Space-Shuttle-Programm -Space Shuttle program

Space-Shuttle-Programm
Shuttle-Patch.svg
Programmübersicht
Land Vereinigte Staaten
Organisation NASA
Zweck Orbitalflug mit Besatzung
Status Vollendet
Programmgeschichte
Kosten 196 Milliarden US-Dollar (2011)
Dauer 1972–2011
Erster Flug
Erster bemannter Flug
Letzter Flug
Erfolge 133
Ausfälle 2 ( STS-51-L und STS-107 )
Teilausfälle 1 ( STS-83 )
Startsite(s)
Fahrzeuginformationen
Bemannte(s) Fahrzeug(e) Space-Shuttle-Orbiter
Trägerrakete(n) Space Shuttle
Teil einer Serie über die
Raumfahrtprogramm der Vereinigten Staaten
NASA-Logo.svgUnited States Space Force logo.svg
Programme zur bemannten Raumfahrt
Robotische Raumfahrtprogramme
NASA-Astronautenkorps
Raumhäfen
Östlicher Bereich
Trägerraketen für den Weltraum
Nationaler Sicherheitsraum
Ziviler Raum
Kommerzielle Raumfahrtindustrie

Das Space-Shuttle-Programm war das vierte bemannte Raumfahrtprogramm der US-amerikanischen National Aeronautics and Space Administration (NASA), das von 1981 bis 2011 den routinemäßigen Transport von Besatzung und Fracht von der Erde in den Orbit durchführte. Sein offizieller Name lautet Space Transportation System ( STS ) wurde einem Plan von 1969 für ein System wiederverwendbarer Raumfahrzeuge entnommen, von dem es das einzige Element war, dessen Entwicklung finanziert wurde. Es flog 135 Missionen und beförderte 355 Astronauten aus 16 Ländern, viele davon auf mehreren Reisen.

Das Space Shuttle – bestehend aus einem Orbiter , der mit zwei wiederverwendbaren Feststoffraketen-Boostern und einem externen Einweg -Treibstofftank gestartet wurde – beförderte bis zu acht Astronauten und bis zu 23.000 kg (50.000 lb) Nutzlast in die erdnahe Umlaufbahn (LEO). Nach Abschluss seiner Mission würde der Orbiter wieder in die Erdatmosphäre eintreten und wie ein Segelflugzeug entweder auf dem Kennedy Space Center oder der Edwards Air Force Base landen .

Das Shuttle ist das einzige geflügelte bemannte Raumschiff, das eine Umlaufbahn und Landung erreicht hat, und das erste wiederverwendbare bemannte Raumfahrzeug, das mehrere Flüge in die Umlaufbahn absolvierte. Seine Missionen umfassten den Transport großer Nutzlasten in verschiedene Umlaufbahnen, einschließlich der Internationalen Raumstation (ISS), die Bereitstellung von Besatzungsrotationen für die Raumstation und die Durchführung von Servicemissionen am Hubble-Weltraumteleskop . Der Orbiter holte auch Satelliten und andere Nutzlasten (z. B. von der ISS) aus dem Orbit und brachte sie zur Erde zurück, obwohl seine Verwendung in dieser Funktion selten war. Jedes Fahrzeug wurde mit einer prognostizierten Lebensdauer von 100 Starts oder 10 Jahren Betriebslebensdauer entwickelt. Ursprüngliche Verkaufsargumente für die Shuttles waren über 150 Starts über einen Zeitraum von 15 Jahren, wobei auf dem Höhepunkt des Programms ein „Start pro Monat“ erwartet wurde, aber erhebliche Verzögerungen bei der Entwicklung der Internationalen Raumstation führten nie zu einer solchen Spitzennachfrage häufige Flüge.

Hintergrund

Seit Ende der 1960er Jahre wurden verschiedene Shuttle-Konzepte untersucht. Das Programm begann offiziell im Jahr 1972 und wurde nach den Programmen Apollo , Skylab und Apollo-Sojus im Jahr 1975 zum einzigen Schwerpunkt der bemannten Raumfahrt der NASA . Das Shuttle wurde ursprünglich 1972 als „Space Truck“ konzipiert und der Öffentlichkeit vorgestellt unter anderem in den 1980er Jahren zum Bau einer US-amerikanischen Raumstation im erdnahen Orbit verwendet und dann Anfang der 1990er Jahre durch ein neues Fahrzeug ersetzt werden. Die ins Stocken geratenen Pläne für eine US-Raumstation entwickelten sich zur Internationalen Raumstation und wurden 1983 von Präsident Ronald Reagan offiziell initiiert , aber die ISS litt unter langen Verzögerungen, Designänderungen und Kostenüberschreitungen und zwang die Lebensdauer des Space Shuttles dazu bis 2011 mehrmals verlängert werden, als es endgültig ausgemustert wurde – und damit doppelt so lange diente wie ursprünglich geplant. Im Jahr 2004 sollte sich der Einsatz des Space Shuttles laut der Vision for Space Exploration von Präsident George W. Bush fast ausschließlich auf die Fertigstellung der ISS konzentrieren, die zu diesem Zeitpunkt weit hinter dem Zeitplan zurückblieb.

Der erste experimentelle Orbiter Enterprise war ein Höhengleiter, der von der Rückseite einer speziell modifizierten Boeing 747 nur für erste atmosphärische Landetests (ALT) gestartet wurde . Der erste Testflug von Enterprise fand am 18. Februar 1977 statt, nur fünf Jahre nachdem das Shuttle-Programm offiziell begonnen hatte; was zum Start des ersten weltraumtauglichen Shuttles Columbia am 12. April 1981 auf STS-1 führte . Das Space-Shuttle-Programm endete mit seiner letzten Mission, STS-135, geflogen von Atlantis , im Juli 2011, wodurch das letzte Shuttle der Flotte ausgemustert wurde. Das Space-Shuttle-Programm endete offiziell am 31. August 2011.

