Space Shuttle

 

 

 

Konzepte & Entwicklung

 

 

Space Shuttle – Konzepte & Entwicklung

 

Space Shuttle – Erste Konzepte

 

Space Shuttle – Nachdem die USA den Wettlauf zum Mond gewonnen hatten und das Feld der Raumstationen der Sowjetunion überlassen mussten, wandte man sich bei der NASA ab Mitte der 1960er Jahre vermehrt der Idee zu, eine wiederverwendbare Raumfähre zu entwickeln. Dahinter steckte vor allem der Gedanke, die Kosten für den Raumtransport drastisch zu senken und so eine Kommerzialisierung der Raumfahrt einzuläuten.

So wurde 1969, also im Jahr der ersten Mondlandung, von der NASA eine Studie in Auftrag gegeben, worauf die vier großen Raumfahrtunternehmen der USA (Lockheed, Grumman, McDonnell Douglas und North American Rockwell) je ein Konzept einreichten.

Das Programm befand sich einige Jahre in der Konzeptphase. Das Fortschreiten wurde jedoch durch eine ungünstige politische Stimmung im Weißen Haus und das enge Budget der NASA gegen Ende des Apollo-Programms behindert. Präsident Richard Nixon, „kein großer Freund der Raumfahrt […], dachte an seine Wiederwahl, für die er Arbeitsplätze in den bevölkerungsreichen Staaten Texas und Kalifornien schaffen musste – traditionell wichtige Zentren der Raumfahrt. Nixon entschied sich daher für das Naheliegende: Das Space Shuttle sollte gebaut werden. Und nur das Space Shuttle.

Space Shuttle - Konzepte

Frischen Wind bekam das Projekt, als im Jahr 1971 die US-Luftwaffe ebenfalls Interesse an einem wiederverwendbaren Raumfahrzeug bekundete.

In der Folge versuchte man bei der NASA, die zusätzlichen Anforderungen der Luftwaffe in den Entwurf zu integrieren.

Dabei ging es vor allem um eine vergrößerte Nutzlastbucht, um große Spionagesatelliten transportieren zu können, und um die Fähigkeit des Shuttle, nach einem einzigen Orbit auf einer polaren Umlaufbahn wieder den Startplatz erreichen zu können.

Das erforderte eine sogenannte Cross-Range (Abweichung von der Umlaufbahn zum Landeplatz) von fast 1800 Kilometern, was nur mit größeren Deltaflügeln und einem verbesserten Hitzeschild zu erreichen war.

Wernher von Braun demonstrierte die Idee eines wiederverwendbaren Schiffes mit Hilfe eines Weberschiffchens, das im Englischen als „Shuttle“ bezeichnet wird.

Auch die Entwürfe der Industrie änderten sich. Einige sahen bemannte Unterstufen vor oder Außentanks mit Flügeln. Die meisten Konzepte scheiterten an Gewichtsproblemen.

Schließlich schien sich das Problem zu lösen, indem man einen im Vergleich mit anderen Studien, die von einem riesigen Raumfahrzeug mit Platz für bis zu 20 Personen ausgingen, kleinen Orbiter auf einen großen Tank setzte und diesen zusätzlich mit Feststoffraketen ausstattete.

Damit wurde zwar keine hundertprozentige Wiederverwendbarkeit erreicht, dafür konnten andere wichtige Vorgaben erfüllt werden.

 

Space Shuttle – Entwicklung

 

Das dreiteilige Konzept des Shuttle mit der Aufteilung in Orbiter, Außentank und Booster wurde von der NASA offiziell am 15. März 1972 festgelegt. Am 9. August desselben Jahres erhielt North American Rockwell (heute Boeing) den Auftrag, den Orbiter zu bauen. Der Vertrag hatte einen Umfang von 2,6 Milliarden US-Dollar. Der Vertrag über den Bau der Feststoffbooster ging an Morton Thiokol (heute Alliant Techsystems), der Außentank sollte von Martin Marietta (heute Lockheed Martin) hergestellt werden.

Ein Jahr später waren erste detailliertere Planungen verfügbar. Diese enthielten aus heutiger Sicht völlig utopische Zahlen. Man ging von einem Erstflug im Jahr 1978 aus, und der Markt für wissenschaftliche, kommerzielle und militärische Missionen wurde auf 50 Flüge pro Jahr geschätzt. Dabei sollten so viele kommerzielle Nutzlasten in eine Umlaufbahn gebracht werden, dass sich das Shuttle-Programm von selbst finanzieren sollte.

