Home

Raumfahrt

Trägeraketen

Space Shuttle

Site Map

Die Space Shuttle Testflüge

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?

Der Grund dafür lag im Ego der Astronauten. Das Space Shuttle Programm wurde 1969 begonnen und der heutige Entwurf wurde im Jahre 1972 während John Young mit der Apollo 16 Mission auf dem Mond spazierte, genehmigt. Zu dieser Zeit hatte die NASA relativ wenige Astronauten, die allesamt erfahrene Testpiloten waren, handausgelesen, aus mehreren Tausend Kandidaten. Schon bei den Mercury Astronauten zeigt es sich, dass ein Astronaut nach seinem Flug ein nationaler Held war. Entsprechend war das Ego der Astronauten, die sich als Supermänner sahen. Sie wollten, wie sie es von Flugzeugen gewohnt waren, ein Raumfahrzeug steuern, selbst fliegen. Das ging vollständig bei Mercury, die Kapsel verfügte nur über einfache elektrische Systeme und wurde vor allem von dem Astronauten gesteuert, was denn auch bei Scott Carpenters MA-7 Mission fast zum Scheitern führte , da dieser zu viel Treibstoff verbrauchte. Bei Gemini war dem schon nicht so. Es wurde von Anfang an ein Kopplungscomputer als wichtiges Missionsziel festgelegt, das die Astronauten üben sollten, denn es war notwendig um die Mondfähre im Mondorbit wieder an die Apollo-Kapsel anzukoppeln. Bei den ersten beiden Missionen gab es einen Test der Piloten. Sie sollten die Ankoppelung manuell durchzuführen. Als Ziel sollten sie sich der ebenfalls in den Orbit gelangten Titan Zweitstufe bis auf wenige Meter nähern. Doch diese Tests verliefen schlecht. Das Grundproblem war, dass die Astronauten ihre Erfahrung aus einem Flugzeug nicht 1:1 auf ein Raumfahrzeug übertragen konnten. Will man ein Flugzeug einholen, so beschleunigt man. Macht man dasselbe, um eine Titan Stufe einzuholen, so erreicht man einen höheren Orbit mit einer höheren Umlaufsperiode. In der Folge benötigt man länger, um den Orbit zu durchlaufen und man entfernt sich von der Stufe. Nur mit dem Kopplungscomputer, der die genauen Vorgaben errechnete, wann eine Zündung der angekoppelten Agena erfolgen sollte, oder den eigenen Haupttriebwerken war eine Ankopplung möglich.

Auch beim Apollo-Programm zeigte sich schon sehr früh, dass die Astronauten zu viel Treibstoff verbrauchten, wenn sie versuchten, den Mondlander manuell zu landen. Auch hier steuerte ein Computer die gesamte Landung, bis die Geschwindigkeit um 90 Prozent reduziert war und sich die Piloten nur wenig über den Boden befanden, dann konnten sie die manuelle Steuerung übernehmen. Das war auch nötig, bei Apollo 11 als man die Einflüsse der Mascons (Veränderungen des Schwerefelds durch dichtere Gesteinsformationen unter den Mondmaaren) noch nicht kannte und die Fähre durch den Computer an eine falsche Position gelenkt wurde. Bei den folgenden Flügen konnte man das Computerprogramm allerdings einfach patchen und diese Abweichung kam nicht mehr vor. Bei Apollo 13 wollte Lowell die komplett autonome Landung durch den Computer testen und nur im Notfall eingreifen. Doch diese Landung kam nicht zustande. Es gab bei Apollo auch schon das Bestreben, den Astronauten Arbeit abzunehmen, zum Beispiel, indem man ein Fax an Bord installierte und die Astronauten nicht alle Anweisungen mündlich durchgesagt bekamen, aufschreiben mussten und gegenlesen mussten. Doch schon dagegen wehrten sie sich, sie wollten nicht Angestellte der Missionsleitung sein, obwohl es unnötige Mehrarbeit bedeutete. Nicht einmal Daten für den Bordcomputer konnte die Missionsleitung per Telemetrie übertragen. Die Astronauten konnten die Annahme durch den Computer mit einem Schalter unterbinden.

