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Jun 13, 2024

Centaur-Modifikationen verschieben den ersten Vulcan-Start in das vierte Quartal

WASHINGTON – Die United Launch Alliance plant nun einen ersten Start ihrer Vulcan Centaur-Rakete im vierten Quartal, nachdem das Unternehmen die Modifikationen und Tests der Oberstufe abgeschlossen hat. In einem

WASHINGTON – Die United Launch Alliance plant nun einen ersten Start ihrer Vulcan Centaur-Rakete im vierten Quartal, nachdem das Unternehmen die Modifikationen und Tests der Oberstufe abgeschlossen hat.

In einem Telefonat mit Reportern am 13. Juli sagte Tory Bruno, Präsident und Geschäftsführer der ULA, dass die Änderungen an der Centaur-Oberstufe auf eine Untersuchung eines Testunfalls im März zurückzuführen seien, bei dem Wasserstoff aus einem Centaur-Testartikel austrat und sich entzündete, wodurch beide beschädigt wurden der Bühne und dem Prüfstand. Das Unternehmen gab am 24. Juni bekannt, dass es den Start verschieben werde, um „geringfügige Verstärkungen“ für die Centaur vorzunehmen.

Das Missgeschick ereignete sich im 15. einer Reihe von Tests dessen, was ULA Centaur 5 nennt, einer größeren Version der Centaur 3-Oberstufe, die auf der Atlas-Trägerrakete verwendet wird. Das Wasserstoffleck entwickelte sich zur Hälfte des Tests und vergrößerte sich im Laufe von viereinhalb Minuten. Der Wasserstoff sammelte sich in einem geschlossenen Raum über der Bühne und fand eine Zündquelle, bevor der Test abgebrochen werden konnte.

Die Untersuchung ergab, dass das Leck seinen Ursprung in der vorderen Kuppel des Tanks hatte, die aus sehr dünnem Edelstahl besteht, in der Nähe einer Tür oben an der Struktur. Ein sehr detailliertes Finite-Elemente-Modell dieses Teils des Tanks zeigte einen „Spannungsanstieg“ oder eine Intensivierung der Belastungen aufgrund der komplizierten Geometrie um diesen Teil der Kuppel herum. Das war bei der früheren, gröberen Analyse des Panzers übersehen worden.

Darüber hinaus verwendet der Centaur 5 eine neue Laserschweißtechnologie anstelle des Lichtbogenschweißens bei früheren Centaurs für Nähte in der Tankkuppel. Die Festigkeit der Laserschweißnähte ist geringer als bei früheren Tests erwartet worden war.

„Die beiden Dinge zusammen – höhere Belastungen, etwas geringere Festigkeit der Schweißnähte – führten dazu, dass der Riss begann“, sagte Bruno. Der Umfang der Tests dieses speziellen Centaur könnte ebenfalls zum Crack beigetragen haben, fügte er hinzu.

Um das Problem zu beheben, wird ULA eine Schicht Edelstahl rund um die Tür auf der Oberseite der Kuppel und Streifen entlang der Schweißnähte anbringen, die etwa 60 Zentimeter davon entfernt sind. „Es handelt sich nicht um eine sehr ausgefeilte, hochtechnologische oder risikoreiche Aktion“, sagte er. „Wir brauchen es einfach etwas dicker.“

Durch das zusätzliche Material wird die Masse des Centaur zunächst um etwa 135 Kilogramm zunehmen, bei späteren Modellen wird sich dieser Zuwachs jedoch halbieren. Dadurch wird die Nutzlastleistung um den gleichen Betrag reduziert, aber Bruno sagte, dass angesichts der Anforderungen dieser Missionen und der Fahrzeugreserven keine der kommenden Vulcan-Missionen von dieser Änderung betroffen sein würde.

ULA integriert diese Änderungen bereits in einen Centaur, der ursprünglich für die dritte Vulcan-Mission eingesetzt werden sollte. Dieses wird stattdessen für den ersten Vulcan-Start, Cert-1, verwendet, während der Centaur, der bereits nach Cape Canaveral verschifft und für diesen Start getestet wurde, zur Modifikation an die ULA-Fabrik in Decatur, Alabama, zurückgeschickt wird.

Der für den zweiten Start vorgesehene Centaur wird in einen Testartikel umgewandelt, um die verbleibenden Tests durchzuführen, die für die Qualifikation für Cert-1 erforderlich sind, während ein anderer Centaur eine umfassendere Reihe von Tests durchführen wird, die erforderlich sind, um das Fahrzeug für alle potenziellen Missionen zu qualifizieren.