Konzeption und Entwicklung

Dieser Abschnitt ist ein Auszug aus dem Space-Shuttle-Designprozess . [ bearbeiten ]
Frühe US-Space-Shuttle-Konzepte

Vor der Mondlandung von Apollo 11 im Jahr 1969 begann die NASA bereits im Oktober 1968 mit Studien zu Space-Shuttle- Designs . Die frühen Studien wurden als "Phase A" und im Juni 1970 als "Phase B" bezeichnet, die detaillierter und spezifischer waren. Die primäre beabsichtigte Verwendung des Space Shuttles war die Unterstützung der zukünftigen Raumstation , die eine Mindestbesatzung von vier und etwa 20.000 Pfund (9.100 kg) Fracht beförderte und für zukünftige Flüge schnell umgedreht werden konnte.

Zwei Designs kristallisierten sich als Spitzenreiter heraus. Einer wurde von Ingenieuren des Manned Spaceflight Center entworfen und besonders von George Mueller verfochten . Dies war ein zweistufiges System mit Raumfahrzeugen mit Deltaflügeln und im Allgemeinen komplex. Ein Versuch der erneuten Vereinfachung wurde in Form des DC-3 unternommen , entworfen von Maxime Faget , der unter anderem die Mercury-Kapsel entworfen hatte. Zahlreiche Angebote verschiedener kommerzieller Unternehmen wurden ebenfalls angeboten, blieben jedoch im Allgemeinen auf der Strecke, da jedes NASA-Labor auf seine eigene Version drängte.

All dies fand inmitten anderer NASA-Teams statt, die eine Vielzahl von Post-Apollo-Missionen vorschlugen, von denen einige so viel wie Apollo oder mehr kosten würden. Während jedes dieser Projekte um die Finanzierung kämpfte, wurde gleichzeitig das NASA-Budget stark eingeschränkt. Drei wurden schließlich 1969 Vizepräsident Agnew überreicht. Das Shuttle-Projekt stieg an die Spitze, hauptsächlich aufgrund der unermüdlichen Kampagne seiner Unterstützer. Bis 1970 war das Shuttle als einziges Großprojekt für den kurzfristigen Zeitrahmen nach Apollo ausgewählt worden.

Als die Finanzierung des Programms in Frage kam, gab es Bedenken, dass das Projekt abgebrochen werden könnte. Dies führte zu Bemühungen, die US Air Force für die Nutzung des Shuttles auch für ihre Missionen zu interessieren. Die Air Force war leicht interessiert, forderte aber ein viel größeres Fahrzeug, viel größer als die ursprünglichen Konzepte, die die NASA akzeptierte, da es auch ihren eigenen Plänen zugute kam. Um die Entwicklungskosten der resultierenden Konstruktionen zu senken, wurden Booster hinzugefügt, ein Einweg-Kraftstofftank eingeführt und viele andere Änderungen vorgenommen, die die Wiederverwendbarkeit erheblich verringerten und die Fahrzeug- und Betriebskosten erheblich erhöhten. Mit der Unterstützung der Air Force entstand das System in seiner funktionsfähigen Form.

Programmgeschichte

Siehe auch: Space Shuttle , Liste der Space-Shuttle-Missionen und Zeitleiste der Space-Shuttle-Missionen
Präsident Richard Nixon (rechts) mit NASA-Administrator James Fletcher im Januar 1972, drei Monate bevor der Kongress die Finanzierung des Shuttle-Programms genehmigte
Shuttle-Anflug- und Landetest-Crews, 1976

Alle Space-Shuttle-Missionen wurden vom Kennedy Space Center (KSC) in Florida gestartet. Für Vandenberg AFB in Kalifornien waren einige zivile und militärische zirkumpolare Space-Shuttle-Missionen geplant . Die Verwendung von Vandenberg AFB für Space-Shuttle-Missionen wurde jedoch nach der Challenger- Katastrophe im Jahr 1986 eingestellt. Die für den Start verwendeten Wetterkriterien umfassten unter anderem: Niederschlag, Temperaturen, Bewölkung, Blitzvorhersage, Wind und Luftfeuchtigkeit. Das Shuttle wurde nicht unter Bedingungen gestartet, unter denen es vom Blitz hätte getroffen werden können .

Der erste voll funktionsfähige Orbiter war Columbia (bezeichnet als OV-102), gebaut in Palmdale, Kalifornien . Es wurde am 25. März 1979 an das Kennedy Space Center (KSC) geliefert und am 12. April 1981 – dem 20. Jahrestag von Juri Gagarins Weltraumflug – mit einer zweiköpfigen Besatzung zum ersten Mal gestartet.

Challenger (OV-099) wurde im Juli 1982 an KSC geliefert, Discovery (OV-103) im November 1983, Atlantis (OV-104) im April 1985 und Endeavour im Mai 1991. Challenger wurde ursprünglich als Strukturtestartikel gebaut und verwendet (STA-099), wurde jedoch zu einem vollständigen Orbiter umgebaut, als sich herausstellte, dass dies weniger kostspielig war als die Umwandlung von Enterprise von seiner Anflug- und Landetestkonfiguration in ein weltraumtaugliches Fahrzeug.

Am 24. April 1990 trug Discovery das Hubble-Weltraumteleskop während STS-31 ins All .

Im Verlauf von 135 geflogenen Missionen erlitten zwei Orbiter ( Columbia und Challenger ) katastrophale Unfälle mit dem Verlust aller Besatzungsmitglieder, insgesamt 14 Astronauten.

Die Unfälle führten zu Untersuchungen auf nationaler Ebene und einer detaillierten Analyse der Gründe für die Unfälle. Es gab eine bedeutende Pause, in der Änderungen vorgenommen wurden, bevor die Shuttles zum Flug zurückkehrten. Die Columbia- Katastrophe ereignete sich 2003, aber STS nahm sich mehr als ein Jahr frei, bevor es im Juni 2005 mit der STS-114-Mission zum Flug zurückkehrte. Die zuvor erwähnte Pause war zwischen Januar 1986 (als sich die Challenger- Katastrophe ereignete) und 32 Monate später, als STS-26 am 29. September 1988 gestartet wurde.

Die längste Shuttle-Mission war STS-80 und dauerte 17 Tage und 15 Stunden. Der letzte Flug des Space-Shuttle-Programms war STS-135 am 8. Juli 2011.

