Space Launch System: NASAs Rakete der nächsten Generation

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Künstlerische Konzeption eines Space Launch System (SLS)-Starts. (Bildnachweis: NASA)



Das Space Launch System (SLS) der NASA wird Menschen jenseits der Schwerkraft der Erde transportieren und sich bis zum Mond, Mars und vielleicht eines Tages in den Weltraum erstrecken. Das erste Ziel ist der Mond, wo Die NASA plant, im Jahr 2024 eine menschliche Mission zu landen .



Die leistungsstarke neue Trägerrakete befindet sich derzeit in der Entwicklung und wird sich auch nach dem Flug von Menschen weiterentwickeln. Das liegt daran, dass die Rakete ein modulares Design hat, das aus austauschbaren Teilen besteht, was unterschiedliche Missionsziele und eine Verbesserung der Technologie im Laufe der Zeit ermöglicht.

Die Trägerrakete

Der SLS ist in einer Reihe von Elementen erhältlich, die sich weiterentwickeln und variieren, je nachdem, ob das Fahrzeug eine Besatzung oder Fracht befördert.



Motoren, Booster und Kernstufe

Die ersten paar Iterationen von SLS werden ein Paar Feststoffraketen-Booster mit vier RS-25-Triebwerken enthalten. Die meisten der für jede Trägerrakete geplanten Triebwerke sind Space-Shuttle-Veteranen, die strengen Tests unterzogen wurden. Entsprechend NASA , 'Das RS-25 ist eines der am meisten getesteten Großraketentriebwerke der Geschichte, mit mehr als 3.000 Starts und über einer Million Sekunden Bodentest- und Flugzeit bei 135 Missionen.'

Die vier Flüssigtreibstoff-Triebwerke an der Basis jeder Rakete, kombiniert mit Feststoffraketen-Boostern, werden die SLS während ihres 8-minütigen Aufstiegs in den Weltraum in die Umlaufbahn bringen. Wie die Triebwerke wurden auch die Festtreibstoff-Booster vom Space-Shuttle-Programm qualifiziert, obwohl sie für SLS modifiziert wurden. Im Zuge der technologischen Weiterentwicklung werden die Feststoffraketen-Booster gegen fortgeschrittene Booster ausgetauscht.



Die lange, dünne 'Raketen' -Struktur, die als Kernstufe bekannt ist, erhebt sich zwischen den Boostern mehr als 61 Meter hoch und wird 730.000 Gallonen (2,76 Millionen Liter) unterkühlten flüssigen Wasserstoffs und flüssigen Sauerstoffs transportieren, um die Triebwerke anzutreiben. [Verwandt: Krank brennen! NASA feuert Test eines Raketentriebwerks der nächsten Generation ab

Das Orion-Raumschiff

NASAs Orion Besatzungsmodul wird Besatzungen in den Weltraum befördern, obwohl während der ersten Testmission keine an Bord sein wird. Basierend auf mehr als einem halben Jahrhundert Forschung und Entwicklung plant das Orion-Modul, flexibel genug zu sein, um Menschen an eine Vielzahl von Zielen zu befördern.



Das gesamte Fahrzeug enthält ein Besatzungs- und Servicemodul, einen Raumfahrzeugadapter, um das Modul mit den leistungsstarken Raketen darunter zu verbinden, und ein neues Start-Abbruch-System.

Obwohl Orion relativ neu ist, wurde das Raumschiff strengen Tests unterzogen, um sich darauf vorzubereiten, Menschen von der Erde wegzutransportieren. Das Abbruchsystem, das der Besatzung die Möglichkeit bietet, bei einem Notfall auf der Startrampe zu entkommen, wurde 2010 auf der White Sands Missile Range in New Mexico erfolgreich getestet. Eine Reihe von Tests bestätigte die Fähigkeit von Orion, dem Start standzuhalten, Abbruch , Wiedereintritt und Raumfahrt insgesamt. Auf See und im Hydro Impact Basin der NASA testete die Agentur, wie sich das Modul verhält, wenn es am Ende seiner Mission im Meer spritzt.

