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Space Launch System

Geplante Trägerrakete der NASA
Künstlerische Darstellung: So soll die Grundversion des SLS mit Raumkapsel auf der Startrampe aussehen.
Veraltete künstlerische Darstellung eines SLS im Flug
Ein Booster des SLS auf dem Teststand

Das Space Launch System (engl. für „Weltraum-Startsystem“), kurz SLS, ist eine von der NASA geplante Trägerrakete zur bemannten Erforschung des Weltraums über einen niedrigen Erdorbit hinaus. Der erste unbemannte Start wird mit der Mission Artemis 1 frühestens für 2021Vorlage:Zukunft/In 2 Jahren erwartet.[1] Ein erster bemannter Start ist für 2022Vorlage:Zukunft/In 3 Jahren vorgesehen.[2] Technologisch baut die Rakete auf den nie realisierten Plänen der Ares-V-Rakete im Rahmen des Constellation-Programms auf. Basis der Entwicklung sind die Haupttriebwerke, die Feststoffbooster und der Außentank des 2011 beendeten Space-Shuttle-Programms.

GeschichteBearbeiten

Nach dem Ende der bemannten Mondmissionen im Rahmen des Apollo-Programms Anfang der 1970er Jahre hatte sich die NASA wieder auf bemannte Einsätze im niedrigen Erdorbit konzentriert und das Space Shuttle entwickelt, das mit der Columbia am 12. April 1981 erstmals in den Weltraum startete. Als genau diese Raumfähre fast 22 Jahre später, am 1. Februar 2003, beim Wiedereintritt in die Atmosphäre zerbrach (siehe Columbia-Katastrophe), gab es erneut ein Umdenken bei der NASA und der US-Regierung. Das Shuttle galt mittlerweile als veraltet und zu teuer. So kündigte US-Präsident George W. Bush Anfang 2004 das Ende des Shuttle-Programms nach der Fertigstellung der Internationalen Raumstation (ISS) im Jahr 2010 an. Außerdem verkündete er im Rahmen der Vision for Space Exploration (VSE) (deutsch: Vision für Weltraumforschung) genannten Initiative die Entwicklung neuer Raketen und eines Raumschiffs zur Rückkehr zum Mond und letztendlich Flüge bis zum Mars an.[3]

Aus dieser Vision entwickelte sich dann das Constellation-Programm mit der bemannten Ares-I-Rakete und dem Orion-Raumschiff sowie der Schwerlastrakete Ares V. Das ganze Projekt litt von Beginn an unter Schwierigkeiten bei der Finanzierung und wurde im Jahr 2010 vom neuen US-Präsidenten Barack Obama wieder eingestellt. Als Kompromiss sollte lediglich das Orion-Raumschiff erhalten und weiterentwickelt werden.[4]

Der Widerstand gegen die Einstellung des Constellation-Programms wurde größer, und im Sommer 2011 beauftragte der US-Kongress die NASA mit dem Bau einer neuen Schwerlastrakete. Diese jetzt Space Launch System genannte Rakete sollte ihren noch unbemannten Erstflug im Jahr 2017 absolvieren. Ein erster bemannter Start war für 2021 vorgesehen. Die Rakete soll aus Technologien des Space Shuttles und den Planungen der Ares-V-Rakete entwickelt werden.[5][6]

Im Oktober 2018 stellte der NASA-Generalinspekteur fest, dass es bei der Entwicklung der ersten Raketenstufe zu erheblichen Verzögerungen und Budgetüberschreitungen gekommen sei, und warnte vor weiteren Problemen. Die Ursachen lägen in Missmanagement beim Hersteller Boeing und unzureichender Überwachung durch die NASA.[7] Der Termin für den ersten unbemannten Start wurde zunächst auf Mitte 2020 verlegt und wird mittlerweile erst für 2021 erwartet. Die erste bemannte Mission ist mittlerweile auf 2022Vorlage:Zukunft/In 3 Jahren vertagt.[2]

