Boeing’s Starliner angedockt an die Internationale Raumstation während des Crew Flight Tests im Juli 2024.(Bildnachweis: NASA)
Boeing’s Starliner wird demnächst einen „Hot Fire“-Test in der Umlaufbahn durchführen, da die NASA und das Unternehmen weiterhin die Ursache von Triebwerksausfällen und einem Heliumleck im Weltraum untersuchen.
Starliner wird entweder am Samstag (27. Juli) oder am Sonntag (28. Juli) das Testfeuer seines Reaktionskontrollsystems (RCS) mit 28 Triebwerken an der Internationalen Raumstation (ISS) durchführen, teilten die NASA und Boeing heute (25. Juli) auf einer Pressekonferenz mit. Allerdings werden nur 27 der RCS-Triebwerke zum Einsatz kommen, da ein Triebwerk zuvor als unbrauchbar für den Heimflug eingestuft wurde.
Das Kommando wird vom Boden aus erfolgen, obwohl die NASA-Astronauten Butch Wilmore und Suni Williams – die Astronauten, die auf der aktuellen Starliner-Mission, bekannt als Crew Flight Test (CFT), mitfliegen – aufgrund ihres Interesses als ehemalige Testpiloten der U.S. Navy wahrscheinlich teilnehmen werden.
„Wir werden alle diese Triebwerke mit einer Reihe von Impulsen abfeuern, um sicherzustellen, dass das gesamte System vor dem Abdocken so funktioniert, wie wir es erwartet haben und wie es bei der letzten Überprüfung funktioniert hat“, sagte Steve Stich, Leiter des Commercial Crew Program der NASA, gegenüber Reportern in einer live übertragenen Pressekonferenz.
„Wir werden auch die Gelegenheit haben, das Heliumsystem zu überprüfen“, fügte er hinzu. „Es ist sechs Wochen her, seit wir das Heliumsystem das letzte Mal überprüft haben; das war am 15. Juni. Wir werden also Manifold für Manifold unter Druck setzen und dann die Triebwerke heiß abfeuern. Dann haben wir die Möglichkeit, die Heliumleckraten zu überprüfen und festzustellen, ob das System stabil ist.
CFT sollte nach dem Start am 5. Juni ursprünglich etwa 10 Tage dauern, hatte aber Probleme mit den Triebwerken und Heliumlecks, bevor es am nächsten Tag sicher an die ISS andocken konnte. Daher wurde die Mission auf unbestimmte Zeit verlängert, während die Ingenieure das Problem beheben.
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Nach den Bodentests in der White Sands Test Facility in New Mexico Anfang Juli haben die Ingenieure nun mehr Erkenntnisse darüber, was beim schwierigen Andocken passiert ist.
Ein Testtriebwerk MR-104J von Aerojet Rocketdyne, das den Triebwerken an Bord des Starliner ähnelt und das vor den jüngsten Bodenarbeiten drei Jahre lang gelagert worden war, wies beispielsweise eine „schwere Schädigung“ seines Ventilsystems durch Distickstoffoxiddampf auf; der Treibstofffluss war aufgrund von Ausbeulungen in einer Dichtung eingeschränkt, so Stich. Die Ingenieure fanden auch Teflon in einem nachgeschalteten Filter, was auf Erosion in einer Dichtung aufgrund von „Blasenbildung“ unter hoher Temperatur hindeutet.
Das Verhalten der RCS-Triebwerke des Starliner in der Umlaufbahn scheint mit den Beobachtungen am Boden übereinzustimmen, so Stich. Der Triebwerkstyp, so sagte er auf der Pressekonferenz gegenüber kosmischeweiten.de, „stammt aus anderen Raumfahrtprogrammen von Aerojet (einem Unternehmen von L3Harris), wurde aber für das Servicemodul von Starliner modifiziert, in dem die RCS-Triebwerke und das Antriebssystem untergebracht sind.
