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Die erste Vulcan Centaur-Rakete der United Launch Alliance hat am Mittwochabend einen kritischen Teststart ihrer von Blue Origin gebauten BE-4-Haupttriebwerke abgeschlossen und damit eine von zwei verbleibenden technischen Hürden überwunden, bevor die Trägerrakete später in diesem Jahr für ihren Erstflug freigegeben wird.
Die beiden BE-4-Triebwerke der Vulcan-Rakete zündeten am Mittwoch um 21:05 Uhr EDT (Donnerstag 01:05 UTC) und brannten etwa sechs Sekunden lang und erzeugten einen Schub von fast einer Million Pfund, während Niederhaltevorrichtungen die Trägerrakete fest in den Startblöcken am Startplatz hielten 41.
„Das ist ein großer Meilenstein“, sagte Mark Peller, ULA-Vizepräsident für das Vulcan-Raketenprogramm. „Das kommt dem Abschuss einer Rakete so nahe wie möglich, ohne die Rakete tatsächlich abzufeuern. Es handelt sich also um einen vollständig integrierten Test aller Elemente in der Luft, der Bodensysteme, alles zusammen und durchläuft alles, was wir an einem normalen Tag tun würden.“ Start, bis hin zum eigentlichen Starten des Haupttriebwerks, alles außer dem Abfeuern der Rakete.“
Peller bezeichnete den Flight Readiness Firing als „unseren letzten großen Meilenstein auf dem Weg zum Start“ der ersten Vulcan Centaur-Rakete.
Das Startteam der ULA lud am Mittwochnachmittag Methan, flüssigen Wasserstoff und flüssigen Sauerstoff in die erste Stufe von Vulcan und die obere Stufe von Centaur. Anschließend wurde die Countdown-Uhr mehrere Stunden lang angehalten, damit die Ingenieure beurteilen konnten, ob ein Blitzeinschlag in der Nähe der Startrampe kritische Systeme beeinträchtigte .
Nach einer abschließenden Bereitschaftsumfrage des Startteams wurde der Countdown aus einer eingebauten Warteschleife bei T-minus 7 Minuten wieder aufgenommen und die Vulcan Centaur-Rakete schaltete auf internen Antrieb um und die Treibstofftanks stiegen auf Flugdruck, bevor sich Ventile öffneten, um Methan zuzulassen flüssiger Sauerstoff in die Schubkammern des BE-4-Triebwerks strömen.
Die Startsequenz für die Doppelmotoren begann bei T-minus 5 Sekunden. Die Triebwerke drosselten zwei Sekunden lang auf etwa 60 % Leistung, dann befahl der Flugcomputer der Rakete den BE-4, die Leistung zu verringern, bevor sie die Triebwerke abstellten. Bei der Probefeuerung trat eine Abgaswolke aus dem nach Osten gerichteten Flammengraben bei Plattform 41 aus.
„Nomineller Lauf!“ twitterte Tory Bruno, Geschäftsführerin der ULA.
Die beiden BE-4-Triebwerke der Vulcan-Rakete wurden von Blue Origin gebaut, gegründet vom Milliardär Jeff Bezos. Blue Origin plant, eine Gruppe von sieben BE-4-Triebwerken in seiner eigenen New Glenn-Rakete einzusetzen, die sich noch in einem früheren Entwicklungsstadium befindet.
„Es gibt nichts Süßeres in der Raketentechnik als das Wort ‚nominal‘“, twitterte Bezos am Mittwochabend. „Herzlichen Glückwunsch an dich, Tory, und das ganze Team!“
ULA-Techniker rollten die Vulcan-Centaur-Rakete am Dienstag aus ihrem vertikalen Hangar zum Flugplatz 41 der Cape Canaveral Space Force Station, um sich auf den Testabschuss vorzubereiten.
Das Flugbereitschaftsfeuer war der Höhepunkt einer Reihe von Tests und Countdown-Proben in Cape Canaveral zur Vorbereitung des ersten Vulcan-Testflugs. Zuletzt lud das ULA-Startteam während eines Tanktests am 12. Mai Methan, flüssigen Wasserstoff und flüssigen Sauerstoff in den Vulcan-Booster und seine Centaur-Oberstufe.
ULA verlegte die Vulcan Centaur-Rakete nach dem Tanktest am 12. Mai zurück zur Vertical Integration Facility, um „Anpassungen“ am Fahrzeug vorzunehmen. Zu den Änderungen gehörten die Anpassung einer Einstellung an den Bodenhydraulikdruck, die Änderung der Nachfüllrate für flüssigen Sauerstoff und die Änderung des Spül- und Kühlgasflusses zu den Zündern des BE-4-Triebwerks, so Tory Bruno, CEO von ULA.