Seit der Pensionierung des Shuttles im Jahr 2011 werden viele seiner ursprünglichen Aufgaben von einer Reihe staatlicher und privater Schiffe wahrgenommen. Das europäische ATV Automated Transfer Vehicle versorgte die ISS zwischen 2008 und 2015. Klassifizierte militärische Missionen werden mit dem unbemannten Raumflugzeug der US Air Force , der X-37B , geflogen . Bis 2012 wurde die Fracht zur Internationalen Raumstation bereits kommerziell im Rahmen der kommerziellen Versorgungsdienste der NASA durch das teilweise wiederverwendbare Dragon-Raumschiff von SpaceX geliefert , gefolgt vom Cygnus-Raumschiff von Orbital Sciences Ende 2013. Der Besatzungsdienst zur ISS wird derzeit von der russischen Sojus und bereitgestellt , seit 2020 die SpaceX Dragon 2- Crew-Kapsel, die im Rahmen des Commercial Crew Development-Programms der NASA auf der wiederverwendbaren Falcon 9- Rakete des Unternehmens gestartet wurde . Boeing entwickelt auch seine Starliner- Kapsel für den ISS-Crew-Service, hat sich jedoch verzögert, da sein unbemannter Testflug im Dezember 2019 erfolglos war. Für Missionen jenseits der erdnahen Umlaufbahn baut die NASA das Space Launch System und das Orion-Raumschiff , das Teil des Artemis-Programms ist .

Der NASA-Administrator spricht bei der Ankunftszeremonie des Spacelab im Februar 1982 vor der Menge. Auf dem Podium stehen mit ihm der damalige Vizepräsident George Bush, der Generaldirektor der Europäischen Weltraumorganisation (ESA), Eric Quistgaard, und der Direktor des Kennedy Space Center Richard G. Schmied
„Präsident Ronald Reagan unterhält sich mit den NASA-Astronauten Henry Hartsfield und Ken Mattingly auf der Landebahn, während First Lady Nancy Reagan die Nase des Space Shuttle Columbia nach dessen Landung am Unabhängigkeitstag auf der Edwards Air Force Base am 4. Juli 1982 inspiziert.“
STS-3 landet im März 1982

Errungenschaften

Galileo schwebt frei im Weltraum nach der Freilassung vom Space Shuttle Atlantis , 1989
Space Shuttle Endeavour angedockt an die Internationale Raumstation (ISS), 2011

Zu den Space-Shuttle-Missionen gehörten:

  • Landung des US-Shuttles Columbia am Ende von STS-73, 1995

    US Shuttle Columbia landet am Ende von STS-73 , 1995

  • Weltraumkunst für die Mission Spacelab 2, die einige der verschiedenen Experimente in der Nutzlastbucht zeigt. Spacelab war ein wichtiger europäischer Beitrag zum Space-Shuttle-Programm

    Weltraumkunst für die Mission Spacelab 2 , die einige der verschiedenen Experimente in der Nutzlastbucht zeigt. Spacelab war ein wichtiger europäischer Beitrag zum Space-Shuttle-Programm

  • Europäische Astronauten bereiten sich auf ihre Spacelab-Mission vor, 1984.

    Europäische Astronauten bereiten sich auf ihre Spacelab-Mission vor, 1984.

  • Die SpaceLab-Hardware umfasste ein Drucklabor, aber auch andere Geräte, die es dem Orbiter ermöglichten, als bemanntes Weltraumobservatorium zu dienen (Astro-2-Mission, 1995, abgebildet).

    Die SpaceLab-Hardware umfasste ein Drucklabor, aber auch andere Geräte, die es dem Orbiter ermöglichten, als bemanntes Weltraumobservatorium zu dienen ( Astro-2- Mission, 1995, abgebildet).

  • Die Astronauten Thomas D. Akers und Kathryn C. Thornton installieren während STS-61 Korrekturoptiken am Hubble-Weltraumteleskop.

    Die Astronauten Thomas D. Akers und Kathryn C. Thornton installieren während STS-61 Korrekturoptiken am Hubble-Weltraumteleskop .

Budget

Das Space Shuttle Atlantis hebt am 2. Dezember 1988 zur STS-27-Mission ab. Das Shuttle brauchte etwa 8,5 Minuten, um auf eine Geschwindigkeit von über 27.000 km/h (17.000 mph) zu beschleunigen und die Umlaufbahn zu erreichen.
Eine Schlepprutsche wird von Endeavour eingesetzt , während sie eine Mission von fast 17 Tagen im Weltraum auf der Piste 22 der Edwards Air Force Base in Südkalifornien abschließt. Die Landung erfolgte am 18. März 1995 um 13:46 Uhr (EST).

Zu Beginn der Entwicklung des Space Shuttles hatte die NASA geschätzt, dass das Programm 7,45 Milliarden US-Dollar (43 Milliarden US-Dollar im Jahr 2011, inflationsbereinigt) an Entwicklungs-/Einmalkosten und 9,3 Millionen US-Dollar (54 Millionen US-Dollar im Jahr 2011) pro Flug kosten würde. Frühe Schätzungen für die Kosten für die Beförderung der Nutzlast in eine erdnahe Umlaufbahn lagen bei nur 118 USD pro Pfund (260 USD / kg) Nutzlast (635 USD / lb oder 1.400 USD / kg in 2011-Dollar), basierend auf marginalen oder zusätzlichen Startkosten und Annahmen eine Nutzlastkapazität von 30.000 kg (65.000 Pfund) und 50 Starts pro Jahr. Eine realistischere Prognose von 12 Flügen pro Jahr für die 15-jährige Nutzungsdauer in Kombination mit den anfänglichen Entwicklungskosten hätte zu einer Gesamtkostenprognose für das Programm von etwa 54 Milliarden US-Dollar (in US-Dollar von 2011) geführt.

Die inflationsbereinigten Gesamtkosten der tatsächlichen 30-jährigen Nutzungsdauer des Shuttle-Programms bis 2011 beliefen sich auf 196 Milliarden US-Dollar. Die genaue Aufschlüsselung in einmalige und wiederkehrende Kosten ist nicht verfügbar, aber laut NASA betrugen die durchschnittlichen Kosten für den Start eines Space Shuttles im Jahr 2011 etwa 450 Millionen US-Dollar pro Mission.