Aufbau der RaketeBearbeiten

 
Entwicklungsstufen des SLS
 
Explosionszeichnung der Block-1-Version (bemannt)
 
Explosionszeichnung der Block-2-Version (unbemannt)

Das SLS soll über mehrere Schritte zu einer Schwerlastrakete mit einer Kapazität von ca. 130 Tonnen Nutzlast in eine niedrige Umlaufbahn entwickelt werden. Als Erstes soll die Block 1 genannte Version zum Einsatz kommen. Mit Rettungsrakete an ihrer Spitze ist diese Kombination zusammen 98 Meter hoch und wiegt beim Start etwa 2500 Tonnen. Die Nutzlastkapazität des Trägers beträgt 95 Tonnen für eine erdnahe Umlaufbahn (LEO) beziehungsweise 26 Tonnen zum Mond.[8][9] Sie soll das Orion-Raumschiff in eine Mondumlaufbahn befördern können.

Die Block 1B genannte Variante soll über eine stärkere Oberstufe (Nutzlast von 130 Tonnen LEO bzw. 45 Tonnen zum Mond) verfügen und sowohl das Orion-Raumschiff als auch unbemannte Nutzlasten wie Planetensonden befördern können.[8]

Mit neuen und verstärkten Boostern soll die Rakete mit der Bezeichnung Block 2 später ihre maximale Nutzlastkapazität erreichen und größere Bestandteile für Asteroiden- und/oder Marsmissionen ins All befördern können.

Ob Block 1B und Block 2 tatsächlich realisiert werden, ist wegen der Verspätungen und entsprechend ausufernder Kosten im SLS-Programm ungewiss. Die US-Regierung unter Donald Trump möchte den Zeitplan in den Griff bekommen, indem sie privat betriebene und wiederverwendbare Trägerraketen bevorzugt. Die Aufgabe der SLS könnte auf die Beförderung des bemannten Orion-Raumschiff in eine Mondumlaufbahn beschränkt werden, wofür Block 1 ausreicht.[10] Die Entwicklung der für Block 1B und 2 benötigten stärkeren Oberstufe wurde 2018 auf unbestimmte Zeit eingefroren.[11]

Erste StufeBearbeiten

Die erste Stufe hat 8,38 m Durchmesser,[12] was dem Durchmesser des Externen Tanks des Space Shuttles entspricht. Sie soll vier RS-25D/E-Triebwerke, die von den SSME des Space Shuttle abgeleitet sind, verwenden. Bei den ersten Flügen sollen SSMEs zum Einsatz kommen, die noch aus dem Space-Shuttle-Programm übrig sind und modernisiert werden sollen. Zu diesen für vier Flüge ausreichenden 16 Triebwerken hat die NASA bei Aerojet Rocketdyne im November 2015 weitere sechs neue Motoren bestellt.[13] Der Tank für den flüssigen Wasserstoff befindet sich im unteren Teil der ersten Stufe und der für den flüssigen Sauerstoff darüber. Die Hauptstufe wird mittels neuer Gerätschaften in der Michoud Assembly Facility hergestellt.[14] Diese erste Stufe soll bei allen Varianten des SLS Verwendung finden.

BoosterBearbeiten

Die Block-1- und Block-1B-Varianten sollen beim Start zwei von den Space-Shuttle-Feststoffraketen abgeleitete, modernisierte Booster verwenden. Die Booster sollen aus fünf anstatt der beim Space Shuttle eingesetzten vier Segmenten bestehen.[12] Die beiden Booster sind seitlich an der ersten Stufe angebracht und sollen im Gegensatz zum Space-Shuttle-Programm nicht wiederverwendet werden.

