Boeings Crew Flight Test Starliner-Raumschiff wird vor seinem ersten Astronautenstart auf dem Weltraumbahnhof Cape Canaveral in Florida an seine Atlas V-Rakete angekoppelt.(Bildnachweis: NASA)
Starliner soll weiterhin am 1. Juni zu seinem historischen Erstflug mit Astronauten starten, aber das könnte sich ändern, da das Team nach einem kleinen Heliumleck „komplizierte“ Probleme lösen muss.
Beamte der NASA und von Boeing betonten, dass sie die Entscheidung über den Start der ersten Testmission des Starliner mit Astronauten zur Internationalen Raumstation (ISS) sorgfältig abwägen. Die etwa einwöchige Mission wird als Crew Flight Test (CFT) bezeichnet und umfasst die NASA-Astronauten Butch Wilmore und Suni Williams, beide ehemalige Testpiloten der US Navy.
„Es ist so kompliziert. Es gibt so viele Dinge, die vor sich gehen. Wir mussten uns wirklich als Team durcharbeiten“, sagte Ken Bowersox, stellvertretender Administrator für das Space Operations Mission Directorate der NASA und ehemaliger Astronaut, am Freitag (24. Mai) in einer Telefonkonferenz. Er fügte hinzu, dass die Bewältigung der Probleme viel Zeit in Anspruch genommen hat, was einer der Gründe dafür ist, dass das Team in den letzten Wochen nur wenige Updates veröffentlicht hat.
Am Mittwoch (29. Mai) findet eine Delta-Flugbereitschaftsprüfung statt, um das Leck und die Änderungen zu überprüfen, bei denen das Team gegebenenfalls einen Deorbit-Brand durchführen kann. Dies unterscheidet sich ein wenig von der normalen Flugbereitschaftsprüfung, da das vorläufige Zertifizierungsdokument für CFT aufgrund dieser neuen Situation geändert wurde, fügte er hinzu. Die NASA wird dann am Donnerstag (30. Mai) eine weitere Telefonkonferenz mit Reportern abhalten, sagten Beamte der Behörde.
Starliner musste seinen Startversuch am 6. Mai nur zwei Stunden vor dem Abheben verschieben. Grund dafür war ein Problem mit dem Sauerstoffventil der Atlas-V-Rakete, die die Astronauten vom Weltraumbahnhof Cape Canaveral in der Nähe von Orlando, Florida, starten sollte. United Launch Alliance (ULA), das Unternehmen, das die Rakete herstellt, entschied sich für den Austausch des „surrenden“ Ventils, das sich schnell öffnete und schloss.
Dieser Ventiltausch verlief am 12. Mai planmäßig, aber nach dem Abbruch des Starts wurde ein weiteres Problem – ein Heliumleck im Starliner – festgestellt. Um herauszufinden, was passiert war und wie man es beheben konnte, mussten die Starttermine mehrmals verschoben werden, zuletzt auf den 1. Juni.
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Während der Telefonkonferenz sagten NASA- und Boeing-Beamte, dass, wenn das Starliner-Leck im Weltraum aufgetreten wäre, sie Wege gefunden hätten, um es dort zu beheben; sie betonten, dass das Leck winzig war und dass Hardware auch bei vollständig zertifizierten Raumfahrtsystemen unerwartet ausfallen kann.
„Es gibt kein bemanntes Fahrzeug, bei dem diese Art von Anomalie nicht auftritt“, sagte Mark Nappi von Boeing, Vizepräsident und Programmmanager des kommerziellen Besatzungsprogramms des Unternehmens. (In anderen Teilen der Pressekonferenz wurden Beispiele von SpaceX’s Crew Dragon, das ebenfalls für kommerzielle Besatzungsflüge verwendet wird, und dem ausgemusterten Space Shuttle-Programm, das früher für NASA-Starts eingesetzt wurde, genannt).
NASA-Astronauten Butch Wilmore (links) und Suni Williams (im Hintergrund, rechts von Wilmore) während des Ausstiegs der Besatzung vor dem Startversuch des Starliner von Boeing am 6. Mai 2024. Der Start wurde später wegen eines Problems mit der Atlas-V-Rakete der United Launch Alliance verschoben. Williams und Wilmore, beide ehemalige Testpiloten der U.S. Navy, sind die Astronauten des Crew Flight Test, der die erste Starliner-Mission mit Astronauten fliegen soll. (Bildnachweis: Ron Brecher)
Helium ist als nicht inertes Gas kein unmittelbares Risiko für einen Start. Da es sich aber in einem Teil des Starliner-Antriebssystems befindet, könnte es die Druckbeaufschlagung für kleine Manöver in der Umlaufbahn beeinträchtigen. Neben der Untersuchung dieses Lecks haben die NASA und Boeing daran gearbeitet, herauszufinden, wie das Heliumsystem die Rückkehr des Starliners zur Erde beeinflussen könnte.
