STS-121

Space Shuttle
Missionsemblem
Datei:Sts121 crewpatch.jpg
Missionsdaten
Mission:	STS-121
Shuttle-Name:	Discovery (OV-103)
Startplatz:	Kennedy Space Center, Pad 39-B
Start am:	1. Juli 2006 19:49 UTC (geplant)
Landung am:	13. Juli 2006 15:01 UTC (geplant)
Landeplatz:	Kennedy Space Center (geplant)
Dauer:	11d 19h 12m (geplant)
Bahnhöhe:	225 km (geplant)
Bahnneigung:	51,6 Grad (geplant)
Erdumkreisungen:	186 (geplant)
zurückgelegte Strecke:	-- km
Mannschaftsfoto
v.l.n.r. Stephanie D. Wilson, Michael E. Fossum, Steven W. Lindsey, Piers J. Sellers, Mark E. Kelly, Thomas Reiter, Lisa M. Nowak
vorherige Mission: STS-114	folgende Mission: STS-115

STS-121 (engl. Space Transportation System) ist die Missionsbezeichnung für einen geplanten Flug des US-amerikanischen Space Shuttle Discovery.

Der Versorgungs- und Crewaustausch-Flug wird der 115. eines Shuttles, der 32. der Discovery und der 18. zur Internationalen Raumstation (ISS) sein. Der Deutsche Thomas Reiter soll zur ISS gebracht werden und dort voraussichtlich bis zu einem halben Jahr arbeiten.

Als Testflug soll die Discovery nur bei Tageslicht starten, damit Kameras etwaige Beschädigungen des Shuttles beim Start aufzeichnen können.

Mannschaft (vorgesehen)

Steven W. Lindsey (4. Flug), Kommandant
Mark E. Kelly (2. Flug), Pilot
Michael E. Fossum (1. Flug), Missionsspezialist
Piers J. Sellers (2. Flug), Missionsspezialist
Lisa M. Nowak (1. Flug), Missionsspezialistin
Stephanie D. Wilson (1. Flug), Missionsspezialistin

ISS-Crew Hinflug

ISS-Expedition 13

Thomas Reiter (2. Flug), Bordingenieur (ESA/Deutschland)

Ersatzmannschaft

ISS-Expedition 13

Léopold Eyharts (2. Flug), Bordingenieur (ESA/Frankreich) für Thomas Reiter

Vorbereitungen

Ursprüngliche Planungen

Bei STS-121 handelt es sich um einen eingeschobenen Flug, der von der NASA im Jahr 2003 ins Programm genommen wurde, als sich herausstellte, dass die Aufgaben, die STS-114 nach der durch den Columbia-Absturz verursachten Zwangspause zu bewältigen hatte, für eine Mission zu umfangreich sein würden. Für die NASA sind deshalb STS-114 und STS-121 miteinander verbunden und sie sieht beide Missionen als Testflüge an, die die Wiederaufnahme der Shuttle-Flüge unter der Bezeichnung „Return to Flight“ dokumentieren sollen. (Noch zu Beginn des Jahres 2003 sah die Planung der NASA vor, daß die Columbia unter der Bezeichnung STS-121 im April 2004 das Hubble-Weltraumteleskop anfliegen sollte, um es zu warten. Kurz vor dem Start von STS-107 war die Hubble-Mission (jetzt STS-124) auf den Februar 2005 verschoben worden und STS-121 hatte jetzt den Auftrag, die Internationale Raumstation (ISS) im Sommer 2004 mit der Discovery anzufliegen.)

Die ersten Planungen sahen einen Start im November 2004 vor, als die NASA-Leitung im Herbst 2003 davon ausging, STS-114 im September 2004 durchführen zu können. Mit der Verschiebung von STS-114, sollte sich auch der Beginn von STS-121 verzögern. Als die Discovery schließlich Ende Juli 2005 zur ISS aufbrach, sollte die Raumfähre Atlantis zwei Monate später folgen. Während des Starts von STS-114 lösten sich jedoch wieder Teile der Schaumstoffisolierung des Außentanks, und so setzte die US-Raumfahrtbehörde, noch bevor die Discovery zur Erde zurück gekehrt war, alle weiteren Flüge aus. Zunächst sollte endlich geklärt werden, warum immer wieder Teile der Isolierung abplatzten, und dafür eine Lösung gefunden werden.