Orion unterzog sich auch einer Reihe von Fallschirmtests, die 2018 abgeschlossen wurden. Die Kapsel unternahm im Dezember 2014 einen Testflug im niedrigen Orbit und wird voraussichtlich während einer Testmission namens Exploration Mission-1 (EM-1) erneut fliegen.

Eine künstlerische Darstellung der verschiedenen Konfigurationen der NASA

Ein künstlerisches Rendering der verschiedenen Konfigurationen des Space Launch Systems (SLS) der NASA, das vom Marshall Space Flight Center in Huntsville, Ala, verwaltet wird. Die flexible Konfiguration, die sich die gleiche grundlegende Kernstufe teilt, ermöglicht je nach Bedarf unterschiedliche Besatzungs- und Frachtflüge. Förderung von Effizienz, Zeit- und Kosteneinsparungen. Das SLS ermöglicht Explorationsmissionen jenseits der erdnahen Umlaufbahn und unterstützt Reisen zu Asteroiden, dem Mars und anderen Zielen in unserem Sonnensystem.(Bildnachweis: NASA)

Eine Reihe von Missionen

Im Gegensatz zu früheren menschlichen Startsystemen ist SLS darauf ausgelegt, im Laufe der Zeit zu wachsen und sich weiterzuentwickeln. Das Fahrzeug enthält mehrere Startkonfigurationen, die Fracht und Besatzung in die Dunkelheit des Weltraums befördern. Die Flexibilität des SLS-Systems ermöglicht es Ingenieuren, heute ein Design zu verwenden, sich aber an zukünftige Missionen anzupassen.

EM-1: Zum Mond (und zurück)!

Mit einer Höhe von über 322 Fuß (98 m) wird die erste Block-1-Konfiguration von SLS ein unbemanntes Orion-Raumschiff in eine stabile Umlaufbahn jenseits des Mondes bringen und das Raumfahrzeug dann sicher nach Hause zurückbringen. Die EM-1 erfordert eine Reise von 64.000 Kilometern über den Mond hinaus – eine drei- bis fünftägige Reise, weiter als alle Astronauten je gereist sind. Die Mission wird die integrierte Leistung der Rakete, des Orion-Moduls und der Bodenunterstützungsteams testen, bevor Menschen starten. EM-1 wird die Jungfernfahrt der SLS sein.

Obwohl die erste Mission keine Menschen befördern wird, wird SLS nicht gerade leer sein. Wenn die Rakete startet, wird sie mehr als ein Dutzend c . tragen ubesats , das sind kleine Satelliten – nicht viel größer als ein Brotkasten – die in der Lage sind, selbst Daten zu sammeln.

'Der erste SLS-Start bietet eine großartige Gelegenheit, mit unseren internationalen Partnern zusammenzuarbeiten, indem er Fahrten für CubeSats anbietet, die unabhängige wissenschaftliche und technologische Missionen verfolgen können und gleichzeitig unsere gemeinsamen Ziele für die Erforschung des Weltraums durch Menschen unterstützen', Steve Creech, amtierender Manager der Raumsonde und Payload-Integration und Evolution Office, sagte in einer Erklärung von 2016 .

Die Mission soll 2020 starten; dieser Zielstart könnte jedoch je nach technologischer Entwicklung weiter nach hinten verschoben werden.

EM-2: Vorbeiflug am Mond

Die zweite Mission, Exploration Mission-2 (EM-2), wird einer ähnlichen Konfiguration wie EM-1 folgen. Diesmal wird die Orion-Kapsel jedoch mehrere Astronauten in die Region des Weltraums am Mond vorbei in die von der vorherigen Mission erkundete Region befördern; dieser Start ist für 2022 geplant.

Der Booster-Triebwerkstest am 28. Juni 2016 für die Space Launch System (SLS)-Rakete der NASA war ein Erfolg! Der zweite und letzte Qualifikationsmotor (QM-2) wurde außerhalb von Orbital ATK in Brand gesetzt

Der Booster-Triebwerkstest am 28. Juni 2016 für die Space Launch System (SLS)-Rakete der NASA war ein Erfolg! Der zweite und letzte Qualifikationsmotor (QM-2) wurde außerhalb der Testanlagen von Orbital ATK in Promontory, Utah, in Brand gesetzt.(Bildnachweis: NASA/Bill Ingalls)

Block 1B

Die nächsten Missionen erfordern die Konfiguration SLS Block 1B. Diese Version wird ungefähr 111 m hoch sein und über dem historischen Saturn V-Rakete die Astronauten zum Mond trugen. Zusätzlich zum Orion-Modul kann der Block 1B Explorationssysteme wie ein kleines Lebensraummodul für den Weltraum tragen.