Das Leck befindet sich in einem Triebwerk des Reaktionskontrollsystems (RCS) von Aerojet Rocketdyne, das sich in einem einzigen „Doghouse“ befindet, einer von vier derartigen Baugruppen an der Außenseite des Service-Moduls von Starliner. Es befindet sich in einem Verteiler, der „zum Öffnen und Schließen der Ventile an jedem der Triebwerke verwendet wird“, sagte Steve Stich, Programmmanager für das kommerzielle Crew-Programm der NASA.
Er sagte, die Situation habe das Starliner-Team veranlasst, den Verteilern mehr Aufmerksamkeit zu schenken; die NASA sagt, die Vorabkontrollen seien robust gewesen, „vielleicht in einem perfekten Zeitrahmen. Wir hätten dies vielleicht früher erkennen können.“ Aber genau das ist die Aufgabe eines Testflugs, um solche Probleme zu erkennen, bemerkte er.
NASA, Aerojet Rocketdyne und Boeing prüfen derzeit etwa fünf Lösungen, um zu verhindern, dass das Leck bei künftigen Missionen wieder auftritt. Aber selbst dann, fügte Stich hinzu, „ist Helium ein winziges Molekül. Es neigt zu Lecks.“
Butch Wilmore, Kommandant für Crew Flight Test, vor dem Boeing Starliner-Raumschiff während einer Generalprobe am 26. April 2024. Der Brandfleck an der Seite des Raumschiffs ist ein harmloses Souvenir vom Wiedereintritt während einer unbemannten Mission, die als Orbital Flight Test bekannt ist, im Jahr 2019. (Bildnachweis: Mike Fincke/NASA/X)
Das Leck begann bei 7 Pfund pro Quadratzoll (psi) und hat sich auf 50 psi bis 70 psi vergrößert. Es kommt aus einem weniger als knopfgroßen Bereich des Starliner-Raumschiffs, der weniger als 10 Blatt Papier dick ist. (Die Ingenieure konnten die undichte Stelle nicht sicher öffnen, während Starliner auf seiner Atlas V in der Vertical Integration Facility der ULA gestapelt war, so dass sie das Leck stattdessen mit Software-Tools analysiert haben).
Das Leck stammt von einer Gummidichtung, die sich zwischen zwei Metallteilen eines Flansches befindet, die „diese Schnittstelle dicht hält, so dass das Helium dort hindurchfließen kann“, so Stich.
Die anderen 27 Triebwerke im RCS sind überhaupt nicht undicht, betonte er, und die Analyse ergab, dass Starliner bis zu vier weitere Triebwerkslecks verkraften könnte – oder ein Leck von bis zu 100-mal höher in dieser einen Zone. Darüber hinaus haben die Ingenieure das System durch mehrere Druckänderungen getestet, und das Leck war durch diese Änderungen „relativ stabil“, sagte er.
NASA-Astronauten Suni Williams (im Vordergrund) und Butch Wilmore in Boeing-Raumanzügen im Starliner-Raumschiffsimulator im Johnson Space Center der NASA während eines Notfalltrainings am 3. November 2022. (Bildnachweis: NASA/Robert Markowitz)
Stich sagte, die Untersuchung des Heliumlecks habe eine „Konstruktionsschwachstelle“ im Antriebssystem ans Licht gebracht. Es gibt drei zertifizierte Techniken, mit denen Starliner wieder nach Hause kommen könnte: Acht RCS-Triebwerke, zwei OMAC-Triebwerke (Orbital Maneuvering and Attitude Control) oder vier OMAC-Triebwerke.
Aber unter den „richtigen Umständen von Ausfällen“, d.h. dem Verlust von zwei Verteilern von Triebwerken in benachbarten Doghouses, könnten sie die Fähigkeit verlieren, acht RCS-Düsen gleichzeitig abzufeuern, und damit auch eine Form der Unterstützung verlieren.
„Wir wollten also zusätzliche Vorkehrungen treffen, um zu verstehen, was wir tun könnten, wenn wir unsere Triebwerke verlieren. Wir haben mit dem Hersteller des Triebwerks [Aerojet Rocketdyne] , Boeing und unserem NASA-Team zusammengearbeitet, um eine redundante Methode für Ihre Verbrennung zu entwickeln: Die Aufteilung in zwei Brennvorgänge, die jeweils etwa 10 Minuten dauern [und] 80 Minuten auseinander liegen, um einen Deorbit-Brennvorgang mit vier RCS-Triebwerken zu erreichen und die Leistungsfähigkeit des ursprünglichen Systems wiederherzustellen.
