Original-URL des Artikels: https://www.golem.de/news/nasa-sls-scheitert-auf-raten-1903-140133.html    Veröffentlicht: 21.03.2019 14:00    Kurz-URL: https://glm.io/140133

Nasa

SLS scheitert auf Raten

Die neue Schwerlastrakete der Nasa muss per Gesetz gebaut werden. Aber Missionen sollen auf andere Raketen umgebucht und Geld für die Weiterentwicklung gestrichen werden. Es war ein lange absehbares Desaster, das die Schwächen der heutigen Raumfahrt und ihre Angst vor der Technik zeigt.

Das Space Launch System (SLS), die neue Schwerlastrakete der Nasa, ist gescheitert. Es ist nur noch nicht offiziell. Sicher, innovativ, erschwinglich und nachhaltig sollte die Entwicklung verlaufen, dank Wiederverwendung von Spaceshuttle-Komponenten. Der erste Flug von SLS war für 2017 geplant. Aber die Kosten stiegen jährlich und inzwischen ist mit dem ersten Testflug von SLS frühestens Ende 2021 zu rechnen.

Europa Clipper, eine Raumsonde zur Landung auf dem Jupitermond Europa, sollte mit SLS gestartet werden. Aber im Nasa-Haushaltsentwurf für 2020 wurde sie auf "eine private Rakete" umgebucht. Nur so kann der Zeitplan zuverlässig eingehalten werden. Allein die eingesparten Kosten im Vergleich zum Start mit SLS sollen sich bei dieser Mission auf etwa 700 Millionen US-Dollar belaufen.

Sogar EM-1, eigentlich die erste Testmission von SLS, wurde von Nasa-Chef Jim Bridenstine in Frage gestellt. Die Rakete sollte beim ersten Flug gleichzeitig ein unbemanntes Orion-Raumschiff bei einem Flug um den Mond und zurück zur Erde testen. Auch diese Mission könnte von einer neuen privaten Rakete wie New Glenn oder Falcon Heavy übernommen werden, denn SLS wird zunächst in einer Sparversion mit zu kleiner Oberstufe gebaut, wobei die Rakete etwa die Hälfte ihrer Leistungsfähigkeit verliert.

Viele Missionen und die neue Oberstufe werden gestrichen

Für 2020 sollen alle Gelder zur Entwicklung der neuen EUS-Oberstufe von SLS gestrichen werden, zumindest bis die Rakete erstmals geflogen ist. Aber ohne diese Exploration Upper Stage genannte Stufe hat SLS zu wenig Nutzlast und keine Daseinsberechtigung. Das alles trotz geschätzer Kosten von knapp einer Milliarde US-Dollar pro Flug, noch ohne Einberechnung der Entwicklungskosten. Die beliefen sich schon Ende 2018 auf etwa 12 Milliarden US-Dollar, und jedes Jahr kommen rund 2,5 Milliarden US-Dollar hinzu.

Zu welchem Zweck dieses Geld investiert werden sollte, war von Anfang an unklar. Aber die Entwicklung von SLS und dem Orion-Raumschiff wurde per Gesetz festgelegt. Es gab nie eine klar definierte Mission, die damit durchgeführt werden sollte. Der damalige Präsident Barack Obama sprach zwar von Landungen auf Asteroiden und Flügen zum Mars, aber im Gesetz stand davon nichts. Derweil rückt selbst der Testflug des Raumschiffs um den Mond in weite Ferne.

Ebenso war vorgesehen, einige SLS-Missionen zu nutzen, um Module für den Lunar Gateway zu starten, die geplante neue Raumstation in der Nähe des Mondes. Die Startaufträge dafür sollen ebenso privaten Firmen übergeben werden. Durch die Umplanung der wenigen SLS-Missionen auf andere Raketen wird auch der Bau einer zweiten mobilen Startplattform überflüssig, die nun ebenfalls gestrichen wird. Es ist ein indirektes, aber sehr konkretes Eingeständnis des Scheiterns. Doch diese Entwicklung war absehbar, von Anfang an wurde SLS als nur von der Regierung beschlossenes Senate Launch System verspottet.



Gesetzlich verordnete Sparmaßnahmen funktionierten nicht

SLS selbst ging aus dem gescheiterten Constellation-Programm aus der Regierungszeit von George W. Bush hervor. Es wurde nach dem Absturz der Raumfähre Columbia gestartet, mit dem Ziel, wieder auf dem Mond zu landen. Das Orion-Raumschiff wurde aus diesem Programm übernommen. In Anlehnung an die Saturn-I- und Saturn-V-Raketen im Apollo-Programm sollten für Constellation die Raketen Ares I und Ares V entwickelt werden.

