Space Shuttle 250px|Die Atlantis startet zur Mission STS-115Die Atlantis startet zur Mission STS-115Orbiter Länge 37,24 m Spannweite 23,79 m Flügelfläche 249,9 m²Space Shuttle Technical Conference pg 238 (PDF; 32,3 MB). Startmasse (maximal) 109.000 kg Nutzlast in einen niedrigen Orbit 24.500 kg Nutzlast zur ISS 16.400 kg maximaler Schub auf Meereshöhe 3 × 1,76 = 5,27 MNSpace Shuttle Main Engines maximaler Schub im Vakuum 3 × 2,09 = 6,27 MN Regelbereich der Haupttriebwerke 65–109 % Einsatzhöhe 185–643 km Besatzung maximal 8 PersonenAußentank Länge 46,88 m Durchmesser 8,41 m Volumen 2.030 m³ Leermasse 26.556 kg Startmasse 757.000 kgFeststoffraketen (2 Stück) Länge 45,6 m Durchmesser 3,71 m Startmasse (1 Booster) 590.000 kg Startschub (1 Booster) 12,46 MN Gesamtsystem Startmasse 2.046.000 kg Startschub 30,16 MN Verhältnis Startschub/Startmasse 1,5 : 1Beschleunigung beim Abheben4,93 m/s² = 0,5g maximale Beschleunigungvor Brennschluss begrenzt auf 3g

mini|Das Emblem der NASA zur Erinne­rung an das Space-Shuttle-Programm

Das Space Shuttle (auch das Shuttle oder der Spaceshuttle) war der bislang einzige für bemannte Raumflüge eingesetzte Raumfährentyp.NASA: , 7. April 2002, abgerufen am 24. September 2009 (englisch) Das System wurde seit den 1970er-Jahren im Auftrag der US-Raumfahrtbehörde NASA entwickelt, die erste Mission STS-1 startete am 12. April 1981. Durch die Wiederverwendung der Teile des Systems sollten die Flüge in den Weltraum deutlich kostengünstiger als mit nicht wiederverwendbaren Trägerraketen werden. Diese Erwartung erfüllte sich wegen hoher Instandsetzungskosten nicht. 2011 fand der letzte Flug statt.

Die Komponenten gliederten sich neben dem Orbiter in den externen Treibstofftank und zwei Feststoffraketen. Dieses System wurde Space Transportation System (kurz STS) genannt. Fachleute nannten stets nur den Orbiter das Space Shuttle. Zunächst wurde zur Erprobung der Flugeigenschaften in der Erdatmosphäre das Test-Shuttle Enterprise gebaut. Danach wurden fünf Orbiter für den Einsatz im Weltraum gebaut, diese hießen Columbia, Challenger, Discovery, Atlantis und Endeavour. Challenger und Columbia wurden durch Unglücke zerstört. Dabei kamen jeweils alle sieben Besatzungsmitglieder ums Leben.

Eine Raumfähre konnte bis zu acht Astronauten und gleichzeitig 24,5 Tonnen Nutzlast in eine niedrige Erdumlaufbahn (zwischen etwa 200 und 650 Kilometern Bahnhöhe) bringen. Zudem koppelte das Shuttle mit Hilfe von Andockadaptern mehrfach an Raumstationen (anfangs die russische Mir, später die ISS) an. Durch die Fähigkeit zum gleichzeitigen Transport von Mannschaft und Fracht war das Shuttle sehr vielseitig verwendbar. Es konnten Satelliten ausgesetzt, repariert oder zur Erde zurückgebracht werden, aber auch der Aufbau und die Versorgung von Mir und ISS waren zentraler Bestandteil der Shuttle-Missionen.

Nach dem letzten Flug des Apollo-Raumschiffs 1975 war das Shuttle ab 1981 das Arbeitspferd der NASA. Es wurden insgesamt 135 Flüge durchgeführt. Der letzte Shuttle-Flug STS-135 startete am 8. Juli 2011. Mit der Landung der Atlantis am 21. Juli 2011 ging die Ära der Space Shuttles zu Ende.

