Space Shuttle ATLANTIS (Discovery, Endeavour) Space Shuttle ATLANTIS (Discovery, Endeavour)
Die NASA begann 1969 mit den Planungen für eine Weltraumstation. Drastische Kürzungen im NASA-Budget
führten zu der Entscheidung, für den zukünftigen Transfer von Menschen und Material ein weitgehend wie-
derverwendbares Transportsystem zu schaffen .Die Erwartungen, gegenüber den einmalig verwendbaren
Raketenstufen Kosten einzusparen, haben sich aus heutiger Sicht jedoch nicht erfüllt. Ein Start des „Space
Shuttle“ kostet derzeit fast 500 Millionen US-Dollar. UnbestrItten ist jedoch der damit erzielte Fortschritt in der
bemannten Raumfahrt. „North American Rockwell“ und eine Reihe weiterer Firmen begannen 1972 mit der
Entwicklung des „Space Transportation System“ (STS). Die Startkonfiguration besteht aus dem wiederverwend-
baren „Orbiter Vehicle“ (OV), dem „External Tank“ (ET), der 8,5 Minuten nach dem Start abgetrennt wird und
beim Wiedereintritt in die Erdatmosphäre weitgehend verglüht sowie den beiden wiederverwendbaren
Feststoffraketen, die an Fallschirmen zur Erde zurückgekehrt, in den Atlantik stürzen. Die „Solid Rocket Booster“
(SRB) liefern während einer Brenndauer von zwei Minuten fast 80 Prozent der benötigten Antriebsenergie, um
das Space Shuttle bei einem Gesamtgewicht von 2.046 t mit maximal 24,5 t Nutzlast und 8 Astronauten an Bord
in eine Umlaufbahn bis zu 643 km über der Erde zu befördern. Der Orbiter stellt eines der komplexesten tech-
nischen Geräte dar, die je gebaut worden sind. In der Startphase ist er in senkrechter Position an drei Punkten
am Außentank montiert und durch Leitungen für flüssigen Wasserstoff und Sauerstoff zur Versorgung der drei
eigenen Haupttriebwerke (SSME) mit diesem verbunden. Hat das „Space Shuttle“ die notwendige
Anfangsbeschleunigung erreicht, endet der Betrieb der SSME mit der Abtrennung des ET in 110 km Höhe. Mit
insgesamt 46 mittleren und kleinen Triebwerken wird das Shuttle im Orbit und bis zum erfolgten Wiedereintritt
in die Erdatmosphäre gesteuert. Die zwei größten davon liefern für das „Orbital Maneuvering System“ (OMS)
einen Schub von 54 kN und dienen zur Leistungsunterstützung beim Start, Bahnänderungen im All sowie der
Abbremsung vor dem Wiedereintritt. Mit den 44 kleineren Triebwerken des „Reaction Control System“ (RCS) wird
das Shuttle zum Andocken an eine Raumstation oder beim Einfangen eines Satelliten sowie zur Drehung mit
dem Heck in Flugrichtung für die Abbremszündung zum Verlassen der Umlaufbahn gesteuert. Zur optimalen
Sicherstellung der Manövrierfähigkeit des Shuttles ist jede der 22 notwendigen Düsen doppelt vorhanden. Die
OMS- und RCS-Triebwerke arbeiten mit hypergolem Treibstoff, der bei Kontakt zündet. Die Mannschaftsräume
gliedern sich in das „flight deck“ und das darunter liegende „middeck“ mit Schlafabteilen, Toilette, Lagerraum und
dem Wohn- und Arbeitsbereich. Bei Erreichen des Orbit baut die Crew alle Sitze aus, um mehr Platz zu schaffen.
