NASA schweißt ersten SLS-Wasserstofftesttank für Amerikas Mond-/Mars-Rakete zusammen – Flugeinheit in Arbeit
Der erste Flüssigwasserstofftank, auch Qualifikationstestartikel genannt, für die neue Schwerlastrakete Space Launch System (SLS) der NASA liegt am 22. Juli 2016 horizontal neben der Roboterschweißmaschine des Vertical Assembly Center, nachdem gerade die letzten Schweißarbeiten in der Michoud Assembly der NASA abgeschlossen wurden Einrichtung in New Orleans. Bildnachweis: Ken Kremer/kenkremer.com
MICHOUD ASSEMBLY FACILITY, NEW ORLEANS, LA – Die NASA hat gerade den allerersten Kraftstofftank für Amerikas Riesen zusammengeschweißt Weltraumstartsystem (SLS) Weltraumrakete, die sich derzeit in der Entwicklung befindet – und Universe Today hat den Flüssigwasserstoff-Testtank (LH2) kurz nach seiner Geburt sowie den ersten Flugtank bei einer Tour durch exklusiv unter die Lupe genommen Die Raketenfertigungsanlage der NASA in New Orleans am Freitag, 22. Juli, kurz nach Abschluss der Meilensteinmontage.
„Wir haben gerade das Schweißen des ersten Tankartikels für Flüssigwasserstoff abgeschlossen …. und sind mitten im Produktionsschweißen des ersten Flüssigwasserstoff-Flughardwaretanks [für SLS-1] im großen Vertical Assembly Center Schweißgerät!“ erklärte Patrick Whipps, NASA SLS Stages Element Manager, in einer exklusiven Hardware-Tour und einem Interview mit Universe Today am 22. Juli 2016 in der Michoud Assembly Facility (MAF) der NASA in New Orleans.
„Wir setzen buchstäblich die SLS-Raketenhardware hier endlich zusammen. Alle fünf Elemente, um die SLS-Bühnen [in Michoud] zusammenzusetzen.“
Dieser erste vollverschweißte SLS-Flüssigwasserstofftank ist als „Qualifikationstestartikel“ bekannt und wurde mit den gleichen Komponenten und Verarbeitungsverfahren wie ein echter Flugtank zusammengebaut, sagt Whipps.
„Wir haben gerade den Artikel über den Flüssigwasserstoff-Qualifizierungstank fertiggestellt und ihn aus dem Schweißgerät gehoben und in einige Halterungen gelegt. Wir werden ihn nächste Woche in einen neu gestalteten Straddle-Carrier-Artikel packen, um ihn sicher und zuverlässig für die weitere Arbeit zu transportieren.“
Und das Schweißen des Flüssigwasserstoff-Flugtanks kommt gut voran.
„Bis Ende September werden wir mit allen SLS-Kernphasen-Flugtankschweißungen in der VAC abgeschlossen sein“, fügte Jackie Nesselroad, SLS Boeing Manager bei Michoud, hinzu. 'Es geht sehr schnell!'
„Die Verschweißung des vorderen Doms mit dem Fass 1 des Flüssigwasserstoff-Flugtanks ist abgeschlossen. Und wir führen gerade Phased-Array-Ultraschallprüfungen durch!“
SLS ist der stärkste Booster, den die Welt je gesehen hat, und wird eines Tages NASA-Astronauten ins Land katapultieren Orion . der Agentur Crew-Kapsel auf aufregenden Erkundungsmissionen zu Weltraumzielen wie Mond, Asteroiden und Mars – und wagen Sie sich weiter hinaus, als Menschen es je zuvor getan haben!
Der LH2-Qualifikationstestartikel wurde mit dem weltweit größten Schweißgerät – dem Vertical Assembly Center oder VAC in Michoud – zusammengeschweißt.
Und es ist ein Riese! – mit einer Länge von ungefähr 130 Fuß und einem Durchmesser von 27,6 Fuß (8,4 m).
