Space Shuttle – die Technik

Space Shuttle – die Technik

Wie im Flugzeugbau üblich, wurde, bevor der Prototyp gebaut wurde, eine Testzelle gefertigt, an der durch Schwingungs- und Belastungsversuche die Flugtauglichkeit des Entwurfs nachgewiesen wird. Als STA-099 (Strutural Test Article) bezeichnet, wurden die ersten Teile ab Mai 1977 produziert, während die Flugerprobung der „Enterprise“ noch im Gang war. Fertiggestellt wurde das Gerät im Februar 1978. Die Zelle entsprach dem gegenwärtigen Stand des Entwurfs, verfügte jedoch nicht über die Besatzungs-Druckkabine. Elf Monate lang wurde die Zelle geschüttelt und gebogen, um die Belastungen eines Raumfluges zu simulieren. Die Messungen bei den Versuchen ergaben eine gute Übereinstimmung mit den Berechnungen. Dabei wurde aber sehr vorsichtig vorgegangen, denn nachdem sich der ursprüngliche Plan, die „Enterprise“ raumflugtauglich zu machen, nicht umsetzen ließ, sollte nun das STA-099 auf den Stand eines flugbereiten Orbiters gebracht werden.
Im November 1979 kehrte das Gerät zum Hersteller Rockwell zurück und wurde hier, jetzt OV-099 genannt, mit allen notwendigen Flug-Ausrüstungen versehen. Erfahrungen, die man beim Bau des ersten für einen Raumflug vorgesehen Orbiters, des OV-102 „Columbia“, gewonnen hatte, flossen in das OV-099 ein. Es wurden weniger der schweren schwarzen Hitzeschutzkacheln verbaut und viele der weißen Flächen wurden mit einem leichteren Schutz durch Nomex-Matten versehen. Eine geänderte Struktur bei den Tragflächen machte diese zugleich leichter aber auch belastbarer. Das Cockpit wurde mit Head-Up-Displays versehen und die drei installierten Raketenmotoren konnten auf 104 Prozent des nominalen Schubniveaus hochgefahren werden. Die Arbeiten dauerten bis zum Rollout im Juli 1982 an. Dann erhielt OV-099 den Namen „Challenger“.

Der Prototyp OV-102
Noch bevor die „Enterprise“ erstmals aus der Werkhalle gerollt wurde, also bevor irgendwelche Testergebnisse vorlagen, begann 1975 der Bau des Prototyps des Space Shuttles. Der einmal optimistisch für 1978 vorgesehen Erstflug war schon um ein Jahr verschoben worden und das Programm musste noch einige Probleme lösen, etwa mit den Haupttriebwerken, um diesen Termin halten zu können. Es wurde also Zeit, wenigstens die Zelle fertigzustellen, damit die komplizierten Bordsysteme installiert und getestet werden konnten. Am 24. März 1979 wurde das OV-102, dem schon der Name „Columbia“ verliehen worden war, zum Kennedy Space Center geflogen. Die Kacheln hatten noch nicht alle vollständig angeklebt werden können und im Flug hinterließ die „Columbia“ zudem eine Spur von durch den Fahrtwind abgerissenen Kacheln. Langsam wurde den Beteiligten bewusst, dass der Hitzeschutz des Orbiters einer der kritischen Punkte des Entwurfs war und der NASA noch etliche Probleme bescheren sollte. Die „Columbia“ hatte die schwerste Struktur aller Space Shuttle, was auf die erst nachträglich, teilweise nach den Belastungstests, erfolgten Optimierungsberechnungen der Zellen der späteren Raumfahrzeuge zurückzuführen ist. Auch verfügt das OV-102 über eine eingebaute Luftschleuse, später wurde diese nur bei Bedarf extern im Laderaum mitgeführt. Die Fortschritte in der Elektronik ergaben bei späteren Maschinen eine leichtere Avionik im Cockpit. Im Vergleich zur „Challenger“ wiegt die „Columbia“ 1000 kg mehr und etwa 3600 kg mehr als die „Endeavour“ (OV-105).

Während eines Bodentests am 19. März 1981 in Vorbereitung des Erstfluges wurden zwei Techniker getötet, als sie das mit Stickstoff geflutete Triebwerkmodul im Heck betraten. Das Gas ist geruchslos und so wurden sie ahnungslos ohnmächtig. NASA-Manager hatten ihnen zuvor die Freigabe für Arbeiten im Heck erteilt. Dies war eines der ersten Warnsignale, dass es nicht nur technische Probleme bei einem solch komplexen System zu lösen gibt, sondern dass das Management durch seine Arbeitsprozesse eine entsprechend hohe Verantwortung für die Sicherheit trägt. Für die ersten vier Versuchsflüge wurde die „Columbia“ mit Schleudersitzen für die zweiköpfige Besatzung ausgerüstet. Diese wurden vom Mach3-Aufklärer SR-71 übernommen. Später wurden die Schleudersitze durch normale Shuttle-Sitze ersetzt. Am 12. April 1981 hob die „Columbia“ endlich zum Erstflug des Space Shuttle in Florida ab.