Eine entsprechende Auseinandersetzung gab es auch beim Space Shuttle. Das Shuttle startet wie eine normale Rakete. In dieser Phase können die Astronauten sowieso nicht eingreifen. Das war aber bisher auch schon so. Denn durch die Vibrationen sind Instrumente praktisch nicht ablesbar. Dazu kommt die hohe Beschleunigung, welche jede Tätigkeit, wie zum Beispiel das Umlegen von Schaltern oder das Betätigen des Steuerknüppels sehr erschwert. Auch beim Wiedereintritt wurde das nicht durch seine Form stabilisierte Raumfahrzeug vom Computer mithilfe der Triebwerke stabilisiert. Erst, wenn das Raumfahrzeug in der Troposphäre angekommen war und eine Geschwindigkeit von unter Mach 1 hatte, konnten die Astronauten eingreifen. Sie landet denn dann das Space Shuttle wie ein Gleitflugzeug. Dies wurde auch auf mehreren Flügen, in denen das Space Shuttle von einem Jumbo Jet auf Höhe gebracht und ausgeklinkt wurde, getestet. Aufnahmen dieses Gefährts wurden denn auch im James Bond Spielfilm „Moonraker“ von 1979 verwendet. Aber auch die Landung wäre vollständig computergesteuert möglich gewesen und die Sowjets bewiesen mit der Raumfähre Buran, dass dies auch geht. Sie startete und landete 1988 völlig autonom ohne Besatzung. So setzen die Astronauten durch, dass ein kritisches Bauteil nur manuell ausgelöst werden konnte und das war das Hauptfahrwerk, das wenige Sekunden vor der Landung ausgefahren werden musste. Dafür gab es einen Hebel, der manuell betätigt werden musste. Durch dieses Detail war es nötig, dass die Testflüge bemannt durchgeführt wurden.

Im April 1981 stand das erste Space Shuttle, die Columbia, vor ihrem Jungfernflug. Das Programm hatte sich zu diesem Zeitpunkt schon stark verzögert. Nach den ursprünglichen Plänen sollten schon im Herbst 1977 erste Testflüge stattfinden. Es gab für den Rückstand mehrere Gründe. Zuerst hielten die Haupttriebwerke die Entwicklung auf, es kam zu mehrfachen Explosionen, die schließlich sogar ein Nachtragshaushalt für die NASA nötig machten (der einzige in ihrer Geschichte). Die Haupttriebwerke sind die leistungsfähigsten ihrer Art gleichzeitig müssen sie eine enorm hohe Zuverlässigkeit erreichen. Bis heute sind sie in ihren Leistungsdaten unübertroffen und es gab über das ganze Programm keinen Triebwerksausfall. Später machte der Hitzeschutzschild Probleme. Vorherige Missionen hatten ein ablativen Schild, das bedeutet, dass in einer Kunstharzmasse sich Substanzen befinden, die durch Hitze durch verkohlen und verdampfen schützen und dabei verloren gehen. Der Hitze Schutzschild wird so abgetragen, muss bei jedem Einsatz erneuert werden. Ein solcher ablativer Schild, der bis heute bei Raumsonden, aber auch bemannten Raumfahrzeugen eingesetzt wird, war zu schwer und durch die fehlende Wiederverwendbarkeit auch zu teuer. Die Lösung, die die NASA erarbeitete, waren Kacheln aus lose dreidimensional verknüpften Quarzfasern. Zwischen den Fasern gab es ein Vakuum und die dünnen Fasern strahlen zur sehr viel Hitze in das Vakuum ab und übertrugen relativ wenig Hitze auf den Rumpf des Space Shuttles. Doch die Entwicklung der Befestigung dieser Kacheln war eine Herausforderung. Sie würden durch die Erhitzung auf über 1000 Grad Celsius sich thermisch ausdehnen, so mussten es kleine Zwischenräume zwischen diesen geben damit sie diese bei der Ausdehnung füllen konnten. Diese durften aber nicht zu groß sein, damit kein Plasma eindringen konnte. Gleichzeitig mussten sie auch bei hohen Temperaturen an der Rumpfoberfläche haften. Es dauerte mehrere Jahre, bis man einen geeigneten Kleber gefunden hatte, damit diese Kacheln hafteten. Danach war das Anbringen relativ zeitaufwendig. Jede Kachel war ein Unikat und musste einzeln befestigt werden. Der Hitzeschutzschild bestand anfangs aus über 30.000 Kacheln. Es dauerte Monate den gesamten Hitzeschutzschild eines Space Shuttles zu montieren.

Völlig neu waren auch die Bordcomputer, die um ein Vielfaches leistungsfähiger waren als bisherige Computer an Bord von Raumfahrzeugen. Meiner Erinnerung waren es die bis heute die einzigen Bordcomputer in der Raumfahrt, die beim Ersteinsatz leistungsfähiger waren als ein gewöhnlicher PC, den man im Laden kaufen konnte. Verwendet wurden 32 Bit Prozessoren von IBM, die auf dem kommerziellen IBM System 360 passierten. Die NASA setzte nicht weniger als fünf parallel arbeitende Rechner ein. Genauer gesagt waren es vier parallel arbeitende Rechner und ein Backup-Rechner. Die vier parallel arbeitenden Rechner arbeiten dasselbe Programm ab. Die vier Rechner synchronisierten sich regelmäßig miteinander. Kam ein Prozessor zu einem falschen Ergebnis, so wurde er von den anderen „überstimmt“ und abgeschaltet. Seltsamerweise hat die NASA das Konzept nie komplett durchdacht, da bei zwei unterschiedlichen Ergebnissen es die Möglichkeit gibt, dass zwei Rechner ein Ergebnis und zwei andere ein zweites Ergebnis berechneten und so nicht entschieden werden kann, welche Gruppe recht hat. Bei einem solchen Redundanzkonzept hätte man eigentlich fünf (nicht vier) Rechner gebraucht oder sich auf drei beschränkt, der vierte bringt hier keinen Sicherheitsgewinn. Auch dieses komplexe Betriebsverhalten, war eine Neuerung. Bisher hatten Raumfahrzeuge nur einen einzigen Rechner