Sehen Sie hier meine exklusiven Nahaufnahmen, die den neu fertiggestellten Panzer als erste Medien dokumentieren, die den ersten SLS-Panzer besuchen. Ich sah den großen Tank kurz nachdem er vorsichtig aus dem Schweißgerät gehoben und horizontal auf eine Lagerschale in Michouds Fabrikhalle gestellt wurde.
Der neu zusammengebaute erste Flüssigwasserstofftank, auch Qualifikationstestartikel genannt, für die neue Schwerlastrakete Space Launch System (SLS) der NASA liegt am 22. Juli 2016 horizontal neben der Roboterschweißmaschine Vertical Assembly Center (blau). Er wurde herausgehoben des Schweißers (oben), nachdem die Endschweißung gerade in der Michoud-Montageeinrichtung der NASA in New Orleans abgeschlossen wurde. Bildnachweis: Ken Kremer/kenkremer.com
Die Fertigstellung der Montage nach jahrelanger akribischer Planung und harter Arbeit ebnet den Weg für den ersten Teststart des SLS-Schwerlasters im Herbst 2018 vom Kennedy Space Center (KSC) in Florida.
Der Qual-Test-Artikel ist der unmittelbare Vorläufer des eigentlichen ersten LH2-Flugtanks, der jetzt geschweißt wird.
„Wir werden das Schweißen der Flüssigwasserstoff- und Flüssigsauerstoff-Flugtanks bis September fertigstellen“, sagte Whipps gegenüber Universe Today.
Nahaufnahme der Kuppel des neu zusammengebauten ersten Flüssigwasserstoff-Testtanks für die neue Schwerlastrakete Space Launch System (SLS) der NASA am 22. Juli 2016, nachdem er in der Michoud Assembly Facility der NASA in New Orleans zusammengeschweißt wurde. An beiden Enden werden Sensoren für anstehende strukturelle Belastungen und Proof-Tests angebracht. Bildnachweis: Ken Kremer/kenkremer.com
Techniker bauten den LH2-Tank zusammen, indem sie die einzelnen metallischen Komponenten in die gigantische 'Welding Wonder'-Maschine der NASA – wie sie liebevoll genannt wird – in Michoud einführten und so eine starre, 13 Stockwerke hohe Struktur schufen.
Die Schweißarbeiten an der massiven silberfarbenen Struktur wurden erst in der vergangenen Woche abgeschlossen. Es wurde aus dem VAC-Schweißgerät entfernt und horizontal auf eine Halterung gelegt.
Ich sah zu, wie das Team im VAC, direkt neben dem auf dem Boden liegenden Qualifizierungstank, auch schon fleißig an der Herstellung des ersten Flüssigwasserstoff-Flugartikeltanks von SLS arbeitete.
Das Schweißen des anderen großen Treibstofftanks, der Flüssigsauerstoff-(LOX)-Qualifizierungs- und Flugartikeltanks wird schnell in der beeindruckenden 'Welding Wonder'-Maschine folgen, erklärte Nesselroad.
In der SLS-Außenhaut sitzen die Tanks LH2 und LOX übereinander.
Die SLS-Kernstufe – oder erste Stufe – besteht hauptsächlich aus den Flüssigwasserstoff- und Flüssigsauerstoff-Kryogenbrennstoffspeichertanks, die die Raketentreibstoffe bei supergekühlten Temperaturen speichern. Boeing ist der Hauptauftragnehmer für die SLS-Kernstufe.
Um zu beweisen, dass die neuen Schweißmaschinen wie geplant funktionieren, entschied sich die NASA „für eine dreistufige Montagephilosophie“, erklärte Whipps.
Die Ingenieure haben zunächst „Vertrauensartikel für jeden der Tankabschnitte geschweißt“, um die Schweißtechniken zu beweisen, „und eine Lernkurve für das Team zu erstellen und die Software und neue Schweißwerkzeuge zu testen. Wir haben viel aus den Artikeln zum Thema Schweißen gelernt!“
„Darauf folgten die Qualifizierungsschweißartikel“ für die Tankladungsprüfung.
