Das Frachtraumschiff befördert keine Menschen. Ist es ein bemanntes Raumschiff?

Frachtraumschiffe sind das Rückgrat der bemannten Raumfahrt. Ohne sie könnte die Raumstation eines Landes nicht aufrechterhalten werden. Wenn wir die historischen Ursprünge der wichtigsten Raumfahrzeuge der Welt im Detail betrachten, stellen wir interessanterweise fest, dass die Beziehung zwischen bemannten Raumfahrzeugen, Frachtraumfahrzeugen und Raumstationen nicht nur eine einfache Andockbeziehung im Weltraum ist, sondern dass es viele Ähnlichkeiten in Technologie und Ideen gibt.

Globale Raumschiffaufstellung: sieben Passagier- und sechs Frachtraumschiffe

Derzeit gibt es weltweit drei Arten von Raumfahrzeugen, die bemannte Flugmissionen durchführen: Sojus MS, Shenzhou und Crew Dragon. Darüber hinaus befinden sich Lockheed Martins Orion, Boeings Starliner und Chinas neue Generation bemannter Raumfahrzeuge in der Entwicklung. Russlands Raumschiff „Sea Eagle“ soll sich in der Entwicklung befinden, es wurden jedoch keine detaillierten Fortschrittsangaben veröffentlicht. Darüber hinaus verlief die Entwicklung der Angara-Rakete, die die Sea Eagle ins All bringen soll, nicht reibungslos, was sich wahrscheinlich auf den Startplan auswirken wird.

Sojus-Raumschiff löst sich von der Internationalen Raumstation

Renderings von interstellaren Raumfahrzeugflügen

Derzeit gibt es weltweit sieben verschiedene Typen von Frachtraumfahrzeugen, nämlich das russische „Progress“, das chinesische „Tianzhou“, die amerikanischen „Cygnus“, das „Dragon Cargo“, das „Dream Chaser“-Raumschiff, das japanische H2 Rocket Transfer Vehicle (HTV) und das europäische Automatic Transfer Vehicle (ATV). Der Dream Chaser befindet sich jedoch noch in der Entwicklung und die Produktion von Cargo Dragon, ATV und HTV wurde gerade eingestellt.

Cygnus-Raumsonde nähert sich der Internationalen Raumstation

3 verschiedene Designideen

Diese Raumfahrzeuge verwenden drei verschiedene Designkonzepte. Den ersten Typ von Frachtraumschiffen kann man als reine Frachtraumschiffe bezeichnen. Das bedeutet, dass sie nur für den Transport von Materialien vom Boden zur Raumstation zuständig sind und dann als Müllwagen fungieren und in die Atmosphäre zurückkehren, um zu verbrennen. Die zweite Kategorie kann als Mehrzweckkategorie bezeichnet werden. Sie liefern nicht nur Versorgungsgüter an die Raumstation, sondern docken auch für längere Zeit an der Raumstation an und dienen den Astronauten als temporäre Druckkabine zum Arbeiten, Ausruhen und Wohnen. Natürlich können sie auch als Lager dienen. Die dritte Kategorie sind wiederverwendbare Raumfahrzeuge.

Der erste Raumfahrzeugtyp wird durch das russische Raumfahrzeug Progress repräsentiert, und der zweite Raumfahrzeugtyp umfasst das chinesische Raumfahrzeug Tianzhou, das amerikanische Raumfahrzeug Cygnus sowie ATV und HTV. Der dritte Typ wird durch „Crew Dragon“ und „Dream Chaser“ repräsentiert.

Japans HTV-Frachtraumschiff erreicht die Internationale Raumstation

Es gibt keine klare Unterscheidung zwischen diesen Raumfahrzeugtypen. Bemannte Raumfahrzeuge sind im Allgemeinen in der Lage, eine Mischung aus Passagieren und Fracht zu transportieren. Auch bei „Crew Dragon“ und „Starliner“ kommt ein Modell mit abnehmbaren Sitzen zum Einsatz, wobei üblicherweise drei Sitze entfernt werden, um die Ladekapazität zu erhöhen. Einige Frachtraumschiffe werden aus bemannten Raumfahrzeugen umgebaut. Das typischste davon ist das Raumschiff Progress, das durch Entfernen des Orbitalmoduls aus dem Raumschiff Sojus entwickelt wurde.

Einige Frachtraumfahrzeuge sind Vorläufermodelle bemannter Raumfahrzeuge und ermöglichen bahnbrechende Fortschritte in verwandten Technologien wie der Struktur, Rückkehr und Landung von Raumfahrzeugen. Sobald diese Technologien erfolgreich sind, werden weitere Durchbrüche in Technologien für bemannte Flüge erzielt. Dies ist beim Frachtraumschiff Dragon der Fall, das heißt, das Entwicklungsmodell des Raumschiffs Dragon und des Raumschiffs Progress ist entgegengesetzt. In gewisser Weise ist das Frachtraumschiff Dragon ein vereinfachtes Modell eines bemannten Raumschiffs. Mit diesem vereinfachten Modell können auf der Grundlage desselben Satzes von Konstruktionsplänen zwei Raumfahrzeuge für unterschiedliche Zwecke erstellt werden, was für die Vereinfachung des Arbeitsaufwands von großer Bedeutung ist. Auch die Raumsonde Dream Chaser versucht, diesen Entwicklungsweg einzuschlagen, war bisher jedoch nicht erfolgreich. Es wurde auch erwogen, ATV in ein bemanntes Raumfahrzeug umzuwandeln, die Produktion dieses Modells wurde jedoch auf halbem Weg eingestellt.