Nachdem diese Änderungen abgeschlossen waren, planten die Bodenteams, den Flugbereitschaftsschuss am 25. Mai durchzuführen, aber ULA verschob den Testschuss, nachdem ein Problem mit dem Zündsystem des BE-4-Triebwerks festgestellt wurde. Dies führte dazu, dass die Rakete zur Fehlerbehebung in den Hangar zurückgebracht wurde, bevor ULA am Dienstag die Vulcan-Trägerrakete zurück zum Flugplatz 41 rollte.
ULA gibt an, zusätzliche Instrumente an der Rakete installiert zu haben, um die Leistung der Triebwerke während des Flugbereitschaftsfeuers zu überwachen. Die Ingenieure werden die nächsten Wochen damit verbringen, die Daten des Testfeuers zu analysieren, um sicherzustellen, dass alles wie geplant funktioniert.
Ein Startplan für den ersten Vulcan Centaur-Flug bleibt jedoch unklar.
Laut ULA ist das Qualifizierungsprogramm der Vulcan-Rakete zu mehr als 98 % abgeschlossen, einschließlich der noch nicht abgeschlossenen Arbeiten im Zusammenhang mit den letzten Bodentests der Centaur-Oberstufe der Vulcan-Rakete. Eine Wasserstoffexplosion im März unterbrach einen Strukturtest der Centaur-Oberstufe des Vulcan im Marshall Space Flight Center der NASA in Huntsville, Alabama.
Die Explosion beschädigte den Prüfstand und einen Testgegenstand der Centaur-Oberstufe. Die Vulcan-Rakete verwendet ein größeres, verbessertes Modell der Centaur-Oberstufe, die derzeit auf der Atlas-5-Rakete der ULA fliegt
Wenn die Ingenieure feststellen, dass sie keine Änderungen an der Centaur-Oberstufe der ersten Vulcan-Rakete vornehmen müssen, könnte der Testflug diesen Sommer starten. In seinen Bemerkungen letzten Monat sagte Bruno, dass sich die Mission bis später in diesem Jahr verzögern könnte, wenn Korrekturmaßnahmen an der Centaur erforderlich seien.
„In Erwartung der Datenüberprüfung und der Untersuchungsergebnisse werden wir einen Plan für den Start entwickeln“, sagte ULA in einer Erklärung am Mittwochabend. „Tests sind ein wesentlicher Bestandteil unseres Entwicklungsprogramms für Trägerraketen, und wir werden fliegen, wenn wir glauben, dass der Start sicher ist.“
ULA ist ein 50:50-Joint Venture zwischen Lockheed Martin und Boeing, die 2006 ihre Atlas- und Delta-Raketenprogramme zusammengelegt haben. Die Vulcan-Rakete wird in mehreren Konfigurationen fliegen, wobei eine unterschiedliche Anzahl an anschnallbaren Feststoffraketenboostern und verschiedene Nutzlastverkleidungsgrößen verfügbar sind auf jedem Flug, abhängig von den Missionsanforderungen.
Die Vulcan-Rakete für den ersten Testflug des Programms trägt eine farbenfrohe Lackierung mit einer leuchtend roten Flamme an der Seite der 5,4 Meter langen ersten Stufe. Für die Tanktests und das Flugbereitschaftsfeuer ist die Vulcan-Rakete weder mit Feststoffraketenboostern noch mit einer Nutzlastverkleidung ausgestattet. In dieser Konfiguration ist das Fahrzeug etwa 166 Fuß (50,7 Meter) hoch.
Nachdem der Testschuss abgeschlossen war, plante ULA, die Treibstofftanks der Rakete zu entleeren und die Vulcan Centaur zur Inspektion in ihren Hangar zurückzubringen. Techniker müssen möglicherweise die Wärmedecken rund um die Triebwerke anpassen oder ersetzen, die durch die Probezündungen versengt worden sein könnten. ULA wird außerdem Einwegzünder an den BE-4-Triebwerken austauschen, bevor mit den letzten Startvorbereitungen fortgefahren wird.
