Zehn Jahre, um ein Schwert zu schärfen? Erster bemannter Starliner-Flug erneut verschoben

Ursprünglich war für den 21. Juli dieses Jahres der erste bemannte Testflug des Starliner-Raumfahrzeugs von Boeing geplant. Am 1. Juni gaben NASA und Boeing jedoch gemeinsam bekannt, dass der erste bemannte Testflug aufgrund zweier kürzlich entdeckter technischer Probleme mit dem Raumfahrzeug verschoben werden müsse. Es gibt Berichte, dass die Mission frühestens Ende 2023 stattfinden wird, und selbst die Möglichkeit, dass Boeing das Raumschiff Starliner aufgibt, ist nicht ausgeschlossen. Warum also ist der Entwicklungsprozess des interstellaren Raumfahrzeugs so holprig? Was sind seine technischen Merkmale? Wie sind die Zukunftsaussichten?

Von den „Reichen und Mächtigen“ wird erwartet,

Die Geschichte des bemannten Raumschiffs Starliner beginnt im Jahr 2010. Damals begann aufgrund der hohen Betriebs- und Wartungskosten sowie der beiden Katastrophen der „Challenger“ im Jahr 1986 und der „Columbia“ im Jahr 2003 der Countdown zur Außerdienststellung des Space Shuttles, und die Vereinigten Staaten sahen sich vorübergehend mit dem Verlust ihrer unabhängigen bemannten Raumfahrtkapazitäten konfrontiert. Amerikanische Astronauten können nur mit russischen Raumschiffen zur Internationalen Raumstation reisen. Doch nachdem das Space Shuttle 2011 offiziell außer Dienst gestellt wurde, stiegen die Preise für russische Raumschifftickets weiter an, und die Gebühr für den Transport jedes westlichen Astronauten schnellte von über 20 Millionen US-Dollar auf über 80 Millionen US-Dollar im Jahr 2020 hoch.

Boeings Starliner-Raumschiff in der Endmontage- und Testanlage des Kennedy Space Center

Um dieser misslichen Lage zu begegnen, hat die NASA einerseits ein Projekt zur Entwicklung der Raumsonde Orion gestartet, die sowohl für Missionen zur Erkundung erdnaher Umlaufbahnen als auch tiefer Weltraums geeignet ist. Andererseits fördert sie die Entwicklung eines kommerziellen bemannten Programms in der Hoffnung, dass private Raumfahrtunternehmen die Führung übernehmen und amerikanische Astronauten und Fracht billiger zur Internationalen Raumstation schicken.

Im September 2014 gab die NASA bekannt, dass Boeing und SpaceX jeweils Verträge für die Bereitstellung bemannter Startdienste zur Internationalen Raumstation im Wert von 4,2 Milliarden US-Dollar bzw. 2,6 Milliarden US-Dollar erhalten hätten. Boeing war von Anfang bis Ende am kommerziellen bemannten Flugprogramm der NASA beteiligt, erhielt mehr staatliche Förderung als seine Konkurrenten und genießt das größte Vertrauen der US-Regierung. Auch Boeing zeigt sich zuversichtlich und erklärt, dass das Raumschiff Starliner im Jahr 2015 für kommerzielle bemannte Missionen bereit sein wird.

Boeing hat allen Grund, so zuversichtlich zu sein. Als einer der ältesten Luft- und Raumfahrthersteller der USA hat das Unternehmen seit seiner Gründung im Jahr 1916 bemerkenswerte Erfolge erzielt. Insbesondere nach dem Zweiten Weltkrieg beschaffte Boeing auf eigene Faust Geld, stieg in die Luft- und Raumfahrttechnologie ein, überwand die Schwierigkeiten mit Feststoffraketentriebwerken, erhielt den Auftrag für die Minuteman-Rakete und ist noch heute einer der Hauptlieferanten strategischer ballistischer Raketen der USA. Anschließend baute Boeing seine technologische Stärke im Luft- und Raumfahrtbereich durch Fusionen, Übernahmen und andere Mittel weiter aus und wurde zu einem der größten Raketenhersteller der Vereinigten Staaten. Die von ihr entwickelten Raketen der Delta-4-Serie waren lange Zeit die stärksten Raketen der USA. Darüber hinaus ist das Unternehmen einer der größten Satellitenhersteller in den USA und spielt sowohl auf dem militärischen als auch auf dem kommerziellen Markt eine wichtige Rolle. Boeing war ein wichtiger Teilnehmer an großen US-Weltraumprogrammen wie dem Apollo-Projekt, dem Space Shuttle und der Internationalen Raumstation. Es scheint, dass die Entwicklung eines sicheren und zuverlässigen bemannten Raumfahrzeugs für eine niedrige Erdumlaufbahn für das Unternehmen kein Problem darstellt.

