Sicherheitssysteme

&

Aufrüstung

 

Space Shuttle

 

 

Sicherheitssysteme & Aufrüstung – Space Shuttle

 

Wie bei jedem bemannten Raketensystem stand beim Space Shuttle die Sicherheit der Crew an erster Stelle. Durch das völlig neuartige Konzept des Raumgleiters mussten auch völlig neue Sicherheitskonzepte entwickelt werden. Ein Rettungsturm wie zu Apollo-Zeiten kam für den Orbiter nicht in Frage. Vor dem Columbia-Unglück wurden Wiedereintritt und Landung als die weniger kritische Phase des Fluges angesehen, später hat sich dieses Denken etwas gewandelt.

 

Sicherheitssysteme – Abbruch vor dem Shuttle Start

 

Im Fall eines Startabbruchs vor Abheben des Shuttle konnte auf ein Seilbahnsystem zurückgegriffen werden, das schon im Apollo-Programm bestand. Dieses konnte die Astronauten im Gefahrenfall sicher von der Startanlage wegtransportieren.

Es wurde leicht modifiziert, so dass nun sieben Seilbahnkörbe bis zu 21 Personen von der Startanlage befördern können; das für den Fall, dass sich neben den Astronauten auch noch Techniker in der Nähe des vollgetankten Space Shuttle aufhielten.

Es wurde bei regelmäßigen Übungen sowie den Terminal Countdown Demonstration Tests aktiviert, musste jedoch noch nie im Ernstfall verwendet werden.

Ein Abbruch ganz kurz vor dem Start konnte nur durch den Redundant Set Launch Sequencer (RSLS) durchgeführt werden. Dieses System prüfte nach dem Starten der Haupttriebwerke (6,6 Sekunden vor dem Abheben) deren Funktion und konnte den bevorstehenden Start noch abbrechen.

Diese Art RSLS-Abort wurde insgesamt fünfmal durchgeführt, zuletzt während des Countdowns zum Start von STS-68 im August 1994. Dabei wurden die Triebwerke 1,9 Sekunden vor dem Start wieder abgeschaltet und die Zündung der Feststoffbooster verhindert.

 

Sicherheitssysteme – Startabbruch im Flug

 

Nach dem Abheben des Shuttle gab es abhängig vom Zeitpunkt und der Schwere eines auftretenden Fehlers zwischen dem Abtrennen der Booster und dem Abschalten der Haupttriebwerke mehrere Möglichkeiten, den Flug zu einem sicheren Ende zu führen.

Von diesen vier „Intakten Abbrucharten“ wurde lediglich der Abort to Orbit (ATO) tatsächlich durchgeführt. Während STS-51-F fiel nach etwa sechs Minuten ein Triebwerk aus. Der Abwurf von nicht benötigtem Treibstoff erlaubte es der Challenger, einen zwar niedrigeren als geplanten, aber stabilen Orbit zu erreichen. Da das nur ein kleines Problem darstellte, konnte die Mission wie geplant durchgeführt werden.

Sicherungssysteme - Panel für Startabbruch im Flug

Bei schwerwiegenderen Problemen, wie beispielsweise einem Leck in der Crewkabine, war es jedoch nötig, die Mission zu einem raschen Ende zu bringen. Dafür standen während der Startphase drei Optionen offen.

Zum einen bestand die Möglichkeit, das Shuttle in einen instabilen Orbit zu bringen und nach weniger als einer Erdumrundung wieder landen zu lassen.

Dieser Abort once Around(AOA) konnte nur während eines sehr kleinen Zeitfensters eingeleitet werden und wurde nie durchgeführt. Eine weitere Option, dieTransatlantic Abort Landing (TAL), wäre eine Landung auf einem europäischen oder afrikanischen Flughafen gewesen.

Für dieses Szenario würde das Shuttle genug Geschwindigkeit aufnehmen, um den anvisierten Landeplatz zu erreichen, um dann die Triebwerke auszuschalten und den Tank abzuwerfen.

Wenig später würde das Shuttle dann auf der Zielpiste normal landen. Für einen Shuttlestart musste daher mindestens einer der vorbestimmten Landeplätze gutes Wetter vorweisen können. Auch diese Möglichkeit wurde nie angewandt.

Die letzte und gleichzeitig gefährlichste Abbruchart war Return to Launch Site (RTLS), die Rückkehr zum Startplatz. Sie wäre nur dann angewandt worden, wenn alle anderen Abbruchmodi als Optionen ausgeschlossen worden wären, da die Raumfähre noch nicht genug Geschwindigkeit und Höhe erreichte hat.

