Multi-Purpose Crew Vehicle

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Dieser Artikel beschäftigt sich mit der Weiterentwicklung des Orion-Raumschiffes, für die ursprüngliche Raumschiff-Variante siehe Orion (Raumschiff).
Multi-Purpose Crew Vehicle[1]
MPCV in Startkonfiguration
Beschreibung
Besatzung: 2–4 (über LEO hinaus)
Erstflug: 4. Dezember 2014 (geplanter unbemannter Flug)
Trägerrakete: Delta IV Heavy (beim ersten (unbemannten) Flug)
Space Launch System
Status: Entwicklungsphase
Einsatzgebiet: Personen- und Frachttransport zur ISS
Personentransport über den LEO hinaus
Abmessungen
Nachfolgenden Angaben dem Orion CEV entnommen
Höhe (Crewmodul): ~ 3,3 m[2]
Durchmesser: ~ 5 m
Volumen unter Druck: 19,55 m³ (~ 3 × Apollo)
Massen
Rettungssystem (LAS): 7.062 kg
Crewmodul (CM): 8.913 kg (Mond) / 9.706 kg (ISS)
Servicemodul (SM): 12.336 kg (Mond) / 8.807 (ISS)
Raketenadapter: 1.639 kg
Gesamt: 29.950 kg (Mond) / 27.214 kg (ISS)
Triebwerke
Rettungssystem (LAS) (?)  ?
Servicemodul (N2O4/MMH) 27 kN (OMS des Shuttle)
Backup: 8*0,4 kN (von ATV)

Das Orion Multi-Purpose Crew Vehicle (kurz Orion MPCV, englisch für Orion Mehrzweck-Mannschaftsfahrzeug) ist der Name eines geplanten Raumschiffes der NASA, das die Anforderungen zur Weltraumerforschung aus dem Authorization Act 2010, nach Beendigung des Constellation-Programms, erfüllen soll. Als Referenzraumschiff wurde das bisher unter dem Constellation-Programm entwickelte Orion CEV ausgewählt.[1]

Anforderungen[Bearbeiten]

Die Mindestanforderungen, die sich aus dem Authorization Act 2010 ergeben haben:[1]

  • Das Raumschiff muss als Personentransportschiff über den LEO hinaus nutzbar sein.
  • Das Raumschiff muss Rendezvousmanöver im Weltraum durchführen können.
  • Das Raumschiff muss als Personen- und Nutzlasttransporter zur ISS verwendbar sein.
  • Das Raumschiff muss effizient und fristgerecht entwickelt werden können.

Die volle Einsatzfähigkeit soll bis zum 31. Dezember 2016 erreicht werden, wobei eine Finanzierung von 3,92 Milliarden US-Dollar geplant ist.

Technik[Bearbeiten]

Das Grunddesign des MPCV erinnert an das Apolloraumschiff, es hat allerdings mit 19,55 m³ das etwa dreifache bewohnbare Volumen. Zusätzlich zu dem Crewmodul gibt es noch verschiedene Servicemodule. Je nachdem, ob das Raumschiff nur in den LEO zur ISS fliegt oder ob es einen Planeten oder Asteroiden besucht, wird ein spezielles Modul verwendet.

Das Servicemodul wird unter europäischer Leitung entwickelt und gebaut. Die Energieversorgung erfolgt über vier in zwei Achsen steuerbare Solarpaneele, die in der Parkbahn entfaltet werden und insgesamt 11 kW liefern sollen. Das Servicemodul enthält auch die Verbrauchsstoffe (Sauerstoff, Stickstoff und Trinkwasser) für die Besatzung und die Kühlung für das gesamte Raumschiff. Sein Antriebsvermögen ist geringer als bei Apollo, da eine mögliche Landefähre unabhängig zum Ziel gebracht wird.

Um das Raumschiff in den Orbit zu befördern, wird (bis auf die erste Testmission) das neu entwickelte Space Launch System verwendet. Oberhalb des Crewmoduls (CM) ist, wiederum analog zu Apollo, das Launch Abort System (LAS) angebracht, welches mit einem eigenen Triebwerk ausgestattet ist. So kann es bei einem Notfall während des Aufstiegs oder noch auf der Startrampe von der Rakete aus starten und der Crew eine sichere Landung mit dem normalen Fallschirmsystem des CM ermöglichen. Nach einem erfolgreichen Start wird das LAS vom Raumschiff getrennt.