„Planlich bedeutet das, dass wir voraussichtlich im vierten Quartal dieses Jahres fliegen“, sagte Bruno. ULA arbeitet mit dem Hauptkunden von Cert-1, Astrobotic, zusammen, um die Fenster im vierten Quartal zu identifizieren, die für den Start des Peregrine-Mondlanders dieses Unternehmens verfügbar wären. ULA hatte zuvor erklärt, dass jeden Monat nur wenige Tage für den Start von Peregrine zur Verfügung stünden.

Cert-2, das das Raumflugzeug Dream Chaser von Sierra Space auf eine Mission zur Internationalen Raumstation befördern würde, würde einige Monate nach Cert-1 starten, wenn dieser erste Start wie geplant verläuft.

Der Erfolg beider Missionen würde es für nationale Sicherheitsmissionen im Rahmen seines National Security Space Launch Phase 2-Vertrags qualifizieren. Der erste derartige Start könnte bereits im zweiten Quartal 2024 erfolgen. Auf die Frage, ob es sich bei diesem ersten nationalen Sicherheitsstart immer noch um eine Mission mit der Bezeichnung USSF-106 und der Raumsonde Navigation Technology Satellite-3 handeln würde, sagte Bruno, es habe keine Änderungen daran gegeben Missionsaufgaben.

Bruno ging in dem Anruf auch auf einen kürzlichen Ausfall eines für die Cert-2-Mission vorgesehenen BE-4-Triebwerks während der Abnahmetests in einer Blue Origin-Anlage in West-Texas ein. CNBC berichtete am 11. Juli, dass der Motor Ende Juni bei einem statischen Feuertest zehn Sekunden lang explodierte.

Sowohl in Kommentaren auf Twitter als auch im Anruf spielte Bruno die Bedeutung des Scheiterns herunter. Das BE-4-Motordesign sei bereits qualifiziert, sagte er, und der Fehler sei während eines Abnahmetests (ATP) aufgetreten, um die Verarbeitung dieses bestimmten Motors zu bestätigen.

„ATP-Ausfälle in der gesamten Rakete sind keine Seltenheit“, sagte er. Dies gilt insbesondere zu Beginn eines Motorprogramms, wo noch automatisierte Schwellenwerte für Parameter wie Temperatur und Druck eingestellt werden, die eine Abschaltung auslösen würden.

Dieser spezielle Motor, sagte er, habe die erste Abnahmeprüfung nicht bestanden und sei nach Änderungen wieder auf dem Prüfstand gewesen, als er explodierte. „In diesem Fall hat es die Prüfung nicht auf dramatische Weise bestanden“, sagte er, wahrscheinlich weil die Testschwellen zu hoch angesetzt waren. „Es war nicht möglich, den Motor automatisch abzustellen, bevor der Motor durchgebrannt war.“

„Das ist überhaupt kein Hinweis auf die Qualifikation“, sagte er und wies darauf hin, dass BE-4-Motoren eine kumulierte Laufzeit von mehr als 26.000 Sekunden haben. „Wir sind vom Design und der Verarbeitung der Anlagen, die die Abnahme bestanden haben, sehr überzeugt. Das ist nicht unerwartet.“

Er fügte hinzu, dass die Produktionsrate des BE-4 hoch genug sei, dass der Testfehler die bevorstehenden Starts von Vulcan nicht verzögern werde. Blue Origin und andere Zulieferer sowie ULA selbst arbeiten daran, die Produktion bis Mitte 2025 auf 25 Fahrzeuge pro Jahr zu steigern, eine Initiative, die er „25 in '25“ nannte.

„Ich fühle mich geschmeichelt über die Aufmerksamkeit, die uns jetzt zuteil wird, da in den sozialen Medien lebhaft über einen routinemäßigen Abnahmetest diskutiert wurde, aber das ist wirklich keine Neuigkeit“, schloss er.

Jeff Foust schreibt für SpaceNews über Raumfahrtpolitik, kommerzielle Raumfahrt und verwandte Themen. Er hat einen Ph.D. in Planetenwissenschaften vom Massachusetts Institute of Technology und einen Bachelor-Abschluss mit Auszeichnung in Geophysik und Planetenwissenschaften... Mehr von Jeff Foust