Ventilproblem sorgt für Startverschiebung

Beim letzten Einsatz eines Space Shuttles brach während des Starts ein Durchflusssteuerungsventil (Flow Control Valve), mit dem der Gasdruck während der Antriebsphase im Wasserstofftank reguliert wird.

Ein Beitrag von Günther Glatzel. Quelle: Raumcon.

NASA
Der externe Tank hat Bereiche zur Speicherung von Wasserstoff (links) und Sauerstoff (rechts). Die Zuleitungen befinden sich am unteren Tankende, links. Die Turbopumpen, Triebwerke und auch die Ventile befinden sich im Heck des Orbiters.
(Bild: NASA)

Im externen Tank sind die Treibstoffkomponenten Wasserstoff und Sauerstoff in flüssiger Form bei sehr niedrigen Temperaturen in getrennten Bereichen untergebracht. Nach dem Tanken bis unmittelbar vor den Start wird verdampfender Wasserstoff durch ein Außenventil abgelassen, damit kein zu starker Überdruck entsteht, der den Tank beschädigen könnte. Am Ende des Countdowns hingegen wird dieses Ventil geschlossen, um Druck für den Start aufzubauen, der durch zugeführtes Helium obendrein verstärkt wird. Im Betrieb dagegen wird der Druck über ein spezielles System reguliert (Ullage Pressure System). Hierbei wird ein Teil des gasförmigen Wasserstoff aus den Niedrigdruck-Turbopumpen abgezweigt und über verschiedene Leitungen zum Wasserstofftank zurückgeführt. Dadurch wird der Tank unter Druck gesetzt und der flüssige Wasserstoff in Richtung der Pumpen gepresst.

Eines dieser Ventile war beim Start der Mission STS 126 ständig geöffnet. Das konnte allerdings durch die anderen Ventile kompensiert werden, die dann einfach weniger geöffnet waren. Das System funktioniert vollautomatisch. Das eigentliche Problem stellte sich erst bei einer genaueren Untersuchung nach dem Flug heraus. Ein Ventil war gerissen, ein kleines Teil sogar herausgebrochen. Einzelne Splitter hätten herausfallen und empfindliche Teile des Space Shuttles beschädigen oder gar durchbohren können. Im Zusammenhang mit einem Wasserstoff-gefüllten Tank besteht möglicherweise sogar Explosionsgefahr.

Daraufhin wurden ausführliche Tests vorgenommen. Bei diesen zeigte sich, dass der Ermüdungsbruch wohl dadurch entstand, weil das Ventil durch den zu regulierenden Strom in starke Vibrationen geriet und dadurch viel stärker beansprucht wurde, als es die Konstruktion vorsah. Normalerweise wird das massive Ventil etwa ein Dutzend mal pro Start angesteuert, was eigentlich nur eine geringe Beanspruchung darstellt.

Zwar wurden nun alle Ventile gegen vom Hersteller auf Defekte untersuchte und für gut befundene Teile ausgetauscht, dies stellt aber keine Lösung des eigentlichen Problems dar. Deshalb wurde bei der Flugbereitschaftsüberprüfung (Flight Readiness Review) am 3. Februar noch kein Starttermin festgelegt. Stattdessen wird man sich eine Woche später noch einmal zur Beratung zusammenfinden. Damit verschiebt sich natürlich auch der Start der Discovery um mindestens eine Woche.

Im Prinzip ist das Problem zwar erkannt, aber nicht gelöst. Ein weiterer Bruch könnte auch bei den anderen Raumfähren zur realen Gefahr werden. Man wird also nach einer Lösung suchen. Möglicherweise findet man kurzfristig einen Weg, das Flattern des Ventils zu vermeiden. Vielleicht sind aber größere Umbauten am Ullage Pressure System vonnöten. Auf jeden Fall nimmt man das Problem ernst, auch wenn sich dadurch weitere Verschiebungen im Flugplan der Shuttle-Flotte ergeben sollten.

Raumcon:

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