So verwundert es nicht, dass es bis zum April 1981 dauerte, bis das erste Space Shuttle, die Columbia einsatzbereit war. Die Piloten waren John Young - Veteran aus dem Apollo-Programm und Bob Crippen als „Neuling“ aber trotzdem schon seit Jahren bei der NASA. Sie waren der Pilot und Co-Pilot. Später würde eine Space Shuttle Besatzung bis zu 7 Personen bestehen, die sich vor allem um die Nutzlast oder Mission kümmern. Doch bei den ersten Testlügen beschränkt ihr man sich auf die notwendige Besatzung, das heißt den Piloten und den Co-Piloten, sie wurde dann stückweise erweitert.

Auch hier gab es eine Auseinandersetzung. Deke Slayton, Leiter des Astronautenbüros wandte sich vehement gegen die Pläne der NASA viele neue Astronauten zu rekrutieren. Er meinte mit den Astronauten der ersten fünf Gruppen wären ein realistischer Flugplan durchführbar, das sie alle nur ein ausführliches Basistraining benötigten und dann die Anforderungen an eine spezielle Mission sich relativ schnell aneignen konnten. Er sah auch nur die bisherigen Testpiloten als Astronauten, nicht die neuen Rollen der Missions- und Nutzlastspezialisten. Diese Attitüde hielt sich auch bei den Astronauten. So schreibt Ulf Merbold das John Young, Kommandant seiner Mission mit dem Spacelab auf die Missions- und Nutzlastspezialisten herabschaute und er sich seinen Respekt sich verdiente, weil ihm bei einem Flug mit Young auf einem Trainingsjet nicht schlecht wurde.

STS-1

STS-1 war die erste Space Shuttle Mission, ursprünglich für den März 1979 geplant. Die verschiedenen technischen Probleme verzögerten den Start jedoch laufend, sodass er über zwei Jahre immer weiter verschoben wurde. Alleine die Raumfähre Columbia verbrachte über eineinhalb Jahre im Montaggebäude, dem ehemaligen VAFB der Saturn V. Für die Astronauten war dies ein Glücksfall, denn das Space Shuttle war erheblich komplexer als jedes Raumfahrzeug bevor. John Young, der Kommandant und Pilot meinte, dass wenn man im März 1979 gestartet wäre, man nur die Hälfte des Trainings absolviert hätte. Man sieht die Komplexität auch an den Handbüchern die mitflogen – 22 Stück, die zusammen 29 kg wogen. Die Verzögerungen waren aber so groß, das schon gelästert wurde, die Besatzung wäre die best-trainierte, die es bisher im Programm gab.

John Young hatte Alan Shepard als Leiter des Astronaut Office abgelöst, als dieser ausschied. Er nominierte sich so selbst zum Kommandanten. Es gab aber auch niemanden der ihm diese Rolle streitig machte, denn er war der einzige der bisher vier Raumflüge (Gemini 3 und 10, Apollo 10 und 16) absolviert hatte und die meisten Astronauten der Gemini und Apollojahre hatten die NASA verlassen, weil das Space Shuttle Programm für sie zu weit in der Zukunft lag. Es gab denn auch von 1975 bis 1981 keine Flüge. Robert „Bob“ Crippen hatte noch keinen Raumflug absolviert, war aber auch nicht neu. Er gehörte zur Mol-Astronautengruppe die das Militär 1966/67 rekrutiere für eine militärische Raumstation, eben das MOL, die aber 1969 eingestellt wurde.

Im Vorfeld starben drei Arbeiter bei den Startvorbereitungen. Am 19. März wurde der Triebwerkstreich mit reinem Stickstoff geflutet, um toxische Gase auszutreiben, die der Orbiter ausgaste. Phne eine Sauerstoffversorgung war das Betreten so lebensgefährlich. Drei Arbeiter gingen in den Bereich ohne Sauerstoffversorgung und wurden bewusstlos, ein vierter entdeckte sie, alamierte aber niemanden, sondern wollte sie retten und wurde so selbst ein Opfer. Von den vier Arbeitern starben die ersten drei dann in den folgenden drei Wochen. Es waren die ersten Toten bei der NASA die direkt an einem Raumflug beteiligt waren.

