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Die Fahrt über das Kennedy Space Center wird langsam ausfallen. Sehr langsam. Die NASA plant, das Space Launch System diese Woche zurück in das Vehicle Assembly Building zu rollen, um neue Diagnosen und Reparaturen durchzuführen, nachdem Ingenieure nach einem wiederholten Betankungstest eine Störung im Heliumsystem festgestellt hatten.
Techniker hatten gerade die Fehlersuche bei hartnäckigen Wasserstofflecks abgeschlossen — ein gefährliches Problem, das mehrere Betankungsproben erforderlich machte — und hatten vorläufig den 6. März als Starttermin ins Auge gefasst. Dann zeigte die Heliumzufuhr zur Oberstufe der Rakete, die für das Spülen der Triebwerke und die Druckaufrechterhaltung der Tanks unerlässlich ist, plötzlich Anzeichen einer Störung. Ohne zuverlässigen Heliumfluss kann das Team das Fahrzeug nicht für einen bemannten Flug zertifizieren.
Die NASA bestätigte, dass der Rückzug voraussichtlich am Dienstag erfolgen wird, sofern das Wetter mitspielt, und bezeichnete den Schritt als notwendig, um „die Ursache des Problems zu ermitteln und zu beheben“. Die Rückkehr der 98 Meter hohen Rakete in die Halle ermöglicht den Ingenieuren einen besseren Zugang zu Leitungen, Ventilen und Sensoren, als es die Startplattform zulässt. Die Agentur sagt, die Maßnahme wahre einen Startversuch im April, warnt jedoch, dass der endgültige Zeitplan vom Fortschritt der Reparaturen und den engen monatlichen Startfenstern für die Mondtrajektorie abhängen werde.
NASA-Administrator Jared Isaacman (links) geht am Samstag, den 21. Februar, am Startkomplex des Kennedy Space Center entlang.
Was auf dem Spiel steht, ist klar: Artemis II wird vier Astronauten — drei US-Amerikaner und einen Kanadier — auf einen mondumlaufenden Flug mitnehmen, was die erste bemannte Reise zum Mond seit den Apollo-Missionen markieren würde. Die Besatzung bleibt in Houston in Bereitschaft, während das Bodenteam weiterhin Leitungsprobleme und Systemanomalien am Fahrzeug und am mobilen Startturm verfolgt.
Technischer Kontext
Helium mag für Laien unscheinbar erscheinen, ist aber im Startbetrieb eine Schlüsselsubstanz. Als inertes Gas wird es verwendet, um Restsprit aus der Triebwerksverrohrung zu spülen und kryogene Tanks zu pressurisieren, damit Treibstoff und Oxidator vorhersehbar in die Turbopumpen fließen. Ein Verlust eines stabilen Heliumdrucks kann verlässliche Triebwerkstarts verhindern und Lecks kaschieren, die unter Flugbedingungen gefährlich werden können.
Die Bedeutung von Helium lässt sich in mehreren Funktionsbereichen zusammenfassen:
- Spülen von Leitungen: Helium entfernt Kondensate und Rückstände, die Zünd- oder Spannungsprobleme verursachen könnten.
- Tankdruckaufbau: Durch Helium wird ein definierter Druck in den kryogenen Tanks gehalten, damit LH2 (flüssiger Wasserstoff) und LOX (flüssiger Sauerstoff) korrekt zu den Turbopumpen gelangen.
- Sicherheitsmonitoring: Sensoren überwachen Heliumdruck und -durchfluss; Abweichungen weisen auf Leckstellen, Ventilprobleme oder Sensorfehler hin.
Warum Helium kritisch für die Oberstufe ist
Die Oberstufe, verantwortlich für Bahnmanöver und Einspritzungen in die Trans-Lunar Injection (TLI), nutzt Helium sowohl für Reinigungszyklen als auch zur Ballastdruckversorgung. Bei Artemis II ist die Oberstufe der kritische Punkt für die Freigabe eines bemannten Fluges, da eine unzuverlässige Druckregelung die Fähigkeit beeinträchtigen kann, Triebwerke sicher und wiederholbar zu starten. Kurz gesagt: ohne Helium gibt es keine Garantie für die Zuverlässigkeit der Treibstoffzufuhr oder die Reaktionsfähigkeit der Systemventile im Flug.
