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Freitag, 15. Dezember 2017

Raumfahrt

Donalds Mondfahrt

Von Wolfgang Heumer | 11. Mai 2017 | Ausgabe 19

Im Frühjahr hat sich Donald Trump in ein paar Pläne der Nasa eingemischt. Vielleicht wird jetzt aus einer unbemannten eine bemannte Mondmission. Besuch im Bremer Reinraum, in dem Airbus das Antriebsmodul montiert.

BU Orion
Foto: Airbus

Kabelgewirr: In der Endmontage des Servicemoduls verbauen die Airbus-Mitarbeiter 20 000 Teile nach exaktem Ablaufplan.

Fehler sind in der Raumfahrt grundsätzlich ganz schlecht. Entsprechend groß ist die Angst, dass jemand durch Hast Fehler provoziert. Auch – oder gerade –, wenn dieser Jemand der Präsident der Vereinigten Staaten von Amerika ist.

Das Orion-Servicemodul

Die Rede ist von Orion, einer bemannten Kapsel, an der Ingenieure und Techniker beiderseits des großen Teichs schrauben. Mit Orion will die Nasa fast fünf Jahrzehnte nach Apollo 17 wieder Astronauten zum Mond fliegen. Ursprünglich hatte die Agentur von langer Hand geplant, dass die erste Kapsel 2018 unbemannt den Mond umrunden soll, im Jahr 2021 sollten dann vier Astronauten mit der zweiten Kapsel zum Erdtrabanten fliegen. Dann wurde Donald Trump Präsident. Er will noch in seiner Amtszeit eine bemannte Mondmission befehligen. Das würde bedeuten: Gleich der erste Orion-Start wäre bemannt. Das Risiko ist hoch, denn sowohl die Kapsel als auch die Trägerrakete SLS (Space Launch System) sind noch nie geflogen.

Aktuell prüft die Nasa die Machbarkeit einer bemannten Erstmission. Beteiligt ist die Airbus-Raumfahrtsparte, für die dieses ehrgeizigste Raumfahrtprojekt seit der ISS der Ritterschlag ist. Zum ersten Mal liefert ein europäisches Unternehmen ein systemkritisches Bauteil für eine Nasa-Mission: Airbus baut derzeit das European Service Module (ESM) für den Orion-Prototypen. Das ESM beinhaltet zum einen die Triebwerke und zum anderen die Tanks mit Wasser und Atemluft für die Astronauten. In diesen Tagen erfolgt die Endmontage im Bremer Reinraum.

Bremen, in Montagehalle 41 des Airbus-Geländes ist die Stunde der Wahrheit gekommen. Dies hier ist die Kontrolle, ob sich Fehler eingeschlichen haben. Im virtuellen 3-D-Mockup hatte noch alles gepasst. Nun baut ein Team von acht Mechanikern und Ingenieuren insgesamt 16 verschiedene Drucktanks in ein Stahlgestell von 4 m Durchmesser ein. Leicht ist das nicht: Die Tanks mit einem Fassungsvermögen zwischen 30 kg Stickstoff und 2000 l Monomethylhydrazin sind unhandlich und schwer. Und sie müssen vorsichtig durch Öffnungen bugsiert werden, die nur um Millimeterbruchteile größer sind als ihr eigener Umfang. „Wir wollten sehen, ob wir tatsächlich noch an die Schrauben hinter den Tanks herankommen und dort problemlos einen Drehmomentschlüssel ansetzen können“, sagt Jens Wenke, der am Standort die Integration leitet, also die Endmontage von Raketenbauteilen.

Eine kegelförmige Kapsel als Besatzungsvehikel sowie eine zylinderförmige Antriebs- und Versorgungseinheit – äußerlich ist das neue amerikanische Raumschiff Orion ein Nachkomme der legendären Apollo-Missionen. Technisch gesehen ist das System eine Neuentwicklung. Dass die Europäer dabei sind, haben sie ihrem bislang erfolgreichsten Raumfahrzeug zu verdanken. Das Automated Transfer Vehicle (ATV) versorgte insgesamt fünf Mal die Internationale Raumstation ISS mit Vorräten. Seine Spezialität: das vollautomatische Andocken. „Das technologische Können, das wir mit ATV bewiesen haben, war unsere Eintrittskarte ins Orion-Programm“, sagt Bas Theelen, der seit Jahresbeginn das ESM-Projekt bei Airbus Defence and Space verantwortet.