Datei:Sts-121 sset shipping.jpg

Der Außentank wird nach Cape Canaveral transportiert

Mit einem Start sei frühestens im November 2005 zu rechnen, erklärte William Gerstenmaier, der Leiter des ISS-Programms und mit der Untersuchung der sich lösenden Isolierung Beauftragte, kurz nach der Landung von STS-114. Nur eine Woche darauf, musste Gerstenmaier einräumen, dass man viel mehr Zeit benötige — mindestens ein halbes Jahr. Alle drei bereits ausgelieferten Außentanks würden an den Hersteller, die Michoud Assembly Facility (MAF), nach Louisiana zurück geschickt werden, um überarbeitet zu werden, erklärte er. Außerdem hätte man sich für einen Tausch des Orbiters entschieden. Wie bei STS-114 werde die Discovery mit der Durchführung von STS-121 beauftragt, um die Atlantis für die Mission STS-115 verwenden zu können, bei der schwere Komponenten zur ISS geflogen werden müssten. Diese Entscheidung wurde getroffen, weil die Atlantis leichter ist als die Discovery und deshalb mehr Nutzlast tragen kann.

In der Folge gab es eine ganze Reihe von Zwischenfällen und weiteren Problemen, sowohl am Orbiter als auch am Außentank, die das Programm weiter verzögerten.

Probleme am Außentank

Da der Hurrikan Katrina Ende August 2005 die MAF, die sich östlich von New Orleans befindet, schwer beschädigt hatte, sah sich die NASA gezwungen, den Start auf Mai 2006 zu verschieben. Die MAF-Anlage stand unter Wasser, es gab keinen Strom und zeitweise wurde sie vom US-Militär als Basis für Hilfsaktionen genutzt. Außerdem hatten die Arbeiter genug eigene Probleme, denn mehr als die Hälfte war obdachlos geworden. Erst Anfang November nahm die MAF die Arbeit wieder auf.

Als mögliche Ursache für die Probleme mit der Schaumstoffisolierung wurden die sogenannten PAL-Schwellen erkannt. Diese Schwellen decken die außen am Tank verlaufenden Treibstoffleitungen zum Orbiter mit Schaum ab, um sie gegen Luftverwirbelungen zu schützen. Diese Isolierung ist jedoch sehr exponiert und platzt leicht ab. Im Dezember 2005 entschloss sich die NASA deshalb, zumindest bei diesem Flug auf die PAL-Schwellen zu verzichten. Ein entsprechend umgebautes Modell traf Anfang März 2006 im Kennedy Space Center (KSC) ein.

Ein weiteres Problem waren die Treibstoffsensoren im Außentank, die bereits Startverzögerungen von STS-114 verursacht hatten. Die sogenannten Engine-Cutoff-Sensoren (ECOs) zeigten bei Tests Unregelmässigkeiten. Die Sensoren sind für das rechtzeitige Abschalten der Haupttriebwerke verantwortlich und verhindern, dass sich das Mischungsverhältnis von Wasserstoff und Sauerstoff bei fast leerem Tank verändert. Mitte März kündigte Wayne Hale, der Manager des Shuttle-Programms der NASA an, dass die Sensoren vorsorglich ausgetauscht werden. Ein Starttermin im Mai sei deshalb nicht zu halten.

Gleichzeitig mit dem Auswechseln der Sensoren wurde an der Spitze des Tanks das Überdruckventil ausgewechselt, das den Druck in den beiden Treibstoffbehältern reguliert. Beim Umstellen einer Halogenlampe, die den Bereich des Ventils ausleuchtete, fiel diese gegen den Wand des Tanks. Dabei wurden einige Schrammen in den rostbraunen Isolierschaum geschlagen, von denen die größte 18 Zentimeter lang war. Das abgeplatzte Material wurde in der ersten Aprilwoche wieder aufgetragen.

Anfang April zeigten sich neue Probleme mit dem Außentank. Bei Windkanaltests mit einem originalgetreuen Modell des Tanks, die die NASA von der US Air Force in deren riesiger Anlage in der Nähe von Tullahoma (Tennessee) durchführen ließ, waren erneut Teile der Isolierung abgeplatzt. Diesmal im Bereich der sogenannten Vereisungsschwellen (sieben dieser „Ice/Frost-Ramps“, von denen jede etwa 30 Zentimeter lang ist, befinden sich am Wasserstoff- und zwei am Sauerstoffbereich). Sie sorgen dafür, dass sich beim Einfüllen des eiskalten Treibstoffes kein Eis an den Leitungen außen am Tank bildet. Die Schwellen waren neu konzipiert worden, um die Menge des aufgetragenen Isoliermaterials zu verringern.