Während des Entwicklungsprozesses kam es häufig zu Unfällen

Tatsächlich verlief das kommerzielle bemannte US-Programm nicht reibungslos. Der unbemannte Testflug des Raumfahrzeugs wurde wiederholt verschoben. Es war zunächst für 2015 geplant und wurde seitdem immer wieder verschoben. Erst im März 2019 gelang SpaceX der erste unbemannte Testflug des Raumfahrzeugs Crew Dragon.

Ursprünglich war geplant, dass das Raumschiff Starliner früher fliegen würde, allerdings nutzt es mehrere Flüssigkeitsraketentriebwerke, um die technische Lösung für die Flucht umzusetzen. Neben der Flucht werden die Raketentriebwerke auch zum Antrieb einer Flugbahnänderung im Vakuum sowie zum Abbremsen und Verlangsamen während des Wiedereintritts verwendet. Darüber hinaus müssen sie viele Male wiederverwendet werden können, die Technologie ist also komplex. Beim Test des Notabbruchsystems im Jahr 2018 stellte Boeing fest, dass es ein Treibstoffleck im Triebwerk gab und musste das Antriebssystem des Raumfahrzeugs teilweise neu konstruieren. Dadurch hat sich der erste unbemannte Testflug des Raumfahrzeugs Starliner auf Dezember 2019 verzögert.

Während des ersten unbemannten Orbitaltestflugs des Starliner kam es zu einer Fehlfunktion eines Missionstimers des Raumfahrzeugs, wodurch das Raumfahrzeug das Orbitalmanöver nach der Trennung von Raumfahrzeug und Rakete nicht wie geplant abschließen konnte. Durch den Defekt wurde eine große Menge des Treibstoffs des Raumfahrzeugs verbraucht, sodass der verbleibende Treibstoff nicht mehr ausreichte, um die Bedingungen für ein sicheres Andocken an die Internationale Raumstation zu erfüllen. Die Andockmission musste abgebrochen werden und das Raumschiff kehrte vorzeitig zur Erde zurück.

Nachfolgende Untersuchungen ergaben, dass der Zeitpunkt der Initialisierung des Timers falsch war, was zu einer Zeitabweichung von 11 Stunden führte. Bei der anschließenden Inspektion im Orbit stellte das Entwicklungsteam von Boeing fest, dass das Raumfahrzeug einen „Ventilzuordnungsfehler“ aufwies. Daher führten sie eine Notfallfehlerbehebung durch und sendeten etwa drei Stunden vor der Landung des Raumfahrzeugs den korrigierten Flugsteuerungscode.

Nach dem erfolglosen ersten Testflug des Starliners unterbreitete die NASA zahlreiche Verbesserungsvorschläge und forderte aus Sicherheitsgründen auch Boeing auf, einen weiteren unbemannten Testflug durchzuführen. Boeing musste 410 Millionen Dollar aus eigenen Mitteln bezahlen, um einen zweiten unbemannten Orbitaltestflug durchzuführen.

Im August 2021 wurde der Starliner erneut zur Startrampe geschoben, doch bei der Inspektion vor dem Start wurde festgestellt, dass sich 13 Treibstoffventile in einem abnormalen Zustand befanden, und Boeing begab sich erneut auf einen langen Weg der Fehlersuche.

Nach einer Untersuchung stellte sich heraus, dass der Hauptgrund für das „Feststecken“ des Ventils die Wechselwirkung zwischen dem Treibmittel und der Luftfeuchtigkeit war, die zu Korrosion des Ventilmaterials führte. Das Problem wurde jedoch nicht vollständig gelöst. Stattdessen wurde die Korrosion durch Reinigung des Systems und Abdichten der Verbindungen gemildert, um das Eindringen von Feuchtigkeit in die Ventile des Antriebssystems zu verhindern. Zu diesem Zweck hat Boeing auch ein restriktives Zeitfenster zur Reduzierung der Treibstoffkorrosion festgelegt. Das bedeutet, dass das Raumfahrzeug innerhalb von 60 Tagen nach dem Laden des Treibstoffs in das Servicemodul gestartet werden muss.

