Da ja gerade die Discovery von ihrem letzten Flug zurückkehrte und ich gerade beim Bearbeiten der zweiten Auflage des Raketenlexikons bei den Shuttle Oberstufen bin, fiel mir was auf: Was unterscheidet ihr Häusle von dem Space Shuttle (oder wenn’s schlecht läuft was unterscheidet es nicht?) Nun wenn es gut läuft, dann wurde ihr Haus nicht nur innen schick modernisiert und erhielt neue Unterhaltungselektronik. Sondern es wurde energetisch aufgewertet, erhielt eine sparsamerer Heizung, wurde isoliert etc.
Was das mit dem Shuttle zu tun hat? Nun lesen Sie weiter und sie werden schlauer. Natürlich erhielt das Space Shuttle ein neues Schickes Cockpit mit modernen Bildschirmen (die aber immer noch von den AP-101F Bordrechnern mit Daten versorgt werden… Auch sonst gab es beim Space Shuttle zahlrieche Upgrades – vor allem am Orbiter. Sie können aber in zwei Gruppen zusammengefasst werden: Mehr Sicherheit für diue Mannschaft oder vereinfachte Wartung und damit geringere Wartungskosten.
Was es aber nicht gab – und zwar über dreißig Jahre war ein Performance Upgrade – schaut man sich mal die Trägersysteme im Westen an (nicht im bankrotten Russland, wo das Geld fehlt) dann wurden diese in der Leistung gesteigert und das geht auch bei einem System wo man keine radikalen Änderungen durchführen kann. Hier mal die versäumten Chancen der NASA:
Orbiter: 109% Schubnviveau der Triebwerke – gestrichen. Wie bei jedem Fluggerät ist es von Vorteil möglichst schnell zu beschleunigen um die Gravitationsverluste zu verringern. Das 109% Schubniveau war das Niveau für das die Triebwerke schon während der Entwicklung qualifiziert wurden, das 112% Schubniveau war das höchste getestete und für Flugabbrüche vorgesehen. Die NASA beschränkte sich nach Challenger mit dem 104,5 % Schubniveau, was natürlich Performanceinbußen mit sich bringt. Ich habe leider nichts gefunden, wie es sich auswirkt, doch bei der langen Brennzeit wäre es sicher einiges. Nun ist das 109% Schubniveau nur noch für Notsituationen vorgesehen.
OMS Triebwerksmodernisierung: Die OMS Triebwerke haben einen recht niedrigen spezifischen Impuls von 3021 m/s. Das Aestus hat als druckgefördertes Triebwerk schon 3187 m/s und mit einer Turbopumpe werden es RS-72 schon 3355 m/s. Bei über 13 t Treibstoff macht das schon mal 1,4 t Treibstoffersparnis = Nutzlast aus.
Stromversorgung anstatt Brennstoffzellen – heute spielt das keine Rolle, aber die meisten Flüge in den achtziger und neunziger Jahre fanden mit dem Shuttle vor allem Langzeitflüge mit Spacelab oder Spacehab statt. Beschränkt war die Missionsdauer vor allem durch die Brennstoffzellen die Strom lieferten. In dreißig Jahren bringt es die NASA nicht fertig einen kompakte Solarflügel, der entfaltet werden kann, zu entwickeln, der Strom liefert und leichter als die Brennstoffzellen ist.
Tank: Die einzigen Änderungen die es in der Produktion des Tanks, auch weil diese schon vor Challenger angedacht wurden. In zwei Schritten wurde der Tank leichter. Zuerst wurde beim Light-Wight Tank strukturelle Verstärkungen nach den Erfahrungen der ersten Flüge zurückgefahren und der Super Lightweight Tank ersetzte im Wasserstofftank die Legierung 2210 durch 2195. Interessanterweise wurde mit der Einführung des SLWT gewartet bis die ISS Flüge begannen, obwohl schon 1980 sein Erstflug nach Flug 25 angekündigt wurde – ohne ihn wäre die ISS nicht aufbaubar gewesen. Das zeigt sehr deutlich die Problematik des Shuttles – nur keine Änderungen. Hätte man auch Sauerstofftank aus der leichteren Legierung gefertigt und für die Zwischentanksektionen CFK Werkstoffe eingesetzt so wären nochmals rund 3 t mehr Nutzlast möglich gewesen.