'Die zweite Konfiguration von SLS, bekannt als Block 1B, wird das Arbeitspferd der Testphase der NASA-Reise zum Mars sein.' Creech sagte . 'Die Rakete wird Besatzungs- und Erkundungssysteme Zehntausende von Meilen über den Mond hinaus transportieren, um neue Fähigkeiten zu demonstrieren, die es uns ermöglichen, uns dann in Richtung des Roten Planeten zu bewegen.'

NASA

Das riesige Space Launch System (SLS) der NASA basiert auf bewährter Technologie, die seit Jahrzehnten im amerikanischen Mondprogramm und im Space Shuttle verwendet wird. Sehen Sie in dieser guesswhozoo.com-Infografik, wie die Mega-Rakete Space Launch System der NASA funktioniert.(Bildnachweis: Karl Tate, guesswhozoo.com)

Oder das Modul könnte gegen eine Nutzlastkonfiguration ausgetauscht werden, die anstelle von Menschen größere Erkundungssysteme oder wissenschaftliche Raumfahrzeuge befördern kann. 'Während viele Leute an das Space Launch System in Bezug auf die menschliche Erkundung denken, könnte SLS in vielen Bereichen eine breite Anwendung finden.' anderer Bereiche, einschließlich der Weltraumwissenschaft', sagte Creech in einer Aussage aus dem Jahr 2014 .

'Bei Missionen zu den äußeren Planeten könnte SLS beispielsweise Dinge ermöglichen, die derzeit unmöglich sind, wie zum Beispiel größere wissenschaftliche Raumschiffe mit mehr Instrumenten mit verkürzten Laufzeiten zu weit entfernten Zielen zu schicken.'

Solche Missionen könnten die Unterstützung der geplanten Mission zu Jupiters Eismond Europa umfassen. Laut NASA ist die Transitzeit für die Europa Clipper auf weniger als die Hälfte des Bedarfs anderer Trägerraketen reduziert werden könnte.

'Die potenzielle Nutzung von SLS für die Wissenschaft wird die Synergie zwischen wissenschaftlicher und menschlicher Erforschung weiter verstärken', sagte John Grunsfeld, Astronaut und ehemaliger stellvertretender Administrator für Wissenschaft am NASA-Hauptquartier in Washington, in a Stellungnahme . 'SLS hat das Versprechen, transformative Wissenschaft bei unserer Erforschung des Sonnensystems und des Kosmos zu ermöglichen.'

Block 2

Erst nachdem Astronauten mehrere Weltraummissionen zum Mond durchgeführt haben, wird die NASA erwägen, die Block-2-Konfiguration als primären Transport für eine menschliche Mission zum Mars zu verwenden. Die fortschrittlichste SLS-Konfiguration wird ihre Vorgänger mit einer Höhe von satten 365 Fuß (111 m) überragen.

'Das Space Launch System könnte für die Weltraumwissenschaft wirklich bahnbrechend sein', sagte Reggie Alexander, Manager des Advanced Concepts Office der NASA in einer Aussage aus dem Jahr 2014 .

„Bei einigen Missionen ist es viel einfacher und schneller, sie auszuführen. Eine Mission zur Rückkehr von Marsproben könnte beispielsweise mit nur einer Rakete statt mit drei geflogen werden. Aber für andere Ziele können Sie mit SLS Dinge tun, von denen wir bisher nur träumen konnten – wie das Sammeln von Proben aus den Geysiren des Saturnmondes Enceladus.'

Zusätzliche Ressourcen:

Dieser Artikel wurde am 3. Mai 2019 von der guesswhozoo.com-Mitarbeiterin Elizabeth Howell aktualisiert.