Der Erstflug der Vulcan-Rakete wird der erste Start sein, bei dem die neuen methanbetriebenen BE-4-Triebwerke von Blue Origin zum Einsatz kommen. Bei Vollgas kann jedes BE-4-Triebwerk etwa 550.000 Pfund Schub erzeugen. Zwei davon werden jede Vulcan-Kernstufe antreiben, wobei null, zwei, vier oder sechs Feststoffraketen-Booster in den ersten Flugminuten für zusätzlichen Schub sorgen.
Bodenteams werden zwei von Northrop Grumman gebaute Feststoffbooster und die von Beyond Gravity, früher bekannt als Ruag Space, gelieferte Nutzlastabdeckung installieren.
Die Centaur-Oberstufe der Vulcan-Rakete, Centaur 5 genannt, ist eine Weiterentwicklung der Oberstufen, die derzeit auf der Atlas-5-Rakete der ULA eingesetzt werden. Der Centaur 5 hat einen größeren Durchmesser, um größere kryogene Wasserstoff- und Sauerstofftreibstofftanks sowie zwei Aerojet Rocketdyne RL10-Triebwerke aufzunehmen. Der mit der Atlas-5-Rakete fliegende Centaur fliegt normalerweise mit einem einzigen Triebwerk.
Sobald alle Vulcan-Raketenkonfigurationen betriebsbereit sind, wird die neue Rakete die Auftriebsfähigkeiten, die derzeit alle ULA-Raketen bieten, vollständig ersetzen und erweitern. Die größte Vulcan-Raketenvariante mit einer einzigen Kernstufe und verbesserten Triebwerken der Oberstufe, die in den nächsten Jahren in Betrieb gehen wird, wird über eine größere Tragfähigkeit für Nutzlasten verfügen als die Delta 4-Heavy von ULA, die über drei miteinander verbundene Flüssigtreibstoff-Booster der ersten Stufe verfügt .
Der Vulcan Centaur mit verbesserten Oberstufentriebwerken wird in der Lage sein, eine Nutzlast von bis zu 60.000 Pfund (27,2 Tonnen) in eine niedrige Erdumlaufbahn zu befördern.
Letztendlich plant ULA, die wiederverwendeten BE-4-Triebwerke aus Vulcan-Starts zurückzugewinnen, jedoch nicht die gesamte erste Stufe.
ULA stellte die Vulcan-Rakete im Jahr 2015 vor und strebte dann einen ersten Start des neuen Fahrzeugs im Jahr 2019 an. Das Unternehmen entschied sich 2018 für den BE-4-Motor von Blue Origin für das Antriebssystem der ersten Stufe. Damals hatte ULA das Ziel, den ersten Vulcan-Test zu starten Flug im Jahr 2020.
Doch Verzögerungen, die hauptsächlich auf Probleme bei der Produktion und Erprobung des BE-4-Triebwerks zurückzuführen waren, führten dazu, dass der erste Vulcan-Testflug um mehrere Jahre verschoben werden musste. Bruno sagte Anfang des Monats, dass Blue Origin und ULA vor dem ersten Vulcan-Start die letzten Qualifikationstests des BE-4-Motors abgeschlossen und damit eine Hürde genommen hätten, die das Debüt von Vulcan Anfang dieses Jahres immer noch zu verzögern drohte.
Bei ihrem ersten Flug wird die Vulcan-Rakete einen von Astrobotic entwickelten kommerziellen Mondlander starten, der versuchen wird, eine Reihe von NASA-Experimenten und technischen Demo-Nutzlasten auf die Mondoberfläche zu befördern. Der astrobotische Lander mit dem Namen Peregrine ist Teil des Commercial Lunar Payload Services Program der NASA, das Fahrten zum Mond für behördliche Nutzlasten auf kommerziellen Raumschiffen kauft.
An Bord des ersten Vulcan-Starts werden auch zwei Prototyp-Satelliten für Amazons Kuiper-Breitbandnetz sein.
Die Vulcan-Rakete der ULA wurde von der US Space Force ausgewählt, um in den nächsten fünf Jahren die meisten großen nationalen Sicherheitssatelliten des Militärs zu starten. Das Militär benötigt zwei „Zertifizierungsflüge“ der Vulcan-Rakete, bevor sie für Startmissionen der nationalen Sicherheit zugelassen wird.
Ein zweiter Vulcan-Testflug ist für Anfang 2024 mit dem Raumflugzeug Dream Chaser von Sierra Space geplant, einem neuen Nachschubschiff für die Internationale Raumstation. Darauf folgt der erste Vulcan-Start mit einer militärischen Nutzlast für die nationale Sicherheit.
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