemannten System sollen in Zukunft Satelliten in beliebigen Erdumlaufbahnen betankt werden können.

Am ersten Tag (14. Januar) entnahm Dextre der RRM ein Werkzeug, mit dem sich Sicherungsdrähte durchschneiden lassen. Damit wurde dann genau das gemacht, wofür das Werkzeug geschaffen wurde: ein Sicherungskabel wurde durchtrennt. Mit dem anderen Arm wurde zudem eine äußere Abdeckung, die als dritte Sicherung dient, abgezogen. Dazu „ergriff“ Dextre zuvor das ein Multifunktionswerkzeug. Am zweiten Tag (15. Januar) wurde diese Kappe verstaut und zur Behebung des Software-Problems eine Pause eingelegt.

Fortgesetzt wurde am 17. Januar mit dem Durchtrennen zweier weiterer Sicherungskabel und dem Verstauen der beiden Werkzeuge. Am 22. Januar wurde zunächst ein spezielles Tool an einem Arm angesteckt, mit dem Abdeckkappen von einem Nachfüllstutzen entfernt und in einem speziellen Behälter untergebracht werden können. Nach einem Test wurde die zweite Sicherungskappe abgezogen und anschließend das Werkzeug wieder verstaut.

Am 23. Januar wurde nun das Nachfüllwerkzeug ausgewählt und montiert. Außerdem benutzte Dextre seinen zweiten Arm dazu, sich an der Struktur festzuhalten. Mit dem Nachfüllwerkzeug, das in der Lage ist, eine Ventilmutter zu lockern und durch einen innenliegenden Schlauch Äthanol in den Tank der RRM zu füllen, wurden am 24. und 25. Januar die letzten Arbeiten durchgeführt. Anschließend wurde die Ventilmutter wieder festgezogen, ein Schnellverschluss übergestülpt und das Werkzeug wieder an seinen Platz gebracht.

Damit war das Experiment mit einer kleinen Verzögerung erfolgreich abgeschlossen worden. Beteiligt waren Techniker der NASA und der kanadischen Weltraumagentur CSA. Die auszuführenden Kommandos kamen vom Marshall Space Flight Center in Huntsville (USA).

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Ein Beitrag von Günther Glatzel. Quelle: NASA, SpaceRef.

Dabei wurden sie auf bis zu -250 °C gekühlt und hochgenau vermessen. Die normale Betriebstemperatur im All soll bei etwa 50 Kelvin (-223 °C) liegen. Bei diesen tiefen Temperaturen festgestellte kleine Unebenheiten sollen bei der Tinsley Corporation in Redmond (USA) noch „auspoliert“ werden. Erst dann bekommen die aus dem Leichtmetall Beryllium bestehenden Segmente einen dünnen Goldüberzug aufgedampft.

Das James Webb Space Telescope soll der wichtigste Nachfolger des überaus erfolgreichen Hubble Space Telescope der NASA werden und 2013 ins All starten. Mit ihm werden allerdings ausschließlich Beobachtungen im infraroten Bereich des optischen Spektrums vorgenommen. Da es sich dabei um Wärmestrahlung handelt und man auch vergleichsweise kalte Staubwolken abbilden möchte, müssen Spiegel und Detektoren weit heruntergekühlt werden. Sonst würde die IR-Strahlung des zu beobachtenden Objekts in der Eigenstrahlung des Spiegels verschwinden.

Der Hauptspiegel des Teleskops soll aus 18 sechsseitigen, sphärischen Spiegelsegmenten mit einer Kantenlänge von etwa 1,3 Metern bestehen und insgesamt einen Durchmesser von 6,5 Metern haben. Durch eine fünflagige Spezialfolie wird das Instrument von der Sonnenstrahlung abgeschirmt. Außerdem bezieht das JWST eine Position etwa 1,5 Millionen Kilometer von der Erde entfernt, am sogenannten Lagrangepunkt 2. Hier versehen bereits die ESA-Teleskope Planck und Herschel ihren Dienst. Das neue Teleskop wird Herschel als Weltrauminstrument mit dem bisher größten Spiegeldurchmesser ablösen.

Die nächste Fuhre Spiegelsegmente trifft nach Herstellung und Erstglättung im August im Testzentrum am Marshall Space Flight Center ein.

Raumcon:

• JWST – James Webb Space Telescope (seit Dezember 2005)

Der Beitrag JWST: Spiegelsegmente zum Kältetest erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

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 Karl Urban. Quelle: DARPA, Spaceflightnow.

Die Mission Orbital Express ist ein Projekt der US Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) sowie des NASA Marshall Space Flight Center (MSFC). Sie besteht aus zwei Satelliten, welche die Durchführung von autonomen Docking- und Betankungsmanövern im All erproben sollen. Beide starteten am 8. März 2007 an Bord einer Atlas V-Rakete gemeinsam mit mehreren anderen militärischen Forschungssatelliten. Die Kosten der 300 Millionen US-Dollar teuren Mission trägt die DARPA.

