Die große Woche der NASA

Nov 11, 2023

In meiner typischen Woche verbringe ich ziemlich viel Bandbreite damit, die überwältigende Menge an Pixeln abzuwehren, die in meinen Posteingang und meine Newsfeeds strömen. Aus Notwendigkeit und im Interesse des Überlebens überspringe ich vieles davon.

Aber drei Dinge, die mir diese Woche aufgefallen sind, waren allesamt Berichte über NASA-Weltraumabenteuer. Zwei davon schafften es in die Mainstream-Abendnachrichten, aber ich fand, dass die interessanteste kaum Beachtung fand. Zuerst die große Neuigkeit: Nach jahrelangen Verzögerungen startete die NASA endlich das Weltraumstartsystem in Form der Artemis-1-Mission. Der nächtliche Start war ein spektakulärer Erfolg, auch wenn SLS der bislang größte Fehler der NASA ist. Mehr dazu später.

Zweitens lieferte das James-Webb-Weltraumteleskop ein Bild von etwas, von dem man annimmt, dass es sich um einen Protostern handelt – einen Stern, der sich gerade in der Entstehung befindet. Das sanduhrförmige Objekt hat ein kugelförmiges Zentrum, das von Wasserstofffäden gespeist wird. Wenn es die kritische Masse und Gravitation erreicht, kommt es zur Fusion und, pffft, zur Geburt eines Sterns. Astronomen berichten auch, dass sie möglicherweise Planetenobjekte gesehen haben, die aus der Gaswolke kondensieren. Diese Beobachtungen wurden im nahen Infrarot gemacht und wären mit erdgestützten Teleskopen unmöglich gewesen. Das Objekt ist 460 Lichtjahre entfernt – das Licht verließ es etwa zur Zeit von Kopernikus.

Ich war mir 50:50 sicher, ob es JWST gelingen würde, sich zu entfalten, auf der Station anzukommen und nützliche Daten zurückzugeben. Ich war mir ziemlich sicher, dass ein 200-Dollar-Teil oder eine verlegte Unterlegscheibe das Ganze zerstören würde. Aber offensichtlich hat das Teleskop mit 10 Milliarden US-Dollar bisher hervorragende Leistungen erbracht. Es dauerte 30 Jahre, bis es verwirklicht wurde, sodass es jedes Jahr nur einen kleinen Teil des knappen NASA-Budgets verschlang. Meiner Meinung nach ist das Geld gut angelegt. Die Förderung der Astrophysik ist eine gute Sache, und seit die katholische Kirche Galileo Galilei angewiesen hat, damit aufzuhören, geht es immer wieder schubweise voran.

Weniger ein guter Zweck ist der gerade eingeführte SLS. Lassen Sie mich das umformulieren. Die Ursache (bemannte Raumfahrt) ist eine Inspiration, das Instrument jedoch nicht. Obwohl es aufregend ist, Artemis 1 auf dem Weg zu einer Mondumrundungsmission zu haben, dauerte es wesentlich länger, als es hätte sein sollen, und der Ansatz der NASA, das System zu entwickeln, hat es praktisch mit der Antriebstechnologie der 1970er-Jahre eingefroren, und zwar von einer Agentur, deren Aufgabe es ist, Großes zu leisten, indem sie Neues erfindet Technologien. Aufgrund von Programmkürzungen, die das Constellation-Projekt zum Scheitern brachten, baute die NASA SLS zu einem günstigen Preis zusammen und verwendete übrig gebliebene Space-Shuttle-Triebwerke, erweiterte Feststoffraketen-Booster und einen größeren externen Treibstofftank im Shuttle-Stil. Allerdings ist „billig“ relativ und liegt im Fall von SLS weit daneben.

Der gesamte teure Stapel ist entbehrlich. Im Gegensatz zum Shuttle, das zumindest die SRBs geborgen hat, wird SLS sie ins Meer werfen. Als sich SLS nach der Einstellung des Constellation-Programms im Jahr 2010 in der Konzeptphase befand, gab es den wiederverwendbaren Booster noch nicht, obwohl ich mir vorstellen kann, dass SpaceX ihn auf der To-Do-Liste gehabt hätte.

Aber jetzt ist es sicherlich eine Sache, und die wiederverwendbaren Falcons von SpaceX fallen praktisch wie Flugzeuge in O'Hare auf die Erde zurück. Wie vorhergesagt, hat dies die Startkosten erheblich gesenkt, und SpaceX plant eine Wiederverwendung für die in der Entwicklung befindliche Starship Mars-Rakete, die mit SLS um starken interplanetaren Auftrieb konkurrieren wird. Beide Booster werden von hochmodernen Raptor-Triebwerken angetrieben, die SpaceX speziell für diesen Zweck entwickelt hat und deren Betrieb mit einer zuverlässigen Rückgewinnung und Wiederverwendung verbunden ist. SLS hingegen ist Apollo der alten Schule, aufgefrischt durch Shuttle-Hardware.