Zu den wichtigsten Erfolgen gehören das Aussetzen mehrerer Raumsonden sowie Aussetzen und Wartung des Hubble-Weltraumteleskops, diverse Flüge mit eingebauten Laboratorien sowie die Flüge zur Mir und zur ISS.__TOC__

Geschichte Erste Konzepte mini|Einige Konzeptstudien für den Raumgleiter aus den späten 1960er-Jahren

In den 1950er-Jahren waren bei der Air Force im Projekt Dyna-Soar – ab 1958 mit NASA als Partner – Arbeiten für einen Raumgleiter vorangetrieben worden. Obschon das Projekt aufgrund der Priorität des Gemini-Programms, unter anderem aus Kostengründen, 1963 eingestellt wurde,Exploring the Unknown – Selected Documents in the History of the U.S. Civil Space Program, Volume IV: Accessing Space, NASA, 1999, darin: Ray A. Williamson: “Developing the Space Shuttle”, Seite 163 waren noch kurz zuvor im September 1963 bei Wiedereintrittstests neuartige Materialien und Legierungen getestet worden,Roger D. Launius, Dennis R. Jenkins: Coming Home: Reentry and Recovery from Space, National Aeronautics and Space Administration, Government Printing Office, 2012, ISBN 978-0-16-091064-7, S. 140 und führte die Air Force Tests für Materialien und Wiedereintritt weiter. 1957 war auch eine Konzeptstudie der Air Force für wiederverwendbare Booster in Auftrag gegeben worden, welche horizontal starten könnten, woraus das Konzept des dreistufigen „Recoverable Orbital Launch System“ entstand, das sich jedoch als technisch zu anspruchsvoll herausstellt. Stattdessen wandte man sich 1962 dem zweistufigen Entwurf eines „Aerospaceplane“ zu, jedoch wurde die Arbeit daran wegen des Bedarfs an konventionellerer Forschung eingestellt. Bei der NASA hatte ein Komitee im Juni 1964 ein wiederverwendbares zweistufiges Konzept gefordert. Im August 1965 wurde von Air Force und NASA ein gemeinsames Komitee gebildet, das in seinen Schlussfolgerungen im September 1966 feststellte, dass zahlreiche technische und finanzielle Probleme zu bewältigen seien, dass aber die bemannte Raumfahrt in niedrigen Erdumlaufbahnen eine große Zukunft habe. Dahinter steckte vor allem der Gedanke, die Kosten für den Raumtransport drastisch zu senken und so eine Kommerzialisierung der Raumfahrt einzuleiten.

So wurde 1969, also im Jahr der ersten Mondlandung, von der NASA eine Studie in Auftrag gegeben, worauf die vier großen Raumfahrtunternehmen der USA (Lockheed, Grumman, McDonnell Douglas und North American Rockwell) je ein Konzept einreichten.

Das Programm befand sich einige Jahre lang in der Konzeptphase. Das Fortschreiten wurde jedoch durch eine ungünstige politische Stimmung im Weißen Haus und das enge Budget der NASA gegen Ende des Apollo-Programms behindert. Präsident Richard Nixon, „kein großer Freund der Raumfahrt […], dachte an seine Wiederwahl, für die er Arbeitsplätze in den bevölkerungsreichen Staaten Texas und Kalifornien schaffen musste – traditionell wichtige Zentren der Raumfahrt. Nixon entschied sich daher (1972) für das Naheliegende: Das Space Shuttle sollte gebaut werden. Und nur das Space Shuttle.“Zerplatzter Traum. Vor 25 Jahren explodierte der Spaceshuttle 'Challenger' – und mit ihm die Utopie von der einfachen Weltraumreise. In: Süddeutsche Zeitung Nr. 22, Freitag, den 28. Januar 2011, S. 16

Frischen Wind hatte das Projekt auch im Jahr 1971 bekommen, als die US-Luftwaffe ebenfalls Interesse an einem wiederverwendbaren Raumfahrzeug bekundete. In der Folge versuchte man bei der NASA, die zusätzlichen Anforderungen der Luftwaffe in den Entwurf zu integrieren. Dabei ging es vor allem um eine vergrößerte Nutzlastbucht, um große Spionagesatelliten transportieren zu können, und um die Fähigkeit des Shuttles, nach einem einzigen Orbit auf einer polaren Umlaufbahn wieder den Startplatz erreichen zu können. Das erforderte eine sogenannte Cross-Range (Abweichung von der Umlaufbahn zum Landeplatz) von fast 1800 Kilometern, was nur mit größeren Deltaflügeln und einem verbesserten Hitzeschild zu erreichen war.Columbia Accident Investigation Board: (2003), S. 22 (englisch)

Wernher von Braun demonstrierte die Idee eines wiederverwendbaren Schiffes mit Hilfe eines Weberschiffchens, das im Englischen als „Shuttle“ bezeichnet wird.

Auch die Entwürfe der Industrie änderten sich. Einige sahen bemannte Unterstufen vor oder Außentanks mit Flügeln. Die meisten Konzepte scheiterten an Gewichtsproblemen. Schließlich schien sich das Problem zu lösen, indem man einen im Vergleich mit anderen Studien, die von einem riesigen Raumfahrzeug mit Platz für bis zu 20 Personen ausgingen, kleineren Orbiter auf einen großen Tank setzte und diesen zusätzlich mit Feststoffraketen ausstattete. Damit wurde zwar keine hundertprozentige Wiederverwendbarkeit erreicht, dafür konnten andere wichtige Vorgaben erfüllt werden.