Die Wasserversorgung wird aus Tanks und als Nebenprodukt bei der Stromerzeugung sichergestellt. Drei
Brennstoffzellen liefern für 30 Tage neben 7 kW Strom 10 l Wasser pro Stunde. An den Seitenwänden der
Nutzlastbucht kann ein Roboterarm installiert werden. Bei 15 m Länge und einem Gewicht von 410 kg lassen sich
damit Montagearbeiten durchführen, die Außenflächen der Fähre kontrollieren und Lasten bis maximal 29 t
Eigengewicht im All bewegen. Hat der Orbiter die gewünschte Umlaufbahn erreicht, beginnt die Arbeit im Orbit
mit dem Öffnen der Ladebucht, um die Fähre mit zwei Radiatoren kühlen zu können, die in den Innenseiten der
beiden Tore arbeiten. Während einer neunzigminütigen Erdumkreisung wechseln die Temperaturen auf der
Außenhülle zwischen -129°C im Erdschatten und +93°C im Licht der Sonne. Der größte Vorteil der Fähren
besteht in ihrer vielfältigen Verwendbarkeit und einzigartigen Fähigkeit, einen Satelliten einfangen, warten, aus-
setzen oder mit zur Erde zurück bringen zu können. Die meisten STS-Missionen galten jedoch zumindest antei-
lig der wissenschaftlichen Forschung. Es wurden Experimente an Bord von der Crew betreut, vollautomatische
Labor-Satelliten ausgesetzt und wissenschaftliche Experimente mit dem Spacelab oder Spacehab im freien All
oder einem bemannbaren Modul in der Ladebucht durchgeführt. Die jüngsten Missionen galten den Bauarbeiten
an der „International Space Station“ (ISS) und der Versorgung der ISS mit Menschen und Material. Dazu wurden
3 Spacehabs als „External Stowage Platform“ (ESP) an der ISS anmontiert. Mit insgesamt 36 Shuttle-Flügen seit
1998 soll der Aufbau der ISS bis Ende 2010 weitgehend abgeschlossen werden. Viele der Module sind so groß,
daß zum Transport nur das Space Shuttle in Frage kommt. Dank des Roboterarms ist eine direkte Montage an
die Station aus der Ladebucht heraus möglich. Zwischen 1995 und 1998 dockte das Shuttle neunmal an die rus-
sische Station MIR an. Das Hubble-Weltraumteleskop wurde 2009 mit STS-125 zum fünften Mal für
Wartungsarbeiten angesteuert.
Nachdem das Shuttle zum Abschluss einer Mission den Orbit verlassen hat und in die äußeren Schichten der
Atmosphäre gelangt ist, treten bei rund 27.300 km/h an der Außenhülle Temperaturen bis 1500 °C auf. Mehr als
24.300 Hitzeschutzkacheln und 2.300 Fliesmatten sichern zusammen mit kohlenstofffaserverstärktem
Kohlenstoffmaterial (RCC) an der Bugspitze und den Flügelvorderkanten die Überlebensfähigkeit der Fähre in
dieser Flugphase. In 15 km Höhe werden die RCS-Düsen abgeschaltet und der antriebslose aerodynamisch
gesteuerte Anflug beginnt. Während des Gleitfluges wird die Geschwindigkeit bis zum Erreichen der Landebahn
auf 350 km/h abgebaut. Seit 1991 steuern die Orbiter eine eigens gebaute 4,5 km lange und 90 m breite Piste
auf dem Kennedy Space Center (Florida) an. Für Notfälle gibt es daneben rund um die Welt eine ganze Reihe von
zertifizierten Landebahnen. Jeder Orbiter wird nach 13 Missionen über mehrere Monate in der „Orbiter
Processing Facility“ eingehend geprüft und überholt. Während der „Orbiter Major Modification Period“ (OMDP)
der „Endeavour“ erfolgten ab Dezember 2003 in 900.000 Arbeitsstunden 124 Änderungen am Shuttle. Es wur-
den mehr als 1.000 Hitzeschild-Kacheln ausgetauscht und 240 km Kabel überprüft. Zwei wesentliche Änderun-
gen betrafen das „flight deck“. Hier wurde ein „multi-functional electronic display system“ (glass cockpit) und ein
GPS-System eingebaut. Den ersten Start ins All führte die „Columbia“ (OV-102) am 12. April 1981 durch. Die
Nutzung von 4 Orbitern ermöglichte der NASA ab 1985 eine wesentliche Intensivierung ihrer kommerziellen, wis-
senschaftlich-experimentellen und militärstrategischen Aktivitäten zusammen mit der US-Air Force. Nach dem
Verlust der „Challenger“ (OV-099) beim Start am 28. Januar 1986 durch eine defekte Feststoffrakete und der
Zerstörung der „Columbia“ beim Wiedereintritt in die Atmosphäre am 1. Februar 2003 betreibt die NASA heute
neben der „Discovery“ (OV-103, erster Start am 30. August 1984) die „Atlantis“ (OV-104, erstmals im Weltraum
am 3. Oktober 1985) und die Fähre „Endeavour“ (OV-105, erste Mission am 7. Mai 1992) als Ersatz für OV-099. Die
Landung von OV-104 am 25. November 2009 (STS-129) war der erfolgreiche Abschluß der 127. bemannten
Mission mit dem Space Shuttle. Bei einer Gesamtflugzeit von 1234 Tagen und 15 Stunden wurden 756
Astronauten in den Weltraum befördert und 64 Sonden oder Satelliten ausgesetzt. Für 2010 sind 5 weitere
Missionen in Vorbereitung.