Damals ging man von 10,5 Millionen US-Dollar pro Start aus. Im Laufe der Entwicklung stiegen diese Kosten jedoch beträchtlich – 1977 ging man schon von etwa 24 Millionen Dollar aus. In der Folge musste auch die Anzahl geplanter Flüge drastisch reduziert werden. Die Entwicklungskosten stiegen laufend an und erreichten bald über 12 Milliarden Dollar.

1978, in dem Jahr, in dem eigentlich der Erstflug des Shuttle hätte stattfinden sollen, stand das Programm kurz vor dem Aus. Wieder war es die US-Luftwaffe, die Druck auf den Kongress ausübte, um mehr Gelder für das Shuttle-Programm zu bewilligen. Man hatte mit dem Shuttle gerechnet und mehrere schwere Spionagesatelliten entwickelt, die nur mit der Raumfähre in den Orbit gebracht werden konnten. Diese Intervention verhinderte ein vorzeitiges Ende des Space-Shuttle-Programms.

 

Space Shuttle – Erprobung

 

Die erste flugfähige Raumfähre, die Enterprise, wurde im September 1975 fertiggestellt. Dieser Orbiter war aber nicht raumflugfähig und wurde nur für atmosphärische Flugtests verwendet.

Der erste Freiflug fand am 12. August 1977 statt. Dabei wurde die Enterprise mit einer modifizierten Boeing 747 – dem Shuttle Carrier Aircraft – in die Luft gebracht und dort ausgeklinkt. Anschließend glitt die Raumfähre, genau wie nach einem Raumflug, antriebslos zur Landebahn. Insgesamt wurden fünf solcher Freiflugtests durchgeführt.

Wie sich herausstellte, waren die Haupttriebwerke die schwierigsten Komponenten des Shuttle. Der erste Testlauf fand am 17. Oktober 1975 statt. Während der Tests kam es immer wieder zu Rückschlägen. Eine besonders heftige Explosion zerstörte sogar einen ganzen Teststand.

Die Probleme konnten erst im Jahr 1979 nach über 700 Testläufen vollständig gelöst werden. Ihren abschließenden Test vor dem Erstflug absolvierten die Haupttriebwerke wenige Wochen vor dem Start, als mit der bereits auf der Startrampe stehenden Columbia der FRF-Test (Flight Readiness Firing) durchgeführt wurde, bei dem alle drei Triebwerke für 20 Sekunden auf volle Leistung hochgefahren wurden, ohne dass die Raumfähre abhob.

 

Space Shuttle – Erstflug und die ersten fünf Jahre

 

Die Columbia, der erste raumflugfähige Orbiter, wurde im März 1979 an die NASA ausgeliefert. Anschließend wurde die Raumfähre ins Kennedy Space Center (KSC) überführt, um dort auf ihre erste Mission vorbereitet zu werden. Im November 1980 wurde die Columbia mit dem Außentank verbunden und einen Monat später zur Startrampe gefahren. Nach mehreren Startverschiebungen fand am 12. April 1981 der Start des ersten wiederverwendbaren Raumfahrzeuges der Welt statt. Ziel des ersten Fluges war es lediglich, die Columbia sicher in die Umlaufbahn und wieder zurück zu bringen.

Der Flug dauerte insgesamt etwas über zwei Tage und endete mit einer Landung auf der Edwards Air Force Base in Kalifornien. Der Erstflug gilt bis heute als technische Meisterleistung, denn es war das erste Mal in der Geschichte der Raumfahrt, dass ein Trägersystem bei seinem Jungfernflug bemannt war.

Die folgenden drei Flüge (STS-2 bis STS-4), die alle mit der Raumfähre Columbia durchgeführt wurden, dienten der Erprobung aller Systeme des Space Shuttle. Danach wurde das System als einsatzfähig erklärt.

In den darauffolgenden 21 Missionen, die bis Januar 1986 durchgeführt wurden, stand der Satellitentransport im Vordergrund. Außerdem fanden einige rein wissenschaftliche Flüge statt, bevor es zum Challenger-Unglück kam.

Space Shuttle - Erststart

Anmerkungen

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