Es scheint, dass die NASA beschlossen hat, mit der ganzen Welt eine "Mars-Superrakete" zu bauen: Dafür waren drei Abteilungen der Agentur gleichzeitig beteiligt. Dies sind das George Marshall Space Flight Center, das Lyndon Johnson Space Center und wieder das John F. Kennedy Space Center, das mit seinen Startplätzen die ganze Geschichte liefert.
SLS-Modell im NASA-Forschungswindkanal
Aber das ist nicht die ganze Firma von Entwicklern. Das Ames Research Center ist für die grundlegenden physikalischen Probleme des Projekts zuständig, das Goddard Space Flight Center für die Beschaffenheit der Nutzlasten und das Glenn Center, das sich mit neuen Materialien und der Entwicklung von Nutzlastverkleidungen beschäftigt. Dem Lange Center sind Forschungsprogramme in Windkanälen zugeordnet, dem Stennis Space Center die Erprobung der RS-25- und J-2X-Triebwerke. Schließlich erfolgt die Montage des Hauptantriebs im Werk Michuda.
Das gesamte SLS-Programm gliedert sich in drei Stufen, die durch mehrere Punkte vereint sind: Flüssigsauerstoff und Wasserstoff in Antriebsmotoren sowie ein mehrteiliger Festtreibstoff-Booster. Auch die erste Stufe der Zentraleinheit (Core Stage) mit einer Länge von 64,7 m und einem Durchmesser von 8,4 m wird bei allen Umbauten gleich bleiben. Der erstgeborene SLS Block I hat also eine äquivalente Nutzlastmasse von 70 Tonnen - den nötigen Schub für dieses Gewicht liefern vier RS-25D-Triebwerke. Eigentlich ist diese erste Version des SLS für die Zertifizierung der Zentraleinheit und die Durchführung von experimentellen und experimentellen Missionen gedacht. Die Oberstufe stellt die „temporäre kryogene Oberstufe“ICPS (Interim Cryogenic Propulsion Stage) dar, die auf Basis der zweiten Stufe der Trägerrakete Delta IV Heavy gebaut wurde. ICPS hat ein Triebwerk - RL-10B-2 mit Vakuumschub von 11, 21 tf. Selbst in dieser "schwächsten" Variante von Block I wird die Rakete einen Startschub um 10 % mehr entwickeln als der legendäre Saturn V. Der Träger des zweiten Typs hieß SLS Block IA, und die entsprechende Tragfähigkeit dieses Giganten sollte bereits unter 105 Tonnen sein. Es sind zwei Versionen vorgesehen - Fracht und bemannt, die die Amerikaner vor mehr als vierzig Jahren zurückbringen und endlich einen Menschen aus der erdnahen Umlaufbahn zurückschicken sollen. Die Pläne der NASA für diese Fahrzeuge sind am bescheidensten: Im Rahmen der EM-2-Mission, irgendwo Mitte 2022, mit einer Crew um den Mond fliegen. Etwas früher (Mitte 2020) ist geplant, Astronauten mit der Raumsonde Orion in die Mondumlaufbahn zu schicken. Diese Informationen stammen jedoch aus dem Sommer 2018 und wurden zuvor immer wieder korrigiert – so sollte SLS laut einem der Projekte diesen Herbst in die Lüfte steigen.
SLS Block II - ein Träger mit einer äquivalenten Nutzlast von 130 Tonnen, der bereits mit fünf RS-25D-Motoren am Mittelblock ausgestattet ist, sowie einer "Exploration Upper Stage" EUS (Exploration Upper Stage), die wiederum eine hat oder zwei J-2X Schub von je 133,4 tf. "Truck" auf Basis von Block II zeichnet sich durch eine überkalibrige Kopfverkleidung mit einem Durchmesser von 10 Metern auf einmal aus. Das werden wahre Giganten, wenn für die USA alles gut läuft: In der finalen Version der Rakete wird der Startschub der Raketen 1/5 höher sein als der des Saturn V. Und die Pläne für die Block II-Serie sind ebenfalls äußerst ambitioniert - senden Sie 2033 eine bemannte Mission EM-11, die mindestens 2 Jahre lang im Weltraum wandern wird. Aber vor diesem wichtigen Datum planen die Amerikaner, 7-8 Mal in die Mondumlaufbahn zu fliegen. Ob die NASA ernsthaft plant, Astronauten auf dem Mars zu landen, weiß niemand.
Tests des experimentellen kryogenen Raketentriebwerks CECE (Common Extensible Cryogenic Engine), das im Rahmen des RL-10-Verbesserungsprogramms verwendet wurde und seit 1962 auf Atlas-, Delta-iV-, Titan- und Saturn-I-Raketen betrieben wurde.