Am 4. Dezember 1980 wurden nach einer Zündung über 591 Sekunden – eine Dauer die nur bei einem Notfall eintritt – alle drei Haupttriebwerke der Columbia für den Start qualifiziert. Jedes Triebwerk hatte bis dahin schon 3200 Betriebssekunden auf dem Buckel. Danach wurde die Columbia am 29. Dezember 1980 vom VAFB zum 5 km entfernten Startkomplex LC 39A gefahren. Am 6. Januar übteb John Young und Bob Crippen die Rettung von der Stadtrampe über eine Seilbahn, die in einen mehrere hundert Meter entfernten Bunker führte. Am selben Tag wurde auch der Sprinklersystem zur Reduktion des Schalldrucks getestet. Dabei werden pro Sekunde 60 Kubikmeter Wasser abgegeben. Am 18. Februar 1981 fand die letzte Probezündung der Haupttriebwerke über 20 Sekunden statt.

Nach mehreren Verzögerungen sollte der Start am 10. April 1981 stattfinden und der Countdown lief auch herunter bis er kurz vor dem Start abgebrochen wurde. Das neue Konzept der Bordcomputer die unabhängig dasselbe Programm abarbeiten und sich dann regelmäßig synchronisieren versagte. Der Backup-Rechner war bei dem letzten Programmschritt als die vier identischen primären Rechner bei der Synchronisation und so waren die Ergebnisse nicht identisch. Vor dem Start war dies ein Grund für einen Abbruch, nach dem Abheben wäre der Rechner abgeschaltet worden. Die Lösung war jedoch ein einfacher Softwarepatch. So konnte der Start zwei Tage später am 12. April 1981 – genau 20 Jahre nach dem ersten bemannten Raumflug von Juri Gagarin auf Wostok 1 erfolgen. So schnell wie in diesen zwanzig Jahren entwickelte sich seitdem die Raumfahrt nicht mehr, im Gegenteil, vierzig Jahre später bekommt SpaceX nicht mal nach sieben Testflügen ihr Starship in den Orbit geschweige, denn das es bemannt eingesetzt werden kann.

Der Start von STS-1 am 12. April 1981 erfolgte dann problemlos. Besonderes Vorkommnis beim Start war, dass der Schalldruck viel höher war als angenommen und es zu Beschädigungen der Stadtrampe wie auch des Flügels kam. Das Gefährt wog 2022 Tonnen beim Start wovor noch 95 Tonnen im Orbit ankam. 89.933 kg betrug das Trockengewicht bei dieser Mission. Erreicht wurde nach einer Zündung der OMS Triebwerke zur Anhebung der Bahn nach einigen Stunden eine Bahn mit einer Höhe zwischen 274 und 277 Kilometer bei einer Bahnneigung von 40,3 Grad.

Die Feststofftriebwerke brachten die Columbia auf einen steileren Pfad, sodass die erste Bahn 6 km über dem Plan von 240 km lag. Große Diskussionen lösten Fernsehaufnahmen aus, die Young und Crippen durch die Fenster vom Nutzlastraum machten. Es war deutlich zu sehen, dass einige Kacheln am Heck fehlten. Das war unkritisch, dieser Teil des Space Shuttles ist nur mit Kunststoffließen als Thermalschutz bedeckt, selbst wenn sie fehlen wird es dort nie so heiß, als das die Struktur des Orbiters leiden würde. Doch man konnte nicht unter die Columbia sehen. Auf der Flügelunterseite und an den Kanten traten viel höhere Temperaturen auf. Waren dort auch Kacheln verloren gegangen und wenn ja wie viele? Einzelne verlorene Kacheln wären unkritisch, über eine kleine Lücke würde das Plasma durch die gewölbte Form der Flügel nur hinüber zu streichen. Aber mehrere verlorene Kacheln an einem Ort erlaubten es das Plasma bis an die Orbiterhülle kommen würde. Wie sich später zeigte, mussten hier nur wenige Kacheln ersetzt werden. Nach der Landung waren 400 Kacheln zu ersetzen oder zu reparieren. Es gab einem 2-3 cm tiefen und 20 cm langen Riß auf der Unterseite, doch der entstand schon beim Start als Eis vom Tank auf die Columbia prallte.

Verschiedene Parameter waren nach der Auswertung des Flugs mit weniger Sicherheitsmargen zu versehen, was bei den folgenden Flügen zu insgesamt 1.200 kg mehr Nutzlast führen würde. Beide Feststoffbooster konnten geborgen werden, allerdings hatten sich bei beiden nur zwei der drei Fallschirme entfaltet. Insgesamt gab es 70 Anomalien bei diesem ersten Flug. Um die Beschädigung an der hinteren Flügelunterkante und beim Starttum zu vermeiden wurde das Sprinklersystem komplett überarbeitet und es spritzte nun viel mehr Wasser beim Start frei.