Das Szenario sah vor, dass das Shuttle mit seinen Triebwerken in Flugrichtung gedreht wird, und diese solange weiterlaufen, bis sie die aufgebaute Geschwindigkeit abgebaut haben. Anschließend verläuft der Flug wie ein TAL-Abbruch mit dem Ziel, am Startplatz niederzugehen. Sie wurde ebenfalls nie angewandt.

Sollte während der Startphase mehr als ein Triebwerk ausfallen, so bleibt als einzige Option eine Wasserung im Atlantik. Dazu sollte der Orbiter auf eine Höhe gebracht werden, aus der die Astronauten abspringen können, da sie eine Wasserung wahrscheinlich nicht überlebt hätten.

Der Orbiter wäre dann ferngesteuert auf der Meeresoberfläche aufgesetzt. Ein solches Szenario war vor dem Challengerunglück für die Besatzung in jedem Fall tödlich, da sie, abgesehen von den ersten Testflügen, keine Fallschirme dabei hatten. Eine Wasserung wurde nie durchgeführt.

 

Sicherheitssysteme – Abbruch während Flug und Wiedereintritt

 

Während des Fluges bestand weiterhin die Möglichkeit, das Shuttle kurzfristig auf einem Notlandeplatz niedergehen zu lassen. Das wäre beispielsweise angewendet worden, wenn sich die Laderaumtüren mit den Kühlungsradiatoren nicht hätten öffnen lassen und so eine Überhitzung des Shuttle gedroht hätte.

Für Flüge zu Raumstationen bestand außerdem die Möglichkeit, dass die Besatzung auf der Station verweilte, um sich später von einem anderen Shuttle abholen zu lassen. Diese Möglichkeit entstand als Reaktion auf das Columbia-Unglück im Jahr 2003 unter dem Namen CSCS (Contingency Shuttle Crew Support).

Deshalb musste bei jedem Shuttle-Start immer eine sofort einsatzbereite zweite Raumfähre verfügbar sein. Für den letzten Flug einer Raumfähre wurde auf diese Option verzichtet, aber die Besatzung auf nur vier Personen reduziert, damit diese mit dann von Russland zu startenden Sojus-Raumschiffen zur Erde gebracht hätten werden können.

War der Wiedereintritt einmal eingeleitet, konnte er nicht wieder abgebrochen werden. Deshalb wurde seit STS-114 auf jedem Shuttle-Flug der Hitzeschild mittels verschiedener Methoden (siehe Rendezvous Pitch Maneuver, OBSS) überprüft und ggf. per Außeneinsatz repariert, bevor die Bodenkontrolle die Erlaubnis zur Rückkehr gab. So sollten Unfälle wie jener der Columbia (STS-107) in Zukunft verhindert werden.

 

Sicherheitssysteme – Wartung & Ausrüstung

 

Aus sicherheits- und flugtechnischen Gründen wurden alle Orbiter mehrmals für umfangreiche Verbesserungen monatelang außer Dienst gestellt. Während dieser sogenannten Orbiter Maintenance Down Period (OMDP), die nach etwa 13 Flügen anstanden, wurden umfangreiche Tests und Wartungsarbeiten an der Raumfähre durchgeführt.

Zusätzlich wurden jeweils größere Verbesserungen vorgenommen. Während der letzten derartigen Revision wurden die Orbiter mit einem sogenannten Glascockpit auf LCD-Basis ausgerüstet, das die alten Röhrenbildschirme und analogen Instrumente ersetzte. Weitere Verbesserungen waren unter anderem ein Bremsschirm, der bei der Landung zum Einsatz kam, und das Station-to-Shuttle-Power-Transfer-System, das es dem Shuttle erlaubte, bei einem Aufenthalt an der ISS Strom von der Station zu beziehen.

Solche Modifikationen fanden zunächst im Herstellerwerk im kalifornischen Pasadena statt, wurden aber Ende der 1990er Jahre in die Orbiter Processing Facility (OPF) verlegt, in der auch die Wartung und Vorbereitung der Raumfähren durchgeführt wurde.

Auch nach dem Challenger-Unglück wurden diverse Verbesserungen vorgenommen, bei denen in erster Linie die Boosterverbindungen zum Außentank verstärkt wurden. Die Änderungen nach der Columbia-Katastrophe betrafen hauptsächlich die Schaumstoffisolierung des externen Tanks. Diese sollte dadurch nicht mehr so leicht abplatzen und den Hitzeschutzschild des Shuttle beschädigen können. Darüber hinaus wurden Sicherheitsbedingungen und Startkriterien verschärft.

Anmerkungen

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