Die Starliner-Crew-Kapsel von Boeing erreichte am Freitagabend schließlich die Internationale Raumstation mit einem „nagelbeißenden“ Rendezvous und Andocken, wobei mehrere technische Störungen überwunden wurden, um ein lang erwartetes Ziel für das Raumschiff zu erreichen, bevor die NASA es für die Beförderung von Astronauten zum Forschungskomplex freigibt.
Die Mannschaftskapsel dockte am vorderen Ende des Harmony-Moduls der Station am Freitag um 20:28 Uhr EDT (Samstag 0028 GMT) an und nutzte eine sichtbasierte Navigation, um sich selbst autonom zum Andockziel zu führen.
Es gab keine Astronauten auf dem Starliner-Raumschiff, das Freitagnacht angedockt hat, aber das für Menschen zugelassene Schiff soll Menschen zur und von der Raumstation befördern. Der Boeing-Besatzungsträger startete am Donnerstagabend von Cape Canaveral auf einer Atlas-5-Rakete der United Launch Alliance und begann die Orbital Flight Test-2-Mission, eine Shakedown-Kreuzfahrt für die gummibonbonförmige Kapsel.
Das Boeing Starliner-Raumschiff glitt zu einer Andockstelle neben dem Fährschiff der Dragon-Crew von SpaceX, was das erste Mal war, dass die beiden kommerziellen Crew-Auftragnehmer der NASA gleichzeitig Kapseln an der Station befestigten.
Das Andocken war ein „sehr historischer Tag“ für das kommerzielle Crew-Programm der NASA, sagte Steve Stich, der NASA-Manager, der die Festpreis-Crew-Transportverträge der Agentur mit Boeing und SpaceX überwacht. Die Verträge wurden nach der Stilllegung der Space-Shuttle-Flotte der NASA unterzeichnet, wodurch die Vereinigten Staaten ohne eigene Startfähigkeit für die Besatzung zurückblieben.
„Unser Ziel war es, zwei redundante Mannschaftstransportsysteme zu haben“, sagte Stich. „Das war von Anfang an unser Ziel, und heute wurde dieses Ziel wahr, als Starliner andockte.“
Die NASA investierte rund 5 Milliarden US-Dollar in das Design und die Entwicklung der Besatzungskapseln SpaceX Dragon und Boeing Starliner sowie weitere Milliarden für Transportdienste, sobald das Raumschiff für bemannte Flüge zertifiziert wurde.
Die Unternehmen haben auch ein nicht näher bezeichnetes Maß an privater Finanzierung bereitgestellt, eine Anforderung im Rahmen der öffentlich-privaten Partnerschaftsvereinbarung, die seit 2010 vom kommerziellen Crew-Programm der NASA verfolgt wird.
Das Starliner-Programm läuft mit Jahren Verspätung nach einem Testflug im Jahr 2019 – bekannt als OFT-1 – der durch Softwareprobleme unterbrochen wurde und das Raumschiff daran hinderte, die Raumstation zu erreichen. Boeing versuchte im vergangenen August, eine Wiederholung des Testflugs 2019 zu starten, aber Beamte brachen den Start ab, nachdem sie festsitzende Ventile im Antriebssystem der Kapsel gefunden hatten.
Nachdem die Software- und Ventilprobleme behoben waren, hob Boeings Starliner-Crew-Kapsel am Donnerstag ab, kam sicher im Orbit an und machte sich auf den Weg zur Raumstation. Das Raumschiff hat auf der Reise zum umlaufenden Forschungsaußenposten mehrere technische Probleme überstanden.
Zu den bisher wichtigsten technischen Problemen bei der OFT-2-Mission gehören der Ausfall von vier Raketendüsen am Starliner-Servicemodul, Druckspitzen in zwei Wärmekühlkreisläufen und ein Problem mit dem Andocksystem der Kapsel, das kurz vor der Verbindung mit dem Weltraum entdeckt wurde Bahnhof.
Das 15 Fuß breite (4,6 Meter) Starliner-Raumschiff hielt seine Position etwa 10 Meter (32 Fuß) von der Station entfernt für mehr als eine Stunde, eine Verzögerung, die hauptsächlich durch ein Problem mit einem Backup-System am von der NASA entworfenen Andockmechanismus verursacht wurde die Nase der Mannschaftskapsel. Bodenlotsen zogen den Andockring ein und aus, setzten das System zurück und gaben dann grünes Licht für Starliner, um zum Andocken einzudringen.