Das NASA-Budget für 2005 wies 30 % oder 5 Milliarden US-Dollar für Space-Shuttle-Operationen auf; Dies wurde 2006 auf einen Antrag von 4,3 Milliarden US-Dollar gesenkt. Nichtstartkosten machen einen erheblichen Teil des Programmbudgets aus: Beispielsweise gab die NASA in den Geschäftsjahren 2004 bis 2006 rund 13 Milliarden US-Dollar für das Space-Shuttle-Programm aus, obwohl die Flotte nach der Columbia-Katastrophe und dort am Boden gelassen wurde waren in diesem Zeitraum insgesamt drei Starts. Im Geschäftsjahr 2009 stellte das NASA-Budget 2,98 Milliarden US-Dollar für 5 Starts des Programms bereit, darunter 490 Millionen US-Dollar für „Programmintegration“, 1,03 Milliarden US-Dollar für „Flug- und Bodenbetrieb“ und 1,46 Milliarden US-Dollar für „Flughardware“ (einschließlich Wartung von Orbitern). , Triebwerke und der externe Tank zwischen den Flügen.)

Die Kosten pro Start können gemessen werden, indem die Gesamtkosten über die Laufzeit des Programms (einschließlich Gebäude, Einrichtungen, Schulung, Gehälter usw.) durch die Anzahl der Starts dividiert werden. Bei 135 Missionen und Gesamtkosten von 192 Milliarden US-Dollar (in US-Dollar von 2010) ergibt dies ungefähr 1,5 Milliarden US-Dollar pro Start über die Lebensdauer des Shuttle-Programms. Eine Studie aus dem Jahr 2017 ergab, dass der Transport von einem Kilogramm Fracht zur ISS mit dem Shuttle 272.000 US-Dollar im Jahr 2017 kostete, doppelt so viel wie Cygnus und dreimal so viel wie Dragon.

Die NASA verwendete während des Space-Shuttle-Programms eine Managementphilosophie , die als erfolgsorientiertes Management bekannt ist und vom Historiker Alex Roland nach der Columbia- Katastrophe als "Hoffnung auf das Beste" beschrieben wurde. Erfolgsorientiertes Management wurde seitdem von mehreren Analysten in diesem Bereich untersucht.

Unfälle

Im Laufe von 135 geflogenen Missionen wurden zwei Orbiter zerstört, mit Verlust der Besatzung von insgesamt 14 Astronauten:

  • Challenger – verlor 73 Sekunden nach dem Start, STS-51-L , 28. Januar 1986
  • Columbia – verlor ungefähr 16 Minuten vor seiner erwarteten Landung, STS-107 , 1. Februar 2003

Es gab auch einen Abort-to-Orbit und einige tödliche Unfälle am Boden während der Startvorbereitungen.

STS-51-L ( Herausforderer , 1986)

Hauptartikel: Space Shuttle Challenger-Katastrophe
1986 löste sich Challenger eine Minute und 13 Sekunden nach dem Start auf.

Nahaufnahmen von Challenger während seines letzten Starts am 28. Januar 1986 zeigen deutlich, dass die Probleme mit einem Ausfall des O-Rings am rechten Feststoffraketen-Booster (SRB) begannen. Die heiße Gaswolke, die aus dem defekten Gelenk austrat, verursachte den Zusammenbruch des Außentanks, was dann aufgrund der hohen aerodynamischen Belastung zum Zerfall des Orbiters führte. Der Unfall führte zum Verlust aller sieben Astronauten an Bord. Endeavour (OV-105) wurde gebaut, um Challenger zu ersetzen (unter Verwendung von strukturellen Ersatzteilen, die ursprünglich für die anderen Orbiter bestimmt waren) und im Mai 1991 ausgeliefert; es wurde erstmals ein Jahr später gestartet.

Nach dem Verlust von Challenger stellte die NASA das Space-Shuttle-Programm für über zwei Jahre ein und nahm zahlreiche Sicherheitsänderungen vor, die im Bericht der Rogers Commission empfohlen wurden , darunter eine Neugestaltung des SRB-Gelenks, das beim Challenger- Unfall versagte. Andere Sicherheitsänderungen umfassten ein neues Fluchtsystem für den Einsatz, wenn sich der Orbiter im kontrollierten Flug befand, verbesserte Fahrwerksreifen und -bremsen und die Wiedereinführung von Druckanzügen für Shuttle-Astronauten (diese wurden nach STS-4 eingestellt; Astronauten trugen nur Overalls und Sauerstoff Helme ab diesem Zeitpunkt bis zum Challenger- Unfall). Das Shuttle-Programm wurde im September 1988 mit dem Start von Discovery auf STS-26 fortgesetzt .

Die Unfälle betrafen nicht nur das technische Design des Orbiters, sondern auch die NASA. Einige Empfehlungen der Post- Challenger- Rogers-Kommission zitieren:

Empfehlung I – Das defekte Gelenk und die Dichtung des Feststoffraketenmotors müssen ausgetauscht werden. Dies könnte ein neues Design sein, das die Verbindung eliminiert, oder eine Neugestaltung der aktuellen Verbindung und Dichtung. ... sollte der Administrator der NASA den National Research Council auffordern, ein unabhängiges Aufsichtskomitee für das Design von Feststoffraketenmotoren zu bilden, um die Designempfehlungen der Kommission umzusetzen und die Designanstrengungen zu überwachen.
Empfehlung II – Die Struktur des Shuttle-Programms sollte überprüft werden. ... Die NASA sollte den Übergang qualifizierter Astronauten in Führungspositionen der Agentur fördern.
Empfehlung III – Die NASA und die primären Shuttle-Vertragspartner sollten alle Punkte der Kritikalität 1, 1R, 2 und 2R sowie Gefahrenanalysen überprüfen.
Empfehlung IV – Die NASA sollte ein Büro für Sicherheit, Zuverlässigkeit und Qualitätssicherung einrichten, das von einem stellvertretenden Administrator geleitet wird und direkt dem NASA-Administrator unterstellt ist.
Empfehlung VI – Die NASA muss Maßnahmen ergreifen, um die Landesicherheit zu verbessern. Das Reifen-, Brems- und Bugradsystem muss verbessert werden.
Empfehlung VII – Alle Anstrengungen unternehmen, um ein Fluchtsystem für die Besatzung zur Verwendung während des kontrollierten Segelflugs bereitzustellen.
Empfehlung VIII – Die Abhängigkeit der Nation vom Shuttle als Hauptstartmöglichkeit für den Weltraum erzeugte einen unerbittlichen Druck auf die NASA, die Flugrate zu erhöhen … Die NASA muss eine Flugrate festlegen, die ihren Ressourcen entspricht.