Nach den missglückten Windkanaltests entschied sich die NASA Mitte April, diese Mission nun doch mit den alten Frost-Schwellen zu fliegen, so wurde der Tank am 17. April zwischen die beiden bereits fertig aufgebauten Feststoffraketen gestellt und anschließend mit diesen verbunden. Diese Entscheidung sorgte innerhalb der NASA und vor allem zwischen den NASA-Managern und dem MAF, dem Hersteller des Aussentankes, für grosse Differenzen. Einige Ingenieure waren dafür, den Start soweit herauszuzögern, bis man eine sicherere Konfiguration gefunden hatte. Andere, unter ihnen auch Shuttel-Manager Whyne Hale waren jedoch dagegen, weil sie neben dem Entfernen der PAL-Schwellen keine zweite schwergewichtige Änderunge machen wollten.

Am 4. Mai kamen die Verantwortlichen zu dem Schluss, keinen Betankungstest durchzuführen. Es hatte Überlegungen gegeben, wegen der Problematik mit den ECO-Sensoren, eventuell Anfang Juni den Außentank zu befüllen, um das Verhalten der Sensoren unter realen Bedingungen zu testen. Man befürchtete jedoch, dass ein mehrmaliges Befüllen zu Rissen im Isolationsmaterial führen könnte. Diese würden die Gefahr abplatzender Teile vergrößern, weil sich so Luftturbulenzen bilden könnten.

Einen Monat später, am 7. Juni, wurde der Tank endgültig für flugtauglich erklärt, diese Entscheidung wurde am 17. Juni während der Flugbereitschaftsabnahme nochmals bestätigt.

Probleme am Orbiter

Während der Startvorbereitungen kam es Anfang März in der Wartungshalle (Orbiter Processing Facility) des Orbiters am KSC zu einem folgenschweren Unfall. Eine Lampe zerbrach und Glasscherben fielen in die geöffnete Nutzlastbucht. Techniker entfernten die Scherben mit teleskopartigen Hebebühnen. Dabei wurde die Isolierung des Robotarms (RMS) durch einen drei Zentimeter langen, nicht sichtbaren Riss beschädigt. Zwecks Ausbesserung und weiterer Inspektion wurde der beschädigte Teil des RMS zum Hersteller nach Kanada geschickt. Ende März traf das reparierte Stück wieder am KSC ein. Nachdem der Arm wieder zusammengesetzt und seine Funktionsfähigkeit überprüft wurde, ist er kurz vor Ostern in den Orbiter eingebaut worden.

Der RMS wurde speziell für diesen Flug präpariert. Während des Fluges werden der RMS- und der OBSS-Arm miteinander verbunden und zwei Astronauten werden sich erstmals am Ende des OBSS als „Ballast“ befinden. Die Belastungen, die dabei auf das RMS/OBSS-System wirken, sollen mit besonderen Sensoren ermittelt werden.

Ende April wurde eines der drei Haupttriebwerke ausgetauscht, weil die Treibstoffleitungen bei Dichtigkeitstests kleine Lecks gezeigt hatten. Damit waren die Arbeiten am Orbiter abgeschlossen und er wurde am 12. Mai in das VAB überführt. Dort wurde die Discovery mit dem Außentank sowie den beiden Feststoffraketen verbunden und auf eine Startplattform gesetzt. Genau eine Woche später wurde die Fähre zur Startrampe gerollt.

Am 17. Juni wurden während dem traditionellen Flight Readiness Review (Flugbereitschaftsabnahme) sämtliche Systeme der Discovery besprochen und für startbereit erklärt. Das provisorische Startdatum, das auf den 1. Juli festgelegt war, wurde bestätigt.

Ersatzorbiter

Wie beim letzten Flug (STS-114) wird die NASA einen zweiten Orbiter für den Fall bereithalten, dass es während des Starts zu Schäden an der Discovery kommt. Die Atlantis kann falls erforderlich frühestens Anfang August starten und die STS-121-Crew sicher zur Erde bringen. Bis dahin müsste die Mannschaft auf der ISS einquartiert bleiben. Dieser Flug würde die Bezeichnung STS-300 tragen.