Um die Entwicklung zu beschleunigen, sollten möglichst viele Komponenten und Technologie aus dem Spaceshuttle- und Apollo-Programm übernommen werden. Die J-2-Triebwerke der Saturn V wurden für rund eine Milliarde US-Dollar nach alten Bauplänen neu gebaut und als verbessertes J-2X getestet. Eine neue Version der großen F-1-Triebwerke war geplant, aber nicht fertig, bevor die Finanzierung eingestellt wurde. Beide wurden nie verwendet. Bis dahin wurden 10 Milliarden US-Dollar in das Constellation-Programm investiert.

SLS wurde abgeleitet aus der Schwerlastrakete Ares V. Mit zwei Feststoffraketen und fünf Wasserstofftriebwerken aus dem Spaceshuttle sollte sie schwere Fracht für den Flug zum Mond in den Erdorbit bringen, während Astronauten mit der kleineren Ares I starten sollten. SLS sollte etwas kleiner als die Ares V sein und nur vier statt fünf Triebwerke in der ersten Stufe haben. Aber vor allem sollte SLS mit Menschen an Bord starten. Schon die dafür nötigen Sicherheitsmaßnahmen brauchten mehr Zeit und machten jede Einsparung wieder zunichte.

Recycling führte zu mehr Aufwand als ein Neubau

Noch schwerer wog das Missverständnis, dass die Rakete durch Verwendung von Triebwerken und Treibstofftanks aus dem Spaceshuttle schneller und leichter zu entwickeln sei. Diese Bauteile waren nie für eine solche Rakete vorgesehen. Ein externer Tank ist nicht dafür gebaut, an der Spitze eine weitere Raketenstufe mit Nutzlast zu tragen oder Triebwerke an seinem Boden zu montieren. Selbst SpaceX stellte fest, dass die Falcon Heavy fast eine vollständige Neukonstruktion der Falcon 9 war. Der Schritt vom Spaceshuttle zu SLS ist noch viel größer.

Wirkliche Einsparmaßnahmen wären nur bei Übernahme großer Teil des Gesamtsystems zu erwarten gewesen. Ein Beispiel dafür wäre das Shuttle-C-Projekt von 1989 gewesen. Dort sollte alles komplett vom Spaceshuttle übernommen werden, was für den Flug in den Orbit nötig ist. Nur Cockpit, Flügel und Hitzeschutz sollten weggelassen und durch eine Nutzlastverkleidung ersetzt werden. Zuerst sollten einfach alte Prototypen wie das Spaceshuttle Enterprise umgebaut werden. Das Shuttle-C sollte Komponenten bis 70 Tonnen Gewicht für den Aufbau der US-Raumstation Freedom starten, beide wurden nie finanziert.

Alte Fehler wurden übertrieben korrigiert

Die Vorschrift zur Verwendung ausschließlich alter Komponenten war eine übertriebene Reaktion auf alte Fehler. Das Spaceshuttle bestand fast ausschließlich aus neuer Technologie, die nie zuvor in kleinerem Maßstab getestet wurde, anders als beim Apollo-Mondprogramm, dessen Technologie zuvor während des Gemini- und Mercury-Programms im Weltraum getestet und verfeinert wurde. Das Spaceshuttle sollte dagegen von Anfang an mit Menschen an Bord ins All fliegen und war dabei schwerer als eine voll beladene Boeing 737. Kleinere Shuttles wurden nie gebaut. Probleme waren unvermeidlich.

Infolge der hohen Kosten des Shuttle-Programms wurde die Entwicklung wiederverwendbarer Raketen weltweit mit großer Skepsis betrachtet und nie wieder im gleichen Umfang von staatlichen Stellen unterstützt. So entwickelte McDonnell Douglas 1991 im Rahmen des SDI-Programms eine 19 Tonnen schwere Rakete namens DC-X, die später der Nasa über geben wurde. Sie war wiederverwendbar und demonstrierte erfolgreich senkrechte Starts und Landungen. SpaceX führte das gleiche Verfahren erst über 20 Jahre später durch. Das DC-X-Projekt wurde 1996 eingestellt und nicht weiter entwickelt, nachdem bei einem Flug eines der Landebeine brach und die Rakete zerstört wurde.

<#youtube id="wv9n9Casp1o"> Die Nasa hatte schon damals die Technik, die Blue Origin und SpaceX 20 Jahre später zum Einsatz brachten.