STS-2

Nach dem nach der Landung verbrachte die Columbia 103 Tage im Montagegebäude OPF. Für den ersten Start dauerte er die gleiche Vorbereitung noch 612 Tage. 370 Kacheln wurden ersetzt. Diesmal gab es noch mehr Stadtverzögerungen als beim ersten Start. Am 22. 9 1981 wurde von dem Treibstoff Stickstofftetroxyd einige Liter über dem Hitzeschutzschild verschüttet. So musste eine beträchtliche Anzahl von Kacheln ausgetauscht werden. Der neue Termin am 5. November verschob sich wiederum zweimal, zuerst weil Hydraulikflüssigkeit austrat, schließlich wurde der Start nur 3 Sekunden vor dem Abheben gestoppt. Diese Startabbrüche nach der Zündung der Haupttriebwerke kamen in dem Programm noch öfters vor. Der Grund waren Sensoren die signalisieren sollten ob Parameter im Triebwerk Grenzen überschritten und diese meldeten das ofters, obwohl der Wert in Ordnung war. Der Triebwerkskontroller schaltete daraufhin das Triebwerk ab, bzw. vor dem Abheben alle Triebwerke. Später sollten diese Sensoren dann auch eine (unnötige) Triebwerksabschaltung während des Flugs 51-F als bei der Erschallen das zentrale Triebwerk nach 346 Sekunden abgeschaltet wurde und dies einen Abort to Orbit als Notfallszenario auslöste.

Die NASA prüfte den Vorfall und startete somit er erst am 12. November 1981 um 16:10 Uhr im MEZ, ebenfalls mit 10 Minuten Verzögerung. Die beiden Piloten waren Joe Engle, der vom X-15 Raketenflugprogramm zur NASA kam und Richard Truly. Beide hatten schon mit dem Space Shuttle schon Flug- und Landetests im Jahre 1977 gemacht. Nutzlast war die Erdbeobachtungssuite OSTA. Die Columbia war schon beim Start 5 t schwerer als bei STS-1, davon entfielen 2.542 kg auf OSTA-1. OSTA-1 war die erste Nutzlast die transportiert wurde, bei STS-1 war der Nutzlastraum noch leer. Doch kurz nach dem Start häuften sich die Probleme. Zuerst fiel einer der drei Hydraulikeinheiten aus, mit denen Mechanik bewegt wurde wie die Landefahrwerke oder Flügelklappen. Das war noch unkritisch, denn diese APU waren dreifach redundant vorhanden.

Schon wenige Stunden nach dem Start wurde eine der drei Brennstoffzellen instabil und musste nach einem fünfstündigen Leistungsabfall komplett abgeschaltet werden. Das bedeutete nach den Sicherheitsvorschriften eine Reduktion der Mission von 5 auf 2 Tage. Dank Stromeinsparungen und Nachtabschaltungen bestimmter Systeme gelang es die Experimente trotzdem vollständig durchzuführen. Das SAR-Radar beschrieb zum Beispiel 960 von 1000 Meter Film. Auch bei den anderen mit optischen Kameras Erdbeobachtungen betrug die Ausbeute 50 Prozent. Erstmals wurden einige Tests mit dem von Kanada entwickelten Greiferarm durchgeführt. Sie mussten, weil sein Backup-Betriebssystem versagte, aber auch von 15 auf 4 Stunden reduziert werden. Die Landung fand am 14. November 1981 um 22:22 Uhr MEZ auf Piste 23 der Edwards-Luftwaffenbasis statt. Die Flugdauer wurde von 124 auf 54 Stunden reduziert, die Betriebszeit von OSTA-1 von 88 auf 36 Stunden.

Die Landungen der frühen Flüge erfolgte nicht wie später im Kennedy Space Center sondern in Edwards, einer US-Luftwaffenbasis. Sie hatte eine längere Piste für das Ausrollen. Da man nicht genau wusste, wie viel Strecke der Orbiter zum Ausrollen braucht, war dies der sichere Weg, auch wenn man dann die Columbia huckepack auf einer Boeing 747 wieder zurück zum Kennedy Space Center fliegen musste. STS-2 war der letzte Flug mit einem weiß angestrichenen Tank. Die Farbe wurde bei allen folgenden Flügen eingespart, das reduzierte nicht nur die Kosten, sondern erhöhte auch die Nutzlast um 272 kg. Seitdem sind die Tanks in orange-rostrot, die äußere Schicht ist Polyurethan dessen orangene Farbe auch von Bauschaum bekannt ist.