Technische Daten:
Besatzung: max. 8 Astronauten
Höhe: 17,2 m
Länge: 37,24 m
Spannweite: 23,79 m
Flügelfläche: 249,9 qm
Rumpfbreite: 5,20 m
In 1969 at NASA, planning for a Space Station began. Drastic reductions in the NASA budget led to a decision
being made to design an extensively re-usable system in order to transport personal and materials into Space.
Looked at retrospectively however the expected savings in cost compared with the use of single use rockets has
not materialised. One launch of the Space Shuttle costs almost 500 Million US Dollars at today’s prices.
Indisputable however is the progress made in manned space travel.
In 1972, „North American Rockwell“ and many other firms began development of the „Space Transportation
System“ (STS). The launch configuration comprises a re-usable „Orbiter Vehicle“ (OV), an external fuel tank „ET“
which separates 8.5 minutes after the launch and almost completely burns up during re-entry into the atmos-
phere, as well as two re-usable solid fuel booster rockets that return to earth on parachutes and fall into the
Atlantic Ocean. During the first two minutes of flight, the „Solid Rocket Booster“ (SRB) delivers almost 80% of
the thrust required to project the Space Shuttle, weighing a total of 2,046 tons which includes a maximum pay-
load of 24.5 tons and eight astronauts into orbit up to 643 km (400 miles) above the earth. The „Orbiter“ is one
of the most complex machines ever built. In the launch position it is mounted vertically on the external tank and
attached at three points. It is connected to „ET“ via pipes which supply hydrogen and oxygen to the three main
engines (SSME). After the required initial acceleration has been achieved, the SSME are switched off and „ET“
separates at a height of 110 km (68 miles). During orbit and successful re-entry into the earth’s atmosphere the
Shuttle is controlled via a total of 46 smaller engines. The largest two of these engines produce a thrust of 54 kn
and provide thrust augmentation during launch, orbital positioning in space as well as decelerative thrust prior
to re-entry. During docking manoeuvres with a space station, recovery of satellites as well as turning the tail into
the direction of travel in order to decelerate for re-entry the Space Shuttle uses the remaining 44 smaller engi-
nes. Each of the 22 engine nozzles are duplicated in order to ensure complete manoeuvrability is always availa-
ble. The OMS and RCS engines use hypergolic fuel whose constituents ignite on contact. The crews quarters are
grouped with the flight deck and middle deck below, and include sleeping quarters, toilet, storeroom and the
living/working area. When orbit has been achieved, the crew remove all seats in order to create more space.
Water is supplied from tanks and is a by-product of electricity generation. Three fuel-cells deliver 10 litres of water
per hour as well as 7kW of electricity for thirty days. A Robotic Arm can be installed on the side-walls of the cargo
bay. With a length of 15 meters and a weight of 410kg it can perform assembly tasks, inspect external surfaces
of the Shuttle and move loads weighing up to 29 tons in Space. Once the Orbiter has achieved a successful orbit
work commences with the opening of the cargo bay doors in order to cool the Orbiter using two radiators
mounted on the insides of the doors. During a ninety minute orbit of the Earth, temperatures on the external
skin of the Orbiter vary between minus 129°C in the Earth’s shadow to plus 93°C in direct sunlight. The greatest
advantage of the Shuttle is its versatility and unique ability to retrieve, service and launch a satellite, or return
with it to earth. Most STS Missions however serve at least in part scientific exploration. Experiments on board are
conducted by the crew, fully automatic laboratory satellites are launched and scientific experiments are conduc-
ted in space with the Space-lab or Space-hab, or within a manned module within the cargo bay. Latest missions
served to supply men and materials to the „International Space Station“ and assist with its building. During this
work three „Space-habs“ were mounted as „External Stowage Platform“ (ESP)’s on the ISS. Work on the ISS
should be largely completed by the end of 2010 after a total of 36 Shuttle flights since 1998. Many of the modu-
les are so large that they can only the transported by the Space Shuttle. Thanks to the Shuttle’s Robotic Arms
direct mounting of modules from the cargo bay is possible. The Shuttle docked with the Russian Space Station
„MIR“ nine times between 1995 and 1998. During 2009 the Shuttle rendevous’d with the Hubble Space
Telescope for the fifth time to conduct servicing work.