Das MPCV landet nicht wie die Space Shuttles als Segelflugkörper, sondern taucht in die Atmosphäre ein und landet schließlich an mehreren Fallschirmen im Wasser, wo es von einem Schiff geborgen wird. Der Hitzeschild muss beim Wiedereintritt in die Atmosphäre extreme Temperaturen von bis zu 2800 °C aushalten können, da das MPCV auch für Missionen zum Mars vorgesehen ist. Bei der Rückkehr werden dadurch Geschwindigkeiten von fast 44.000 km/h erreicht.

Geplante Missionen[Bearbeiten]

Als erste unbemannte Mission ist EFT-1 (Exploration Flight Test) geplant, deren Start für Dezember 2014 angesetzt ist. Das MPCV wird hierbei noch auf einer Delta IV Heavy vom Space Launch Complex 37 der Cape Canaveral Air Force Station gestartet, da das eigentliche Trägersystem SLS zu diesem Zeitpunkt noch nicht zur Verfügung stehen wird, und dann einen mehrstündigen Flug mit zwei Erdumrundungen absolvieren. Die zweite Mission EM-1 (Exploration Mission) soll 2018Vorlage:Zukunft/In 4 Jahren mit dem Jungfernflug des SLS unbemannt um den Mond führen[3], die dritte Mission EM-2 zwischen 2019Vorlage:Zukunft/In 5 Jahren und 2021 dann bemannt in den Mondorbit. Bei den beiden Missionen EM-1 und EM-2 soll ein auf dem europäischen ATV basierendes Servicemodul verwendet werden. Eine entsprechende Vereinbarung zwischen NASA und ESA wurde Ende 2012 getroffen, diese beinhaltet auch die Möglichkeit der Teilnahme eines ESA-Astronauten an der ersten bemannten Mission EM-2.[4][5]

Entwicklungsgeschichte[Bearbeiten]

2012[Bearbeiten]

Am 29. Februar 2012 wurde mit einer Testversion des MPCV ein Fallschirmtest durchgeführt. Ein Flugzeug warf das Testobjekt in etwa acht Kilometer Höhe ab. Anschließend landete es erfolgreich mit einer Geschwindigkeit von ungefähr 27 km/h auf dem Boden. Die ersten acht der 1300 Hitzeschutzkacheln wurden gefertigt. Sie werden an der Seite des MPCV angebracht und sollen die Besatzung beim Wiedereintritt vor der Hitze schützen.[6]

Am 21. April 2012 kam der Orion Ground Test Article (GTA) am Kennedy Space Center an. Es hat die gleiche Form wie das MPCV und soll dazu dienen, die Prozeduren für die Handhabung des Raumschiffs vor dem Start zu entwickeln und zu proben. Im Testlabor für Navigation in Florida wurden erstmals Sensoren mit den Computern und der Flugsoftware verbunden. So konnte eine erste Simulation von Start und Landung durchgeführt werden.[7]

Nachdem der Grundkörper des MPCV fertiggestellt war, wurde er im Juni 2012 zum Kennedy Space Center geschickt. Dort wurde er in einer Zeremonie mit über 450 Leuten empfangen.[8]

Um die Landung im Meer zu testen, wurde im August ein Testkörper im NASA Langley Research Center aus bis zu 8,5 m Höhe in ein großes Becken geworfen. Dies ist wichtig um herauszufinden, wie sich das MPCV bei unterschiedlichem Gewicht bei der Landung verhält. Außerdem wurden die vier Fenster am Crewmodul installiert.[9]

Nachdem die Einstiegsluke installiert war, wurde im Oktober ein erster Drucktest durchgeführt. Es wurde Luft in das Modul gepumpt, bis der Druck etwa 65 % des Maximaldrucks erreichte.[10] Bei einem weiteren Drucktest im November, der 100 % des Maximaldrucks erreichte, traten drei Risse auf, die nun analysiert und repariert werden mussten.[11]

2013[Bearbeiten]

Im Januar 2013 wurde die Haut des Hitzeschildes auf die Skelettstruktur montiert. Dieser Schild muss die Temperatur von etwa 2800 °C bei einer Rückkehr mit fast 44.000 km/h vom Mars aushalten können.[12]

Am 1. Mai 2013 fand bei Yuma (Arizona) ein weiterer Abwurf der Orion-Kommandokapsel aus einem Flugzeug statt, bei dem erfolgreich die sichere Landung mit Fallschirmen getestet wurde. Im Gegensatz zu den vorherigen Versuchen wurden einige Ausfallszenarien bei den Fallschirmen getestet. Die Kapsel hat das größte Fallschirmsystem, das jemals für ein bemanntes Raumschiff gebaut wurde.[13]

Am 5. Dezember 2013 erreichte der fertiggestellte Hitzeschild für EFT-1 das Kennedy Space Center. Er wurde von Manchester (New Hampshire) an Bord einer Super Guppy nach Florida geflogen.[14]

2014[Bearbeiten]

Endmontage des MCPV für den geplanten Testflug im Dezember 2014.