Einige Frachtraumschiffe wurden von Anfang an unabhängig voneinander entwickelt. Von Beginn ihrer Konstruktion an berücksichtigten sie keine bemannten Hin- und Rückflugfunktionen, einschließlich der Raumfahrzeuge Tianzhou, HTV und Cygnus. Sie müssen nicht die Verantwortung für den Eintritt und Austritt der Astronauten in die Atmosphäre tragen und verfügen daher nicht über die für die Rückkehr erforderliche ablative Materialschicht, das Fallschirmsystem, das pneumatische Steuerungssystem, das Rückstoßraketenlandesystem usw. Es handelt sich dabei um echte „Einbahn-Lastwagen“. Einige Konstrukteure hatten einmal erwogen, diese Art von Raumfahrzeug in ein Modell für Hin- und Rückflüge zwischen Erde und Himmel umzuwandeln, um zumindest einige Beispiele für Weltraumexperimente mitzubringen. Doch keines dieser Experimente wurde verwirklicht. Solche Missionen werden heute mit bemannten Raumfahrzeugen durchgeführt, die sowohl Passagiere als auch Fracht transportieren.

Große Unterschiede bei der Ladekapazität

Bemannte Raumfahrzeuge transportieren im Allgemeinen eine Mischung aus Passagieren und Fracht. Daher ist es nicht praktisch, ihre Frachtkapazität zu vergleichen. Deshalb vergleichen wir hier nur die Frachtkapazität mehrerer Arten von Frachtraumfahrzeugen. Frachtschiffe unterscheiden sich stark in Größe und Ladekapazität.

Interessant ist die Tatsache, dass die Fracht-Uplink-Fähigkeiten der beiden Frachtraumfahrzeugtypen sehr unterschiedlich sind. Die Gesamttransportkapazität des Progress-Raumfahrzeugs scheint geringer zu sein, was jedoch hauptsächlich auf sein geringeres Innenvolumen zurückzuführen ist. Gemessen an der Einheits-Weltraumgravitation ist es tatsächlich nur Dragon Cargo unterlegen. Was ist der Grund dafür? Könnte es sein, dass ATV und HTV gestartet wurden, ohne vollständig beladen zu sein?

Sie wissen, dass Frachtraumschiffe nicht aus eigener Kraft ins All gelangen, sondern auf Raketen angewiesen sind. Die Größe der Tragfähigkeit der Rakete bestimmt tatsächlich das Gewicht des Frachtraumfahrzeugs selbst und der gesamten Fracht. Das Raumschiff Tianzhou-4 wird mit der Trägerrakete Langer Marsch 7 gestartet, das ATV mit der Rakete Ariane 5, das HTV mit der Rakete H2 und das Frachtraumschiff Dragon mit der Rakete Falcon 9. Die unterschiedlichen Tragfähigkeiten dieser Raketen und die Unterschiede in der Startmasse der Raumfahrzeuge bestimmen die Ladekapazität des Raumfahrzeugs.

Raumschiff Tianzhou-4 in der Fabrik

Verschiedene Andockmethoden

Unabhängig davon, ob sie Passagiere oder Fracht transportieren, können die oben genannten Raumfahrzeuge auch in eine andere Kategorie eingeteilt werden, nämlich in solche, die autonom andocken können, und solche, die nicht autonom andocken können und auf einen Roboterarm angewiesen sind, der die Andockstelle greift. Darunter gehören Tianzhou, ATV, Progress und Dream Chaser zur ersten Kategorie und der Rest zur zweiten Kategorie. Beide Modelle haben ihre eigenen Vor- und Nachteile. Bei Raumfahrzeugen, die autonom Rendezvous machen und andocken können, ist der Andockvorgang relativ frei und es besteht keine Notwendigkeit, darauf zu warten, dass der Manipulator ungenutzt bleibt. Allerdings müssen sie mit Radar, optischen Sensoren und entsprechenden Möglichkeiten zur Lage- und Bahnregelung ausgestattet sein, was relativ kostspielig ist. Das Modell, das nicht autonom Rendezvous durchführen und andocken kann, ist genau das Gegenteil. Wenn zukünftige Raumstationen mit einer großen Zahl von Roboterarmen ausgestattet sind, wird sich der letztgenannte Raumfahrzeugtyp möglicherweise größerer Beliebtheit erfreuen.

Dream Chaser und das Space Shuttle

Es handelt sich allesamt um bemannte Raumfahrzeuge

Unabhängig davon, ob es sich um ein Frachtraumschiff oder ein bemanntes Raumschiff handelt, ist es ein bemanntes Raumschiff. Dies liegt daran, dass nach dem Andocken an der Raumstation die interne Umgebung geöffnet werden muss. Astronauten müssen Raumanzüge tragen, um diese beiden Raumschifftypen zu betreten und Fracht zu transportieren oder Operationen durchzuführen. Deshalb muss das Innere des Raumschiffs, auch wenn es sich um ein Frachtraumschiff handelt, eine Umgebung bieten, in der Menschen überleben können. Zumindest muss es die Luftdichtheit gewährleisten und darf nicht zu einem undichten Teil der Raumstation werden. Aus diesem Grund besteht technische Interoperabilität zwischen bemannten Raumfahrzeugen, Frachtraumfahrzeugen und Raumstationsmodulen. Mit der Weiterentwicklung der bemannten Raumfahrtaktivitäten werden die Menschen vielleicht mehr Gemeinsamkeiten zwischen diesen drei Raumfahrzeugtypen finden, sodass ein Höchstmaß an Standardisierung von Materialien, Komponenten, Designs, Prozessen und Verfahren erreicht werden kann. Dies ist von großer Bedeutung für die Kostensenkung, die Verkürzung von Zyklen und die Erweiterung der Produktionskapazität.