STS-107 ( Kolumbien , 2003)

Hauptartikel: Katastrophe des Space Shuttle Columbia
Video der letzten Momente von Columbia , gefilmt von der Crew.
Das Space Shuttle Discovery , als es sich der Internationalen Raumstation während STS-114 am 28. Juli 2005 nähert. Dies war die "Rückkehr-zum-Flug"-Mission des Shuttles nach der Columbia- Katastrophe

Das Shuttle-Programm lief nach der Challenger- Katastrophe siebzehn Jahre lang und 88 Missionen unfallfrei , bis Columbia am 1. Februar 2003 beim Wiedereintritt auseinanderbrach und alle sieben Besatzungsmitglieder tötete. Die letztendliche Ursache des Unfalls war ein Stück Schaum, das sich von ihm löste der externe Tank kurz nach dem Abheben und Aufprall auf die Vorderkante des linken Flügels des Orbiters, wobei eine der verstärkten Kohlenstoff-Kohlenstoff-Platten (RCC) durchstochen wurde, die die Flügelkante bedeckten und sie beim Wiedereintritt schützten. Als Columbia am Ende einer ansonsten normalen Mission wieder in die Atmosphäre eintrat, drang heißes Gas in den Flügel ein und zerstörte ihn von innen heraus, wodurch der Orbiter die Kontrolle verlor und sich auflöste.

Nach der Columbia- Katastrophe operierte die Internationale Raumstation mehr als zwei Jahre lang mit einer zweiköpfigen Notbesatzung und wurde hauptsächlich von russischen Raumfahrzeugen bedient. Während die „Return to Flight“-Mission STS-114 im Jahr 2005 erfolgreich war, wurde ein ähnliches Stück Schaum aus einem anderen Teil des Panzers abgeworfen. Obwohl die Trümmer Discovery nicht getroffen haben , wurde das Programm aus diesem Grund erneut eingestellt.

Die zweite „Return to Flight“-Mission, STS-121, startete am 4. Juli 2006 um 14:37 Uhr (EDT). Zwei frühere Starts wurden wegen anhaltender Gewitter und starker Winde um die Startrampe herum geschrubbt, und der Start fand trotz Einwänden seines Chefingenieurs und Sicherheitsleiters statt. Ein fünf Zoll (13 cm) langer Riss in der Schaumisolierung des Außentanks gab Anlass zur Sorge; Das Mission Management Team gab jedoch grünes Licht für den Start. Diese Mission erhöhte die ISS-Besatzung auf drei. Discovery landete erfolgreich am 17. Juli 2006 um 09:14 Uhr (EDT) auf der Piste 15 im Kennedy Space Center .

Nach dem Erfolg von STS-121 wurden alle nachfolgenden Missionen ohne größere Schaumprobleme abgeschlossen, und der Bau der ISS wurde abgeschlossen (während der STS-118- Mission im August 2007 wurde der Orbiter beim Start erneut von einem Schaumfragment getroffen, aber dieser Schaden war im Vergleich zu dem von Columbia erlittenen Schaden minimal ).

Das Columbia Accident Investigation Board stellte in seinem Bericht das geringere Risiko für die Besatzung fest, wenn ein Shuttle zur Internationalen Raumstation (ISS) flog, da die Station im Schadensfall als sicherer Hafen für die auf Rettung wartende Besatzung genutzt werden könnte zum Orbiter beim Aufstieg machte es unsicher für den Wiedereintritt. Der Vorstand empfahl, dass das Shuttle für die verbleibenden Flüge immer mit der Station umkreist. Vor STS-114 erklärte der NASA-Administrator Sean O'Keefe, dass alle zukünftigen Flüge des Space Shuttles zur ISS gehen würden, und schloss die Möglichkeit aus, die letzte Wartungsmission des Hubble-Weltraumteleskops durchzuführen, die trotz des Columbia- Unfalls geplant war Tatsache, dass Upgrade-Ausrüstung für Hubble im Wert von Millionen von Dollar in den NASA-Lagerhäusern bereitstand und wartete. Viele Andersdenkende, einschließlich Astronauten, baten das NASA-Management, die Genehmigung der Mission zu überdenken, aber zunächst blieb der Direktor standhaft. Am 31. Oktober 2006 gab die NASA die Genehmigung des Starts von Atlantis für die fünfte und letzte Shuttle-Wartungsmission zum Hubble-Weltraumteleskop bekannt, die für den 28. August 2008 geplant ist. SM4/ STS-125 wurde jedoch schließlich im Mai 2009 gestartet.

Eine Auswirkung von Columbia war, dass zukünftige bemannte Trägerraketen, nämlich die Ares I , im Vergleich zu anderen Überlegungen einen besonderen Schwerpunkt auf die Sicherheit der Besatzung legten.

Die NASA unterhält umfangreiche, gelagerte Kataloge geborgener Teile der beiden zerstörten Orbiter.

Ruhestand

Dieser Abschnitt ist ein Auszug aus Space Shuttle § Retirement . [ bearbeiten ]
Atlantis wird nach seiner endgültigen Landung von einer Menschenmenge begrüßt
Atlantis nach seiner und der letzten Landung des Programms

Der Rückzug des Space Shuttles wurde im Januar 2004 angekündigt. Präsident George W. Bush kündigte seine Vision für die Weltraumforschung an , die den Rückzug des Space Shuttles nach Abschluss des Baus der ISS forderte. Um sicherzustellen, dass die ISS ordnungsgemäß zusammengebaut wird, haben die beteiligten Partner im März 2006 die Notwendigkeit von 16 verbleibenden Montagemissionen festgelegt. Eine weitere Wartungsmission für das Hubble-Weltraumteleskop wurde im Oktober 2006 genehmigt. Ursprünglich sollte STS-134 die letzte Space-Shuttle- Mission sein. Die Columbia- Katastrophe führte jedoch dazu, dass zusätzliche Orbiter für den Start im Falle einer Rettungsmission vorbereitet wurden. Als Atlantis für die letzte Launch-on-Need-Mission vorbereitet wurde, wurde im September 2010 entschieden, dass es als STS-135 mit einer vierköpfigen Besatzung fliegen würde, die im Notfall auf der ISS bleiben könnte. STS-135 startete am 8. Juli 2011 und landete am 21. Juli 2011 um 5:57 Uhr EDT (09:57 UTC) beim KSC. Von da an bis zum Start von Crew Dragon Demo-2 am 30. Mai 2020 starteten die USA ihre Astronauten an Bord des russischen Sojus-Raumschiffs.