Wasserstofflecks: Ursachen, Tests und Behebung
Die vorhergehenden Schlagzeilen betrafen Wasserstofflecks: LH2 ist berüchtigt dafür, schwierig zu dichten zu sein, weil Wasserstoff das kleinste Molekül ist und durch Dichtungen diffundieren kann, die scheinbar dicht sind. Ingenieure führten wiederholte sog. "wet dress rehearsals" — zyklische Betankung und Entleerung — durch, um diese Leckpfade zu finden und abzudichten. Diese Tests sind aufwendig und zeitintensiv, da jede Modifikation, jedes neue Dichtungsmaterial und jedes ersetzte Ventil erneut geprüft und validiert werden muss.
Typische Maßnahmen gegen LH2-Lecks umfassen:
- Lokalisierung mittels Helium- und Wasserstoffsensorik sowie Leckdetektoren
- Auswechslung von Dichtungssätzen und Ventilkomponenten
- Erhöhte Anzahl von Betankungsdurchläufen, um die Stabilität der Reparaturen zu verifizieren
- Temperatur- und Druckprofil-Analysen zur Erkennung von Materialspannungen
Nachdem diese Maßnahmen einen vorläufig stabilen Zustand zu ergeben schienen, trat die Heliumanomalie auf und erzwang den schnellen Rollback.
Rollback-Prozess und Logistik
Der physische Vorgang des Rollbacks ist ein komplexer Logistikakt: Das Space Launch System wird zwar fahrbar auf seinem mobilen Startturm bewegt, doch die Geschwindigkeit beträgt nur wenige Meter pro Minute, um Belastungen an Struktur, Leitungen und Kabeln zu vermeiden. Die Route vom Startkomplex zurück zum Vehicle Assembly Building muss zuvor sorgfältig planmäßig freigemacht und das Wetter beobachtet werden; starker Wind, Gewitter oder corrosive Witterungsbedingungen können das Manöver verzögern.
Vorteile des Hangarzugangs
Im Vehicle Assembly Building haben Techniker und Ingenieure wesentlich besseren Zugang zu den kritischen Schnittstellen:
- Direkter Zugang zu Leitungsbündeln und Ventilgruppen
- Möglichkeit, schwere Messtechnik und Prüfstände anzubringen
- Geschütztes Umfeld für reparaturintensive Arbeiten an kryogenen Komponenten
- Erleichterte Hebe- und Montagearbeiten an schwer zugänglichen Stellen
Im Vergleich zur Startplattform lassen sich in der Halle Drucktests, Dichtheitsprüfungen und Sensorkalibrierungen effizienter und mit größerer Präzision durchführen.
Zeitplan, Risiken und Startfenster
Die NASA gibt an, dass die Aktion einen Startversuch im April möglich machen soll, betont jedoch, dass die endgültige Freigabe von der Dauer der Diagnose und den erforderlichen Reparaturarbeiten abhängt. Für Mondmissionen wie Artemis II sind die Startfenster eng definiert: sie richten sich nach orbitalen Mechaniken, Transferfenstern und den Berechnungen zur optimalen Energieeffizienz (Delta-v). Verspätungen können bedeuten, dass ein missionsermöglichendes Startfenster verpasst wird, was zu monatelangen Verzögerungen führen kann.