Die größten Nutzlaststeigerungen sind natürlich durch leistungsfähigere Feststoffantriebe möglich und hier gab es einige Vorschläge:
Unterstützung der Feststoffbooster durch 159 t NTO/Aerozin-50 und zwei Titan 2 Triebwerke unter dem Tank: 5,5 t mehr Nutzlast – verworfen
Neue Treibstoffformel (HTTP mit höherem Aluminiumanteil anstatt PBAN) – verworfen
Booster aus CFK-Werkstoffe (wobei ich das selbst für etwas kühn bei den großen Boostern halte) – verworfen
Advanced SRM (ohne genaue Spezifikationen): Entwicklung 1988 begonnen, 1993 eingestellt.
5-Segment Booster: geplant für den ISS Ausbau, Testzündung 2003: Nach Columbia verworfen (dafür dann für die Ares I im Gespräch, echt konsequent): Alleine diese relativ kleine Änderung hätte 9,1 t mehr zur ISS oder rund 50% mehr Nutzlast gebracht.
Oberstufen:
- Das echt traurigste Kapitel. Man entwickelt einen Orbiter der nur einen LEO Orbit erreicht und stellt alle leistungsfähigen Oberstufenentwicklungen ein. Alles fing an mit dem Spacetug: eine kryogene Oberstufe die zwischen LEO und GEO Orbit pendeln sollte, frisch wiederaufgetankt wäre sie beim nächsten Start wieder dabei gewesen. Was mit ihr passiert ist? Ihr ratet es schon – Entwicklung eingestellt.
- Dann hat man die Centaur für den Shuttle Adaptiert und fast 700 Millionen Dollar für die Entwicklung ausgegeben und obwohl ein Sicherheitsreview keinerlei Bedenken auch nach dem Verlust der Challenger ergab, beschließt man die Stufen nicht zu starten. Ulysses war noch so leicht, dass man eine IUS mit einer PAM-S kombinieren konnte, aber Galileo dürfte eine 5 Jahre Reise durchs innere Sonnensystem drehen, was nochmals 400 Millionen Dollar kostete. Immerhin – es gibt nun zwei schöne Centaur G Oberstufen die man ausstellen kann und die den Steuerzahler über 1 Milliarde Dollar gekostet haben.
- Eine Reihe von alternativen Oberstufen mit lagerfähigen Stufen wurden dann als Alternative vorgeschlagen (Adaptable Space Propulsion System) – immerhin noch mit der doppelten Nutzlast einer IUS, doch auch hier – eingestellt.
- Es reichte nicht mal für den minimalistischen TRS, der wenigstens zwischen LEO und SSO Orbit pendeln hätte können und wichtig gewesen wäre weil da die Nutzlast des Shuttles schon aufgrund der Bahnneigung stark abgenommen hätte. Er hätte die Reparatur oder Bergung von Satelliten aus dem SSO erlaubt. Okay, nachdem keine militärischen Starts mehr durchgeführt wurden, hatte sich das Thema auch erledigt.
- Was dafür flog war die IUS: Die Feststoffoberstufe mit dem Negativrekord an GEO Nutzlast (satte 2270 kg bei 17 t Startgewicht – die Centaur G hätte 6,36 t geschafft). Damit hatte sich der Shuttle für Missionen über den LEO hinaus disqualifiziert
Was bleibt ist ein System das als Transportsystem entworfen wurde, dessen Hauptaufgabe es aber über 20 Jahre war regelmäßig Leute in den Orbit zu bringen, die eine amerikanische Flagge schwenken und in die Kamera Kunststückchen machen. Kein Wunder dass Anfang der neunziger Jahre schon Umfragen ergaben dass es kaum noch beachtet wure und viele Amerikaner das Programm lieber eingestellt hätten – wäre es wohl auch ohne die ISS. Zuerst konnte es sich profilieren als MIR-Retter, nachdem die Russen nicht mehr das Geld hatten die Mir zu betreiben kam das von den Amis die noch mit den Shuttles Versorgungsgüter brachten. Und dann der Aufbau der ISS – sie wäre wohl längst fertig, hätte man auch nur eines der Upgrademöglichkeiten umgesetzt. Aber vielleicht war auch das gerade der Sinn: Möglichst nicht die Nutzlast steigern, dass man möglichst viele Flüge braucht um die ISS fertigzustellen und das Shuttle möglichst lange im Dienst bleibt….