Probleme mit der Orion-Raumsonde bei der Artemis-II-Mission

Die Ankündigung überraschte niemanden, da die ursprünglich für 2024 geplante Artemis-II-Mission der NASA Anfang des Jahres verschoben wurde. Doch das Ausmaß der Verzögerung erregte Aufmerksamkeit: fast ein Jahr, bis September 2025. Bis dahin lag der Schwerpunkt auf Artemis III, der ersten Mondlandemission des Programms, die sich aufgrund der Unsicherheit über das Raumschiff von SpaceX immer wieder verzögerte. Systemische und extravehikuläre Fälle. Es bestehen weiterhin Zweifel am Zeitplan der Mission, doch nun haben sich die Bedenken hinsichtlich der Entwicklung des Programms auch auf Artemis II verlagert. Damals wurde berichtet, dass Probleme mit dem Hitzeschild und den Batterien die Verschiebung der eigentlich ersten bemannten Mission des Projekts und der ersten bemannten Umlaufbahn um den Mond seit mehr als einem halben Jahrhundert verursacht hätten. Orion-Schiff. Dank des OIG-Audits (Büro des Generalinspektors) von der NASA wissen wir mehr Details über diese Probleme. Und sie sind ernster als wir dachten.

Der Bericht beleuchtet die Schwierigkeiten, mit denen die Artemis-I-Mission im Dezember 2022 konfrontiert war. Über hundert Teile des Panzerungsmaterials trennten sich unerwartet und erzeugten Löcher von beträchtlicher Größe. Tatsächlich ist das Rätsel überraschend, wenn man bedenkt, dass der Hitzeschild der Orion-Raumsonde bereits zweimal getestet wurde, da wir die erste EFT-1-Mission im Jahr 2014 hinzufügen müssen. In diesem Fall waren die Wiedereintrittsgeschwindigkeiten niedriger – 8 km/s und 11 km/s – und der Schild bestand den Test ohne Zwischenfälle.

Denken wir daran, dass der hintere Hitzeschild von Orion mit einem Durchmesser von 5 Metern der größte ist, der jemals gebaut wurde. Für eine Raumkapsel – also beiseite legen Raumschiff oder Puran. Es wurde erlassen 186 Module aus Avcoat-Ablationsmaterial, einem Material, das auf dem Material der Apollo-Raumsonde basiert, sind mit einer Titanstruktur verbunden (jedes Modul hat eine einzigartige Form). Es handelt sich also um einen Stoff, der mehr Eigenschaften besitzt, als untersucht und bekannt sind. Der Schild muss beim Wiedereintritt einer Temperatur von 2760 °C standhalten. Der vordere Teil der Kapsel hingegen ist bedeckt 1.300 Keramikfliesen (Silica), die von denen abgeleitet sind, die im Hitzeschild des Space Shuttles verwendet werden. Die Hüllen sind zum Schutz mit Aluminium überzogen, was der Kapsel vor dem Start ein silbernes Finish verleiht.

Obwohl die Ursache für diesen übermäßigen Materialverlust nicht ermittelt werden konnte, geht das Unternehmen davon aus, dass es sich nicht um ein ernstes Sicherheitsproblem handelt. Überraschend ist jedoch, dass die NASA auf ein unerwartetes Verhalten eines Materials gestoßen ist, das üblicherweise in Fahrzeugen verwendet wird. Das ist auch nicht passiert. Die NASA untersucht, die Struktur des Hitzeschildes zu ändern oder einen anderen Wiedereintrittspfad mit geringerer Wärmebelastung einzuführen. Beide Ergebnisse, insbesondere das erste, können lange dauern, wenn man bedenkt, dass es sich um eine unbemannte Mission handelt und wenn die Änderungen so erheblich sind, muss das System erneut für unbemannte Flugzeuge zertifiziert werden. Die NASA hofft, noch vor Juli eine Antwort auf dieses Problem parat zu haben.

