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thema Risiko Raumfahrt
Riskanter Flug mit der Raumfähre

von Hajo F. Breuer

Noch in diesem Monat wird die NASA nach mehr als zwei Jahren Pause mit der »Discovery« wieder eine Raumfähre ins All schießen. Ich erinnere mich noch gut an den Absturz der »Columbia« im Jahr 2003: Wir hatten uns an jenem Samstag zur Autorenkonferenz getroffen, um den aktuellen Bitwar-Zyklus zu diskutieren. Gegen 16 Uhr war die Konferenz beendet. Ich nahm Achim Mehnert im Auto mit nach Hause. Als ich das Radio einschaltete, um Verkehrsfunk zu hören, erfuhren wir von dem Absturz.

Damals hatte sich beim Start der Fähre ein Stück Isolierschaum vom Außentank gelöst und einige Hitzeschutzkacheln an der Unterseite der Fähre durchschlagen. Das war zunächst unerkannt geblieben. Erst beim Wiedereintritt in die Erdatmosphäre hatte die fehlende Hitzeisolierung dafür gesorgt, daß zuerst ein Loch in die Tragfläche gebrannt und die Raumfähre dann völlig zerrissen wurde.

Mehr als zwei Jahre lang mußten die drei verbliebenen Raumfähren der NASA am Boden bleiben, Umbaumaßnahmen sollten sie sicherer machen und weitere Katastrophen verhindern. Doch ist das tatsächlich gelungen? Ich bin skeptisch.

Das Konzept der Raumfähren geht auf die frühen 70er-Jahre zurück und konnte niemals wie geplant umgesetzt werden. Ursprünglich sollten die Raumfähren spätestens zwei Wochen nach der Landung wieder einsatzbereit sein. Doch dieses Ziel wurde nie erreicht. Für einen sicheren Routinebetrieb ist die bei den Fähren verwendete Technik schlicht und ergreifend zu explosiv.

Das beginnt schon mit den Feststoffraketen, die rechts und links am Außentank montiert sind und ein Abheben der Fähre überhaupt erst ermöglichen. Vom Prinzip her sind sie nichts anderes als Feuerwerksraketen: Einmal gezündet, brennen sie, bis sie von selbst erlöschen. Die Schubleistung dieser Raketen ist weder regel- noch abschaltbar. Deswegen werden sie auch erst einige Sekunden nach dem Haupttriebwerk der Fähre gezündet, wenn feststeht, daß es problemlos arbeitet. Erst dann hebt die Fähre ab – und muß nun auf Gedeih und Verderb fliegen. Ein Abbruch des Starts ist jetzt nicht mehr möglich.

Eine defekte Dichtung an der Hülle einer dieser Raketen führte 1986 zum Absturz der »Challenger«: Ein Feuerstrahl trat aus, und es kam schließlich zur Explosion des großen Außentanks. Das Problem mit diesen Dichtungen konnte offenbar erfolgreich behoben werden.

Ebenfalls behoben wurden Probleme, die beim Absprengen der ausgebrannten Feststoffraketen auftraten: Neue Bolzenfänger verhindern effektiv, daß herumfliegende Bolzen die Fähre beschädigen. Weiterhin wurde viel unternommen, um Eisbildung am Außentank und an den Treibstoffleitungen zu verhindern. Auch beim Start abgesprengtes Eis kann den empfindlichen, aber überlebenswichtigen Hitzeschutz der Raumfähre beschädigen.

Doch das Grundproblem, das zum Absturz der »Columbia« führte, wurde nicht behoben: die Umhüllung des Außentanks mit Isolierschaum. Das, was wir als Außentank sehen, ist eine aerodynamische Verkleidung aus drei Millimeter dünnem Aluminium für die beiden eigentlichen Tanks, die flüssigen Wasserstoff und als Oxydationsmittel flüssigen Sauerstoff aufnehmen. Der Treibstoff des Fähren-Haupttriebwerks ist also Knallgas.

Um es in ausreichender Menge mitnehmen zu können, muß das Gas verflüssigt werden: Der Sauerstoff ist auf minus 183 Grad Celsius heruntergekühlt, der Wasserstoff sogar auf minus 253 Grad Celsius, nicht einmal 20 Grad über dem absoluten Nullpunkt. Damit sich das Gas nicht sofort wieder erwärmt, sich ausdehnt und die Tanks zerstört, ist die Hülle mit insgesamt 2,2 Tonnen Isolierschaum besprüht. Der hält den Tankinhalt bei bis zu 46 Grad Celsius auf der Startrampe und bis zu 650 Grad Celsius im Flug kühl.

Die enormen Temperaturen und der extreme Luftwiderstand im Flug, denen dieser Schaumstoff ausgesetzt ist, haben ihn immer wieder spröde werden und in Teilen abreißen lassen. Ein solches Stück Schaumstoff, das mit mehr als 850 Stundenkilometern auf die Unterseite der »Columbia« prallte, verursachte den Schaden, der zum Verlust der Fähre führte.

Man hat das Verfahren der Tankbeschichtung verändert: Heute werden größere Teile des Tanks schon ab Werk maschinell eingeschäumt, was dem Isoliermaterial mehr Widerstandsfähigkeit geben soll. Man stellt sich allerdings die Frage, weshalb ein Flugkörper, der noch innerhalb relativ dichter Atmosphäreschichten die Schallmauer durchbricht, eine Außenhaut aus Isolierschaum hat. Konnte man die Aluminiumhülle des Außentanks nicht einige Zentimeter größer bauen und den Isolierschaum innen auftragen?

Nein. Denn während das Gewicht des Schaums annähernd gleichgeblieben wäre, hätte die größere Hülle des Tanks kräftig an Gewicht zugelegt. Die Raumfähren der NASA aber waren von Anfang an »auf Kante genäht«, ein extremeres Stück Technik selbst als die Formel 1. Doch während sich heute jeder Rennprofi weigern würde, in einem Auto der 70er-Jahre sein Leben aufs Spiel zu setzen (immerhin starben damals durchschnittlich zwei bis drei Rennfahrer pro Saison), haben die Astronauten der NASA nichts anderes als dieses im Prinzip völlig überholte Fluggerät, das auch nicht mehr Sicherheit bietet als Niki Laudas Rennwagen, in dem er 1976 auf dem Nürburgring fast verbrannt wäre.

Man kann nur hoffen, daß beim baldigen Neustart der »Discovery« alles glattgehen wird. Eine Garantie dafür gibt es nicht. Und eine neue Raumfähre (»CEV«) steht erst für das Jahr 2014 in Aussicht.

 
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