Entwicklung Das dreiteilige Konzept des Shuttles mit der Aufteilung in Orbiter, Außentank und Booster wurde von der NASA offiziell am 15. März 1972 festgelegt. Am 9. August desselben Jahres erhielt North American Rockwell (heute Boeing) den Auftrag, den Orbiter zu bauen. Der Vertrag hatte einen Umfang von 2,6 Milliarden US-Dollar. Der Vertrag über den Bau der Feststoffbooster ging an Morton Thiokol (heute Alliant Techsystems), der Außentank sollte von Martin Marietta (heute Lockheed Martin) hergestellt werden.

Ein Jahr später waren erste detailliertere Planungen verfügbar. Diese enthielten aus heutiger Sicht völlig utopische Zahlen. Man ging von einem Erstflug im Jahr 1978 aus, und der Markt für wissenschaftliche, kommerzielle und militärische Missionen wurde auf 50 Flüge pro Jahr geschätzt. Dabei sollten so viele kommerzielle Nutzlasten in eine Umlaufbahn gebracht werden, dass sich das Shuttle-Programm von selbst finanzieren sollte.

Damals ging man von 10,5 Millionen US-Dollar pro Start aus. Im Laufe der Entwicklung stiegen diese Kosten jedoch beträchtlich – 1977 ging man schon von etwa 24 Millionen Dollar aus. In der Folge musste auch die Anzahl geplanter Flüge drastisch reduziert werden. Die Entwicklungskosten stiegen laufend an und erreichten bald über 12 Milliarden Dollar.

1978, in dem Jahr, in dem eigentlich der Erstflug des Shuttles hätte stattfinden sollen, stand das Programm kurz vor dem Aus. Wieder war es die US-Luftwaffe, die Druck auf den Kongress ausübte, um mehr Gelder für das Shuttle-Programm zu bewilligen. Man hatte mit dem Shuttle gerechnet und mehrere schwere Spionagesatelliten entwickelt, die nur mit der Raumfähre in den Orbit gebracht werden konnten. Diese Intervention verhinderte ein vorzeitiges Ende des Space-Shuttle-Programms.

Erprobung mini|links|Die Enterprise während eines Freiflugtests mit aerodynamischer Triebwerksverkleidung mini|Absetzen der Enterprise vom SCA zum Freiflugtest

Die erste flugfähige Raumfähre, die Enterprise, wurde im September 1976 fertiggestellt. Dieser Orbiter war aber nicht raumflugfähig und wurde nur für atmosphärische Flugtests verwendet.

Der erste Freiflug fand am 12. August 1977 statt. Dabei wurde die Enterprise mit einer modifizierten Boeing 747 – dem Shuttle Carrier Aircraft (SCA) – in die Luft gebracht und dort ausgeklinkt. Anschließend glitt die Raumfähre, genau wie nach einem Raumflug, antriebslos zur Landebahn. Insgesamt wurden fünf solcher Freiflugtests durchgeführt.

Wie sich herausstellte, waren die Haupttriebwerke die schwierigsten Komponenten des Shuttles. Der erste Testlauf fand am 17. Oktober 1975 statt. Während der Tests kam es immer wieder zu Rückschlägen. Eine besonders heftige Explosion zerstörte sogar einen ganzen Teststand. Die Probleme konnten erst im Jahr 1979 nach über 700 Testläufen vollständig gelöst werden. Ihren abschließenden Test vor dem Erstflug absolvierten die Haupttriebwerke wenige Wochen vor dem Start, als mit der bereits auf der Startrampe stehenden Columbia der FRF-Test (Flight Readiness Firing) durchgeführt wurde, bei dem alle drei Triebwerke für 20 Sekunden auf volle Leistung hochgefahren wurden, ohne dass die Raumfähre abhob.

Erstflug und die ersten fünf Jahre

mini|links|Die Columbia startet zum Jungfernflug

Die Columbia, der erste raumflugfähige Orbiter, wurde im März 1979 an die NASA ausgeliefert. Anschließend wurde die Raumfähre ins Kennedy Space Center (KSC) überführt, um dort auf ihre erste Mission vorbereitet zu werden. Im November 1980 wurde die Columbia mit dem Außentank verbunden und einen Monat später zur Startrampe gefahren. Nach mehreren Startverschiebungen fand am 12. April 1981, genau zum 20. Jahrestag des ersten Raumflugs von Juri Gagarin, der Start des ersten wiederverwendbaren Raumfahrzeuges der Welt statt. mini|Missionsablauf