Foto: C3 Visual Lab

Die technischen Prinzipien von ATV und ESM seien gleich, erläutert Theelen – mit zwei Ausnahmen. Die erste: Das Triebwerk ist keine Neuentwicklung, nicht einmal neu, sondern ein gebrauchtes System, das 19 mal bei Flügen der Space Shuttles Challenger, Discovery und Atlantis im Einsatz gewesen ist. Die zweite: „Im ATV hatten wir Platz wie in einem Möbelwagen, beim ESM müssen wir jeden Millimeter nutzen“, sagt Theelen. Während der Transporter nur 400 km weit flog, muss Orion vier Astronauten 400 000 km bis zum Mond und wieder zurück bringen.

Das führt zu den engen Verhältnissen an Bord, die Jens Wenke und sein Team bei der Montage herausfordern. Mehr als 20 000 Teile muss die Mannschaft in den Zylinder mit 4 m Höhe und 4,1 m Durchmesser integrieren. Und das alles in dem engen Zeitrahmen des Programms. Den Auftrag für das ESM hat Airbus erst im November 2014 bekommen „In der Praxis bedeutete dies, dass wir die Abläufe teilweise mit Bauteilen planen mussten, die noch gar nicht im Detail entwickelt waren“, berichtet Bas Theelen. Aus der technischen wurde eine logistische Herausforderung.

Foto: C3 Visual Lab

Die Komponenten des ESM kommen von Zulieferern aus zehn europäischen Ländern sowie den USA und müssen zu einem genau definierten Termin in Bremen eintreffen. Ein großer Monitor im Reinraum listet auf, welches Teil wann montiert werden muss, ob es rechtzeitig eingetroffen ist und welche Schritte blockiert werden, falls es zu Verzögerungen kommt. Die sind auch bei bester Planung unvermeidlich. „Es kann schon mal passieren, dass bei einem Kabelbaum mit elf Kabeln ein Kabel zu kurz ist“, erläutert Jens Wenke, „weil es noch während der Herstellung Designänderungen gab, die nicht mehr berücksichtigt werden konnten.“ Wie steil die Entwicklungs- und Lernkurve beim Prototypen ist, zeigt ein Zahlenvergleich: „ESM 1 kostet 400 Mio. €, ESM 2 wird nur noch 200 Mio. € kosten“, betont Bas Theelen.

Foto: C3 Visual Lab

Die Atmosphäre in der ESM-Montage ist entspannt. Jeder Techniker kennt genau seine Aufgabe, überzeugt sich konzentriert, dass er mit dem richtigen Bauteil in der Hand an der richtigen Stelle steht und es auch in der richtigen Reihenfolge montiert. Rund um den dreistöckigen Montageplatz stehen CAD-Monitore, mit deren Hilfe sich die Monteure ein klares Bild über den Bauraum verschaffen können.

Kleinigkeiten stellen bei der Herstellung eines Raumfahrzeuges eine besondere Herausforderung dar. Zum Beispiel hat der Montageplatz in Bremen die Reinraumklasse ISO 5, ein Kubikmeter Luft darf höchstens 100 000 Partikel größer als 0,1 µm enthalten – ein Hundertstel dessen, das in einem Operationssaal zulässig wäre. „Hier ein Loch zu bohren ist alles andere als trivial“, sagt Wenke.