„Die Qualifizierungsartikel sind so ‚flugartig‘, wie wir sie bekommen können! In der Erwartung, dass noch einige Optimierungen anstehen.“
„Und schließlich führt das in unsere Flughardware-Produktion zum Schweißen und zur Herstellung der eigentlichen Flugeinheitstanks für den Start.“
„Alle Vertrauensartikel und der LH2-Qualifikationsartikel sind vollständig!“
Was ist der nächste Schritt für den LH2-Tank?
Der Testartikeltank wird mit speziellen Sensoren und Simulatoren ausgestattet, die an jedem Ende angebracht sind, um Unmengen wichtiger technischer Daten aufzuzeichnen, wodurch er auf eine Länge von etwa 185 Fuß erweitert wird.
Danach wird es auf die Pegasus-Barge verladen und zum Marshall Space Flight Center der NASA in Huntsville, Alabama, für strukturelle Belastungstests auf einem von zwei neuen Testständen, die derzeit für die Panzer gebaut werden, verschifft. Die Tests werden durchgeführt, um zu beweisen, dass die Panzer den extremen Belastungen der Raumfahrt standhalten und unsere Astronauten sicher ins All befördern.
„Wir fertigen jetzt die Simulatoren für jedes der SLS-Elemente für zerstörende Prüfungen – für den Versand an Marshall. Es wird alle Stressmodi testen und schließlich die Prozessmargen nicht erkennen.“
Das Space Launch System (SLS) der NASA startet von der Startrampe 39B im Kennedy Space Center in diesem künstlerischen Rendering, das einen Blick auf den Start der 70-Tonnen-(77-Tonnen-)Besatzungsfahrzeugkonfiguration von Block 1 zeigt. Bildnachweis: NASA/MSFC
Die SLS-Kernstufe baut auf dem Erbe des Space Shuttle-Programms der NASA auf und basiert auf dem External Tank (ET) des Shuttles. Alle 135 ET-Flugeinheiten wurden während des dreißigjährigen Shuttle-Programms von Lockheed Martin in Michoud gebaut.
„Wir haben Milliarden von Dollar und Jahre an Entwicklungsaufwand gespart, anstatt mit einem leeren Blatt Papier zu beginnen, indem wir Aspekte des Shuttles berücksichtigten … und eine generische Struktur des Typs „Externer Tank“ geschaffen haben – mit der vorderen Avionik oben und dem komplexen Triebwerksabschnitt mit 4 Triebwerke (vs. 3 für Shuttle) auf der Unterseite“, erläutert Whipps.
„Dies ist wirklich ein technisches Wunderwerk, wie es der externe Tank war – mit seiner Stärke und dem Gewicht, das er hatte. Wenn Sie unseren ET zum Äquivalent einer Cola-Dose machten, betrug unsere Dicke etwa 1/5 einer Cola-Dose.“
„Das ist eine großartige Ingenieursarbeit. Aber die Leerdrücke in den LOX- und LH2-Tanks sind deutlich höher und die seitlich am SLS-Tank verlaufenden Systeme sind viel ausgeklügelter. Es ist alles deutlich komplexer mit den Zuleitungen als das, was wir für den ET gemacht haben. Aber wir haben die Aspekte und Designs vorangebracht, die uns Zeit und Geld sparen ließen, und wir wussten, dass sie effektiv und zuverlässig sind.“
Das Vertical Weld Center-Tool zur Herstellung von Zylindersegmenten für die Flüssigwasserstoff- und Sauerstoff-Kernstufentanks von SLS durch vertikale Rührreibschweißvorgänge in der Michoud-Montageeinrichtung der NASA in New Orleans. Bildnachweis: Ken Kremer/kenkremer.com
Die SLS-Kernstufe besteht aus fünf Hauptstrukturen: der vorderen Schürze, dem Flüssigsauerstofftank (LOX), dem Zwischentank, dem Flüssigwasserstofftank (LH2) und der Triebwerkssektion.
