CST-100 Starliner

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CST-100 Starliner

Explosionszeichnung des CST-100 Starliner
Beschreibung
Entwicklungsland: Vereinigte Staaten Vereinigte Staaten
Hersteller: Boeing
Besatzung: bis zu 7 Personen
Erstflug: 4. November 2019: Pad abort test
20. Dezember 2019: unbemannter Orbitalflug
5. Juni 2024: bemannter Flug
Status: in Erprobung
Trägerrakete: Atlas 5
Technische Daten
Höhe:
Durchmesser: 4,5 m
Innenvolumen:
Startmasse:
Der Starliner bei einer Testvorbereitung

Der CST-100 Starliner (CST für englisch Crew Space Transportation) ist ein bemanntes und wiederverwendbares Raumschiff, das von Boeing im Auftrag der NASA für Flüge zur ISS entwickelt wurde. Es befindet sich im Stadium der Erprobung und Zertifizierung für bemannte Raumfahrtmissionen. Das Raumschiff sollte nach ursprünglichen Planungen bis 2017 einsatzbereit sein[1], jedoch verzögerten technische Unzulänglichkeiten mehrfach die Inbetriebnahme. Am 5. Juni 2024 erfolgte im Rahmen der Testmission Boe-CFT der erste bemannte Start.[2] Auf dem Flug zur ISS traten technische Probleme mit dem Antriebssystem auf, weshalb die NASA im August 2024 bekanntgab, dass die Raumkapsel aus Sicherheitsgründen ohne Besatzung zur Erde zurückkehren wird und die zwei Astronauten die ISS mit der Crew-Dragon-Kapsel von Boeing-Konkurrent SpaceX verlassen sollen.[3] Die unbemannte Kapsel landete am 7. September 2024 sicher am vorgesehenen Landeplatz in New Mexico.[4] Trotzdem wird die Mission als Misserfolg gewertet und erwartet, dass die Fehlersuche und -behebung die Aufnahme des kommerziellen Betriebs weiter verzögern werden.[5]

Entwicklung und Erprobung

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Eine Atlas V mit dem CST-100 des Orbital Flight Test auf der Startrampe mit dem Serviceturm (18. Dezember 2019)
Das CST-100 des Orbital Flight Test am 22. Dezember 2019 nach der Landung
Der Starliner des OFT-2 kurz vor dem Andocken an die ISS

Die Entwicklung des CST-100 Starliner wurde mit knapp 5 Milliarden US-Dollar[6] von der NASA im Rahmen der Programme COTS, CCDev und CCiCap finanziert, um den Transport von Ausrüstungen, Gütern und Besatzungen zur Internationalen Raumstation zu gewährleisten. Als Trägerrakete kommen die Atlas V, die Falcon 9 und die Vulcan in Frage. Die Vulcan ist bislang allerdings nicht für bemannte Flüge zugelassen, und für die Falcon 9 wurde kein Adapter entwickelt. Für die ersten Flüge wird die Atlas V verwendet, die von der United Launch Alliance vermarktet wird, einem Joint Venture zwischen Lockheed Martin und Boeing.

Im September 2011 fand ein erster Test des Airbagsystems statt. Dabei wurde ein Prototyp aus anderthalb Kilometern Höhe über der Mojave-Wüste abgeworfen. Im April 2012 wurde erstmals das Hauptfallschirmsystem erprobt, indem aus drei Kilometern Höhe ein Prototyp über der Wüste Nevadas fallengelassen wurde. Im Juli des folgenden Jahres stellte Boeing ein Mock-Up der CST-100 Starliner-Kapsel vor. Zwei NASA-Astronauten (Serena Auñón und Randolph Bresnik) testeten die Inneneinrichtung. Im September 2013 wurden die Steuertriebwerke des CST-100 Starliners erprobt, mit denen das Raumschiff manövrieren sowie abbremsen kann.

