Space Shuttle

Die Space Shuttle Testflüge (1)

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Ich will in einer lockeren Artikelserie mal wieder ein historisches Thema aufgreifen. In diesem ersten Teil geht es um die Vorgeschichte des ersten Space Shuttle Flugs. Es folgen noch die Missionen STS 1+2 und die beiden letzten Flüge STS-3 und 4.

Eine Besonderheit des Space Shuttle Programms war es, dass schon der erste Flug bemannt war. Die Vorgeschichte dafür ist ein eigenes Kapitel in der bemannten Raumfahrt. Alle bisherigen bemannten Raumfahrzeuge wurden zuerst unbemannt getestet, so war es bei den vorhergehenden Projekten Mercury, Gemini, Apollo. Und nach dem Space Shuttle Programm erfolgten auch bei der Orion, dem der Crew Dragon und beim Starliner die ersten Flüge zuerst unbemannt. Warum nun erfolgten ausgerechnet die Testflüge des Space Shuttles, dem komplexesten Raumfahrzeug, das die NASA jemals baute, nun schon bemannt? (mehr …)

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Einstufig in den Orbit

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Inzwischen starten jährlich über 100 Raketen ins All, aber alle haben zwei bis drei Stufen. Ginge es nicht auch mit einer Stufe? Zusammen mit der Wiederverwendung wäre das doch der absolut günstigste Zugang ins All. Leider setzt einem die Physik diesen Träumen eine herbe Grenze. Das Ganze ist anders als viele andere Konzepte sogar mit einem Taschenrechner berechnen.

Die Basis ist nämlich ganz einfach die Raketengrundgleichung oder Ziolkowsk-Gleichung. Die erreichbare Endgeschwindigkeit einer Rakete beträgt:

v = vspez * ln (Vollmasse / Brennschlussmasse)

Man braucht also die Startmasse (in kg), die Masse beim Abschalten der Triebwerke (ebenfalls in kg) und den spezifischen Impuls in metrischen Einheiten (m/s), welcher der Ausströmgeschwindigkeit der Gase beim Verlassen der Düse entspricht.

Die Geschwindigkeit für einen niedrigen Erdorbit liegt bei etwa 7.600 m/s. Bis der Orbit aber erreicht ist, zerrt die Gravitation an der Rakete. Das führt zu einem zusätzlichen Geschwindigkeitsbedarf ebenso wie andere Faktoren wie Luftwiderstand. Umlenkung der Bahn etc. Diese „Verluste“ kann man auf Basis existierender Raketen in der Größenordnung von 1.400 bis 1.600 m/s einschätzen. Zusammen braucht man also eine Endgeschwindigkeit von 9.200 bis 9.300 m/s. (mehr …)

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Das Weltraumfähren-Dilemma

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So wies es aussieht, ist SpaceX mit etwas konfrontiert, was nicht neu ist, aber vorhersehbar. Ich nenne es das „Weltraumfähren-Dilemma“ um den Begriff „Shuttle“ zu vermeiden, auch wenn man es nach dem Erstling benennen kann.

Das ganze kam zuerst während der Entwicklung des Space Shuttles auf. Nach den Planungen von 1972 sollten die Fähren trocken (ohne Treibstoff) 68 t wiegen und 29,5 t Nutzlast transportieren. Diese 29,5 t sind das Gesamtgewicht der Zuladung. Wenn z.B. eine Besatzung an Bord ist, geht deren Gewicht sowie der Dinge, die sie braucht, von der Nutzlast ab. (mehr …)

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Das Space Shuttle als Trägerrakete

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Es gab in der Laufe der Zeit etliche Vorschläge, aus dem bemannten Space Shuttle einen unbemannten Träger zu konstruieren, die meisten davon während der Achtziger Jahre als das SDI Programm aktiv war und klar war, dass dessen Rauminfrastruktur nicht mit dem Space Shuttle aufgebaut werden konnte weil er dafür nicht oft genug flog und eine zu geringe Nutzlast hatte.

Solche Shuttle-C (C für Carrier) habe ich schon mal hier besprochen. Aber relativ wenig weiß man über Vorschläge bei denen man auf das Space Shuttle als wiederverwendbares Raumfahrzeug ganz verzichtet hätte aber seine Technologie weiter verwendet. (mehr …)

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Was waren die technischen Fehler des Space Shuttles?

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Nun da sich SpaceX anschickt das vierte wiederverwendbare Gefährt zu bauen und das erste bei dem auch die Trägerrakete vollständig wiederverwendet wird möchte ich noch mal einen Blick zurück werfen auf das Space Shuttle. Als ich darüber nachdachte konnte ich es kaum glauben – es ist tatsächlich schon wieder 12 Jahre her, das es ausgemustert wurde. Die Falcon 9 hatte damals in ihrer 1.0 Version gerade mal zwei Startversuche absolviert. Noch viel länger her, nämlich über 42 Jahre ist der Jungfernflug. Zeit sich auch mal das zu vergegenwärtigen, denn wir reden natürlich über eine Zeit mit einer anderen Technik. Als das Space Shuttle am 12.4.1981 ihren Jungfernflug hatte war die aktuelle Trägerrakete Europas gerade mal die Ariane 1.

Ich habe oben in dem Titel bewusst das Wort „technisch“ genommen, denn der grundlegende Fehler des Space Shuttles ist relativ schnell zu benennen: es war bemannt. Ursprünglich war dies auch sinnvoll. Als nächster Schritt nach Apollo plante die NASA eine Raumstation in Orbit, die wie heute die ISS aus Modulen aufgebaut ist. Das Space Shuttle sollte diese Station versorgen und die Astronauten hinbringen. Dieses Shuttle in den ersten Plänen war viel kleiner. Die Nutzlast lag nur 11,34 t, beim späteren Space Shuttle war sie 2,6-mal größer. Erste, interne NASA Entwürfe hatten viel Ähnlichkeit mit dem heutigen X-37B es waren Gleiter mit kurzen Flügeln. Dieses Vehikel war nicht für kommerzielle Transporte gedacht, sondern es war Bestandteil eines bemannten Programms, so wie es die Space Shuttle auch waren, als sie dann wirklich die ISS aufbauten. (mehr …)

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