Die LH2- und LOX-Tanks führen die kryogenen Treibstoffe in den Triebwerksabschnitt der ersten Stufe ein, der von einem Quartett von RS-25-Triebwerken – modifizierten Space-Shuttle-Haupttriebwerken (SSMEs) – und einem Paar verbesserter Fünf-Segment-Feststoffraketen-Booster (SRBs) angetrieben wird. ebenfalls von den Shuttles abgeleitete Vier-Segment-Booster.
Die Tanks werden zusammengebaut, indem zuvor hergestellte Dom-, Ring- und Zylinderkomponenten im Vertical Assembly Center durch ein als Rührreibschweißen bezeichnetes Verfahren zusammengefügt werden. Die Ringe verbinden und sorgen für Steifigkeit zwischen den Kuppeln und Fässern.
Der LH2-Tank ist der größte Teil der SLS-Kernstufe. Es fasst 537.000 Gallonen supergekühlten flüssigen Wasserstoff. Es besteht aus 5 Fässern, 2 Kuppeln und 2 Ringen.
Der LOX-Tank fasst 196.000 Pfund flüssigen Sauerstoffs. Es besteht aus 2 Fässern, 2 Kuppeln und 2 Ringen und misst über 15 Meter lang.
Das Baumaterial der Tanks hat sich gegenüber dem ET geändert.
„Die Tanks bestehen aus einem Material namens Aluminium 2219-Legierung“, sagte Whipps. „Im Gegensatz zu den superleichten ET-Tanks des Shuttles, die Aluminium 2195 verwendeten, ist es eine allgegenwärtig verwendete Luftfahrtlegierung mit etwas Kupfer, aber keinem Lithium. Der 2219 war eine Erfolgsgeschichte für das Schweißen. Diese Legierung ist schwerer, beeinträchtigt aber unser Nutzlastpotenzial nicht.“
„Die Zwischentanks sind die einzige nicht geschweißte Konstruktion. Sie sind miteinander verschraubt und wir fertigen sie auch. Es ist viel schwerer und dicker.“
Insgesamt ist die SLS-Kernbühne über 212 Fuß (64,6 Meter) hoch und hat einen Durchmesser von 27,6 Fuß (8,4 m).
Das Vehicle Assembly Center der NASA ist das weltweit größte Roboterschweißwerkzeug. Die Kuppeln und Fässer werden aus kleineren Platten und Einzelteilen mit anderen speziellen Roboterschweißmaschinen bei Michoud zusammengebaut.
Das Gesamtgewicht der gesamten leeren Kernstufe beträgt 188.000 Pfund und 2,3 Millionen Pfund bei voller Beladung mit Treibmittel. Der leere ET wog etwa 55.000 Pfund.
Wenn man bedenkt, dass das gesamte Shuttle ET 154 Fuß lang war, ist der 130 Fuß lange LH2-Tank allein nicht viel kleiner und gibt eine Perspektive darauf, wie groß er wirklich ist, da er der größte jemals gebaute Raketentreibstofftank ist.
'Bisher kommen alle Teile der SLS-Rakete gut zurecht.'
„Die Belegschaft von Michoud SLS umfasst zwischen der NASA und den Auftragnehmern etwa 1000 bis 1500 Personen.“
Jeder Treibstofftank, der von nun an nach dieser Reihe von Vertrauen und Qualifizierung zusammengeschweißt wird, werden LOX- und LH2-Tanks zu tatsächlichen Flugartikeltanks für SLS-Starts.
„Es ist nicht geplant, danach einen weiteren Qualifizierungstank zu schweißen“, bestätigte mir Nesselroad.
Was steht auf der SLS-2-Kernstufe an?
„Wir beginnen mit dem Bau der zweiten SLS-Flugpanzer im Oktober dieses Jahres – 2016!“ Nesselroad erklärte.
Das größte Schweißgerät der Welt wurde speziell für die Herstellung der Kernstufe der stärksten Rakete der Welt – der SLS der NASA – entwickelt.
Die Schweißmaschine des Vertical Assembly Center wurde am Freitag, den 12. September 2014, in der Michoud Assembly Facility der NASA in New Orleans offiziell eröffnet.