Am 4. November 2019 wurde beim Pad Abort Test das Rettungssystem erprobt. Obwohl einer von drei Fallschirmen nicht öffnete, gelang die unbeschadete Landung des Raumschiffs.[7]

Der erste, unbemannte orbitale Testflug (Boe-OFT) fand am 20. Dezember 2019 statt. Nach der Trennung von der Atlas-Oberstufe ging durch unplanmäßiges Zünden von Steuertriebwerken so viel Treibstoff verloren, dass der Starliner nicht mehr – wie geplant – die Internationale Raumstation ansteuern konnte.[8] Da das Raumschiff nur zwei Tage lang eigenständig im All verbleiben kann, wurde die Mission abgebrochen. Am Morgen des 22. Dezember 2019 spielte Boeing ein Software-Update ein, das einen schwerwiegenden Fehler in der Ansteuerung der Triebwerke behob und womöglich einen Verlust des Raumschiffs verhinderte.[9] Wenige Stunden danach gelang eine sichere Landung der Besatzungskapsel des CST-100 in der Wüste von White Sands im Süden des US-Bundesstaats New Mexico.[10]

Nach dem teilweise gescheiterten Test wurden 80 „Korrekturmaßnahmen“ (corrective actions) auferlegt, die die Software des Raumschiffs und die Software-Entwicklungsprozesse im Starliner-Programm betrafen und bis Juni 2021 umgesetzt wurden.[11][12][13] Außerdem vereinbarten die NASA und Boeing eine Wiederholung des Flugs als Orbital Flight Test-2.[14] Dieser sollte am 29. Juli 2021 stattfinden, wurde jedoch wegen einer Fehlfunktion des russischen Moduls Nauka kurz nach dessen Andocken an die ISS zunächst um vier Tage verschoben,[15] dann wegen mehrerer klemmender Ventile im Treibstoffsystem des Starliners auf unbestimmte Zeit.[16] Tatsächlich erfolgte der Start dann am 19. Mai 2022 um 22:54 Uhr UTC. Die Kapsel dockte am 21. Mai erfolgreich an die ISS an und am 25. Mai wieder ab, die Landung erfolgte um 22:49 Uhr UTC.

Als Testpiloten für den ersten bemannten Testflug (Boe-CFT) nominierte die NASA am 3. August 2018 Christopher Ferguson, Nicole Aunapu Mann und Eric Boe.[17] Boe wurde im Januar 2019 aus gesundheitlichen Gründen durch Michael Fincke,[18] und Ferguson wurde im Oktober 2020 aus persönlichen Gründen durch Barry Wilmore ersetzt.[19] Beim zweiten bemannten Starliner-Flug sollten Josh Cassada, Sunita Williams,[17] Jeanette Epps[20] und Kōichi Wakata[21] die Besatzung bilden. Infolge der Verzögerungen beim Starliner wurden Mann, Cassada und Wakata im Oktober 2021 der Mission SpaceX Crew-5 zugeteilt und die Zuteilung von Epps überdacht.[22][23] Später wurde sie SpaceX Crew-8 zugeteilt.

Aufbau

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Wie bei Apollo besteht das Raumschiff aus einem Mannschafts- und einem Servicemodul.

Das kegelförmige Mannschaftsmodul hat einen Durchmesser von 4,5 Metern und soll eine Besatzung von sieben Personen aufnehmen können. Die Astronauten sitzen in zwei Reihen übereinander, vier in der unteren, drei in der oberen. Die Kapsel wird über drahtloses Internet, eine „Sky-Lighting“-LED-Beleuchtung, Sitze, die den Aufprall ähnlich wie bei Sojus abdämpfen, sowie über moderne, tablet-ähnliche Bordcomputer verfügen. An der Spitze befindet sich der IDSS-kompatible Kopplungsadapter, mit dem das Raumschiff an die IDA-Kopplungsstutzen der ISS andocken soll.

Das Servicemodul ist in eine Mittel- sowie sechs Außensektionen unterteilt. In den Außensektionen befinden sich die Tanks. Für Bahnänderungen sind 20 Kleintriebwerke mit je etwa 2,2 kN Schub vorhanden; hinzu kommen 28 Lageregelungstriebwerke mit jeweils ca. 0,5 kN Schub. Weitere 4 × 200 kN erzeugen vier RS-88-Triebwerke, die nur in Notfallsituationen während Starts aktiviert werden, um das Raumschiff aus dem Gefahrenbereich zu befördern.[24] Auf diese Weise kann auf eine Rettungsrakete verzichtet werden. Als Brennstoff für die Triebwerke dient eine hypergole Treibstoffmischung aus Monomethylhydrazin und Distickstofftetroxid.