Im Mai 2022 führte die Raumsonde Starliner ihren zweiten unbemannten Orbitaltestflug durch und dockte zum ersten Mal an der Internationalen Raumstation an. Während der Phase des Eintritts in die Umlaufbahn, nur eine Sekunde nach der Zündung des Raumfahrzeugs, schaltete sich jedoch eines seiner Triebwerke aufgrund einer Fehlfunktion ab, und auch das von der Flugsteuerung gestartete Ersatztriebwerk schaltete sich nach nur 25 Sekunden Betrieb aus unbekannten Gründen ab. Glücklicherweise startete das Raumschiff zum Manövrieren einen weiteren Satz Triebwerke und erreichte schließlich die Umlaufbahn.

Branchenkenner gehen davon aus, dass die Mission ein Erfolg war und dass das Raumschiff Starliner weitere bemannte Missionen starten kann. Doch am 26. Mai dieses Jahres gab die NASA bekannt, dass sie zwei neue, besorgniserregende Probleme entdeckt habe, die zu einer weiteren Verschiebung des ersten bemannten Testflugs des Raumfahrzeugs führten.

Boeings Raumschiff Starliner dockt im Rahmen der OFT-2-Mission an der Internationalen Raumstation an

Unvorhersehbare Projektaussichten

Boeing gab die Verschiebung des Testfluges zwei Tage vor dem dritten Jahrestag des bemannten Fluges von SpaceX bekannt. Bislang hat das Raumschiff Crew Dragon Missionen für die US-Regierung und kommerzielle Kunden durchgeführt und dabei insgesamt 38 Menschen ins All geschickt. 10 Die NASA äußerte weiterhin die Erwartung, dass Boeing den Starliner in Betrieb nehmen und als zweiter Lieferant für die Projektredundanz sorgen würde, die ursprünglich die „intern geplante Mission“ des bemannten Raumschiffs Dragon war.

Als nächstes steht das Projektteam des Starliner-Raumfahrzeugs unter großem Druck. Nehmen wir als Beispiel die beiden diesmal angekündigten Probleme: Eines davon ist, dass die Belastungsgrenze der weichen Fallschirmverbindungsbaugruppe niedriger ist als erwartet. Wenn ein Hauptfallschirm versagt, belastet er die beiden anderen Fallschirme zusätzlich, wodurch der Gesamtsicherheitsfaktor des Fallschirmsystems verringert wird. der andere Grund ist die Entflammbarkeit des Klebebands, das um den Kabelbaum des Raumfahrzeugs gewickelt ist. Im Falle „mehrerer Ausfälle“ in anderen Teilen des Raumfahrzeugs kann das Band verbrennen, was größere potenzielle Risiken mit sich bringt. Es ist nicht schwer festzustellen, dass diese beiden Probleme nicht auf übermäßig fortschrittliche Technologien zurückzuführen sind, sondern eher die Folgen schlechten Managements darstellen.

Mit Blick auf die Zukunft kann die Zukunft von Interstellar als „unklar“ beschrieben werden.

Das erste ist die Kostenfrage. Im November 2019 veröffentlichte die NASA ihre ersten Sitzkostenschätzungen für beide Raumfahrzeuge: 55 Millionen Dollar für die Crew Dragon und 90 Millionen Dollar für den Starliner. Boeing erhielt über den Festpreisvertrag hinaus eine zusätzliche Vergütung in Höhe von 287,2 Millionen Dollar und korrigierte die Kosten für die Sitze anschließend durch die Beladung der Starliner-Mannschaftskapsel mit zusätzlicher Fracht auf rund 70 Millionen Dollar. Damit liegt der Preis jedoch immer noch über dem Preis der Crew Dragon ohne Beförderung weiterer Besatzungsmitglieder.

Das zweite Problem ist die Trägerrakete. Ursprünglich sollte das Raumschiff Starliner mit einer Rakete der Atlas-5-Serie gestartet werden. Dieser Raketentyp wird jedoch bald ausgemustert und der Erstflug der geplanten Nachfolgerin, der Vulcan-Rakete, hat sich verzögert, was die Mission noch komplexer und unsicherer macht.

Schließlich ist da noch die Frage der Außerbetriebnahme der Internationalen Raumstation. Im September 2022 erwarb die US-Regierung erneut fünf bemannte Dragon-Raumschiffe für den Transport zur Internationalen Raumstation, was die Außerdienststellung der Internationalen Raumstation unterstützen soll. Selbst wenn Starliner erfolgreich in Betrieb genommen wird, wird er voraussichtlich nur einmal im Jahr fliegen, was seine Aussichten zweifellos trübt. (Autor: Yu Yuanhang, Gutachter: Jiang Fan, stellvertretender Direktor des Wissenschafts- und Technologieausschusses der China Aerospace Science and Technology Corporation)