Nach dem letzten Flug jedes Orbiters wurde es bearbeitet, um es für die Ausstellung sicher zu machen. Die verwendeten OMS- und RCS-Systeme stellten aufgrund ihres giftigen hypergolischen Treibmittels die Hauptgefahren dar , und die meisten ihrer Komponenten wurden dauerhaft entfernt, um ein gefährliches Ausgasen zu verhindern. Atlantis ist im Kennedy Space Center Visitor Complex ausgestellt , Discovery im Udvar-Hazy Center , Endeavour im California Science Center und Enterprise im Intrepid Sea-Air-Space Museum . Komponenten der Orbiter wurden an die US Air Force, das ISS-Programm und die Regierungen Russlands und Kanadas übergeben. Die Motoren wurden entfernt, um auf dem Space Launch System verwendet zu werden , und Ersatz-RS-25-Düsen wurden zu Anzeigezwecken angebracht.

Erhaltung

Space Shuttle Discovery im Udvar Hazy Museum

Von den fünf gebauten voll funktionsfähigen Shuttle-Orbitern sind noch drei übrig. Enterprise , die für atmosphärische Testflüge, aber nicht für Orbitalflüge verwendet wurde, hatte viele Teile für den Einsatz auf den anderen Orbitern herausgenommen. Später wurde es optisch restauriert und bis zum 19. April 2012 im Steven F. Udvar-Hazy Center des National Air and Space Museum ausgestellt. Enterprise wurde im April 2012 nach New York City verlegt, um im Intrepid Sea, Air ausgestellt zu werden & Space Museum , dessen Space Shuttle Pavilion am 19. Juli 2012 eröffnet wurde. Discovery ersetzte Enterprise im Steven F. Udvar-Hazy Center des National Air and Space Museum . Atlantis war Teil der Space-Shuttle-Ausstellung im Besucherkomplex des Kennedy Space Center und ist dort seit dem 29. Juni 2013 nach seiner Renovierung ausgestellt.

Am 14. Oktober 2012 absolvierte Endeavour eine beispiellose 19 km lange Fahrt auf den Straßen der Stadt vom Los Angeles International Airport zum California Science Center , wo es seit Ende 2012 in einem temporären Hangar ausgestellt ist. Der Transport vom Flughafen dauerte zwei Tage und erforderte größere Straßensperrungen, die Entfernung von über 400 Stadtbäumen und umfangreiche Arbeiten, um Stromleitungen anzuheben, die Straße zu nivellieren und Straßenschilder, Laternenpfähle und andere Hindernisse vorübergehend zu entfernen. Hunderte von Freiwilligen sowie Feuerwehr- und Polizeipersonal halfen beim Transport. Zahlreiche Zuschauer warteten auf den Straßen, um den Shuttle bei seiner Fahrt durch die Stadt zu sehen. Endeavour ist zusammen mit dem letzten flugqualifizierten Außentank (ET-94) derzeit im Samuel Oschin Pavilion des California Science Center (in horizontaler Ausrichtung) bis zur Fertigstellung des Samuel Oschin Air and Space Center (eine geplante Erweiterung) ausgestellt zum California Science Center). Einmal bewegt, wird es permanent in Startkonfiguration angezeigt, komplett mit echten Feststoffraketen-Boostern und externem Tank.

Besatzungsmodule

Äußeres Bild
Bildsymbol Passagiermodul Rockwell 74
© Rockwell — Gastgeber
Spacehab-Modul
Zehn Personen im Spacelab-Modul in der Shuttle-Bucht im Juni 1995, als sie das Andocken des Space Shuttles und der Mir feierten.

Ein Bereich von Space-Shuttle-Anwendungen ist eine erweiterte Besatzung. Besatzungen von bis zu acht Personen wurden im Orbiter geflogen, aber es hätte mindestens eine Besatzung von zehn Personen aufnehmen können. Bereits 1979 wurden auch verschiedene Vorschläge zum Füllen der Nutzlastbucht mit zusätzlichen Passagieren gemacht. Ein Vorschlag von Rockwell sah Sitzplätze für 74 Passagiere in der Orbiter-Nutzlastbucht vor, mit Unterstützung für drei Tage im Erdorbit. Mit einem kleineren Orbiter mit 64 Sitzen würden die Kosten für die späten 1980er Jahre etwa 1,5 Millionen US-Dollar pro Sitz und Start betragen. Das Rockwell-Passagiermodul hatte zwei Decks, vier Sitze oben und zwei unten, einschließlich eines 25 Zoll (63,5 cm) breiten Gangs und zusätzlichen Stauraums.

Ein weiterer Entwurf war der Vorschlag von Space Habitation Design Associates von 1983 für 72 Passagiere in der Nutzlastbucht des Space Shuttles. Die Passagiere befanden sich in 6 Abschnitten, jeder mit Fenstern und einer eigenen Laderampe beim Start und mit Sitzen in verschiedenen Konfigurationen für Start und Landung. Ein anderer Vorschlag basierte auf den Spacelab-Wohnmodulen, die zusätzlich zu denen im Cockpitbereich 32 Sitzplätze in der Nutzlastbucht bereitstellten.

Es gab einige Bemühungen, den kommerziellen Betrieb von STS zu analysieren. Unter Verwendung der NASA-Zahl für die durchschnittlichen Kosten für den Start eines Space Shuttles ab 2011 von etwa 450 Millionen US-Dollar pro Mission beliefen sich die Kosten pro Sitzplatz für ein von Rockwell vorgesehenes Modul mit 74 Sitzen auf weniger als 6 Millionen US-Dollar, ohne die reguläre Besatzung. Einige Passagiermodule verwendeten ähnliche Hardware wie vorhandene Geräte, wie z. B. der Tunnel, der auch für Spacehab und Spacelab benötigt wurde

Weitere Informationen: Liste der Space-Shuttle-Besatzungen

Nachfolger

Während der drei Jahrzehnte des Betriebs wurden verschiedene Nachfolge- und Ersatzsysteme für das STS Space Shuttle teilweise entwickelt, aber nicht fertiggestellt.