NASA-Administrator Charles Bolden war persönlich bei der Zeremonie zum Durchschneiden des Bandes am Fuß des riesigen VAC-Schweißgeräts anwesend.
Der hochmoderne Schweißriese ist 170 Fuß hoch und 78 Fuß breit. Es ergänzt das erstklassige Schweißwerkzeug, das zum Zusammenbau verschiedener Teile der SLS-Kernstufe verwendet wird, einschließlich der zuvor hergestellten Kuppeln, Ringe und Zylinder.
Das Gore Weld Tool (Vordergrund) und das Circumferential Dome Weld Tool (Hintergrund) zur Herstellung von Kuppelsegmenten für die SLS-Kernstufentanks für flüssigen Wasserstoff und Sauerstoff durch vertikale Rührreibschweißvorgänge in der Michoud-Montageeinrichtung der NASA in New Orleans. Bildnachweis: Ken Kremer/kenkremer.com
Der erste Testflug der SLS/Orion ist für spätestens November 2018 geplant und wird in seiner anfänglichen 70-Tonnen-(77-Tonnen-)Block-1-Konfiguration mit einem Startschub von 8,4 Millionen Pfund konfiguriert – stärker als die der NASA Saturn-V-Mondlandungsrakete.
Obwohl der SLS-1-Flug im Jahr 2018 unbemannt sein wird, plant die NASA, Astronauten auf der für den Zeitraum 2021 bis 2023 geplanten SLS-2/EM-2-Mission zu starten.
Die genauen Starttermine hängen vollständig von dem Budget ab, das die NASA vom Kongress erhält und wer bei den Wahlen im November 2016 zum Präsidenten gewählt wird – und ob sie die Ziele der NASA beibehalten oder modifizieren.
„Wenn wir unseren Fokus behalten und weiterhin liefern und die Zeitpläne, die Budgets und die Versprechen einhalten können, die wir haben, haben wir meiner Meinung nach eine sehr fähige Vision, die die Nation tatsächlich sehr weit nach vorne bringt, wenn es darum geht, die Menschheit zu bewegen Präsenz im Weltraum“, sagte William Gerstenmaier, stellvertretender Administrator des Human Exploration and Operations Mission Directorate im NASA-Hauptquartier in Washington, während des Medienbriefings nach dem QM-2 SRB-Test in Utah letzten Monat.
„Das ist ein sehr leistungsfähiges System. Es ist nicht nur für ein oder zwei Flüge ausgelegt. Es wurde tatsächlich für mehrere Jahrzehnte gebaut, die es uns ermöglichen werden, Menschen in den 2030er Jahren zum Mars zu fliegen.“
Der Orion-Besatzungsmodul-Druckbehälter für die Exploration Mission-1 (EM-1) der NASA wird am 3. Februar 2016 nach der Ankunft im Kennedy Space Center (KSC) der Agentur in Florida zum ersten Mal enthüllt. Es ist für die Verarbeitung in einem Teststand namens Birdcage im Hochregal im Inneren des Neil Armstrong Operations and Checkout (O&C) Building bei KSC gesichert. Der Start zum Mond ist für 2018 auf der SLS-Rakete geplant. Bildnachweis: Ken Kremer/kenkremer.com
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Die Grafik zeigt alle Kuppel-, Lauf-, Ring- und Triebwerkskomponenten, die verwendet werden, um die fünf Hauptstrukturen der Kernstufe des Space Launch System (SLS) der NASA in Block-1-Konfiguration zusammenzubauen. Credits: NASA/MSFC
In der Michoud-Montageeinrichtung der NASA in New Orleans diskutieren Patrick Whipps/NASA SLS Stages Element Manager und Ken Kremer/Universe Today Details der SLS-Herstellung mit dem Circumferential Dome Weld Tool, das zur Herstellung von Domsegmenten für die SLS-Kernstufentanks mit flüssigem Wasserstoff und Sauerstoff verwendet wird. Bildnachweis: Ken Kremer/kenkremer.com
Grafik zeigt Block I-Konfiguration des Space Launch System (SLS) der NASA. Credits: NASA/MSFC