Aus der Vogelperspektive sieht man, wie der NASA-Astronaut Butch Wilmore das Bedienfeld des Starliner während des Fluges des Crew Flight Test sieht. Ebenfalls zu sehen ist der NASA-Astronaut Suni Williams. (Bildnachweis: NASA)
„Ich glaube, dass wir bei dieser Mission jetzt anfangen, viel besser zu verstehen – und wir hätten das nicht verstanden, wenn wir nur am Boden geblieben wären und mehr Analysen und Tests durchgeführt hätten – wir verstehen die integrierten Effekte zwischen dem Leit-, Navigations- und Kontrollsystem [und] dem Flugkontrollsystem, das während des Rendezvous den Befehl zum Zünden der Triebwerke gibt“, sagte Stich.
Ein „Doghouse“ um jede RCS-Thruster-Gruppe isoliert und schützt die Triebwerke vor den kalten Temperaturen des Weltraums. (Es gibt insgesamt vier Doghouses auf dem Servicemodul.) Die CFT hat gezeigt, dass eine Reihe von RCS-Triebwerksimpulsen in kurzer Zeit, zusätzlich zu den Zündungen des Orbitalen Manövrier- und Lageregelungssystems (OMAC), die Temperaturen der RCS-Triebwerke stärker als erwartet ansteigen lässt.
Stich sagte, dass das Problem möglicherweise nicht durch eine Konstruktionsänderung, sondern durch eine Änderung der Art und Weise, wie die Triebwerke im Flug eingesetzt werden (z. B. durch weniger häufiges Zünden), gelöst werden könnte. Er betonte, dass die Diskussionen auf den höchsten Ebenen der Behörden fortgesetzt werden. Die NASA plant bereits nächste Woche eine Überprüfung der CFT auf Behördenebene, zu der auch das Aerospace Safety Advisory Panel der Behörde eingeladen wird.
Aerojet Rocketdyne hat während der gesamten Mission eng mit Boeing zusammengearbeitet, fügte Boeing Commercial Crew Program Manager Mark Nappi hinzu. Es wird derzeit darüber diskutiert, wie das Problem gelöst werden kann. Es könnten zum Beispiel neue Dichtungen eingebaut werden. Für die Triebwerke könnte Boeing künftige Besatzungen auffordern, ein anderes Profil zur ISS zu fliegen oder „einen anderen Wärmeschutz im Inneren der Hundehütte anzubringen“, sagte Nappi heute.
Die Starliner-Kapsel von Boeing ist in dieser vergrößerten Ansicht eines Bildes, das der WorldView-3-Satellit von Maxar Technologies am 7. Juni 2024 aufgenommen hat, an die Internationale Raumstation angedockt. (Bildnachweis: Maxar Technologies)
Testmissionen wie CFT sind häufig mit Unvorhergesehenem konfrontiert, und Starliner war immer dafür ausgelegt, die ISS im Notfall zu verlassen. Die CFT-Astronauten Wilmore und Williams nahmen im Juni an der Fehlersuche in der Umlaufbahn teil, bevor sie für die nunmehr 50-tägige Mission (mit steigender Tendenz) zu ISS-Wartungsaufgaben abkommandiert wurden.
NASA verlängerte auch das ursprüngliche Limit der CFT im Weltraum über 45 Tage hinaus, da die Batterieleistung (die ursprünglich für das Limit ausschlaggebend war) in der Umlaufbahn besser war als erwartet. In der heutigen Besprechung sagte Stich, dass die Mission nun offiziell für 90 Tage oder bis zum 3. September ausgelegt ist (obwohl der Zeitpunkt der Landung noch nicht feststeht).
Die Ursachen für die Probleme mit den Triebwerken und dem Helium im RCS, das die Manöver im Orbit steuert, zu verstehen, ist wichtig für zukünftige Starliner-Missionen. Nach der CFT soll die Starliner-1-Mission mit mindestens drei Astronauten frühestens 2025 sechs Monate auf der ISS verbringen.
Starliner ist neben Crew Dragon von SpaceX eines von zwei privaten US-Raumschiffen, das Astronauten zur ISS schickt. Crew Dragon, das seit Mai 2020 Besatzungen zur ISS befördert, basiert auf dem Frachtraumschiff Dragon von SpaceX, das seit 2012 wiederholt ins All geflogen ist. Starliner, ein neues Raumschiff, stand nach seinem ersten Flug im All vor Entwicklungsproblemen.
