Ein Beitrag von Axel Nantes. Quelle: Aerojet Rocketdyne, satobs.org, Sven Grahn, Ted Molczan, ULA, USAF.

Für die Raketenvermarkterin United Launch Alliance (ULA) war es die erste im Jahr 2019 abgewickelte Mission einer von diesem Anbieterkonsortium betriebenen Trägerrakete. Seit Gründung der ULA hat das Konsortium damit nach eigenen Angaben 132 erfolgreiche Trägerstarts abgewickelt. Darunter befanden sich 38 Flüge mit Delta-IV-Raketen.

Gestartet wurde die Rakete mit der Seriennummer D382 von der Startrampe 6 (Space Launch Complex 6, SLC 6) der Luftwaffenbasis Vandenberg (Vandenberg Air Force Base, VAFB) im US-amerikanischen Bundesstaat Kalifornien. Für die Heavy-Variante der Delta IV war es der elfte Flug insgesamt und der dritte von Vandenberg aus. Bei den beiden vorherigen Flügen von Vandenberg aus wurden 2011 mit NROL 49 alias USA 224 und 2013 mit NROL 65 alias USA 245 wahrscheinlich ähnliche Aufklärungssatelliten gestartet.

Der NROL 71 genannte, mit der Tarnbezeichnung USA 290 versehene neue Satellit wurde also von einer Delta IV Heavy transportiert. Das bedeutet, dass ein zentraler common booster core, die eigentliche Zentralstufe, links und rechts von zwei zusätzlichen common booster cores flankiert war. Die zusätzlichen cores kann man je nach Betrachtungsweise als große Flüssigkeitsboostar, aber auch als Teil der ersten Stufe der Rakete bezeichnen.

Die drei common booster cores waren mit flüssigen Wasserstoff mit flüssigem Sauerstoff verbrennenden RS-68A-Triebwerken von Aerojet Rocketdyne ausgerüstet. Auf dem zentrale core saß eine Oberstufe mit einem RL10B-2-Triebwerk sowie zwölf Steuertriebwerken vom Typ MR-106, sämtlich Erzeugnisse von Aerojet Rocketdyne.

Das erste der Triebwerke der common booster cores, eines an einem der beiden seitlich angebrachten cores, zündete sieben Sekunden vor dem Abheben. Die anderen beiden RS-68A wurden fünf Sekunden vor dem Abheben gezündet.

Beim Anlaufen der RS-68A wurde erneut zündfähiges Gasgemisch auf der Startrampe in Brand gesetzt, ohne dass es, soweit bekannt ist, Auswirkungen auf den Ausgang der Mission hatte. Das Ereignis sorgte aber wieder einmal für spektakuläre Bilder und eine deutlich sichtbare Schwarzfärbung der Rakete noch vor dem Verlassen der Startrampe.

Das tatsächliche Abheben der zu Beginn rund 71 Meter hohen Rakete erfolgte um 19:10 Uhr UTC (20:10 Uhr MEZ) am 19. Januar 2019. Dabei war ein kurzer Teil des Startfensters bereits verstrichen – es hatte sich um 19:05 Uhr UTC geöffnet.

Wegen eines Wasserstofflecks, Problemen mit den Bodenanlagen und zu starken Höhenwinden waren frühere Startversuche abgesagt bzw. abgebrochen worden.

Einige Sekunden nach dem Abheben begann die Rakete, ihre Flugbahn in die erforderliche Richtung zu neigen. Rund 82 Sekunden nach dem Abheben passierte die Rakete den Bahnpunkt mit der höchsten dynamischen Druckbelastung (Max-Q).

Nach rund vier Minuten Flug kam es zur planmäßigen Abtrennung der seitlich montierten common booster cores, und das RS-68A-Hauptriebwerk am zentralen core wurde auf Vollschub heraufgefahren. Es arbeitete dann noch bis zu einem Zeitpunkt rund fünf Minuten und 36 Sekunden nach dem Abheben.

Der MECO für Main Engine Cutoff genannte Brennschluss der Zentralstufe erfolgte, und fünf Minuten und 45 Sekunden nach dem Abheben wurden die Stufen getrennt. Das RL10B-2-Triebwerk der zweiten Stufe zündete zwölf Sekunden nach der Stufentrennung. Die Übertragung im Internet ließ erkennen, wie nach der Stufentrennung und vor der Zündung des RL10B-2 seine Düsenverlängerung ausgefahren wurde.

Die Nutzlastverkleidung, die den Satelliten und die Oberstufe an der Raketenspitze beim Flug durch die dichten Schichten der Atmosphäre schützte, wurde elf Sekunden nach der Zündung des RL10B-2 abgetrennt. Kurz danach wurden die Startübertragung im Internet eingestellt, um allzu neugierige Blicke auf den weiteren Missionsverlauf und die transportierte Nutzlast zu verhindern. Die zuletzt gezeigte Animation zeigte auf der Oberstufe einen Satellit mit einem seitlich angebrachten Solarzellenausleger in Transportkonfiguration – nichts was auf besondere Details von Funktion oder Eigenschaften der Nutzlast schließen ließe.

Die US-Luftwaffe gab mit Datum vom 19. Januar 2019 bekannt, dass die Mission der Delta-IV-Heavy-Rakete ein Erfolg war. Die ULA berichtete mit gleichem Datum über einen erfolgreichen Start mit NROL 71, der der Unterstützung der Verteidigung der nationalen Sicherheit (der USA) gewidmet sei.

Naturgemäß geizen Hersteller, Betreiber und Nutzer von Spionagesatelliten mit Informationen zu ihren Geräten. Nach Starts von US-amerikanischen Raumfahrzeugen für Geheimdienste und Militär werden von offiziellen Stellen oftmals keine Bahnparameter veröffentlicht. Hinsichtlich des mutmaßlichen Orbits von NROL 71 liefern Vergleiche mit früheren Starts von Vandenberg, die bekanntgegebenen Sperrzonen im und unter dem Flugweg der Rakete und Beobachtungen von Amateurbeobachtern Hinweise.

Allgemein vermutet wird, dass es sich bei NROL 71 um einen optischen Aufklärungs- bzw. Spionagesatelliten handelt, der von Lockheed Martin gebaut wurde. Beobachter entsprechender geheimer Raumfahrtprogramme der USA vermuten, NROL 71 ist der erste Satellit einer Block 5 genannten weiterentwickelten Variante einer als KH-11 bezeichneten Satellitenserie. Verschiedentlich wurde die Erwartung geäußert, der neue Satellit werde auf eine rund 74 Grad gegen den Erdäquator geneigten Bahn zu finden sein. Auf Grund dieser Bahn wurden auch Stimmen laut, das es sich um einen Radarsatelliten handeln könnte.

Sven Grahn berichtete zwischenzeitlich, er denke, Signale des neuen Erdtrabanten auf 2.242,5 MHz rund 4 Stunden und 18 Minuten nach dem Start empfangen zu haben. Laut Grahn passt das zu dem, was einer Bewegung des Satelliten auf der von Grahn angenommenen Bahn entspricht.

NROL 71 alias USA 290 ist katalogisiert mit der NORAD-Nr. 43.941 und als COSPAR-Objekt 2019-004A.

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• NROL-71 auf Delta IV Heavy von Vandenberg SLC-6

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Ein Beitrag von Martin Knipfer.

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

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

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

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

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

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

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

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

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