Die Wärmebild-Navigationssensoren von Starliner – Teil des Vision-based, Electro-Optical Sensor Tracking Assembly oder VESTA-Systems des Raumfahrzeugs – sammelten Daten über die Reichweite und Annäherungsgeschwindigkeit zwischen dem Raumfahrzeug und der Raumstation.
„Die Technologie rund um VESTA ist wirklich erstaunlich. Es war wirklich sehenswert“, sagte Mark Nappi, Starliner-Programmmanager von Boeing. „Und es war wirklich spannend zu beobachten, wie dieses Fahrzeug eine Weile dort draußen stand, bis es Zeit war, hereinzukommen. Also viele sehr glückliche Leute im Boeing-Programm heute wegen dem, was wir gesehen haben.“
Kontakt und Erfassung.
Boeings Starliner-Crew-Kapsel ist zum ersten Mal auf der Internationalen Raumstation angekommen und hat damit ein wichtiges Ziel für diesen unbemannten Orbitalflugtest erreicht.https://t.co/aw0ThNxJbJ pic.twitter.com/chMvuu4TaO
– Raumfahrt jetzt (@SpaceflightNow) 21. Mai 2022
Die siebenköpfige Besatzung der Internationalen Raumstation überwachte die Annäherung des Raumfahrzeugs und testete ihre Fähigkeit, Befehle über ein bidirektionales Funkkommunikationssystem an den Starliner zu senden. Die Astronauten Kjell Lindgren und Bob Hines planen, am Samstag Luken zu öffnen und die Mannschaftskabine des Starliners zu betreten.
Lindgren und Hines werden das Innere der Kapsel inspizieren und Stimmkontrollen über das Kommunikationssystem des Raumfahrzeugs durchführen. Die Astronauten werden auch etwa 500 Pfund (227 Kilogramm) Lebensmittel, Elektronik und Zubehör auspacken, die vom Starliner-Testflug geliefert wurden, und sie durch Fracht ersetzen, die für die Rückkehr zur Erde gekennzeichnet ist.
Für die OFT-2-Mission platzierte Boeing einen instrumentierten Testdummy auf dem Sitz des Starliner-Kommandanten, um Daten über die Umgebungen zu sammeln, die Astronauten bei zukünftigen Missionen sehen werden. Die Schaufensterpuppe mit dem Namen „Rosie“ nach der Ikone des Zweiten Weltkriegs, Rosie the Riveter, trägt einen blauen Boeing-Raumanzug.
Der Starliner wird frühestens am 25. Mai von der Raumstation abdocken, um zur Erde zurückzukehren, mit dem Ziel einer fallschirmgestützten, airbaggepolsterten Landung im White Sands Space Harbor in New Mexico.
NASA- und Boeing-Ingenieure werden die Ergebnisse der OFT-2-Mission auswerten, bevor sie den Start des Crew Flight Test, der ersten Starliner-Mission mit Astronauten an Bord, genehmigen.
Beamte sagten vor dem OFT-2-Start, dass Boeing beabsichtigt, die nächste Crew-Kapsel bis Ende des Jahres flugbereit zu haben, aber die Manager werden sich nicht auf einen Startplan festlegen, bis sie die Ergebnisse der unbemannten Demo-Mission ausgewertet haben.
„Wir wären jetzt nicht hier, wenn wir nicht zuversichtlich wären, dass dies eine erfolgreiche Mission sein würde“, sagte Butch Wilmore, einer aus einer Gruppe von NASA-Astronauten, die dem Starliner-Programm zugeteilt sind, in einer Pressekonferenz vor dem OFT-2 starten. „Aber es gibt immer unbekannte Unbekannte. Das hat uns historisch immer gebracht. Es sind diese Dinge, von denen wir nichts wissen und die wir nicht erwarten.“
Während die Dragon-Kapsel von SpaceX im Mai 2020 erstmals mit Astronauten gestartet ist, ist Boeings Starliner nach der abgekürzten OFT1-Mission zweieinhalb Jahre am Boden. Gemäß den Bedingungen seines Vertrags mit der NASA war Boeing wegen der Verzögerungen am Haken und nahm eine Gebühr von 595 Millionen US-Dollar ein, um die neue OFT-2-Testmission zu bezahlen.
SpaceX dockte seine für Menschen geeignete Dragon-Kapsel im März 2019 auf einem unbegrenzten Testflug ähnlich der OFT-2-Mission des Starliners an die Raumstation an.
Nach OFT-2 und nach dem nächsten Testflug mit Astronauten plant die NASA, das Starliner-Raumschiff für regelmäßige Rotationsmissionen der Besatzung zur Raumstation zu zertifizieren. Die Agentur plant, zwischen den Raumschiffen Starliner und Dragon zu wechseln und so eine „unähnliche Redundanz“ für den Zugang der Besatzung zur Station bereitzustellen.