STS-3

Lagen zwischen den Starts von STS 1 und STS 2 noch sieben Monate, so waren es beim nächsten Flug nur noch vier Monate. Daran zeigt sich, wie die NASA. Im routinierter mit den Stadtvorbereitungen wurde. So verbrachte die Colambia nur noch 53 Tage im OPF, 12 Tage im VAB und 29 Tage auf der Startrampe Bei STS-2 waren es noch 99 Tage im OPF. 19 Tage im VAB und 70 Tage auf der Startrampe gewesen. Kommandant dieses Testflugs war Jack Lousma. Copilot war Charles Gordon Fullerton. Lousma war schon 59 Tage mit Skylab 3 im All gewesen. Fullerton, der ebenfalls seit 1966 Astronaut war, hatte da er Mitglied der MOL-Astronautengruppe war, bisher keinen Raumflug absolviert. Für Lousma war es auch der letzte Flug ins All, er schied danach aus der NASA aus.

Ursprünglich sollte Fred Haise, zusammen mit Jack Swigert und Jim Lovell mit Apollo 13 eine schwierige Mission zu überstehen hatte der Kommandant sein, da eine Rettungsmission für die Raumstation Skylab vorgesehen war. Dafür trainierte er. Haise hatte auch mit Fullerton zusammen die meisten ALT-Tests mit der Enterprise 1977 durchgeführt. Durch die Verzögerung im Space Shuttle Programm war Skylab aber schon 1979 verglüht und Fred Hase verließ als dies absehbar war, kurz vorher die NASA.

Diesmal wurde die weiße Farbe auf dem externen Tank weggelassen. Dies reduzierte mit weiteren Einsparungen des Gewichts, seine Masse um 700 Kilogramm gegenüber dem ersten Tank waren es nun sogar 1.100 Kilogramm Gewichtseinsparung, die sich in genauso viel mehr Nutzlast niederschlugen. Das war auch notwendig, denn die Columbia wog trocken über 82 t, geplant waren einmal 68 t. So suchte die NASA schon während der Entwicklung nach Möglichkeiten die Nutzlast zu erhöhen und dies setzte sich bei den Testflügen fort.

Ziel des Fluges war es vor allem, die äußeren Einflüsse der Sonne, der Plasmaumgebung und der Temperaturen im Orbit auf den Orbiter zu untersuchen, die entsprechende Instrumentensuite, genannt OSS 1. wog alleine 9.659 Kilogramm und war damit eine der größten Nutzlasten, die dir bis dahin im Orbit überhaupt gelandet waren. Neu war ein etwas verändertes Aufstiegsprofil, bei dem die Nase des Orbiters kurz vor dem Einschuss abgesenkt wurde Dies ergab etwas höhere Beschleunigungskräfte, erhöhte aber ebenfalls in Nutzlast. An der Spitze wurden jedoch 25 weiße und 12 schwarze Hitzeschutz-Kacheln beschädigt. Dies lag aber nicht an der neuen Bahn, sondern an vom Treibstofftank herabfallenden Eisbrocken. Einige so abgefallene Kacheln wurden am Cape aus dem Meer wieder herausgefischt. Die Feststofftriebwerke hatten dagegen einen besseren Zustand als bei den beiden letzteren Flügen, auch wenn sich diesmal wieder nur 5 anstatt der 6 Fallschirme öffneten. Der Orbiter drehte sich in der während der achttägigen Mission mehrmals, um die maximale Sonneneinstrahlung auf allen Seiten zu messen. Temperaturfühler maßen Temperaturen von 30 Grad Celsius. Der Nutzlastraum verbog sich in der Länge um 0,14 Grad, das sind 2 Zentimeter auf 10 Meter Länge und in der Querrichtung um 0,02 Grad, 3 Millimeter auf 10 Meter. Die Besatzung stellte fest, dass sich die Türen des Frachtraums bei längerer Sonneneinstrahlung leicht verzogen und sich nicht mehr vollständig schließen ließen. Durch Drehen des Orbiters konnte der Frachtraum wieder abkühlen und das Schließen gelang.

Da diesmal alle 3 Brennstoffzellen arbeiten, konnte eine beträchtliche Menge an Strom für die Experimente zur Verfügung gestellt werden. Die Spitze erreichte 16 kW Verbrauch. Die Brennstoffzellen hätten 18 Kilowatt geliefert Nachts leuchtete der Hitzeschutzschild auf, dies sind möglicherweise Sauerstoffmoleküle, die beim Aufprall auf den Schild Licht abgeben. Dieses Phänomen sollte weiterhin beobachtet werden, da es für Beobachtungen mit Teleskopen störend sein kann. Auch diesmal fiel die Fernsehkamera am Greifarm aus und so war nur wenige Bewegungen mit dem Canadarm möglich. Er schwenkte das Hundertsechzig Kilogramm schwere Plasmamessgerät, um Messungen der Umgebung zu erhalten. Aufgrund der ausgefallenen Fernsehkamera verzichtete man auf die Anhebung des 363 Kilogramm schweren Instruments zur Klärung der atmosphärischen Umweltbedingungen. Erstmals gab es auch im Middeck Experimente: Ein Elektrophoresekammer für Blut- und Nierenzellen (die Proben gingen nach der Landung durch eine defekte Kühlbox aber verloren) und es wurden Insekten beobachtet wie gut sie sich an die Schwerelosigkeit adaptieren konnten: Motten kamen schnell damit zurecht, Bienen schwirrten noch nach Tagen orientierungslos herum.