Missionsverlauf (geplant)

Nach aktueller Planung der NASA wird die 115. Shuttle-Mission (die 90. seit der Challenger-Katastrophe) am 1. Juli beginnen. Hierbei handelt es sich nicht um ein offizielles Datum — das wird erst nach dem „Flight Readiness Review“ Ende Juni bekanntgegeben. Nach dem vorläufigen Flugplan wird der Start um 19:49 UTC von Rampe 39B erfolgen. Für den folgenden Tag steht die Inspektion des Orbiters auf dem Programm: Nach einer Flugzeit von 18 Stunden überprüft die Besatzung die Hitzeschutzkacheln auf eventuelle Beschädigungen. Für den 3. Juli um 15:29 UTC (Flugzeit 1d 20h) ist dann die Kopplung mit der Internationalen Raumstation (ISS) geplant.

Am 3. Flugtag wird das in Italien gefertigte Logistikmodul Leonardo aus dem Frachtraum der Discovery gehievt und mit der ISS verbunden (Flugzeit 2d 15h). Leonardo, das seinen vierten Einsatz fliegt, enthält rund zwei Tonnen Güter, Ausrüstungsteile und Experimente, die von der Zwei-Mann-Besatzung der 13. Stammbesatzung der ISS dringend erwartet werden.

Für den 5. Juli steht der erste von insgesamt drei Außenbordeinsätzen (EVAs) auf dem Programm. Jede EVA wird etwa sechseinhalb Stunden dauern und von dem ausstiegserprobten Missionsspezialisten Piers Sellers und dem Neuling Mike Fossum durchgeführt werden. EVA-1 wird gegen 14:25 UTC beginnen. Dabei werden der Robotarm des Orbiters (RMS) mit dem Inspektionsarm (OBSS) verbunden – wie bereits zur Überprüfung des Kachelzustands geschehen. Die NASA will so erfahren, ob das 30 Meter lange RMS/OBSS-System stabil genug ist, um Astronauten tragen zu können und im Fall einer Kachelreparatur als Arbeitsplattform zu dienen. EVA-2 soll am 7. Juli gegen 14:00 UTC unternommen werden und das Kleben defekter Hitzeschutzkacheln simulieren. Den dritten und letzten Ausstieg führen Fossum und Sellers zwei Tage später durch. Erneut steht die simulierte Reparatur der Hitzeschutzkacheln im Mittelpunkt. Man will so Erfahrungen für den Ernstfall sammeln.

(Der dritte Ausstieg findet nur dann statt, wenn die Mission um einen Tag verlängert wird. Sonst wird es nur zwei EVAs geben, weil die Astronauten vor der Rückkehr zur Erde den Orbiter noch einmal gründlich auf eventuelle Schäden untersuchen sollen.)

Am 9. Flugtag wird Leonardo wieder in der Nutzlastbucht verstaut (Flugzeit 8d 21h) und nimmt nicht mehr benötigte Teile wieder zur Erde, dient also als Müllcontainer. Die Discovery soll sich am 11. Juli um 11:53 UTC (Flugzeit 9d 16h) von der ISS trennen. Sie kehrt mit einem Mann weniger heim, denn der Deutsche Thomas Reiter bleibt als Verstärkung der Expedition 13 zurück. Damit wird an Bord der Station erstmals seit genau drei Jahren wieder eine dreiköpfige Stammbesatzung arbeiten.

Die Landung der Discovery ist für den 13. Juli im Kennedy Space Center vorgesehen. Wenn es zu keinen wetterbedingten Verzögerungen kommt, wird der Flug nach knapp zwölf Tagen um 15:01 UTC zu Ende gehen.

Siehe auch

Commons: STS-121 – Album mit Bildern, Videos und Audiodateien

Wikinews: Portal:Spaceshuttle – in den Nachrichten

Weblinks

NASA-Missionsseite zu STS-121 (englisch)
NASA: Zukünftige Shuttle-Missionen (englisch)
Statusberichte des Space Science Journal
Space-Shuttle-Statusberichte der für 2006 in Vorbereitung befindlichen Missionen (englisch)