Für Block 2 ließ die NASA von der Industrie leistungsfähigere Booster mit flüssigem oder festem Treibstoff untersuchen, die die Feststoffbooster ersetzen sollten. Aerojet, Alliant Techsystems und ein Konsortium aus Dynetics und Pratt & Whitney Rocketdyne bewarben sich mit verschiedenen Konzepten. Der Entwurf von Dynetics und Pratt & Whitney Rocketdyne sah eine Steigerung der SLS-Nutzlastkapazität um 20 t vor.[15] Das Vorhaben wurde jedoch 2014 von der NASA aufgegeben.[16]

OberstufeBearbeiten

Bei der Block-1-Variante soll eine leicht abgeänderte zweite Stufe DCSS (Delta Cryogenic Second Stage) der Delta-IV-Rakete unter dem Namen ICPS (Interim Cryogenic Propulsion Stage) als Oberstufe dienen. Bei den Varianten Block 1B und Block 2 soll eine leistungsfähigere Oberstufe namens EUS (Exploration Upper Stage) zum Einsatz kommen. Diese Oberstufe hat denselben Durchmesser wie die erste Stufe und soll vier wiederzündbare RL-10-Triebwerke verwenden.

EigenschaftenBearbeiten

SLS soll mindestens 13 Tankzyklen überstehen können, welche durch Startabbrüche und andere Verzögerungen notwendig werden können. Die montierte Rakete kann mindestens 180 Tage an der Startrampe verbleiben und 200 Tage im montierten Zustand.[17]

Das SLS ist so leistungsfähig, dass sie größere und schwerere Raumsonden als bisher möglich zu den Gasplaneten usw. schießen kann. Je nach Situation kann dabei auf die missionsverlängernden Swing-by-Manöver zur Geschwindigkeitserhöhung verzichtet werden, die heute selbst bei leichteren Raumsonden nötig sind.[18]

Entwicklung und HerstellungBearbeiten

Mitte November 2014 wurde in der Michoud Assembly Facility der NASA, in der die meisten Raketenteile montiert werden sollen, mit dem Bau der ersten Teile für die erste Stufe an einer neuen Schweißanlage begonnen.[19]

Im Januar 2015 begann die NASA mit Testzündungen von RS-25-Raketentriebwerken als Vorbereitung zur Nutzung für das SLS.[20] Anfang 2019 begann der Zusammenbau der ersten Stufe für die erste SLS-Rakete.[21]

StartlisteBearbeiten

Gemäß Planungsstand von 2018 war vorgesehen, in den 2020er Jahren mit diversen unbemannten und bemannten SLS-Flügen die Raumstation LOP-G in einer Mondumlaufbahn aufzubauen. In den 2030ern sollten von dort aus mit dem Raumschiff DST bemannte Flüge zum Mars erfolgen.

2019 erteilte US-Vizepräsident Mike Pence im Namen von Präsident Donald Trump der NASA den Auftrag, eine bemannte Landung in der Südpolregion des Monds bis 2024 zu realisieren. Die NASA entwarf dazu das Artemis-Programm, welches zunächst 7–8 SLS-Starts bis 2028 vorsieht, einschließlich mehrerer Mondlandungen. Diese Planung steht unter dem Vorbehalt einer Finanzierung im Haushaltsplan der Vereinigten Staaten für das im Oktober 2019 beginnende Fiskaljahr 2020. Am Ziel der bemannten Marsflüge in den 2030ern wird festgehalten.[22]