„Und unser Team brauchte ein wenig Zeit, um das durchzuarbeiten“, fuhr er fort und sagte, dass neben den Teams von Aerojet Rocketdyne und Boeing auch NASA-Teams für Lenkung und Navigation, Strukturen und Antrieb beteiligt waren. „So haben wir die Redundanz für die Backup-Fähigkeit in einer sehr entfernten Reihe von Fehlern für den Deorbit Burn wiederhergestellt.“
Die Besatzung hat dieses Szenario vor kurzem erfolgreich in einem Simulator getestet, wahrscheinlich in einem der High-Fidelity-Simulatoren im Johnson Space Center der NASA in Houston (wo sie sich weiterhin in Quarantäne befindet). Diese Änderung der Redundanz ist jedoch einer der Hauptgründe für die bevorstehende Delta-Flugbereitschaftsprüfung am 29. Mai, bei der die menschliche Zertifizierung für Starliner überprüft werden soll, so Stich. Das Team wollte sich auch die Zeit nehmen, das Heliumleck und alle Abhilfemaßnahmen zu untersuchen, nachdem es sich am Memorial-Day-Wochenende ausgeruht hatte.
Der 1. Juni steht noch nicht fest, da die Arbeiten noch nicht abgeschlossen sind, aber es gibt mehrere Ausweichtermine in naher Zukunft: Der 2. Juni, der 5. Juni und der 6. Juni sind kurzfristige Gelegenheiten für den Start von Starliner, und es gibt auch andere Gelegenheiten im Frühsommer.
Die Starliner-Kapsel von Boeing sitzt auf der Atlas V-Rakete der United Launch Alliance vor dem Startversuch der Astronautenmission Crew Flight Test am 6. Mai, der abgesagt wurde. (Bildnachweis: ULA)
Starliner würde lange darüber hinaus stabil bleiben, sagte Nappi. Aber die Atlas-V-Rakete hat einige Teile, die im Juni und Juli auslaufen würden, sagte Gary Wentz von ULA, der Vizepräsident für Regierungs- und kommerzielle Programme ist. Auch andere Starts könnten sich verschieben, wenn die Verzögerung anhält.
CFT darf nur an einem einzigen Port des Harmony-Moduls der ISS andocken, aber „wir sind den ganzen Sommer über ziemlich flexibel“, falls Starliner warten muss, sagte ISS-Programmmanager Dana Weigel auf der Pressekonferenz gegenüber kosmischeweiten.de.
Wie bei allen Starts ist die Ankunft der CFT an der ISS nicht für Tage des Andockens, Abdockens oder Weltraumspaziergangs geplant, aber der Hafen könnte zumindest bis zu den Crew-Rotationsaktivitäten im August leer bleiben, sagte sie. Anfang des Monats wird eine Northrop Grumman Cygnus in einem anderen Hafen der ISS anlegen, und wenn die CFT-Astronauten zu diesem Zeitpunkt auf der Station sind, können sie bei den Entladungsaktivitäten helfen, wenn es die Zeit erlaubt.
Der Starliner von Boeing macht seinen ersten unbemannten Anflug auf die Internationale Raumstation während des Orbitalflugtests 2 am 21. Mai 2022. (Bildnachweis: NASA)
Williams und Wilmore werden einige Tage vor dem Start zum Kennedy Space Center in Florida zurückkehren, wo sich nur wenige Kilometer von der Startrampe entfernt Quarantänequartiere befinden. Beim derzeitigen Start am 1. Juni würden sie am 28. Mai zurückkehren.
Die Besatzung befindet sich seit etwa einem Monat in Quarantäne und wartet auf die Verzögerungen, ist aber „guter Dinge“, so Bowersox. Wilmore und Williams haben aus der Ferne an Besprechungen teilgenommen und die Mannschaft unter anderem aufgefordert, sich zu schonen, sagte er. (Als Militärastronauten und ehemalige Testpiloten der US-Marine ist die CFT-Besatzung sowohl an lange Einsätze als auch an die Arbeit an Entwicklungsprogrammen wie Starliner gewöhnt, bei denen Zeitplanänderungen wie diese üblich sind).
Boeing ist neben SpaceX der andere Anbieter für kommerzielle Besatzungsflüge, nachdem sie 2014 für Astronautentaxis ausgewählt wurden. Ursprünglich waren Flüge mit Besatzung für 2017 vorgesehen, aber technische und finanzielle Probleme führten zu Verzögerungen. SpaceX hat seit 2020 ein Dutzend Missionen zur ISS durchgeführt und dabei das Design seines Frachtdrachens (der 2012 zum ersten Mal im Weltraum eingesetzt wurde) als Grundlage für das Design von Crew Dragon herangezogen.
Starliner, ein neues Raumschiff, hat noch keine Astronauten in die Luft gebracht. Ein unbemannter Testflug im Jahr 2019 verlief nicht wie geplant; das Raumschiff erreichte die ISS nie, nachdem ein Softwarefehler es in der falschen Umlaufbahn festhielt. Beim nächsten Versuch im Jahr 2022 (der sich durch die Pandemie verzögerte, nachdem Dutzende von Korrekturen vorgenommen worden waren), wurde die ISS ohne Probleme erreicht.
CFT wurde 2023 erneut verschoben, nachdem neue Probleme mit den Fallschirmen (die weniger Last als erwartet trugen) und der Verkabelung (mit brennbarem Klebeband bedeckt) festgestellt wurden. Diese Probleme liegen hinter dem Team, wie Boeing und die NASA in den letzten Wochen wiederholt betont haben.