„Wir werden uns auf diese Mission konzentrieren, die Flugtestziele und uns auf die Flugtestziele für den Crew Flight Test vorbereiten, der am Ende das Ziel der Zertifizierung hat, damit wir als NASA es haben können regelmäßig geplante, ungleiche, überflüssige Flüge zur Internationalen Raumstation“, sagte Mike Fincke, ein weiterer NASA-Astronaut, der dem Starliner-Programm folgt. „Also können wir aufsteigen, einen Flug mit Boeing, einen Flug mit SpaceX.“
Aber die OFT-2-Mission des Starliner hat noch einige Ziele zu erreichen, bevor sie in New Mexico landet. Und Ingenieure werden Daten von den Triebwerken, dem Kühlsystem und dem Andockmechanismus des Raumfahrzeugs analysieren, um sicherzustellen, dass diese Probleme den Crew-Testflug nicht beeinträchtigen.
Laut Nappi haben sich die Ingenieure auf etwa drei „plausible“ Ursachen für das Abschalten von zwei von 12 nach hinten gerichteten orbitalen Manövrier- und Lageregelungs- (OMAC-) Triebwerken des Starliner-Servicemoduls während eines Orbit-Insertion-Brands kurz nach dem Start am Donnerstag geeinigt. Details zu möglichen Ursachen nannte er nicht.
Zwei kleinere Triebwerke des Reaktionssteuerungssystems funktionierten während des Rendezvous des Starliners mit der Raumstation am Freitag nicht mehr. Aber das Raumschiff hat „tonnenweise Redundanz“, sagte Stich, und Bodenteams in Houston räumten den Starliner ab, um seinen Anflug auf die 450 Tonnen schwere Raumstation fortzusetzen.
Das Servicemodul des Starliner-Raumfahrzeugs verfügt über vier große Startabbruchtriebwerke, die nur im Notfall während des Aufstiegs in den Weltraum zum Einsatz kommen. Es gibt 20 OMAC-Triebwerke auf dem Servicemodul – 12 davon sind nach hinten gerichtet – und 28 kleinere Reaktionssteuerungssystem-Jets, die zum Ausrichten verwendet werden. Weitere 12 Triebwerke auf dem wiederverwendbaren Starliner-Besatzungsmodul halten die Kapsel beim Wiedereintritt in der richtigen Position, nachdem das Einweg-Servicemodul am Ende der Mission abgeworfen wurde.
Das Kühlsystem regelt die Temperatur des Starliner-Raumfahrzeugs. Auf dem Starliner-Raumschiff gibt es zwei Kühlmittelkreisläufe, von denen jeder eine freonähnliche Flüssigkeit verwendet, um die vom Raumschiff erzeugte Wärme zu den Kühlern zu transportieren.
Stich sagte, dass Feuchtigkeit in das Kühlmittel gelangt sein könnte, was zu steigenden Drücken und kälteren als erwarteten Temperaturen in den Kreisläufen des Wärmeregelungssystems geführt hätte. Mission Control reagierte vor dem Problem, weil es ernst war.
„Sie waren in der Lage, diese Heizkörper zu umgehen und die Flüssigkeit aufzuwärmen“, sagte Stich. „Die Schleife erholte sich sehr schnell. Und dann haben sie diese Technik zu verschiedenen Zeiten auf beiden Schleifen angewendet, um die Docking-Sequenz heute zu verwalten, und es hat wirklich gut funktioniert. Wir hatten viel Spielraum. Beide Schleifen waren in Betrieb.“
„Das Team hat das bemerkt, bevor wir dort ein echtes Problem hatten“, sagte Nappi. „Sie sahen wirklich einige Warnzeichen für den Anstieg des Pumpendrucks, was darauf hindeutete, dass wir möglicherweise ein Kühlmittel hatten, das … entweder Eis darin bekam oder nur die Dichte der (Flüssigkeit) dicker wurde.“
„Diese innovative Technik, die Kühler zu umgehen, hat uns wirklich den Tag gerettet“, sagte Stich.
„Wir haben in den letzten 24 Stunden so viel von dieser Mission und den Daten gelernt, die wir von der Mission erhalten, und wir haben das System wirklich vollständig überprüft“, sagte Kathy Lueders, stellvertretende Administratorin der Raumfahrtdirektion der NASA. „All dieses Lernen wird uns helfen, unser ultimatives Ziel zu erreichen, unsere Crews auf diesem nächsten Flug zu fliegen.“
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