Geplante SLS-Missionen (Stand 26. Mai 2019[2][22])
Mission Zieltermin Variante Bemerkung
Artemis 1 2021Vorlage:Zukunft/In 2 Jahren[1] Block 1 Crew Testflug mit einem unbemannten Orion-Raumschiff zum Mond. Gesamtdauer 26 Tage, davon 6 im Mondorbit.[23][24] Zusätzlich sollen 13 Cubesats ausgesetzt werden, darunter mehrere Mondorbiter und ein Mondlander.[25]
Artemis 2 2022Vorlage:Zukunft/In 3 Jahren Block 1 Crew Testflug; Mondumrundung mit einer bemannten Orion-Kapsel
Artemis 3 2024Vorlage:Zukunft/In 5 Jahren Block 1B Crew Bemannte Orion-Kapsel und „Surface Logistics“ (Oberflächenlogistik) zum LOP-G, von dort mit einem Lander zum Mond und wieder zurück. Das LOP-G selbst sowie die Einzelkomponenten des Mondlandefähre – Transfer-, Abstiegs- und Aufstiegsmodul – wurden zwischenzeitlich mit privat betriebenen Raketen in eine Mondumlaufbahn gebracht. Dies gilt jeweils auch für die nachfolgenden Missionen.
Europa Clipper 2024–2025Vorlage:Zukunft/In 5 Jahren[26] Block 1 Cargo[8] Unbemannte Forschungsmission zum Jupitermond Europa.[27][28] Alternativ könnte die Mission auf eine Falcon Heavy oder Delta IV Heavy umgebucht werden.[29][30]
Artemis 4 2025Vorlage:Zukunft/In 5 Jahren Block 1B Crew Bemannte Orion-Kapsel und Wohnmodul zum LOP-G, von dort mit einem Lander zum Mond und wieder zurück.
Artemis 5 2026Vorlage:Zukunft/In 5 Jahren Block 1B Crew Bemannte Orion-Kapsel und „Surface Logistics“ (Oberflächenlogistik) zum LOP-G, von dort mit einem Lander zum Mond und wieder zurück.
Artemis 6 2027Vorlage:Zukunft/In 5 Jahren Block 1B Crew Bemannte Orion-Kapsel und Gatewaykomponenten einschließlich eines Greifarms zum LOP-G, von dort mit einem Lander zum Mond und wieder zurück.
Artemis 7[2] 2028Vorlage:Zukunft/In 5 Jahren Block 1B Cargo Transport eines Wohnmoduls zur Mondoberfläche („Surface Asset“). Dieser Flug wird nicht in allen NASA-Plänen erwähnt.[22]
Artemis 7[22]
oder 8[2]
2028Vorlage:Zukunft/In 5 Jahren Block 1B Crew Bemannte Orion-Kapsel und Gatewaykomponenten einschließlich eines Greifarms zum LOP-G, von dort mit einem Lander zum Mond und wieder zurück.
 
Eine Orion-Raumkapsel besucht das Deep Space Gateway
Gestrichene SLS-Missionen (Stand 16. April 2019)
Mission Zieltermin Variante Bemerkungen
Asteroid Redirect

Crewed Mission

2026 Block 1B Eine Orion-Kapsel mit vier Besatzungsmitgliedern an einen erdnahen Asteroiden schicken, der robotisch erfasst wird.

WeblinksBearbeiten

  Commons: Space Launch System – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

