Am US-Weltraumzentrum in Cape Canaveral, und bei den Raumfahrtfans weltweit, steigt langsam die Spannung. Am 19. Mai – oder nur wenig später – ist es so weit. Dann wird die privat konstruierte und gebaute “Dragon”-Raumkapsel des US-Unternehmens “SpaceX” auf einer ebenfalls unternehmenseigenen Falcon 9-Trägerrakete zur Internationalen Raumstation aufbrechen. Deren Crew ist bereits darauf vorbereitet, die erste private Orbitalkapsel der Welt in Empfang zu nehmen.

Der Dragon wird für die Verbindung mit der Trägerrakete vorbereitet

Bereits am 16. April fand bei der NASA der “Flight Readiness Review” (FRR) für Startgerät und Kapsel statt. Mit dem Ergebnis, dass erstmals in der Geschichte der Raumfahrt ein privates Raumfahrzeug die Freigabe erhielt, die Internationale Raumstation zu besuchen. Einige offene Punkte gab es allerdings doch noch. Sie verhinderten, dass der Start bereits am 30. April stattfinden kann. An diesem Tag gibt es nun ein so genanntes “static firing”. Dabei wird ein Übungs-countdown bis hin zu Zündung der neun Haupttriebwerke durchgeführt, ganz wie beim “richtigen” Start. 

Die Triebwerke liefen dabei sogar für zwei Sekunden, die Rakete blieb aber, von starken Klammern gehalten, auf der Startrampe stehen. Die kurze Zeitspanne genügte, um die Einsatzbereitschaft der Raketenmotoren zu überprüfen. Der Test verlief nahezu perfekt. Zumindest von Seiten der Trägerrakete steht der Mission somit nichts mehr im Wege.

Doch dämpfen wir gleich am Anfang die Erwartungen. Denn auch die einwöchige Verzögerung kann nicht davon ablenken: ein vollständiger Erfolg dieser Mission käme fast einem Wunder gleich. Selbst Elon Musk, Gründer und Inhaber von SpaceX, und damit dem Optimismus verpflichtet, gibt dem Unterfangen nur eine Chance von 50 Prozent. Aber wer weiß, vielleicht bleibt ihm das Glück treu. Zu verblüffend waren bereits positiven Resultate der erfolgreichen ersten  beiden Testflüge der Falcon 9.

Integration des Dragon mit der Falcon 9-Trägerrakete

Ein Raumfahrzeug erfolgreich in eine Erdumlaufbahn (und wieder zurück) ist kein leichtes Unterfangen. Länder, die ihre ganze nationale Infrastruktur dafür einsetzen, wie beispielsweise die beiden Koreas scheitern seit Jahren daran. Da ist es schon bemerkenswert, dass dies einem kalifornischen Mittelständler gelingt. Und der baut noch nicht einmal auf früheren Erfahrungen auf.

Wie gesagt, die Chancen, die ISS tatsächlich zu erreichen, sind nicht hoch. Alles ist noch neu. Die Falcon 9, hat zwar ihre ersten beiden Einsätze ganz anständig hinter sich gebracht. Aber die aufmerksamen Beobachter wissen: Da war auch ganz schön Dusel dabei. Bei beiden Missionen traten erhebliche Anomalien auf, die aufgrund des robusten Designs kompensiert werden konnten. Sie hätten aber auch, mit nur etwas Pech, in beiden Fällen zum Verlust der Mission führen können.

Integration des Dragon mit der Falcon 9 Trägerrakete

Auch die Dragon-Kapsel stößt mit diesem Flug weit in unbekanntes Terrain vor. Sie hat zwar schon einmal nachgewiesen, dass sie zwei Erdumläufe und drei Stunden im Weltraum sicher absolvieren kann, aber die Komplexität und die Länge einer ISS-Versorgungsmission sind damit nicht zu vergleichen. Ging es beim ersten Flug im Dezember 2010 nur darum, den Orbit überhaupt zu erreichen und sicher wieder zur Erde zurückzukehren, sind bei der bevorstehenden 21-Tage Mission die Anforderungen an Kommunikation, Positionsgenauigkeit, Rendezvoustechnik und vor allem die Forderungen eines jederzeitigen Flugabbruches in einer ganz anderen Liga angesiedelt.

Man darf bei der Bewertung dieser Mission auch nicht übersehen,  dass man hier die Ziele von ehemals zwei vorgesehenen Testmissionen nun in einem einzelnen Flug zusammengefasst hat. Wenn alles gut geht spart das Zeit und Geld. Wenn nicht, dann muss die ursprünglich geplante zweite Testmission doch noch nachgeholt werden.

Bei der bevorstehenden Mission ist der Träger auch erstmals mit einem “instantaneous launch window” konfrontiert. Das heißt, der Startzeitpunkt muss auf die Sekunde getroffen werden, ansonsten ist die Gelegenheit für den aktuellen Tag verpasst. Bei den ersten beiden Flügen kam es jeweils – das ist bei komplett neuen Systemen nicht ungewöhnlich – zu stundenlangen Startverzögerungen. Das kann man sich diesmal nicht leisten.

SpaceX und ihr Boss und Gründer Elon Musk sind hier illusionslos und haben deswegen das Missionslogo schon mal den anspruchsvollen Umständen angepasst: Es beinhaltet ein vierblättriges Kleeblatt.