Die Geschichte der Triebwerke der SLS-Serie als Hauptkomponenten der Rakete begann 2015 auf den Tribünen des Stennis Centers, als die ersten erfolgreichen Zündversuche mit einer Dauer von 500 Sekunden stattfanden. Seitdem laufen die Amerikaner wie am Schnürchen - eine Reihe von vollwertigen Tests für eine vollständige Flugressource schafft Vertrauen in die Leistung und Zuverlässigkeit der Triebwerke. William Hill, erster stellvertretender Leiter des Direktorats für bemannte Forschungssysteme der NASA, sagte:
„Wir haben das SLS-Projekt genehmigt, die erste Testrunde der Raketentriebwerke und Beschleuniger erfolgreich abgeschlossen und alle Hauptkomponenten des Systems für den Erstflug sind bereits in Serie gegangen. Trotz der aufgetretenen Schwierigkeiten spricht die Analyse der Arbeitsergebnisse von der Zuversicht, dass wir auf dem richtigen Weg zum Erstflug der SLS und deren Einsatz zum Ausbau der permanenten Präsenz von Menschen im Weltraum sind."
Im Zuge der Arbeiten am Motor wurden Änderungen vorgenommen - die Träger der ersten und zweiten Stufe wurden mit Festbrennstoff-Boostern (Beschleunigern) ausgestattet, weshalb das Modell den Namen Block IB erhielt. Die Oberstufe des EUS erhielt einen J-2X Sauerstoff-Wasserstoff-Motor, der im April 2016 wegen eines großen Anteils an neuen, noch nicht ausgearbeiteten Elementen aufgegeben werden musste. Daher sind wir auf den guten alten RL-10 zurückgekehrt, der in Serie produziert wurde und sich bereits seit mehr als fünfzig Jahren „einstürzen“konnte.
Zuverlässigkeit war bei bemannten Projekten schon immer oberstes Gebot, nicht nur bei der NASA. In den offiziellen Dokumenten erwähnt die NASA: „Ein Bündel von vier Triebwerken der RL-10-Klasse erfüllt die Anforderungen am besten. Es hat sich herausgestellt, dass es hinsichtlich der Zuverlässigkeit optimal ist.“Der fünfteilige Booster wurde Ende Juni 2016 getestet und wurde zum bisher größten Feststofftriebwerk, das jemals für eine reale Trägerrakete gebaut wurde. Vergleicht man es mit dem Shuttle, dann hat es ein Startgewicht von 725 Tonnen gegenüber 590 Tonnen, und der Schub wird im Vergleich zum Vorgänger von 1250 tf auf 1633 tf erhöht. Aber SLS Block II sollte neue superstarke und ultraeffiziente Beschleuniger bekommen. Es gibt drei Möglichkeiten. Dabei handelt es sich um das Pyrios-Projekt von Aerojet Rocketdyne (ehemals Pratt & Whitney Rocketdyne), das mit zwei mit Sauerstoff und Kerosin betriebenen Raketentriebwerken mit je 800 tf Schub ausgestattet ist. Auch das ist keine absolute Innovation - die "Triebwerke" basieren auf der F-1, die für die erste Stufe des gleichen Saturn V entwickelt wurde. Pyrios stammt aus dem Jahr 2012 und 12 Monate später arbeitet Aerojet zusammen mit Teledyne Brown hart auf einen flüssigen Booster mit acht Sauerstoff-Kerosin AJ-26-500. Der Schub kann jeweils 225 tf erreichen, sie werden jedoch auf der Grundlage des russischen NK-33 zusammengebaut.
Testen des RS-25 Sauerstoff-Wasserstoff-Motors am Stennis Center Stand, Bay St. Louis, Mississippi, August 2015
Und schließlich wird die dritte Version des Triebwerks für den SLS von Orbital ATK präsentiert und in Form des stärksten vierteiligen Festbrennstoffbeschleunigers Dark Knight mit einem Schub von 2000 tf hergestellt. Aber es kann nicht gesagt werden, dass für amerikanische Ingenieure in dieser Geschichte alles glatt gelaufen ist: Mit der Schließung der Apollo- und Space-Shuttle-Projekte gingen viele Kompetenzen und Technologien verloren. Ich musste mir neue Arbeitsweisen einfallen lassen. So wurde beispielsweise das Rührreibschweißen eingeführt, um die Treibstofftanks zukünftiger Raketen zusammenzubauen. Das Werk Michuda soll über die größte Maschine für solch ein einzigartiges Schweißen verfügen. Auch 2016 gab es Probleme mit der Rissbildung bei der Herstellung des Zentralblocks, genauer gesagt im Flüssigsauerstofftank. Aber die meisten Schwierigkeiten wurden überwunden.
Die Amerikaner bringen ihre Astronauten nach und nach in erdnahe Umlaufbahnen und darüber hinaus zurück. Es stellt sich eine logische Frage: Warum das tun, wenn Roboter hervorragende Arbeit leisten? Wir werden versuchen, dies etwas später zu beantworten.