EinzelnachweiseBearbeiten

  1. a b Eric Berger: NASA’s large SLS rocket unlikely to fly before at least late 2021. In: Ars Technica. 17. Juli 2019, abgerufen am 17. Juli 2019.
  2. a b c d e Forward to the Moon: NASA’s Strategic Plan for Lunar Exploration. (PDF) NASA, Mai 2019, abgerufen am 26. Mai 2019 (englisch).
  3. The Vision for Space Exploration – February 2004 (PDF). NASA, 15. Februar 2004, abgerufen am 17. Januar 2016 (englisch).
  4. Obama Vows Renewed Space Program. New York Times, 15. April 2010, abgerufen am 17. Januar 2016 (englisch).
  5. Preliminary NASA plan shows Evolved SLS vehicle is 21 years away. nasaspaceflight.com, 27. Juli 2011, abgerufen am 17. Januar 2016 (englisch).
  6. SLS finally announced by NASA – Forward path taking shape. nasaspaceflight.com, 14. September 2011, abgerufen am 17. Januar 2016 (englisch).
  7. Jeff Foust: NASA inspector general sharply criticizes SLS core stage development. In: Spacenews. 10. Oktober 2018, abgerufen am 12. März 2019 (englisch).
  8. a b c Loren Grush: The first three missions of NASA’s next big rocket will have to settle for a less-powerful ride. 22. Mai 2018, abgerufen am 20. Dezember 2018.
  9. Moon to Mars. NASA, abgerufen am 15. Mai 2019.
  10. Eric Berger: New White House budget spells trouble for NASA’s SLS rocket. In: Ars Technica. 11. März 2019, abgerufen am 11. März 2019 (englisch).
  11. Philip Sloss: Administration proposes the end of EUS while Administrator considers full Exploration manifest rewrite. In: Nasaspaceflight. 19. März 2019, abgerufen am 19. März 2019 (englisch).
  12. a b NASA announces new rocket for deep space missions. Spaceflight Now, 14. September 2011, abgerufen am 6. Oktober 2013 (englisch).
  13. Aerojet Rocketdyne wins propulsion contracts worth nearly $1.4 billion. Spaceflight Now, 27. November 2015, abgerufen am 19. Januar 2016 (englisch).
  14. SLS Core Stage Fact Sheet PDF (englisch)
  15. Stephen Clark: Rocket companies hope to repurpose Saturn 5 engines. Spaceflight Now, 18. April 2012, abgerufen am 6. Oktober 2013 (englisch).
  16. Dan Leone: News from the 30th Space Symposium | Second SLS Mission Might Not Carry Crew. In: Spacenews. 21. Mai 2014, abgerufen am 12. März 2019 (englisch).
  17. SLS to be robust in the face of scrubs, launch delays and pad stays. NASASpaceFlight.com. 4. April 2012. Abgerufen am 9. April 2012.
  18. David Hitt, NASAs Marshall Centre (14. Januar 2014): http://www.nasa.gov/exploration/systems/sls/sls-science-missions.html. Abgerufen am 9. Februar 2014.
  19. SLS Engine Section Barrel Hot off the Vertical Weld Center at Michoud. NASA
  20. Chris Bergin: Stennis conducts SLS engine firing marking RS-25 return. Abgerufen im January 2015.
  21. NASA Invites Media for Look at NASA’s Space Launch System Progress. NASA, 20. Februar 2019, abgerufen am 12. März 2019 (englisch).
  22. a b c d Moon 2 Mars, NASA, abgerufen am 26. Mai 2019.
  23. Kathryn Hambleton: Around the Moon with NASA’s First Launch of SLS with Orion. 7. März 2018, abgerufen am 21. Dezember 2018.
  24. Kathryn Hambleton: Exploration Mission-1 Map. 9. Februar 2018, abgerufen am 21. Dezember 2018.
  25. Karen Northon: Space Launch System’s First Flight to Send Sci-Tech Sats to Space. 2. Februar 2016, abgerufen am 20. Dezember 2018.
  26. Jeff Foust: Europa Clipper passes key review. In: Spacenews. 22. August 2019, abgerufen am 23. August 2019: „… it is not possible to launch Europa Clipper on an SLS in 2023 since there won’t be an available SLS for that mission then.“
  27. thespacereporter.com (4. Januar 2016): Archivlink (Memento vom 18. Januar 2016 im Internet Archive) (englisch). Dieser Artikel erzählt über den 2020 Mars Rover und über den Europa Clipper. Abgerufen am 23. Juni 2017.
  28. Van Kane (The Planetary Society) (5. Januar 2016):http://www.planetary.org/blogs/guest-blogs/van-kane/20160105-nasa-europa-lander.html: (englisch). Abgerufen am 23. Juni 2017.
  29. Management of NASA’s Euopa Mission. (PDF) NASA Office Inspector General, Mai 2019, abgerufen am 30. Mai 2019 (englisch).
  30. Note from the Project Manager. (PDF) Jet Propulsion Laboratory, Mai 2018, abgerufen am 11. März 2019 (englisch).