After completing a mission and leaving orbit, temperatures of up to 1500°C occur on the external skin as the
Shuttle enters the upper layers of the atmosphere at 27,300km/h (17000mph). During this phase of the flight
more than 24,300 ceramic heat shield tiles and 2,300 thermal mats together with carbon reinforced fabric (RCC)
on the nose and the leading edges of the wings ensure the Shuttle’s survivability. The RCS nozzles are switched
off at an altitude of 15 km (9.3 miles) and the aerodynamically controlled approach commences. Up to the final
approach to the runway, speed is reduced during the glide to 350 km/h (220 mph). Since 1991, the Orbiter’s
approach to the specially constructed 4,5 km (2.8 mile) long and 90 meter (180 ft) wide runway at the Kennedy
Space Centre in Florida. In case of emergency a number of landing sites around the World have also been certi-
fied for use by the Shuttle. After thirteen missions every Orbiter undergoes testing and servicing in the “Orbiter
Proccessing Facility”. 900,000 man-hours of work and 124 modifications were completed during the „Orbiter
Major Modification Period“ (OMDP) of the „Endeavour“ from December 2003. Over 1,000 heat shield tiles were
replaced and 240 km (150 miles) of cable tested. Two essential changes were made on the „Flight Deck“. A „multi-
functional electronic display system“ (Glass Cockpit) and a GPS-System were incorporated. The first launch of a
Shuttle into Space was completed by „Columbia“ (OV-102) on 12th April 1981. After 1985, NASA was able to con-
siderably intensify its commercial, scientific experiment and strategic military activities with the US Air Force with
the use of four Orbiters. After the loss of „Challenger“ (OV-099) during launch on 28th January 1986 due to a
defective solid fuel booster rocket and the destruction of „Columbia“ during re-entry into the atmosphere on
1st February 2003, the NASA currently uses the „Discovery“ (OV-103, first launched on 30th AUGUST 1984), the
„Atlantis“ (OV-104, first into Space on 3rd October 1985) and the Shuttle „Endeavour“ (OV-105, first mission on
7th May 1992) as replacements for the OV-099. The landing of OV-104 on 25th November 2009 (STS-129) was
the successful completion of the 127th manned mission with a Space Shuttle. 756 astronauts and 64 Satellites or
Sondes have been transported into Space during a total flight time of 1234 days and 15 hours. Five further mis-
sions are being planned for 2010.
Technical Data:
Crew: 8 Astronauts max.
Height: 17.2 m (56ft 5ins)
Length: 37.24 m (122ft 2ins)
Wingspan: 23.79 m (78ft 0ins)
Wing Area: 249.9 qm (2689 sq.ft)
Fuselage Width: 5.20 m (17ft 0ins)
Cargo Bay: Length 18.38 m (60ft 4ins)
Diameter 4.57 m (15ft 0ins)
Nutzlastbucht: Länge 18.38 m, Durchmesser 4.57 m
Leergewicht: 68 t
Nutzlast: 25,4 t (max.), 16,4 t (für ISS)
max. Startgewicht: 109 t
Haupttriebwerke: 3 x 234 t Schubleistung
Zuladung Treibstoff: 15 t
Bremsschirm-Durchmesser: 12 m
Empty Weight: 68 tons
Payload: 25.4 tons (max.), 16.4 t (for ISS)
Launch Weight max: 109 tons
Main Engines: 3 x 234 tons Thrust
Fuel Load: 15 tons
Brake-chute Diameter: 12 m (39ft 4ins)