Am 16. Januar 2014 fand ein weiterer Abwurf der Kapsel statt. Zum ersten Mal wurde sie mit der Verkleidung ausgestattet, wie sie später auch beim Raumflug verwendet werden soll. Das erfolgreiche Absprengen dieser Verkleidung war Voraussetzung, um die Fallschirme entfalten zu können. Der Test wurde erfolgreich abgeschlossen.[15]

Am 21. Januar 2014, nach harter Kritik bezüglich der verschobenen Termine der ESA, versicherte der Chef der ESA eine Fertigstellung des Service-Moduls, wie geplant, bis 2017.[16]

Im März 2014 wurde bekannt gegeben, dass der ursprünglich für September 2014 geplante Erstflug der Kapsel EFT-1 auf Dezember 2014 verschoben wurde. Man ist zwar nach wie vor mit dem Bau der Raumkapsel und der Trägerrakete im Zeitplan für einen Start im Herbst, allerdings wurde der US Air Force mit dem Start zweier Spionagesatelliten der Vorrang gegeben. Die Kapsel soll aber trotzdem wie geplant spätestens im September fertiggestellt werden, damit sich das mit dem Bau beschäftigte Team aus Spezialisten dann wie geplant der Herstellung des zweiten Orion-Raumschiffes für EM-1 widmen kann. Somit sollte es durch die Verschiebung eigentlich keine Auswirkungen auf den Termin von EM-1 geben, allerdings stehen wichtige Daten und Erkenntnisse aus dem Jungfernflug EFT-1 nun verspätet für den Critical Design Review zur Verfügung.[17]

Weblinks[Bearbeiten]

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. a b c Vorlage:Internetquelle/Wartung/Datum nicht im ISO-FormatPreliminary Report Regarding NASA’s Space Launch System and Multi-Purpose Crew Vehicle. NASA, Januar 2011, abgerufen am 14. August 2011 (PDF; 271 kB, englisch).
  2. orion Quick Facts (PDF; 325 kB) NASA. 5. Dezember 2011. Abgerufen am 7. März 2013.
  3. NASA Exploration Mission 1 (EM-1) with Orion spacecraft animation. Abgerufen am 9. Februar 2013.
  4. Daniel Maurat: ESA und NASA einigen sich auf Orion-SM. raumfahrer.net, 19. Januar 2013, abgerufen am 19. Januar 2013.
  5. Daniel Maurat: ESA baut Service-Modul für Orion-Testflug. raumfahrer.net, 14. Oktober 2012, abgerufen am 19. Januar 2013.
  6. Montly Accomplishments February 2012 (PDF; 2,7 MB) NASA. Abgerufen am 5. März 2013.
  7. Montly Accomplishments April 2012 (PDF; 817 kB) NASA. Abgerufen am 5. März 2013.
  8. Montly Accomplishments June 2012 (PDF; 5,2 MB) NASA. Abgerufen am 5. März 2013.
  9. Montly Accomplishments August 2012 (PDF; 853 kB) NASA. Abgerufen am 5. März 2013.
  10. Montly Accomplishments October 2012 (PDF; 3,8 MB) NASA. Abgerufen am 5. März 2013.
  11. Montly Accomplishments November 2012 (PDF; 504 kB) NASA. Abgerufen am 5. März 2013.
  12. Montly Accomplishments January 2013 (PDF; 3,1 MB) NASA. Abgerufen am 5. März 2013.
  13. Rachel Kraft , Brandi Dean: Success Continues as NASA's Orion Parachute Tests Get More Difficult. NASA, 1. Mai 2013, abgerufen am 8. Mai 2013 (englisch).
  14. Orion Heat Shield Transported Aboard Super Guppy Plane. NASA, 5. Dezember 2013, abgerufen am 9. Dezember 2013 (englisch).
  15. NASA Conducts Orion Parachute Test. NASAWatch, 18. Januar 2014, abgerufen am 19. Januar 2014 (englisch).
  16. ESA chief says Orion service module will be ready in 2017. SpaceflightNow, 21. Januar 2014, abgerufen am 21. Januar 2014 (englisch).
  17. Roland Rischer: Orion-Flugtest auf Dezember 2014 verschoben. Raumfahrer.net, 15. März 2014, abgerufen am 16. März 2014.