Dass in dieser von Konzentration geprägten Atmosphäre auch bei gelegentlichen Verzögerungen keine Spannungen entstehen, hat Wenke auch durch die Zusammenstellung seines Teams erreicht: „Junge Mitarbeiter und erfahrene Kollegen arbeiten hier Hand in Hand, das ergänzt sich prima.“ Das verbindende Element ist die Motivation, die per se in dem Projekt steckt, weiß Bas Theelen aus eigener Erfahrung. „Wir arbeiten hier an einem Fahrzeug, das Menschen zum Mond und so tief ins Weltall bringen wird wie nie zuvor“, sagt er. Vor seinem Wechsel ins ESM-Projekt leitete er in Ottobrunn den Satellitenbau für die Weltraumdatenautobahn EDRS. Als Airbus ihm den Job in Bremen anbot, war für den niederländischen Raumfahrtingenieur klar: „Da kann man nicht nein sagen.“

Orion ist für Airbus eine große Ehre und eine nicht minder große Wundertüte – Trump sei Dank. Airbus-Manager Bas Theelen gibt sich bei der Bewertung der präsidialen Wünsche zurückhaltend: „Wir kommentieren diese Überlegungen nicht, es ist Sache der Nasa, das zu entscheiden.“ Aber, lässt Theelen erkennen, „müsste die Nasa schon über den eigenen Schatten springen“.

Indem sich Trump nun der Raumfahrt zuwendet, gibt er gewissermaßen den John F. Kennedy. „Es ist an der Zeit, dass diese Nation eine klare Führungsrolle im Weltraum einnimmt“, forderte dieser 1961, sechs Wochen nachdem der Russe Juri Gagarin als erster Mensch ins Weltall geflogen war. Noch vor Ablauf des Jahrzehnts sollte ein Amerikaner als erster Mensch auf dem Mond landen. Die Faszination des dadurch entstandenen Apollo-Programms hält in den USA bis heute an.

Aber in der Geschichte der US-Raumfahrt gibt es auch die traurigen Kapitel. Die Nasa musste lernen, dass Hast töten kann. Noch vor dem ersten bemannten Start kommen am 27. Januar 1967 die Astronauten Virgil Grissom, Edward White und Roger Chaffee bei einem Brand in der Kapsel Apollo 1 ums Leben (VDI nachrichten 4/5 2017). Noch heute arbeiten bei der Nasa Ingenieure, die die Explosion des Space-Shuttles Challenger (1986) und die Columbia-Katastrophe (2003) mit insgesamt 13 Toten erlebt haben.

Als Konsequenz aus diesen Unglücken hat die Nasa ein Sicherheitsgremium eingerichtet, das auch aus einem unguten Bauchgefühl heraus jedes Vorhaben bremsen kann. Sollten Trumps Pläne gestoppt werden, könnte der entscheidende Input hanseatischen Ursprungs sein: Die Treibstoff- und Versorgungstanks, die das Team im ESM installiert hat, sind noch Modelle. Die späteren Originale sind bislang nicht einmal entwickelt, geschweige denn gebaut worden. Houston, we got a problem. „ESM 1 ist für einen unbemannten Flug entworfen worden“, bestätigt Bas Theelen, „wenn es bemannt eingesetzt werden soll, müssen wir an einigen Stellen nacharbeiten.“ Im engen Zeitplan hat er gerade etwas Luft dafür bekommen: Vor einer Woche teilte die Nasa mit, der für Ende 2018 geplante Flug des Raumschiffs Orion werde auf 2019 verschoben.

Dass Europas Raumfahrtagenturen sehr genau auf das Orion-Programm schauen, liegt übrigens nicht nur am Produktionsstandort Bremen, sondern auch an der Hoffnung, ein Europäer könnte zum Mond fliegen. Für die ursprünglich auf 2021 terminierte Mission war ein Startplatz für einen ESA-Astronauten vorgesehen. Ein Aspirant ist der gerade erst berufene Deutsche Matthias Maurer. „Am liebsten würde ich in meiner ersten Mission mit Orion zum Mond fliegen“, sagt der Saarländer. Dass diese Mission – so sie denn zustande kommt – an Bord einer Kapsel stattfinden könnte, die noch nie geflogen ist, schockt Maurer nicht. „Das wäre für mich kein Grund zu sagen: ‚Da steige ich nicht ein!‘“, sagt der ESA-Astronaut, „weil die Nasa über die Jahrzehnte sehr viel Erfahrung im Testen ihrer Systeme entwickelt hat.“

Ob diese Erfahrung ausreicht, zeigt sich frühestens 2019. Falls nicht und um es mit dem Vokabular Trumps zu sagen: total desaster!

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