Die Angst vor der neuen Technik

Aber ohne den Einsatz neu entwickelter Technik gibt es keine verbesserten, zuverlässigeren und billigeren Komponenten. Die Falcon 9 ist im Jahr 2019 so billig, wie das Spaceshuttle im Jahr 1972 geplant war. Ein Start sollte - inflationsbereinigt - nur 57 Millionen US-Dollar kosten. Die Falcon 9 kann heute selbst ohne Wiederverwendung für vergleichbare Preise vergleichbare Nutzlast transportieren. Es bleibt aber immer noch abzuwarten, ob die privaten Unternehmen wie Blue Origin und SpaceX dauerhaft bessere Lösungen anbieten können.

Derweil erinnert das Starship von SpaceX an das alte Spaceshuttle-Konzept. Die niedrigeren Preise sollen durch viele Flüge ermöglicht werden, ohne größere Arbeiten an Trägerrakete und Raumschiff zwischen den Starts. Ob das gelingt, kann in Frage gestellt werden. Teile wie die Raptor-Triebwerke, die Aerodynamik und die aktive Kühlung anstatt von Hitzeschutzschilden sind neu und potenziell fehleranfällig. Beim Spaceshuttle tauchten bis 1986 nach mehreren Flügen in kurzer Folge viele Fehler auf, einer davon war tödlich.

Unabhängig vom möglichen Misserfolg des Starship demonstrierte SpaceX den Erfolg von regelmäßiger Einführung neuer Technologie in ein Gesamtsystem. Die Technik wurde schrittweise weiterentwickelt, wie schon im Apollo-Programm. Die Falcon 1 diente als Prototyp, um Erfahrung für größere Raketen zu sammeln. Die Falcon 9 verwendete danach die gleichen Merlin-Triebwerke und die gleiche Technik zur Tankherstellung. Die Rakete durchlief in acht Jahren vier größere Entwicklungsschritte mit verbesserten Triebwerken und Bauteilen sowie der Einführung der Wiederverwendbarkeit. Der Dragon-Frachter erprobte gleichzeitig die Technologie für das Dragon-Raumschiff.

Raumfahrt scheitert ohne schrittweise Verbesserungen

Die staatlichen Raumfahrtorganisationen scheitern am Fehlen dieser Regelmäßigkeit. Das Spaceshuttle bestand genauso wie Hermes und die Ariane 5 in Europa fast vollständig aus unerprobter Technik, die in einem komplexen System zusammenarbeiten sollte. Der Raumgleiter Hermes sollte von Ingenieuren ohne vorherige Erfahrung im Bau von Raumschiffen gebaut werden und scheiterte schon in der Entwicklung. Das Spaceshuttle scheiterte nach zwei tödlichen Unfällen an der Zuverlässigkeit.

Um Unzuverlässigkeit zu vermeiden, wurde alte Technik vorgeschrieben, oft an Stellen, für die sie nicht entwickelt wurde. Die Ariane 5 stürzte ab, weil die Steuersoftware der Ariane 4 übernommen wurde. Die Ares I bestand aus einem einzigen Feststoffbooster des Spaceshuttles mit einer Oberstufe. Kritiker sagten von Anfang an, dass die Vibrationen des Boosters viel zu stark für die kleine Rakete seien. Wie Ares V soll SLS den externen Treibstofftank des Spaceshuttles als zentralen Teil einer Rakete benutzen, die Strukturtests hat die Raketenstufe noch immer nicht bestanden. Die Oberstufe der Ariane 5 fliegt seit 18 Jahren mit dem viel zu kleinen HM7B-Triebwerk der Ariane 2.

Private Firmen haben klarere Ziele als die Raumfahrtorganisationen

Den Bau von Raumschiffen hat die Esa seit dem Hermes-Debakel ganz aufgegeben. Die Nasa steht beim Bau von SLS kurz davor, wenn auch mit einem Ersatz durch private Firmen. Ob das ein Neuanfang mit Zukunft ist, muss sich zeigen. In einer ungewöhnlichen Umkehrung üblicher Verhältnisse messen sich ausgerechnet die Programme der privaten Firmen an visionären Zielen, in denen hohe Kosten ein Hindernis und Profite nur ein Mittel zum Zweck sind.

SpaceX will eine Kolonialisierung des Mars ermöglichen. Blue Origin will, dass eine Million Menschen im Weltall arbeiten. Noch dazu können sie funktionierende Raketen und Raumschiffe vorweisen, dazu weit überlegene Triebwerkstechnik, die in den USA bisher aus Russland importiert werden musste.

Es ist fraglich, ob dieser ungewöhnliche Zustand anhält. Ähnliches galt während des Apollo-Programms auch für Vertragspartner der Nasa wie Aerojet, Boeing, Lockheed Martin und viele andere, die für den heutigen Zustand der US-Raumfahrt und damit auch SLS verantwortlich sind.

 (fwp)


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