Beispiele möglicher zukünftiger Raumfahrzeuge zur Ergänzung oder Ersetzung von STS:

  • Fortgeschrittenes bemanntes Earth-to-Orbit-Fahrzeug
  • Shuttle II , Konzept des Johnson Space Center für einen Nachfolger, mit 2 Boostern und 2 Tanks, die auf seinen Flügeln montiert sind.
  • Nationales Luft- und Raumfahrtflugzeug (NASP)
  • VentureStar , SSTO Spacelane-Konzept mit einem Aerospike-Motor.
  • Ares I (beendet mit Constellation-Stornierung)
  • Orbital Space Plane-Programm

Ein Versuch in Richtung Weltraumtransport war das Programm Reusable Launch Vehicle (RLV), das 1994 von der NASA initiiert wurde. Dies führte zu Arbeiten an den Fahrzeugen X-33 und X-34. Die NASA gab etwa 1 Milliarde US-Dollar für die Entwicklung der X-33 aus, in der Hoffnung, dass sie bis 2005 in Betrieb sein wird. Ein weiteres Programm um die Jahrtausendwende war die Space Launch Initiative , eine Startinitiative der nächsten Generation.

Das Space Launch Initiative-Programm wurde 2001 gestartet und Ende 2002 in zwei Programme weiterentwickelt, das Orbital Space Plane-Programm und das Next Generation Launch Technology-Programm. OSP war darauf ausgerichtet, den Zugang zur Internationalen Raumstation zu ermöglichen.

Andere Fahrzeuge, die einige der Aufgaben des Shuttles übernommen hätten, waren das HL-20 Personnel Launch System oder der NASA X-38 des Crew Return Vehicle- Programms, die hauptsächlich dazu dienten, Menschen von der ISS herunterzuholen. Der X-38 wurde 2002 und der HL-20 1993 gestrichen. Es gab mehrere andere Programme darin, wie das Station Crew Return Alternative Module (SCRAM) und das Assured Crew Return Vehicle (ACRV).

Gemäß der Vision for Space Exploration von 2004 sollte das nächste bemannte NASA-Programm das Constellation-Programm mit seinen Trägerraketen Ares I und Ares V und dem Orion-Raumschiff sein ; Das Constellation-Programm wurde jedoch nie vollständig finanziert, und Anfang 2010 forderte die Obama-Regierung den Kongress auf, stattdessen einen Plan zu billigen, der sich stark auf den Privatsektor für die Lieferung von Fracht und Besatzung an LEO stützt.

Das Programm Commercial Orbital Transportation Services (COTS) begann 2006 mit dem Ziel, kommerziell betriebene unbemannte Frachtfahrzeuge für den Service der ISS zu schaffen. Das erste dieser Fahrzeuge, SpaceX Dragon , wurde 2012 in Betrieb genommen, und das zweite, Cygnus von Orbital Sciences, tat dies 2014.

Das Commercial Crew Development (CCDev)-Programm wurde 2010 mit dem Ziel initiiert, kommerziell betriebene bemannte Raumfahrzeuge zu schaffen, die in der Lage sind, mindestens vier Besatzungsmitglieder zur ISS zu bringen, dort 180 Tage lang angedockt zu bleiben und sie dann zur Erde zurückzubringen. Diese Raumfahrzeuge, wie Dragon 2 von SpaceX und Boeing CST-100 Starliner , sollten voraussichtlich um das Jahr 2020 in Betrieb genommen werden. Bei der Mission Crew Dragon Demo-2 schickte Dragon 2 von SpaceX Astronauten zur ISS, um Amerikas menschliche Startfähigkeit wiederherzustellen. Die erste einsatzbereite SpaceX-Mission startete am 15. November 2020 um 19:27:17 Uhr ET und beförderte vier Astronauten zur ISS.

Obwohl das Constellation-Programm gestrichen wurde, wurde es durch ein sehr ähnliches Artemis-Programm ersetzt . Das Orion-Raumschiff wurde gegenüber seinem vorherigen Design praktisch unverändert gelassen. Die geplante Ares-V -Rakete wurde durch das kleinere Space Launch System (SLS) ersetzt , das sowohl Orion als auch andere notwendige Hardware starten soll. Exploration Flight Test-1 (EFT-1), ein unbemannter Testflug des Orion-Raumfahrzeugs, startete am 5. Dezember 2014 mit einer Delta-IV-Heavy- Rakete.

Artemis 1 ist der erste Flug der SLS und wurde als Test des fertigen Orion- und SLS-Systems gestartet. Während der Mission wird eine unbemannte Orion-Kapsel 10 Tage in einer 57.000 Kilometer (31.000 Seemeilen) entfernten rückläufigen Umlaufbahn um den Mond verbringen, bevor sie zur Erde zurückkehrt. Artemis 2 , die erste bemannte Mission des Programms, wird 2024 vier Astronauten zu einem freien Vorbeiflug am Mond in einer Entfernung von 8.520 Kilometern (4.600 Seemeilen) starten. Nach Artemis 2 sollen das Energie- und Antriebselement des Lunar Gateway und drei Komponenten eines verbrauchbaren Mondlanders bei mehreren Starts von kommerziellen Startdienstanbietern geliefert werden . Artemis 3 soll 2025 an Bord einer SLS-Block-1-Rakete starten und das minimalistische Gateway und den verbrauchbaren Lander verwenden, um die erste bemannte Mondlandung des Programms zu erreichen. Der Flug soll in der Südpolregion des Mondes landen , wo zwei Astronauten etwa eine Woche bleiben werden.