Die Starliner-Kapsel von Boeing ist während der Crew-Testflug-Mission im Juni 2024 an die Internationale Raumstation angedockt. (Bildnachweis: NASA)
Der erste ISS-Start des
Starliners ohne Astronauten im Dezember 2019 erreichte aufgrund von Computerproblemen, die das Raumschiff in der falschen Umlaufbahn hielten, nie sein Ziel. Die nachfolgende unbemannte Mission erreichte ihr Ziel, aber das geschah im Mai 2022, nachdem die COVID-19-Pandemie ausgebrochen war und Dutzende von Korrekturen vorgenommen wurden. (Beim Andocken im Jahr 2022 gab es auch Probleme mit den Triebwerken, die die NASA für CFT behoben zu haben glaubte).
CFT wurde 2023 verschoben, nachdem brennbares Klebeband in der Verkabelung des Starliners gefunden wurde und die Ingenieure feststellten, dass die Fallschirme weniger Last als erwartet tragen konnten. Monatelang sah es so aus, als ob die Mission am 6. Mai starten würde. Doch Stunden vor dem Start wurden die Astronauten aus dem Raumschiff geholt, nachdem ein vibrierendes Ventil in der Atlas-V-Rakete der United Launch Alliance (ULA) entdeckt worden war.
Starliner blieb einen Monat lang am Boden, da ULA das Ventil austauschte und ein winziges Heliumleck in einem RCS-Thruster entdeckt wurde. Ausführliche Tests und Modellierungen am Boden ergaben keine zu erwartenden Probleme für CFT, aber die Analyse deckte eine Schwachstelle auf: Wenn genügend RCS-Triebwerke in benachbarten Doghouses ausfielen, könnte unter bestimmten Umständen eine Wiedereintrittsoption betroffen sein. Nach technischen und simulatorischen Arbeiten zertifizierten die NASA und Boeing einen neuen Wiedereintrittsmodus, bei dem weniger RCS-Triebwerke gleichzeitig gezündet werden müssen.
CFT ist am 5. Juni gestartet, allerdings erst, nachdem er aufgrund eines Fehlers in der Bodenausrüstung der Atlas V einen weiteren späten Abbruch des Countdowns hinnehmen musste. Abgesehen von den Problemen beim Andocken haben die NASA und Boeing betont, dass der Aufenthalt des Starliner im Weltraum ereignislos verlaufen ist und das Raumschiff gut funktioniert. Als ehemalige Testpiloten der US Navy sind sowohl Williams als auch Wilmore an lange Einsätze und Entwicklungsprogramme gewöhnt.
Starliner und SpaceX erhielten 2014 im Rahmen eines Vertrags mit dem Commercial Crew Program der NASA jeweils Milliarden von Dollar für den Transport von Astronauten. Nach einem Test-Astronautenflug, der im Mai 2020 startete, hat SpaceX nun 11 Besatzungen zur ISS geschickt: acht im Auftrag der NASA und drei kurzfristige für Axiom Space.
SpaceX-Missionen sind aufgrund eines Problems mit der zweiten Stufe der Falcon 9-Rakete, das beim Start eines Starlink-Satelliten Anfang des Monats auftrat, vorerst unterbrochen. Die Falcon 9 hat gestern Abend ein statisches Feuer abgebrannt, aber die Federal Aviation Administration (FAA) hat noch nicht auf den Antrag von SpaceX reagiert, die Missionen unter dem Vorbehalt der öffentlichen Sicherheit fortzusetzen; SpaceX argumentiert, dass während des Starts keine Gefahr für die Öffentlichkeit bestand, da nur die zweite Stufe der Rakete (im Weltraum) betroffen war.
Im Moment wird erwartet, dass SpaceX im August zwei ISS-Missionen startet, vorbehaltlich der Genehmigung der FAA und der unabhängigen Überprüfung durch die NASA: Das Cygnus-Frachtraumschiff von Northrop Grumman und die vier Astronauten von Crew-9 an Bord von Crew Dragon.
