Was passiert, wenn der SpaceX Falcon 9 und der Crew Dragon gestartet werden? Hier ist die Raketenwissenschaft

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Die Astronauten heben auf dem Rücken in den Sitzen ab und blicken in Fahrtrichtung, um die Belastung durch hohe Beschleunigung ihres Körpers zu verringern. Nach dem Start vom Kennedy Space Center wird das Raumschiff über den Atlantik fliegen und sich in eine Richtung drehen, die der ISS-Umlaufbahn entspricht.

Zwei NASA-Astronauten, Robert Behnken und Douglas Hurley, werden Geschichte schreiben, indem sie mit einem privat finanzierten Raumschiff, der SpaceX-Rakete Falcon 9 und der Crew Dragon-Kapsel zur Internationalen Raumstation (ISS) reisen. Es ist auch das erste Mal seit neun Jahren, dass Astronauten aus US-amerikanischem Boden starten.

Wenn sich der erste Raketenabschnitt nach etwas mehr als zwei Minuten trennt, wird sich die Hauptdrachenkapsel wahrscheinlich etwa eine Stunde später von der zweiten Stufe trennen und ihre Reise fortsetzen. Wenn alles in Ordnung ist, wird sich das Drachen-Raumschiff am 28. Mai um 10.40 Uhr MEZ mit der ISS treffen.

Starts und Landungen von Weltraummissionen sind die kritischsten Teile. SpaceX hat jedoch viele Tests durchgeführt, darunter 27 Tropfen des Fallschirmlandesystems. Es ist auch gelungen, die Drachenkapsel im Notfall von der Rakete zu trennen. Im Falle eines fehlgeschlagenen Raketenstarts hoben acht Triebwerke die Kapsel mit den Astronauten in die Luft und von der Rakete weg, wobei Fallschirme ihr schließlich bei der Landung halfen. Die Rakete Falcon 9 hat 83 erfolgreiche Starts erzielt.

Um die ISS abzufangen, muss die Kapsel der Geschwindigkeit, Höhe und Neigung der Station entsprechen und zum richtigen Zeitpunkt, so dass sich die beiden Raumschiffe in unmittelbarer Nähe zueinander befinden. Der Geschwindigkeitsunterschied zwischen der ISS und der Drachenkapsel muss dann an dem Punkt nahe Null sein, an dem sich die Umlaufbahnen der beiden Raumfahrzeuge schneiden.

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Die Raumstation hat eine Umlaufgeschwindigkeit von 7,7 km pro Sekunde. Die Erdrotation führt Startplätze unter einer geraden Flugbahn der ISS, wobei jede Instanz ein „Startfenster“ bietet.

Wie Sie in der folgenden Abbildung sehen können, umfasst das Manövrieren eine „Übersetzungssteuerung“, wie durch grüne Pfeile angezeigt – Bewegen nach links / rechts, oben / unten, vorwärts / rückwärts. Die gelben Pfeile zeigen die „Lageregelung“ an: Rollen im Uhrzeigersinn / gegen den Uhrzeigersinn, Auf- / Abbewegen und Gieren nach links / rechts.

Sobald diese Bedingungen erfüllt sind, muss die Drachenkapsel mit einer Reihe kleiner Steuerstrahlruder, die um das Raumschiff herum angeordnet sind, zum ISS-Docking-Port manövrieren. Dies soll automatisch von einem Computer durchgeführt werden. Die Astronauten können dieses Manöver jedoch bei Bedarf manuell steuern.

Dies wird durch Newtons erstes Bewegungsgesetz kompliziert – dass jedes Objekt in Ruhe oder in Bewegung so bleibt, es sei denn, es wird von einer externen Kraft beaufschlagt. Das bedeutet, dass jedes Manöver, wie z. B. ein Wanken nach rechts, ohne Luftwiderstand unbegrenzt fortgesetzt wird, um eine externe Kraft bereitzustellen, bis dem Abfeuern von Triebwerken in die entgegengesetzte Richtung entgegengewirkt wird.

Nun, da Sie sich mit Orbitalmanövern auskennen, können Sie es selbst versuchen. Mit diesem von Space X bereitgestellten Simulator können Sie versuchen, die Dragon-Kapsel zum ISS-Docking-Port zu steuern.

Die Astronauten kehren zur Erde zurück, wenn ein neues Set bereit ist, ihren Platz einzunehmen, oder nach Ermessen der NASA. Die NASA plant bereits den ersten voll funktionsfähigen Flug der Crew Dragon mit vier Astronauten, obwohl ein Starttermin dafür noch nicht bekannt gegeben wurde und zweifellos vom Ergebnis dieses Demonstrationsfluges abhängen wird.

Mit dem Start liegt SpaceX fest vor den anderen kommerziellen Unternehmen, die Raumstarts mit Besatzung anbieten möchten. Dazu gehören sowohl der Starliner von Boeing, der letztes Jahr zum ersten Mal auf den Markt kam, aber noch nicht abgeschraubt war, als auch der Dream Chaser von Sierra Nevada, der im nächsten Jahr während einer Reise zur ISS mit Fracht getestet werden soll.

Die Fähigkeit des kommerziellen Sektors, Astronauten zur ISS zu schicken, ist ein wichtiger Schritt zur weiteren Erforschung des Menschen, einschließlich der Etablierung einer menschlichen Präsenz auf dem Mond und letztendlich auf dem Mars.

Bei konkurrierenden Unternehmen bleibt jedoch die Frage offen, ob die Sicherheit irgendwann gefährdet werden könnte, um einen kommerziellen Vorteil zu erzielen. Es gibt bisher keinen Hinweis darauf, dass dies geschehen ist, aber jede Mission mit Besatzung, die aufgrund eines Fehlers aus wirtschaftlichen Gründen gescheitert ist, hätte schwerwiegende rechtliche Konsequenzen.

Ähnlich wie in der modernen Flugzeuggesetzgebung müssen eher früher als später eine Reihe von Standards und Vorschriften für die Weltraumsicherheit eingeführt werden. Für kommerzielle Mond- und darüber hinausgehende Missionen müssen wir außerdem sicherstellen, dass Raumfahrzeuge den Ort, den sie besuchen, nicht mit Keimen von der Erde kontaminieren.

Da immer mehr Nationen und Unternehmen Pläne für Mondmissionen entwickeln, bietet die internationale Zusammenarbeit und die Suche nach kosteneffizienten Startmethoden offensichtliche Vorteile. Dies liegt nicht zuletzt daran, dass es nicht so sehr auf die Laune der gewählten Regierungen ankommt, die sich von einer Regierung zur nächsten vollständig ändern können.

Für uns Wissenschaftler, die unser Wissen über den Weltraum erweitern möchten, ist dies ein sehr aufregender Moment.

Die in diesem Artikel geäußerten Ansichten stammen von den Autoren.

Spacex-Start

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