November 30, 2022

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Falcon Heavy von SpaceX übernimmt das Kommando über die USSF-44 bei ihrem ersten Flug seit drei Jahren

Falcon Heavy von SpaceX übernimmt das Kommando über die USSF-44 bei ihrem ersten Flug seit drei Jahren

Die stärkste einsatzbereite Rakete der Welt, die Falcon Heavy von SpaceX, hob am 1. November zum ersten Mal seit mehr als drei Jahren für die USSF-44-Mission über Florida ab, und die US Space Force hat einen Vertrag über eine geheime Nutzlast und Flugteilung abgeschlossen mindestens ein Satellit.

Der Start erfolgte pünktlich um 9:41 Uhr EDT (13:41 UTC) vom Launch Complex 39A (LC-39A) im Kennedy Space Center. Einige Stunden später bestätigte die US Space Force den Erfolg der Mission.

Bei dieser Mission hat die Falcon Heavy-Rakete bei ihrem vierten Flug überhaupt einen neuen Meilenstein erreicht. Dies war die erste direkte Mission von Falcon Heavy und SpaceX in den geostationären Orbit (GEO). Um diesen direkten Weg zu GEO zu erreichen, durchlief die Oberstufe der Falcon Heavy eine mehrstündige Küstenphase zwischen den GTO- und GEO-Eingabeverbrennungen.

Traditionell senden die meisten Missionen, einschließlich Falcon 9-Flüge, Nutzlasten, die auf eine geostationäre Umlaufbahn gerichtet sind, auf eine geostationäre Transferbahn (GTO). Dadurch kann sich das Raumfahrzeug anstelle der Trägerrakete in seine endgültige Umlaufbahn und schließlich in eine geosynchrone Umlaufbahn mehr als 35.200 km (22.000 mi) über der Erde bewegen.

An Bord befanden sich mindestens zwei verschiedene Raumfahrzeuge: TETRA-1 und ein weiterer unbekannter Satellit. Es bestand die Möglichkeit zusätzlicher geheimer Nutzlasten an Bord, aber die genauen Details wurden vor dem Start nicht bekannt gegeben.

Der TETRA-1 wurde von Millennium Space Systems, einer Tochtergesellschaft von Boeing, entwickelt und gebaut. TETRA-1 wurde 2020 fertiggestellt und ist ein kleiner Satellit, der für verschiedene Prototyping-Missionen in und um GEO gebaut wurde. TETRA-1 war der erste Prototyp, der im Rahmen der Charta der Other Transactions Authority (OTA) der US Space Force des Center for Space and Missile Systems vergeben wurde. Das Raumfahrzeug basiert auf der Produktionslinie für Kleinsatelliten der ALTAIR-Klasse. Es ist der erste GEO-qualifizierte ALTAIR-Satellit für den Betrieb.

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Die Mission, die ursprünglich als AFSPC-44 für die US Air Force gekauft wurde, kostete 2019 fast 150 Millionen US-Dollar und sollte spätestens im vierten Quartal 2020 starten. Aufgrund von Anrufen von Beamten kam es jedoch zu mehreren Verzögerungen bei der Mission Nutzlast „Standby“. Genaue Bereitschaftsprobleme wurden nicht öffentlich bekannt gegeben.

Der TETRA-1-Satellit befindet sich vor seinem Flug auf der Falcon Heavy im Bau. (Bildnachweis: Millennium Space Systems)

Die Falcon Heavy-Rakete von SpaceX besteht in ihrer ersten Stufe aus drei Boostern: einem zentralen und einem zweiseitigen Booster. Jeder hat neun Merlin-1D-Triebwerke, die gleiche Anzahl wie herkömmliche Falcon 9-Triebwerke, und während die seitlichen Booster für den Einsatz wie Falcon 9 umgebaut werden können, ist der mittlere Kern so optimiert, dass er den Startkräften standhält, die beim Kontakt mit den seitlichen Boostern entstehen und kann nicht konvertiert werden.

Diese Mission verwendete drei brandneue Booster. Seitenverstärker, B1064 und B1065, Es landete in den Landezonen 1 und 2 (LZ-1 und LZ-2) der Cape Canaveral Space Force Station. Bereits im Jahr 2021 kündigten Beamte zunächst an, dass diese Verstärkungen auf zwei schwimmenden Lastkähnen landen würden. Es wurde jedoch kürzlich auf das Profil Return to Launch Site (RTLS) geändert, was zu nahezu gleichzeitigen Landungen auf LZ-1 und LZ-2 führte.

Aufgrund des schwierigen Startprofils wurde der Kern des neuen Zentrums, B1066, nach Abschluss seiner Mission aufgebraucht.

Bei der T-50-Minute begann die erste Stufe mit RP-1, einer raffinierten Form von Kerosin, zu füllen. Nach etwa fünf Minuten begann die erste Phase der Befüllung mit Flüssigsauerstoff (LOX). Die erste Stufe, einschließlich des Kerns und der seitlichen Verstärkungen, enthielt ungefähr 287.000 kg LOX und 123.000 kg RP-1 in voller Höhe.