Faktoren, die den Zeitplan beeinflussen:
- Komplexität der erforderlichen Reparaturen und Verfügbarkeit von Ersatzteilen
- Ergebnisse von Druck- und Lecktests nach dem Einbau neuer Komponenten
- Erneute Durchführung von Betankungsdurchläufen zur Verifikation
- Meteorologische Bedingungen und Sicherheitsprüfungen
Bedeutung für die Besatzung und Missionssicherheit
Für die vier Astronauten an Bord von Artemis II ist Sicherheit oberstes Gebot. Manchmal bedeuten äußere Dringlichkeiten, dass Startteams zusätzliche Risiken abwägen müssen, doch bei bemannten Missionen gibt es keine Abkürzungen. Die Boden- und Missionskontrollteams in Houston, das Medical Team und die Flugdirektion halten die Besatzung in Bereitschaft, doch alle Flugfreigaben hängen von der eindeutigen Bestätigung ab, dass alle Systeme die erforderlichen Sicherheits- und Zuverlässigkeitsstandards erfüllen.
Redundanz, Tests und Verifikationsprozesse
Moderne Raumfahrthardware ist mit Redundanzen ausgelegt; dennoch müssen diese Redundanzen verifiziert werden. Prüfprotokolle beinhalten:
- Stufenweise Identifikation der Fehlerquelle: Sensoren, Ventile, Leitungen, oder Ablaufsteuerung.
- Austausch oder Nachkalibrierung betroffener Komponenten.
- Systemweite Integrationstests, einschließlich Simulationsläufen und Hot-Fire-Tests, sofern sicher durchführbar.
- Dokumentation und Abnahme durch unabhängige Safety-Boards.
Erst nach erfolgreichem Abschluss dieser Schritte wird eine neue Startfreigabe geprüft.
Wissenschaftliche und operationelle Implikationen
Ein verzögerter Start hat Auswirkungen über den unmittelbaren Missionszeitraum hinaus. Artemis II ist Teil des größeren Artemis-Programms, das auf eine nachhaltige menschliche Präsenz am Mond abzielt und wichtige Daten für spätere Landungen und langfristige Infrastruktur liefern soll. Verzögerungen können Auswirkungen auf die Koordination mit weiteren Missionen, auf Launch-Manifest-Planungen und auf die Verfügbarkeit von Bodenanlagen haben.
Darüber hinaus bieten Zwischenfälle wie ein Heliumproblem wertvolle Lehren für die Systementwicklung:
- Verbesserte Spezifikationen für Dichtungssysteme und Ventildesign
- Erweiterte Diagnosemöglichkeiten in der Telemetrie zur frühzeitigen Fehlererkennung
- Robustere Protokolle für Betankungstests und Ausfallmodi
Was zu erwarten ist
In den kommenden Tagen wird das technische Team:
- Die Heliumversorgungswege systematisch prüfen, einschließlich Leitungen, Ventilen und Reglern.
- Sensordaten auswerten, um zwischen echtem Leck, Ventil- oder Sensorausfall zu unterscheiden.
- Defekte Komponenten auswechseln und anschließend Re-Tests durchführen.
- Fortlaufend die Missionsleitung und die Öffentlichkeit über Fortschritte informieren.
Für Beobachter bleibt wichtig zu verstehen, dass solche Verzögerungen in der Raumfahrt nicht ungewöhnlich sind und Ausdruck der Sicherheitskultur sind: lieber Zeit in Zusatzprüfungen investieren, als ein Risiko bei einem bemannten Start einzugehen.
Obwohl die unmittelbare Aufmerksamkeit auf Helium- und Wasserstoffsystemen liegt, umfassen die Prüfungen häufig eine breite Palette von Systemen, von der elektrischen Versorgung über die Software bis hin zu mechanischen Schnittstellen zwischen Rakete und mobilem Startturm. Diese ganzheitliche Herangehensweise stellt sicher, dass kein versteckter Fehler übersehen wird, der unter den extremen Bedingungen des Starts und der Raumfahrt kritisch werden könnte.
Zusammenfassend ist der Rollback zum Vehicle Assembly Building ein präventiver, aber notwendiger Schritt, um die Sicherheit der Besatzung und die Integrität der Mission zu gewährleisten. Die kommenden Wochen werden zeigen, ob eine Lösung gefunden werden kann, die einen April-Start ermöglicht, oder ob das Artemis-II-Manifest weiter angepasst werden muss.
Quelle: sciencealert
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