Die NASA versteht immer noch nicht die Ursache des Problems mit dem Orion-Hitzeschild

NASA-Beamte erklärten die Artemis-I-Mission Ende 2021 für erfolgreich, und dieser Einschätzung kann man kaum widersprechen. Die Space Launch System-Rakete und das Orion-Raumschiff funktionierten bei einem unbemannten Flug, der sie um den Mond und zurück zur Erde führte, nahezu fehlerfrei und bereiteten die Bühne für Artemis II, die erste Besatzungsmission des Programms.

Aber eines der Dinge, die die Ingenieure auf Artemis I sahen und die nicht ganz den Erwartungen entsprachen, war ein Problem mit dem Hitzeschild der Orion-Raumsonde. Als die Kapsel am Ende der Mission zurück in die Erdatmosphäre schoss, wurde der Hitzeschild auf eine andere Art und Weise abgebaut oder abgebrannt, als von Computermodellen vorhergesagt.

Beim Wiedereintritt der Artemis I löste sich mehr verkohltes Material als erwartet vom Hitzeschild, und die Art und Weise, wie es sich löste, war etwas ungleichmäßig, sagten NASA-Beamte. Der Hitzeschild von Orion besteht aus einem Material namens Avcoat, das verbrennt, wenn das Raumschiff mit 25.000 Meilen pro Stunde (40.000 km pro Stunde) in die Atmosphäre stürzt. Als Orion vom Mond zurückkam, erlebte er Temperaturen von bis zu 2.760 °C (5.000 °F), heißer als ein Raumschiff, wenn es aus der erdnahen Umlaufbahn wieder in die Atmosphäre eintritt.

Trotz Problemen mit dem Hitzeschild landete die Raumsonde Orion sicher im Pazifischen Ozean. Ingenieure entdeckten die ungleichmäßige Verkohlung bei Inspektionen nach dem Flug.

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Amit Kshatriya, der die Entwicklung der Artemis-Missionen in der Explorationsabteilung der NASA überwacht, sagte am Freitag, dass die Agentur immer noch nach der Ursache des Hitzeschildproblems suche. Manager möchten sicherstellen, dass sie die Ursache verstehen, bevor sie mit Artemis II fortfahren, das die Astronauten Reid Wiseman, Victor Glover, Christina Koch und Jeremy Hansen auf einen zehntägigen Flug um die andere Seite des Mondes schicken wird.

Dies wird das erste Mal seit der letzten Apollo-Mission im Jahr 1972 sein, dass Menschen in die Nähe des Mondes fliegen. Im Januar kündigte die NASA eine Verzögerung des Starts von Artemis II von Ende 2024 auf September 2025 an, was hauptsächlich auf die ungelöste Untersuchung der Hitzeschild-Frage zurückzuführen ist .

„Wir sind immer noch mitten in unserer Untersuchung der Leistung des Hitzeschilds von Artemis I“, sagte Kshatriya am Freitag bei einem Treffen mit einem Ausschuss des NASA-Beirats.

Ingenieure haben kleinere Hitzeschildtests in Windkanälen und Lichtbogenstrahlanlagen durchgeführt, um besser zu verstehen, was zu der ungleichmäßigen Verkohlung auf Artemis I geführt hat. „Wir nähern uns der endgültigen Antwort in Bezug auf diese Ursache“, sagte Kshatriya.

NASA-Beamte sagten zuvor, dass es unwahrscheinlich sei, dass sie Änderungen am bereits auf der Orion-Raumsonde für Artemis II installierten Hitzeschild vornehmen müssten, schlossen dies jedoch nicht aus. Eine Neugestaltung oder Modifikation des Orion-Hitzeschilds auf Artemis II würde die Mission wahrscheinlich um mindestens ein Jahr verzögern.

Stattdessen analysieren Ingenieure alle möglichen Flugbahnen, die die Raumsonde Orion nehmen könnte, wenn sie am Ende der Artemis-II-Mission wieder in die Atmosphäre eintritt. Auf Artemis I flog Orion ein Skip-Reentry-Profil, bei dem es in die Atmosphäre eintauchte, zurück in den Weltraum sprang und dann einen letzten Abstieg in die Atmosphäre durchführte, ähnlich wie ein Stein, der über einen Teich hüpft. Dieses Profil ermöglicht es Orion, präzisere Wasserungen in der Nähe von Bergungsteams im Pazifischen Ozean durchzuführen und reduziert die G-Kräfte auf das Raumschiff und die Besatzung darin. Außerdem wird die Wärmebelastung des Raumfahrzeugs in zwei Phasen aufgeteilt.

Die Apollo-Missionen flogen ein direktes Wiedereintrittsprofil. Es gibt auch einen Wiedereintrittsmodus, den sogenannten ballistischen Eintritt, bei dem das Raumschiff ungelenkt durch die Atmosphäre fliegen würde.

Das verkohlte Material begann in der ersten Phase des Wiedereintritts des Behälters vom Hitzeschild abzufliegen. Ingenieure untersuchen, wie sich das Skip-Wiedereintrittsprofil auf die Leistung des Orion-Hitzeschilds auswirkt. Die NASA möchte verstehen, wie sich der Orion-Hitzeschild während jeder der möglichen Wiedereintrittsflugbahnen von Artemis II verhalten würde.

„Wir lassen die Analyseteams sagen: ‚Okay, was können wir tolerieren, unabhängig von den Einschränkungen, die es geben wird?‘“ sagte Kshatriya.

Sobald die Beamten die Ursache für die Verkohlung des Hitzeschilds verstehen, werden die Ingenieure bestimmen, welche Flugbahn Artemis II beim Wiedereintritt fliegen muss, um das Risiko für die Besatzung zu minimieren. Anschließend werden sich die Manager damit befassen, das zu entwickeln, was die NASA als Flugbegründung bezeichnet. Im Wesentlichen handelt es sich dabei um einen Prozess, bei dem man sich davon überzeugt, dass das Raumschiff flugsicher ist.

„Wenn wir alles zusammenfügen, haben wir entweder eine Flugbegründung oder nicht“, sagte Kshatriya.

Unter der Annahme, dass die NASA die Flugbegründung für Artemis II genehmigt, wird es weitere Diskussionen darüber geben, wie sichergestellt werden kann, dass die Orion-Hitzeschilde bei nachgelagerten Artemis-Missionen sicher fliegen können, bei denen es zu schnelleren Wiedereintrittsprofilen kommen wird, wenn Astronauten von Landungen auf dem Mond zurückkehren.

In der Zwischenzeit laufen die Vorbereitungen für die Raumsonde Orion für Artemis II im Kennedy Space Center der NASA weiter. Die Besatzungs- und Servicemodule für Artemis II wurden Anfang des Jahres zusammengefügt, und die gesamte Orion-Raumsonde befindet sich nun für Umwelttests in einer Vakuumkammer.