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Bei T-35 Minuten vor dem Start begann die zweite Stufe mit dem Empfang von RP-1, gefolgt von der Beladung von LOX etwa 17 Minuten später.

In den T-7-Minuten bis zum Start wurden 27 Merlin 1D-Triebwerke vor der Zündung gekühlt. Kurz vor der T-1-Minute übernahmen die Bordcomputer der Falcon Heavy die Kontrolle über die Zählung, weil das Fahrzeug „in der Startlinie“ war, kurz darauf folgten die Panzer, die Flugdruck erreichten.

Kurz vor dem Start starteten die 27 Triebwerke an den Seiten- und Kernboostern eine TEA/TEB-unterstützte gestaffelte Zündung. Sobald alle Triebwerke die volle Schubkraft erreicht haben, ist das Fahrzeug validiert. Bei allen nominellen Vorschriften drückten 5,1 Millionen Pfund Schub das Auto von der LC-39A weg.

Weniger als eine Minute nach dem Start erreichte der Falcon Heavy Max-Q, als das Fahrzeug den maximalen dynamischen Kräften während des Fluges standhielt.

Alle 27 Triebwerke brannten bis etwa zweieinhalb Minuten nach dem Start weiter, als beide seitlichen Booster abgeschaltet wurden, gefolgt von einer Trennung Sekunden später. Diese Booster führten dann ein Manöver durch, um sich selbst umzudrehen, bevor sie eine zweite Verbrennung durchführten, die als Boost-Verbrennung bezeichnet wurde und B1064 und B1065 auf ihren Kurs brachte, um zu LZ-1 und LZ-2 zurückzukehren.

Nach etwa dreieinhalb Minuten Flug schaltete der zentrale Booster seine neun Triebwerke ab, bevor er sich von der zweiten Stufe löste. Als nächstes startete das Triebwerk der zweiten Stufe von Merlin Vacuum (MVac) in einem Prozess, der als Second Engine Start (SES-1) bekannt ist. Bald brach die Hälfte der Nutzlast, die die Nutzlast der USSF-44 geschützt hatte, bevor das Fahrzeug in den Weltraum eindrang, ab und fiel zur Bergung auf die Erde zurück.

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Währenddessen, etwas mehr als sieben Minuten nach dem Start, begannen die beiden seitlichen Booster ihren Eintritt zu verbrennen, als sie wieder auf die Erdatmosphäre trafen. Dies bringt sie auf Kurs für eine letzte Verbrennung jedes seitlichen Boosters, die als Landungsverbrennung bekannt ist. Dieser letzte Rückzug verlangsamte die Fahrzeuge, bis sie jeweils sanft bei LZ-1 und LZ-2 im Sekundenabstand landeten und ihre Mission etwa achteinhalb Minuten nach dem ersten Start einige Meilen entfernt beendeten.

Diese Landungen markierten die 150. und 151. erfolgreiche Landung von SpaceX mit Falcon 9 und Falcon Heavy.
Während dies geschah, beendete die zweite Stufe ihre erste Verbrennung, die das zweite Triebwerk (SECO-1) abschaltete. Der nächste Schritt beinhaltete eine zweite Wiederbeleuchtung, bei der die zweite Stufe und die Nutzlasten auf einen Höhepunkt in der Nähe einer geostationären Höhe von 35.786 km (22.236 mi) gebracht wurden.

Der Falcon Heavy ist während des Starts auf der LC-39A zu sehen und zeigt den grauen Balken auf dem RP-1-Oberstufentank. (Credit: Sawyer Rosenstein für NSF)

An diesem Punkt trat das Auto in die verlängerte Küstenetappe ein. Eine spezielle graue Farbschicht auf dem RP-1-Zweitstufentank, die vor dem Start aufgetragen wurde, stellte sicher, dass der RP-1 während der langen Pause zwischen den Verbrennungen im Auto nicht einfrierte.

Nach der mehrstündigen Küstenphase half ein letztes Relais, SES-3, die Umlaufbahn zu drehen, bevor die Satelliten eingesetzt wurden. Die zweite Stufe wird in eine Friedhofsbahn abseits der neu eingesetzten Satelliten eintreten.

Die Mission war der 50. Orbitalstart von SpaceX in diesem Jahr, ein Rekord für das Unternehmen und der vierte Start von Falcon Heavy überhaupt. Trotz der Lücke der letzten drei Jahre bleibt das Startprogramm von Falcon Heavy beschäftigt, mit militärischen, zivilen und kommerziellen Starts, die in den kommenden Jahren geplant sind.

(Hauptbild: Start von Falcon Heavy auf der USSF-44-Mission. Bildnachweis: Stephen Marr für NSF)