Galerie

  • Linearer Aerospike-Motor für den abgebrochenen X-33

    Linearer Aerospike-Motor für den abgebrochenen X-33

  • Das Dragon-Raumschiff, einer der zahlreichen Nachfolger des Space Shuttles, ist hier auf dem Weg, Fracht zur ISS zu liefern

    Das Dragon-Raumschiff, einer der zahlreichen Nachfolger des Space Shuttles, ist hier auf dem Weg, Fracht zur ISS zu liefern

  • Das Orion-Raumschiff der NASA für die Mission Artemis 1, gesehen in Plum Brook am 1. Dezember 2019

    Das Orion-Raumschiff der NASA für die Mission Artemis 1, gesehen in Plum Brook am 1. Dezember 2019

  • die Core Stage für die Space Launch System-Rakete für Artemis I

    die Core Stage für die Space Launch System-Rakete für Artemis I

  • Die Kernstufe des Weltraumstartsystems rollt aus der Michoud-Einrichtung für den Versand nach Stennis

    Die Kernstufe des Weltraumstartsystems rollt aus der Michoud-Einrichtung für den Versand nach Stennis

  • Das Raumschiff Boeing CST-100 Starliner beim Andocken an die Internationale Raumstation

    Das Raumschiff Boeing CST-100 Starliner beim Andocken an die Internationale Raumstation

  • Der SpaceX Crew Dragon beim Andocken an die Internationale Raumstation

    Der SpaceX Crew Dragon beim Andocken an die Internationale Raumstation

Vermögenswerte und Übergangsplan

Atlantis etwa 30 Minuten nach der endgültigen Landung

Das Space-Shuttle-Programm besetzte über 654 Einrichtungen, verwendete über 1,2 Millionen Ausrüstungsgegenstände und beschäftigte über 5.000 Mitarbeiter. Der Gesamtwert der Ausrüstung betrug über 12 Milliarden US-Dollar. Shuttle-bezogene Einrichtungen machten über ein Viertel des Inventars der NASA aus. In den Vereinigten Staaten gab es über 1.200 aktive Lieferanten für das Programm. Der Übergangsplan der NASA sah vor, dass das Programm bis 2010 lief, mit einer Übergangs- und Ruhephase bis 2015. Während dieser Zeit sollten Ares I und Orion sowie der Altair Lunar Lander entwickelt werden, obwohl diese Programme inzwischen eingestellt wurden.

In den 2010er Jahren sind zwei Hauptprogramme für die bemannte Raumfahrt das Commercial Crew Program und das Artemis-Programm . Der Kennedy Space Center Launch Complex 39A wird zum Beispiel für den Start von Falcon Heavy und Falcon 9 verwendet .

Kritik

Hauptartikel: Kritik am Space-Shuttle-Programm
Dieser Abschnitt ist ein Auszug aus Space Shuttle § Criticism . [ bearbeiten ]

Die teilweise Wiederverwendbarkeit des Space Shuttles war eine der primären Designanforderungen während seiner anfänglichen Entwicklung. Die technischen Entscheidungen, die die Rückkehr und Wiederverwendung des Orbiters vorschrieben, reduzierten die Nutzlastkapazitäten pro Start. Diese geringere Nutzlast sollte ursprünglich durch geringere Startkosten und eine hohe Startfrequenz kompensiert werden. Die tatsächlichen Kosten eines Space-Shuttle-Starts waren jedoch höher als ursprünglich vorhergesagt, und das Space Shuttle flog nicht die beabsichtigten 24 Missionen pro Jahr, wie ursprünglich von der NASA vorhergesagt.

Das Space Shuttle war ursprünglich als Trägerrakete zum Absetzen von Satelliten gedacht, für die es vor allem bei den Missionen vor der Challenger- Katastrophe eingesetzt wurde. Die Preise der NASA, die unter den Kosten lagen, waren niedriger als bei Verbrauchsträgerraketen. Das hohe Volumen der Space-Shuttle-Missionen sollte frühe finanzielle Verluste kompensieren. Die Verbesserung von Einweg-Trägerraketen und die Abkehr von kommerziellen Nutzlasten auf dem Space Shuttle führten dazu, dass Einweg-Trägerraketen zur primären Einsatzoption für Satelliten wurden. Ein wichtiger Kunde für das Space Shuttle war das für Spionagesatelliten zuständige National Reconnaissance Office (NRO). Die Existenz der NRO-Verbindung wurde bis 1993 geheim gehalten, und geheime Überlegungen zu NRO-Nutzlastanforderungen führten zu einem Mangel an Transparenz im Programm. Das vorgeschlagene Shuttle-Centaur- Programm, das nach der Challenger- Katastrophe abgebrochen wurde, hätte das Raumschiff über seine Betriebskapazität hinausgetrieben.

Die tödlichen Katastrophen von Challenger und Columbia zeigten die Sicherheitsrisiken des Space Shuttles, die zum Verlust der Besatzung führen könnten. Das Raumflugzeugdesign des Orbiters schränkte die Abbruchoptionen ein, da die Abbruchszenarien den kontrollierten Flug des Orbiters zu einer Landebahn oder das individuelle Aussteigen der Besatzung erforderten und nicht die Fluchtoptionen der Apollo- und Sojus - Raumkapseln . Frühe Sicherheitsanalysen, die von NASA-Ingenieuren und -Management beworben wurden, prognostizierten die Wahrscheinlichkeit eines katastrophalen Ausfalls, der zum Tod der Besatzung führte, von 1 zu 100 Starts bis zu 1 zu 100.000. Nach dem Verlust von zwei Space-Shuttle-Missionen wurden die Risiken für die ersten Missionen neu bewertet, und es wurde festgestellt, dass die Wahrscheinlichkeit eines katastrophalen Verlusts des Fahrzeugs und der Besatzung bei 1 zu 9 lag. Das NASA-Management wurde anschließend dafür kritisiert, dass es ein erhöhtes Risiko akzeptiert hatte an die Besatzung im Austausch für höhere Missionsraten. Sowohl der Challenger- als auch der Columbia -Bericht erklärten, dass die NASA-Kultur es versäumt hatte, die Sicherheit der Besatzung zu gewährleisten, indem sie die potenziellen Risiken der Missionen nicht objektiv bewertete.

Fahrzeuge unterstützen

Viele andere Fahrzeuge wurden zur Unterstützung des Space-Shuttle-Programms eingesetzt, hauptsächlich terrestrische Transportfahrzeuge.

Raupentransporter Nr. 2 ("Franz") im Dezember 2004 im Straßentest nach Bodenplattentausch
Atlantis bereitet sich darauf vor, mit dem Mate-Demate-Gerät nach STS-44 mit dem Shuttle-Trägerflugzeug verbunden zu werden .
MV Freedom Star war ein NASA-Bergungsschiff für die Solid Rocket Boosters des Space Shuttle

Siehe auch

Verweise

Fußnoten

Zitate

Weiterlesen

Externe Links