Der Landeplatz war schon vor dem Start verschoben worden, da durch Regen bei der Edward Luftwaffe Basis der Boden dort durchnässt war. STS 3 landet er als einzige Space Shuttle Mission in White Sands, New Mexico. Doch dort führte ein wütender Stabsturm dazu. das die Columbia bei der Landung sehr stark beschädigt worden wäre. Zeitweise erwog man auch die Fähre zum ersten Mal direkt im Kennedy Space Center landen zu lassen, wo eine mehrere Kilometer lange Betonpiste installiert worden war. Es blieb dann bei White Sands wo nach einem Tag der Staubsturm sich abgeschwächt hatte und die Bodenmannschaften die Pisten vom Staub befreit hatten. Der Landetermin war so der 30 März 1982.

Ein Flugzeug beobachtet den Eintritt und konnte erstmals eine Infrarotaufnahme der glühenden Unterseite des Orbiters machen. Bedingt durch die Verlängerung der Mission wird erstmals genutzt das das Space Shuttle eine hohe Querreichweite hat. Auf ihr bestand das Militär, daher hat es so große Flügel. Der Landepfad wurde so um 440 km verschoben. Die Landung erfolgte mit dem Autopiloten, dessen Software für den Endanflug noch nicht ferig war. Jack Lousma wollte so viele Daten wie möglich von dem Autopiloten sammeln und schaltete ihn so zu spät ab. Jack Lousma zog bei der Landung die Nase zu stark hoch, sodass er dieser mit einer zu hohen Geschwindigkeit von 412 anstatt nominal 375 km/h landete. Die Landung war so eine der dramatischeren: Das Fahrwerk fuhr in 46 m Höhe bei einer Geschwindigkeit von 509 km/h aus und verriegelte nur fünf Sekunden vor dem Aufsetzen.

Die Columbia rollte dann aus, anstatt dass die Bremsen betätigt wurden und benötigte so eine die Rolldistanz von 4,5 Kilometer. Das war aber kein Problem die Pisten in White Sands sind noch wesentlich länger sind. Durch den Staub gab es trotzdem Beschädigungen, 1.100 Hitzeschutzkacheln mussten danach ausgewechselt werden. Die Verschiebung des Landeorts kostete die NASA 2 Millionen Dollar, 40 Eisenbahnwaggons mit Ausrüstung mussten nach White Sands gebracht werden.

STS-3 war die erste Mission, ohne abgebrochene Countdowns pünktlich startete, am 22. März 1982. Sie dauerte aufgrund des Staubsturms in White Sands sogar einen Tag länger. Es gab bedeutend weniger Vorkommnisse als bei den beiden ersten Flügen. Die Bordtoilette fiel aus, eine der drei Hydraulikpumpen musste beim Start abgeschaltet werden, funktionierte aber bei der Landung und beide Astronauten litten die ersten beiden Tage unter der „Raumfahrerkrankheit“.

STS-4

STS 4 verbrachte noch weniger Zeit bei der Vorbereitung zum Start. Im OPF verbrachte die Columbia nur noch 40 Tage im VAB 7, Tage und auf der Startrampe 25 Tage. Kommandant war Thomas K. “TK” Mattingly und Henry W. “Hank” Hartsfield war der Copilot. Mattingly sollte mit Apollo 13 fliegen, hatte aber die Masern und musste so seinen Platz an Swigert abgeben. Er landete dann mit Apollo 16 auf dem Mond. Mattingly flog dann noch einmal 1985 mit STS-51C ins All. Für Hartsfield war es der erste Flug. Er flog dann noch zweimal ins All. Er gehörte wie alle bisherigen Neulingen zur MOL-Gruppe.