Eine weitere Sorge, die in dem Bericht erwähnt und von der NASA nicht veröffentlicht wurde, besteht darin, dass die vier Schrauben, mit denen die Kapsel am Servicemodul befestigt ist, beim Wiedereintritt stärker beschädigt wurden als erwartet (sie schmolzen stärker als in den Modellen angegeben). Durch die Verbindung der beiden Gefäßteile sind diese vier Punkte nicht wie der Rest des Hitzeschildes vor hohen Temperaturen geschützt und somit besonders kritische Bereiche. Wenn heiße Luft – nein, es ist kein Plasma – beim Wiedereintritt durch den Schraubenspalt sickert, kann dies zum Verlust von Fahrzeug und Besatzung führen. Die NASA geht davon aus, dass der durch diese Teile verursachte Verschleiß kein sehr schwerwiegender Vorfall ist, aber auch hier ist das unerwartete Ergebnis relevant, das die Modelle nicht vorhersagen konnten. Die Lösung der NASA bestand darin, Artemis II mit zusätzlichem Hitzeschutzmaterial auszustatten und die Propeller für zukünftige Missionen neu zu gestalten. Andererseits und noch überraschender war es der NASA nicht möglich, die Fallschirme der im Pazifischen Ozean versunkenen Artemis-I-Kapsel zurückzuholen und konnte daher deren Position nach dem Wiedereintritt nicht überprüfen.

Auch das Orion-Energiesystem gibt Anlass zur Sorge, da in diesem System während Artemis I 24 Anomalien registriert wurden. Dadurch waren einige Anlagen zeitweise ohne Strom. Die NASA kam zu dem Schluss, dass Strahlung die Ursache für die Anomalien war, und nahm Änderungen an der Software und den Verfahren der Mission vor, um die Probleme zu mildern. Die Prüfung befürchtet jedoch, dass die Ausfälle auf Redundanz oder eine schlechte Stromversorgung zurückzuführen sein könnten. Möglicher Verlust der Antriebskapazität oder des Drucks des Schiffes. Die Prüfung stellt erneut die Angemessenheit der Prüfung aller an der bemannten Mission von Artemis I vorgenommenen Änderungen in Frage. Zu diesen elektrischen Problemen müssen wir noch diejenigen im Zusammenhang mit Batterien hinzufügen. Die NASA stellte fest, dass die Batterien von Orion während des Abschaltens des Starts aufgrund starker Vibrationen und der Verkabelung der Artemis-II-Kapsel möglicherweise nicht gut funktionieren (einige dieser Kabel beeinträchtigen das Kohlendioxid-Entfernungssystem der Kapsel). Die NASA versucht, diese Probleme zu lösen, aber im Fall der Batterien kann die Ursache nicht identifiziert werden, und was die Verkabelung betrifft, sind einige Teile des Raumfahrzeugs schwer zugänglich oder auszutauschen. Ebene, daher ist der Prozess langsam.

Der Bericht führt Schäden an, die das SLS an Teilen der mobilen Trägerrakete ML-1 nach dem Verlassen der Raumsonde Orion verursacht habe. Insbesondere der Schaden, der durch einige Türen von Aufzügen, pneumatischen Systemen oder Geräten verursacht wurde, war sehr erheblich und erforderte eine Investition von 26 Millionen Dollar statt 5 Millionen Dollar für deren Reparatur. Auf jeden Fall war dies kein Vorfall, der Artemis II allzu sehr beeinträchtigen würde. Ein Ausfall einer der Deep Space Network (DSN)-Antennen der NASA in Goldstone, Kalifornien, führte zu einem viereinhalbstündigen Kommunikationsausfall.

Bemerkenswert ist, dass die in der Vergangenheit stark kritisierte SLS-Rakete bei der Artemis-I-Mission gute Leistungen erbrachte, ebenso wie das European Service Module (ESM) der Raumsonde Orion. Der OIG-Prüfungsbericht ist meiner Meinung nach sehr vernichtend und zeigt Probleme bei der Verwaltung und Entwicklung des Programms auf, insbesondere im Hinblick auf die Raumsonde Orion, die die Fähigkeit der NASA, Artemis II im Jahr 2025 zu starten, erheblich erschwert. Eine Verzögerung bis 2026 ist wahrscheinlicher, aber wenn die Änderungen, die die NASA und Lockheed Martin – Orions Hauptauftragnehmer – einführen müssen, um die Sicherheit von Artemis II zu gewährleisten, zu drastisch sind, wird es schwieriger, die Zertifizierung zu erhalten. Ein bemanntes Missionsfahrzeug. Angesichts dessen, was wir gesehen haben, ist es nicht auszuschließen, dass Artemis II ohne Besatzung startet.

Anmerkungen:

• https://oig.nasa.gov/wp-content/uploads/2024/05/ig-24-011.pdf