Flugprofil

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Das Raumschiff wird vom Cape Canaveral Space Launch Complex 41 starten[25] und soll 60 Stunden autonom fliegen können. Die anzufliegenden Raumstationen sollen innerhalb von 24 Stunden nach dem Start erreicht werden, mit einer Reserve von weiteren 24 Stunden. Angedockt an eine Raumstation soll ein CST-100 Starliner bis zu 210 Tage im All bleiben können. Bei der Landung soll es zunächst durch Fallschirme abgebremst werden und dann, abgefedert durch Airbags, auf dem Festland auf ausgetrockneten Seen aufsetzen. Alternativ soll auch eine Wasserung im Ozean möglich sein.

Das Mannschaftsmodul des CST-100 soll bis zu zehn Mal wiederverwendbar sein. Das Servicemodul verglüht jeweils bei der Rückkehr in der Erdatmosphäre.

Missionen

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Stand der Liste: 5. Juni 2024

Nr. Mission Startdatum (UTC) Flugdauer Träger­rakete Startplatz Anmerkungen
1. Boe-OFT 20. Dezember 2019, 11:36 2 d 01:22 h Atlas V (N22) CCAFS SLC-41 unbemannt, Teilerfolg (Start und Landung erfolgreich, aber zu niedriger Orbit für ISS-Docking)
2. OFT-2 19. Mai 2022, 22:54 5 d 23:55 h Atlas V (N22) CCSFS SLC-41 unbemannt, Erfolg
3. Boe-CFT 05. Juni 2024, 14:52 Atlas V (N22) CCSFS SLC-41 Besatzung: Barry Wilmore, Sunita Williams[22] , Teilerfolg (Start und Docking erfolgreich, Rückkehr ohne Crew)
Geplant
4. Starliner-1 2025[26] ca. 6 Monate Atlas V (N22) CCSFS SLC-41 Besatzung: Scott Tingle, Michael Fincke, Jeanette Epps,[27] Joshua Kutryk[28]
Starliner-2
Starliner-3
Starliner-4
Starliner-5
Starliner-6[29] 		jährlich ab 2026 je ca. 6 Monate Atlas V (N22) CCSFS SLC-41 fünf geplante Missionen
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Commons: CST-100 – Sammlung von Bildern

