Raumtransporter: Das Fahrzeug für den Weltraum

Raumtransporter: Das Fahrzeug für den Weltraum

 

Die Entwicklung des zurzeit (1998) einzigen einsatzfähigen Raumtransportersystems, des Spaceshuttles der NASA (zivile Luft- und Raumfahrtbehörde der USA; National Aeronautics and Space Administration), begann bereits in den 1970er-Jahren. Das Spaceshuttle ist ein bemanntes Raumfahrzeug, dessen wesentliche Bestandteile wieder verwendbar sind. Es ermöglicht die Durchführung der verschiedenartigsten Missionen in der Raumfahrt. Dabei kann es sich beispielsweise um den Transport, die Wartung oder Reparatur im Weltraum oder das Einfangen und Zur-Erde-Zurücktransportieren eines Satelliten oder die Durchführung wissenschaftlicher Experimente handeln.

 

 Aufbau

 

Das Spaceshuttle besteht aus drei Hauptbestandteilen, dem Orbiter, dem großen Außentank und den beigeordneten Feststoff-Boostern. Alle Bestandteile, bis auf den Außentank, sind wiederverwendbar.

 

Die beiden Feststoff-Booster (je 45,4 m hoch und 3,7 m im Durchmesser) liefern beim Start mit 13,8 MN den Hauptteil des Schubs. Nachdem der Brennstoff verbraucht ist, werden sie abgetrennt und fallen zur Erde. Bremsfallschirme reduzieren die Aufschlaggeschwindigkeit auf der Ozeanoberfläche auf etwa 90 km/h. Ein Booster kann bis zu 19-mal verwendet werden.

 

Der Außentank ist das größte Element des Spaceshuttles. Er ist 45 m lang und hat einen Durchmesser von 8,7 m. Im Inneren befinden sich die Tanks für den flüssigen Wasserstoff und Sauerstoff, den Treibstoff der drei Haupttriebwerke des Orbiters. Der vordere Tank enthält den flüssigen Wasserstoff und fasst ca. 500000 Liter, der hintere Tank hat ein Fassungsvermögen von etwa 1,5 Mio. Liter und enthält den flüssigen Sauerstoff. Nach Brennschluss der Haupttriebwerke wird der Außentank vom Orbiter getrennt und fällt zur Erde, wobei er in der Atmosphäre verglüht.

 

Der Orbiter, das »Herzstück« des Spaceshuttles, lässt sich bis zu 100-mal wieder verwenden. Bei der Rückkehr aus dem All kann er mithilfe seiner Deltaflügel, des Höhenquerruders und des Seitenruders innerhalb der Atmosphäre wie ein Flugzeug gesteuert werden. Auf dem Flugdeck im vorderen Teil des Orbiters befindet sich die Flugkontrolle. Darunter liegt das Mitteldeck, das als Schlaf- und Essraum für die Mannschaft dient. Nur in diesem vorderen Bereich herrscht eine Atmosphäre wie auf der Erde, sodass keine Raumanzüge getragen werden müssen. Im mittleren Teil des Orbiters befindet sich die 18,3 m x 4,6 m große Nutzlastbucht. In ihr wird die zu transportierende Nutzlast platziert, die bis zu 22680 kg wiegen darf. An der Längsseite der Nutzlastbucht kann ein Greifarm montiert werden, mit dem sich z. B. Satelliten einfangen lassen, die zur Reparatur auf die Erde zurückgebracht werden sollen.

 

Am Heck des Orbiters befinden sich die drei Haupttriebwerke und die OMS-Triebwerke (englisch orbital maneuvering system, Orbitalmanöversysteme). Die Haupttriebwerke werden gleichzeitig mit den Zusatz-Boostern gezündet und liefern mit je 1,73 MN ein Drittel des Schubs beim Start. Nach dem Abschalten der Haupttriebwerke dienen allein die OMS-Triebwerke dem Erreichen des endgültigen Orbits (Umlaufbahn), der Änderung und dem Verlassen des Orbits. Als Brennstoff werden Hydrazin und Distickstofftetraoxid verwendet. Mit in das Gehäuse der OMS-Triebwerke sind die hinteren Triebwerke des RCS (englisch reaction control system, »Rückstoßsteuerungssystem«) integriert. Zum RCS gehören noch weitere Triebwerke in der »Nase« des Orbiters. Die RCS-Triebwerke dienen der Lageregelung und kleinen Geschwindigkeitsänderungen.

 

 Typischer Flug

 

Ein typischer Flug eines Spaceshuttles besteht aus folgenden Phasen: Nach dem Start werden in ca. 5,8 km Höhe die Booster abgeworfen. In einer Höhe von ca. 114 km werden die Haupttriebwerke abgestellt, und der Außentank trennt sich vom Orbiter. Jetzt wird der Orbiter mithilfe der OMS- und RCS-Triebwerke bewegt, erreicht seinen vorgesehenen Orbit und kann seine geplanten Arbeiten durchführen. Der kritische Teil des Flugs, die Landung, beginnt mit dem Drehen des Orbiters und dessen Abbremsung mithilfe der OMS-Triebwerke. Der Orbiter »fällt« dadurch zur Erde zurück.

 

Für den Eintritt in die Atmosphäre muss der Orbiter so ausgerichtet werden, dass die Hitzeschilde an der Unterseite der Atmosphäre zugewandt sind. Aufgrund der zu Anfang noch sehr hohen Geschwindigkeit wird die den Orbiter umgebende Luft ionisiert und unterbindet so den Funkkontakt. Im Weiteren bremst der wachsende Luftwiderstand den Orbiter und heizt seine Unterseite sehr stark auf. Mit sinkender Höhe kann der Orbiter mit seinen Höhenquer- und Seitenrudern gelenkt werden. Durch den Kurvenflug bremst er immer weiter ab und landet dann im Gleitflug. Nach eingehender Wartung kann der Orbiter für neue Raumflüge verwendet werden.