Orbital Express besteht aus dem Autonomous Space Transport Robotic Operations vehicle (ASTRO) sowie dem modular NEXT-generation serviceable SATellite (NextSat). ASTRO dient dabei als Mutterschiff, während NextSat sowohl als Treibstoffdepot als auch als Dockingpartner fungiert.

Die Schwierigkeiten
Am vergangenen Freitag kam es im Rahmen eines Dockingversuchs zu einem Softwarefehler. Er führte dazu, dass sich beide Satelliten nicht wie geplant 30 Meter voneinander entfernten. Bereits bei neun Metern kam es zu einem Problem und der Flugsensorencomputer AC-2 meldete eine Anomalie. AC-2 sammelt und verarbeitet Daten der Rendezvous-Instrumente, darunter im sichtbaren und im infraroten Bereich arbeitende sowie ein Laser-Abstandsmesser. Daraufhin veranlasste ein automatisches Sicherheitssystem, dass sich ASTRO 120 Meter von NextSat entfernen sollte. Dies ist eine Sicherheitsroutine des Muttersatelliten, der eine Kollision während eines Dockingmanövers in jedem Falle verhindern soll.

Auf der Suche nach der Fehlerursache konnte das Bodenteam daraufhin nur noch beobachten, wie sich die Kontrollsoftware von ASTRO in den „freien Driftmodus“ versetzte und damit die weitere Entfernung beider Satelliten auf über fünf Kilometer veranlasste.

Von offizieller Seite wurde mittlerweile bekanntgegeben, dass es innerhalb des Computers AC-2 einen schweren Fehler gegeben habe. Versuche, ihn neu zu starten seien bisher fehlgeschlagen. Eine Vermutung des Teams ist, dass hochenergetische Strahlung für die Fehlfunktion verantwortlich sein könnte. Der Beweis dafür steht aber noch aus.

Backup an Bord
Da auf dieser Mission auch der Austausch wichtiger Systemkomponenten getestet werden soll, befindet sich an Bord auch der Reservercomputer AC-3, der im Notfall für den ausgefallenen AC-2 einspringen könnte. Der Rechner AC-1 ist hingegen für die primären Navigationsaufgaben zuständig und funktioniert nach offiziellen Angaben einwandfrei. Das Team ist zuversichtlich, dass sich beide Satelliten schon in Kürze wieder vereinen werden.

Ursprünglich hatte das Missionsteam vorgehabt, frei nach dem Motto krabbeln – laufen – rennen alle Elemente des Satellitenduos mit zunehmender Komplexität der Aufgaben zu testen. Durch die unfreiwillige Entfernung auf über fünf Kilometer ist man nun gezwungen, diese Pläne über den Haufen zu werfen, um den Fortgang der Mission zu gewährleisten.

Bisher hat Orbital Express bereits einen Betankungsversuch erfolgreich absolviert. Hierfür wurden Pump- und Drucktank-Techniken zwischen den beiden Raumfahrzeugen verwendet. Zudem wurde der Roboterarm von ASTRO dazu verwendet, eine Batterie am Partnersatelliten zu montieren.

Die Mission hat das Ziel, Techniken für autonome Manöver im All zu erproben, für die aktuell noch Menschen notwendig sind. Damit sollen unter anderen die Ambitionen der US-Amerikaner bei der ausgedehnten NASA Exploration Initiative vorbereitet werden, um ein besseres Zusammenspiel menschlicher und robotischer Aufgaben im All zu ermöglichen.

Update, 21. Mai 2007, 23.00 Uhr
Wie Spaceflightnow berichtet, sind die Computerprobleme an Bord von ASTRO mittlerweile behoben. Beide Satelliten hätten sich wieder angenähert und erfolgreich aneinander angedockt.

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Quelle: InSpace / rk / NASA 29. Juni 2001.

Mit Hilfe von Experten am Boden hat die Crew den Fehler eingrenzen und letztendlich bestimmen können: ein Chip in der Steuereinheit ist defekt. Nun arbeiten kanadische Experten an einem Softwarepatch, das die Systeme anweisen soll, den defekten Chip ganz einfach zu ignorieren.

Der Roboterarm arbeitet dennoch momentan einwandfrei – mit Ausnahme des einen Ausfalls vor einigen Wochen. Damit ist die Station prinzipiell bereit für die Ankunft der „Atlantis“.

In einer Konferenz haben NASA-Manager nun aufgrund der positiven Entwicklungen bei der Reparatur des Roboterarms beschlossen, die „Atlantis“ wie geplant am 12. Juli 2001 starten zu lassen. In Vorbereitung auf den Start wurde das Shuttle bereits auf die Startbahn gerollt. In der kommenden Shuttlemission wird eine Luftschleuse zur ISS gebracht werden, die mit Hilfe des Roboterarms installiert werden soll.

Auch in dieser Woche mußten die Astronauten im Erdorbit wieder zahlreiche Experimente betreuen. Die Operationen werden vom „Marshall Space Flight Center“ der NASA überwacht.

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