Die Mission dauerte sieben Tage vom 27.6.1982 bis zum 4.7.1982. Erstmals wurde eine geheime Nutzlast des US Militärs transportiert. Dafür wurde eine höhere Umlaufbahn in 300 Kilometer Höhe mit einem mit einer Inklusion von 28,5 Grad angestrebt. Vorherige Mission hatten eine Inklination von 38 bis 40 Grad eingehalten, da diese eine bessere Abdeckung durch die Bodenstation für den Empfang von Videos. Sprache und Telemetrie bot. Die NASA war inzwischen so von ihrem Space Shuttle so überzeugt, dass sie den Tag des Starts drei Monate vorher ankündigte. Erneut wurde die thermische Belastung des Space Shuttles durch einseitige Ausrichtung überprüft und an die Spitze getrieben. Wieder verzogen sich die Nutzlasttüren. Sie konnten aber durch einfaches Drehen in den Schatten wieder erschlossen werden. Wichtig war auch die Qualifikation des CanadaArms, der bei allen drei bisherigen Flüge Flügen Probleme machte. Diesmal klappte alles. Durch das Bewegen eines 363 Kilogramm schweren Messinstruments konnte seine Qualifikation abgeschlossen werden . Neben kleineren Experimenten gab es im Middeck auch eine mannshohe Elektrophoreseanlage, mit der weitere Forschung des Trennens von Proteinen in der Schwerelosigkeit durchgeführt wurden. Gedacht war dieses Experiment als Vorläufer für eine Produktion im Weltraum. Daher war die Anlage auch so groß, sie wurde im Auftrag der von Johnson und Johnson von der NASA mitgeführt. Gerade dieses Experiment macht ihr aber große Probleme. Bevor es überhaupt eingeschaltet werden konnte, musste die Astronauten zahlreiche Installationen und Reparaturen durchführen. Geplant war zuerst ein erster Test des Raumanzugs, ein Ausstieg von Mattingly in den Weltraum. Diese wurde nach dem Start aber abgesagt. Stattdessen zog Mattingly den Raumanzug nur in der Luftschleuse an, verließ aber die Columbia nicht. Die militärische Nutzlast ist auch heute nicht ganz genau bekannt. Eine Komponente ist auch bekannt. Es ist das Cirris Infrarotteleskop. Es diente dazu zu überprüfen, ob man mit einem solchen Teleskop Raketenstufen beim Aufstieg erfassen kann. Das Teleskop detektierte Infrarotstrahlung in zwei Bereichen mit 2,5 bis 25 µm Wellenlänge und bei 30 bis 300 µm Wellenlänge. Eine verbesserte Version kam dann bei späteren Shuttle-Flügen für zivile Zwecke zum Einsatz.

Beim Start und Aufstieg in die Umlaufbahn gab es Probleme. Die beiden Feststoff Booster entwickelten zu wenig Schub, sodass die endgültige Bahn 2 Kilometer tiefer lag als die anvisierte 300 Kilometer Bahn und 900 kg Treibstoff zusätzlich von den OMS-Triebwerken verbraucht wurde. Bei der Landung öffneten sich nicht die Fallschirme der Booster, sodass die beiden Booster mit 150 anstatt 26 km/h auf dem Meer aufschlugen und versanken. Das war ein Verlust von 50 Millionen Dollar. Die Startmasse der Columbia war wiederum um 2,5 t schwerer als bei der letzten Mission.

Die Landung wurde um einen Tag verschoben, weil. Präsident Ronald Reagan, seinen Besuch angekündigt hatte. Er erlebte eine große Show, zuerst wurde von Edward mit einem Jumbo Chat die zweite Fähre Challenger verabschiedet, die zum Kennedy Space Center flog, dann landete die Columbia. Schätzungsweise 400.000 Personen verfolgen das Ereignis direkt vor Ort. Eigentlich war vorgesehen das die meisten Landungen danach im Kennedy Space Center stattfanden, aber Edwards blieb bis zum Schluss ein wichtiger Landeplatz. 59 Missionen landeten dort.

Diesmal gab es nur 16 erwähnenswerte Vorkommnisse, sodass die NASA nach STS-4 in den operativen Betrieb überging. Ursprünglich waren sechs Testflüge geplant. Doch zur Routine wurden die Flüge noch lange nicht. Bis zum Verlust der Challenger gab es immer erheblich mehr Vorkommnisse als danach. Darunter auch gravierende Ereignisse, wie das Abschalten eines Triebwerks beim Start von STS-51F oder schon bevor es zur Katastrophe bei STS-51L kam, wurde über erodierte und angesenkte Dichtungsringe bei den Feststoffboostern berichtet. Daneben fehlte es an Ersatzteilen, sodass bei Defekten man Teile aus den Shuttles ausbaute, die noch folgen sollten (Discovery und Atlantis) bzw. aus der Columbia, als diese Ende 1983 in die Überholung ging, um auf den technischen Standard der neueren Orbiter aufgerüstet zu werden.

LInks:

https://www.nasa.gov/history/40-years-ago-sts-2-to-fly-the-first-space-shuttle-payloads/

https://nssdc.gsfc.nasa.gov/nmc/spacecraft/display.action?id=1981-111A

https://www.nasa.gov/gallery/sts-1/

https://www.nasa.gov/mission/sts-2/

https://www.nasa.gov/history/40-years-ago-columbia-returns-to-space-on-the-sts-2-mission/

https://www.nasa.gov/mission/sts-3/

https://www.nasa.gov/gallery/sts-3-2/

https://www.nasa.gov/mission/sts-4/

Sitemap

Kontakt

Neues

Impressum / Datenschutz

Hier werben / advert here

Buchshop

Bücher vom Autor