Dies hat langfristige Auswirkungen auf die Programmkosten. Es wird erwartet, dass die Kosten für den SLS-Start in der Größenordnung von 2 Milliarden US-Dollar liegen, aber SpaceX behauptet, dass das zweistufige, wiederverwendbare Starship-System, sobald es vollständig entwickelt ist, für nur 110 Millionen US-Dollar starten könnte, wie Eli Dourado vom Center for Growth and Opportunity berichtet. Da das Starship-System über die Möglichkeit zur Betankung im Orbit verfügt, verfügt es möglicherweise über eine höhere Nutzlastkapazität als SLS, was zu einem System werden könnte, das wirtschaftlich in eine Sackgasse führt. (Diese 110 Millionen US-Dollar beziehen sich auf zwei Booster, einer davon auf einen Tanker.)

Der einzige Grund, warum SLS das kommende Zeitalter der kommerziellen Raumfahrt überlebt hat, wie die NASA wusste, und wahrscheinlich auch weiterhin überleben wird, ist die Politik. In vielen Bundesstaaten beschäftigen SLS-Auftragnehmer Hunderte, wenn nicht Tausende, daher gab es Stimmen für die Fortsetzung eines stark verzögerten und überbudgetierten Programms. Das Schweinefleischfass rollt wie immer weiter. Positiv zu vermerken ist, dass das Programm über vielfältige Kenntnisse und Fähigkeiten in der Luft- und Raumfahrt verfügt. Aber meiner Meinung nach ist es eine furchtbar ineffiziente Art, ein Raketenprogramm durchzuführen. Zumindest der Start verlief nahezu fehlerfrei, was angesichts der Anzahl der Nullen in der Missionsrechnung durchaus zu berücksichtigen war. Als Weltraum- und Raketen-Groupie kann ich mir nicht einmal auf die Lippe beißen, weil ich beim bloßen Anblick all des Feuers und der Wut mit offenem Mund blicke. Haben Sie endlich kein Gefühl der Ehrfurcht mehr hinterlassen?*

Die andere Errungenschaft der NASA, die ich für spektakulär hielt, aber kaum Beachtung fand, hätte ich nicht für möglich gehalten: ein aufblasbarer Hitzeschild. Ja, das hast du richtig gelesen.

Sehen wir uns Hitzeschilde an. In den frühen Tagen des Raumfahrtprogramms, vom Mercury bis zum Apollos, waren Hitzeschilde ablativ. Das bedeutet, dass sie aus einer Metallwabe bestanden, die mit Phenol-Epoxidharz gefüllt war, das bei der Eintrittswärme verdampfen und die Wärme in einer glühenden Plasmawolke abführen sollte. Später verwendete das Space Shuttle poröse Silikatfliesen, die wie feuerfeste Steine ​​in einem Industrieofen funktionierten und die darunter liegende Struktur vor Wärmeübertragung isolierten.

Mit Blick auf den Mars und viel größere Nutzlasten hat die NASA gerade den sogenannten Hypersonic Inflatable Aerodynamic Decelerator oder HIAD getestet. Die Abschirmung selbst besteht aus gewebtem Keramik-Siliziumkarbid, das dünn genug ist, um zu einem flexiblen Garn gebündelt zu werden. Das Garn wird zu einem Stoff verwoben, der über einer Keramikschicht liegt, die eine aufblasbare Struktur schützt, ähnlich einem Stapel von Schläuchen. Das Ganze kann in eine Tasche gestopft werden, die viel kleiner ist als die Verkleidung der Rakete, und dann beim Eintritt auf einen Durchmesser von 20 Fuß für den Testflug aufgeblasen werden, gegenüber 13 Fuß bei Apollo-Kapseln. Angesichts der Temperaturen, die beim Eintritt in die Erdumlaufbahn mindestens 2300 Grad Fahrenheit (2300 Grad Fahrenheit) betragen, erscheint das Ganze albern.

Aber am 10. November – eigentlich vorletzte Woche – startete die NASA das System erfolgreich auf einer Atlas 5. Es blähte sich wie geplant auf und schirmte eine Nutzlast während eines Einflugs mit 18.000 Meilen pro Stunde ab und landete erfolgreich im Pazifik. Die Mission wurde Low Earth Orbit Flight Test of an Inflatable Decelerator oder LOFTID genannt. Einige Versionen des Systems könnten für Marsraketen geeignet sein, die möglicherweise mit einer Nutzlast von bis zu 100 Tonnen auf einer Rakete mit großem Durchmesser versuchen, in die Marsatmosphäre einzudringen. (SpaceX, dessen Raumschiff einen Durchmesser von 30 Fuß hat, wird ein gekacheltes Hitzeschildsystem verwenden.)

Diese Raumschiffe, vermutlich mit Menschen an Bord – viele Menschen, wenn man SpaceX glaubt – werden viel Gepäck transportieren. Die NASA geht davon aus, dass mindestens eine dieser Taschen sogar einen Hitzeschild tragen kann. Eine verdammt gute Idee.

*Entschuldigung an Joseph Welch.