Missionslogo. Das Kleeblatt ist zwischen den Wörtern “Falcon 9” und “Dragon”

Unterstellen wir jetzt aber einmal, dass der Start glatt verläuft, und die Falcon 9 den Dragon wie geplant im Orbit absetzt, dann wird das weitere Programm wie folgt aussehen:

An den ersten beiden Flugtagen werden Tests mit dem “Absoluten GPS” durchgeführt, das Verhalten des Raumfahrzeugs in den Phasen freier Drift wird untersucht und es werden verschiedene Flugabbruchs-Szenarien erprobt. Am dritten Tag wird der Dragon die ISS in einem Abstand von 2,5 Kilometern passieren um die Ultrakurzwellen-Verbindung mit der Raumstation zu testen. Dabei wird auch kontrolliert, wie gut die Crew des Außenpostens über das “Crew Command Panel” in die Funktionen des Dragon eingreifen kann. Bei dieser Passage wird auch das relative GPS mit einem Check zwischen ISS und Dragon erprobt.

Am Ende des dritten Missionstages entscheiden die Missions-Manager, ob alle Zwischenziele hinreichend gut erfüllt wurden, und ob auf dieser Basis mit der endgültigen Annäherung an die ISS begonnen werden kann. Gibt es das “go-ahead”, dann wird sich der Dragon der Station bis auf 30 Meter nähern. Sollte auch dieses Manöver erfolgreich verlaufen, dann wird er sich so weit an die Station herantasten, dass er mit dem “Space Station Remote Manipulator System” der ISS erfasst werden kann. Dieses Manöver nennt man “berthing”, und könnte in diesem Fall am besten mit “Bergung” übersetzt werden. Das “Berthing” ist, zumindest in seiner Schlussphase, kein aktives Rendezvous. Vielmehr zieht der Greifarm der ISS das Raumfahrzeug an den Dockingknoten (Node) 2 und koppelt es dort an. Gesteuert wird das Manöver von den Astronauten Don Pettit und Andre Kuipers, und zwar von der Cupola der Station aus, also der Aussichtsplattform mit den großen Fenstern.

Auch wenn alles nach Plan verläuft, dürfte dieses Manöver nicht einfach sein. “Berthings” wurden im Betrieb der Station zwar schon zweimal mit dem japanischen HTV-Transportraumschiff durchgeführt, die Dynamik des Dragon ist jedoch ganz anders.

Das HTV ist über 16 Tonnen schwer und verfügt über eine erhebliche Anzahl kleiner Triebwerke, um die Raumlage sehr fein auszusteuern. Die Astronauten berichten, dass das HTV wie ein Felsen vor der Raumstation liegt und problemlos mit dem Manipulator-Arm zu greifen ist. Das dürfte beim vergleichsweise leichten Dragon (er wiegt weniger als sechs Tonnen) anders sein. Zusätzlich zum geringen Gewicht kommt, dass der Dragon nur über vergleichsweise wenige, aber dafür recht leistungsstarke Lageregelungstriebwerke verfügt. Da ist es schwierig mit dem Feintuning der Raumlage. Er dürfte daher bei weitem nicht so ruhig vor der Station liegen, wahrscheinlich eine Rest-Rollbewegung aufweisen und dementsprechend schwer mit dem Robotarm zu fassen sein.

Nach dem Herstellen einer festen Verbindung, den Lecktests und der Überprüfung der  elektrischen Anschlüsse wird die Luke des Dragon geöffnet. Danach verbleibt er für etwa zweieinhalb Wochen an der ISS. Bei diesem ersten Flug mit seiner nicht sonderlich hohen Erfolgswahrscheinlichkeit wird der Dragon nur 520 Kilogramm an Fracht an Bord haben. Alles “Non-essential cargo”, wie es die NASA nennt. Nichts Lebenswichtiges: Wasser, Kleidung,  Nahrungsmittel, Batterien, Kabel und dergleichen. Immerhin: Die wertvollsten Gegenstände sind eine Reihe von Laptops.

Der Dragon soll auch Material zur Erde zurück bringen, alles in allem etwa 660 Kilogramm. Bei späteren Missionen, wenn der Routinebetrieb läuft, können es bis zu drei Tonnen sein. Nicht viel angesichts der bis zu 15 Tonnen, die der Shuttle einst zur Erde zurückbringen konnte. Sehr viel aber im Vergleich zu den wenigen Kilogramm, die mit der Sojus möglich sind.

Der Dragon wird für eine Reihe von Jahren das einzige Vehikel sein, das Geräte, Experimente, Materialproben und andere Dinge von der ISS wieder zur Erde transportieren kann. Bei diesem Flug sollen es neben einigen defekten Geräten vor allem Teile von Raumanzügen sein. Raumanzüge sind extrem teure Ausrüstungsteile. Sie kosten mehr als 20 Millionen Dollar das Stück und bei ihnen lohnt es sich, sie zurückzubringen, zu warten und erneut zur ISS zu transportieren.

Am Schluss der Mission wird der Dragon wieder mit dem Manipulator-Arm vom Docking-Knoten abgekoppelt. Danach entfernt er sich selbständig und führt eine Landung im Pazifik durch, etwa 450 Kilometer vor der Kalifornischen Küste. Verläuft alles nach Plan, sollte das am 31. Mai der Fall sein.