Einzelnachweise

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  1. ↑ Elon Musk: Crew Dragon spacecraft for NASA could fly astronauts in 3 to 4 months. CNN Business, 1. Oktober 2019.
  2. ↑ Blog - NASA’s Boeing Starliner Crew Flight Test – NASA. In: nasa.gov. Abgerufen am 5. Juni 2024 (amerikanisches Englisch).
  3. ↑ Eugen Reichl: Boeings Starliner fliegt ohne Crew zurück. In: Spektrum der Wissenschaft. Spektrum der Wissenschaft Verlagsgesellschaft mbH, 26. August 2024, abgerufen am 29. August 2024 (deutsch).
  4. ↑ Starliner arrives safely back on Earth. Abgerufen am 11. September 2024.
  5. ↑ Jeffrey Kluger: Is There a Future for Boeing’s Starliner After Failed Mission? In: Time. 9. September 2024, abgerufen am 15. Oktober 2024 (englisch).
  6. ↑ Boeing takes $410 million charge to redo failed astronaut flight test if NASA requires. CNBC, 29. Januar 2020.
  7. ↑ Boeing performs Starliner pad abort test. Spacenews, 4. November 2019.
  8. ↑ Testflug von Raumkapsel „Starliner“ zur ISS fehlgeschlagen orf.at, 20. Dezember 2019, abgerufen am 20. Dezember 2019, 16:15 Uhr MEZ.
  9. ↑ Boeing Starliner Flight’s Flaws Show ‘Fundamental Problem,’ NASA Says. The New York Times, 7. Februar 2020.
  10. ↑ Boeing capsule returns to Earth after aborted space mission (Update), In: Phys.org (englisch)
  11. ↑ NASA Update on Orbital Flight Test Independent Review Team. NASA, 6. März 2020.
  12. ↑ Jeff Foust: No decision yet on need for second Starliner uncrewed test flight. Spacenews, 6. März 2020.
  13. ↑ NASA and Boeing close out recommendations from Starliner review Spacenews, 17. Juni 2021.
  14. ↑ Boeing to Fly Second Uncrewed Orbital Flight Test for NASA. NASA, 6. April 2020.
  15. ↑ High drama as Russian lab module tilts space station with errant thruster firings. Spaceflight Now, 29. Juli 2021, abgerufen am 30. Juli 2021 (englisch).
  16. ↑ NASA, Boeing Update Starliner Orbital Flight Test-2 Status. NASA, 8. Oktober 2021, abgerufen am 9. Oktober 2021 (englisch).
  17. ↑ a b Jeff Foust: NASA assigns astronauts to first commercial crew missions. In: spacenews.com. 3. August 2018, abgerufen am 4. August 2018 (englisch).
  18. ↑ NASA: NASA Announces Updated Crew Assignment for Boeing Flight Test. 22. Januar 2019, archiviert vom Original (nicht mehr online verfügbar) am 10. November 2022; abgerufen am 7. Mai 2024 (englisch).
  19. ↑ NASA, Boeing Announce Crew Changes for Starliner Crew Flight Test. NASA, 7. Oktober 2020, abgerufen am 8. Oktober 2020 (englisch).
  20. ↑ Sean Potter: Astronaut Jeanette Epps Joins First Operational Boeing Crew Mission. In: NASA. 25. August 2020, abgerufen am 25. August 2020 (englisch).
  21. ↑ NASA, Boeing target July 30 for redo of Starliner test flight to ISS. Archiviert vom Original (nicht mehr online verfügbar) am 21. Mai 2021; abgerufen am 7. Mai 2024 (englisch).
  22. ↑ a b NASA reshuffles commercial crew astronaut assignments because of Starliner delays. In: Spacenews. Abgerufen am 8. Oktober 2021.
  23. ↑ JAXA: Announcement of the Space Vehicle for JAXA Astronaut Koichi Wakata’s International Space Station (ISS) Expedition. 12. Oktober 2021, abgerufen am 12. Oktober 2021 (englisch).
  24. ↑ Stephen Clark: Boeing closing in on Starliner pad abort test. In: Spaceflight Now. 1. Oktober 2019, abgerufen am 1. Oktober 2019.
  25. ↑ Crew tower rising at Cape Canaveral Launch Complex 41 In: Florida Today, 21. September 2015. Abgerufen am 19. August 2016 (englisch). 
  26. ↑ NASA Updates Commercial Crew Planning Manifest. NASA-Blog vom 12. Oktober 2023.
  27. ↑ NASA: NASA Updates Crew Assignments for First Starliner Crew Rotation Flight. 30. September 2022, abgerufen am 3. Oktober 2022.
  28. ↑ Canadian Space Agency: The Starliner-1 mission. 22. November 2023, abgerufen am 8. Dezember 2023 (englisch).
  29. ↑ Boeing will launch a 2nd uncrewed test flight of its Starliner spacecraft for NASA. In: Space.com. 7. April 2020, abgerufen am 8. Oktober 2021: „Boeing has been developing Starliner under a series of NASA contracts. The most recent of these, a $4.2 billion deal signed in 2014, covers the end of development work and the launch of six operational crewed missions to the ISS.“
Bemannte Raumschiffe
Im Einsatz:

Sojus | Shenzhou | Crew Dragon | New Shepard

In Erprobung:

CST-100 | Orion

In Entwicklung:

Gaganyaan | Starship | Orel | Dream Chaser | Mengzhou

Ausgemustert:

Wostok | Mercury | Woschod | Gemini | Apollo | Space Shuttle | SpaceShipOne

Kein bemannter Einsatz:

TKS | Buran

Jeweils geordnet nach (geplantem) Datum des ersten bemannten Flugs oberhalb von 100 km
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