Ein kommerzielles Cygnus-Versorgungsschiff, benannt nach Robert H. Lawrence Jr. der erste Afroamerikaner, der als Astronaut ausgewählt wurde, wartet am Sonntagabend von der Wallops Flight Facility der NASA an der Ostküste Virginias auf den Start, um eine 35-stündige Reise zur Internationalen Raumstation zu beginnen.
Der unpilotierte Versorgungsträger soll am Sonntag um 5:39 Uhr EST (2239 GMT) von Pad 0A am Mid-Atlantic Regional Spaceport starten, einer Einrichtung der Virginia Commercial Space Flight Authority auf Wallops Island, Virginia.
Eine zweistufige Northrop Grumman Antares-Rakete, die 139 Fuß (42.5 meter) hoch, wird der Cygnus Cargo Frachter wenige Minuten nach Sonnenuntergang am Virginia Spaceport in die Umlaufbahn bringen.
Das Cygnus-Versorgungsschiff wird ebenfalls von Northrop Grumman gebaut und gehört ihm, einem von zwei Unternehmen, die derzeit kommerzielle Nachschubmissionen zur Raumstation im Auftrag der NASA durchführen. SpaceX ist der andere Frachttransportanbieter der NASA für das Raumstationsprogramm.
Die Mission wird als NG-13 bezeichnet und ist der 13. operative Nachschubstart für die Raumstation von Northrop Grumman und seinen Vorgängern Orbital Sciences und Orbital ATK.
Northrop Grumman hat das Cygnus-Raumschiff S.S. Robert H. Lawrence nach dem ersten Afroamerikaner benannt, der als Astronaut für ein US-Raumfahrtprogramm ausgewählt wurde. Die Luftwaffe wählte Maj. Robert H. Lawrence, Jr., als Astronaut für das bemannte Orbiting Laboratory-Programm des Militärs aus, das Raumstationen in der Erdumlaufbahn entwickeln und fliegen sollte, die zwei Astronauten für monatelange Missionen aufnehmen sollten, um Überwachungsbilder der Sowjetunion und anderer strategischer Orte auf der ganzen Welt zu sammeln.
Die Luftwaffe gab Lawrences Auswahl für das MOL-Programm im Juni 1967 bekannt, aber er starb im Dezember desselben Jahres bei einem Flugzeugtrainingsunfall. Das MOL-Programm wurde 1969 abgesagt, und die für das Programm ausgewählten Militärastronauten unter 35 Jahren wurden an die NASA übertragen.
„Da Lawrence in dieser Altersgruppe war, ist es praktisch sicher, dass er auch übertragen hätte“, schrieben NASA-Beamte in einer Reportage über Lawrence im Jahr 2018. „Alle in dieser Gruppe flogen in den 1980er Jahren mit dem Space Shuttle; es ist leicht vorstellbar, dass Lawrence eine der frühen Space-Shuttle-Missionen pilotiert hätte.“
Northrop Grumman benennt jedes seiner Cygnus-Versorgungsschiffe nach einem verstorbenen Astronauten oder einem anderen Beamten der Raumfahrtindustrie.
„1967 wählte die US-Luftwaffe Maj. Lawrence als Astronauten für das bemannte Orbiting Laboratory-Programm aus“, sagte Frank DeMauro, Vizepräsident und General Manager der Tactical Space Systems Division von Northrop Grumman. „Obwohl seine Karriere durch einen tragischen Unfall abgebrochen wurde, ebnete er den Weg für zukünftige Luftfahrtpioniere aller Rassen und ermöglichte eine größere Vielfalt und Inklusion in der gesamten Branche. Während Maj. Lawrence nie in den Weltraum geflogen ist, sind wir stolz darauf, dass Cygnus seinen Namen auf dieser Mission tragen wird.“
Nachdem die Antares-Rakete am Mittwoch von einem nahe gelegenen Hangar auf Pad 0A ausgerollt worden war, wurde sie zur Kompatibilitätsprüfung mit ihrer Startrampe und der Streckensicherheitsinfrastruktur in Wallops vertikal angehoben. Die Teams drehten die Rakete wieder horizontal, um die letzte zeitkritische Fracht am Samstag in das Cygnus-Raumschiff zu laden, und planten dann, die Antares am frühen Sonntag wieder vertikal anzuheben.
Die fünfstündige Countdown-Sequenz soll am Sonntag um 12:39 Uhr EST (1739 GMT) beginnen, wobei die erste Stufe der Antares in den letzten 90 Minuten des Countdowns mit Kerosin und Flüssigsauerstofftreibstoffen beladen werden soll.
Wenn die Countdown-Uhr auf Null tickt, zünden und drosseln die beiden in Russland hergestellten RD-181-Triebwerke der ersten Stufe, bevor sich die Niederhaltefedern lösen, damit die Antares-Rakete von Pad 0A wegklettern kann.
Die zweimotorige erste Stufe wird bei voller Leistung rund 864.000 Pfund Schub erzeugen und etwa 3 Minuten und 14 Sekunden lang brennen, um die Antares-Rakete und das Cygnus-Raumschiff südöstlich von der Küste Virginias über den Atlantik zu schicken.
Die erste Stufe wird weniger als dreieinhalb Minuten in die Mission gehen, gefolgt vom Abwurf der Antares-Nutzlasthülle. Ein mit Feststoff betriebener Castor 30XL-Motor der zweiten Stufe feuert bei T + plus 4 Minuten und 5 Sekunden, um den Cygnus Cargo-Frachter in eine vorläufige Umlaufbahn zu beschleunigen.
Das Ausbrennen des Castor 30XL-Stadiums wird kurz vor dem siebenminütigen Punkt der Mission erwartet, gefolgt von der Trennung des Cygnus-Raumfahrzeugs etwa achteinhalb Minuten nach dem Start.
Der Cygnus wird zwei fächerförmige Sonnenkollektoren nach der Freisetzung von der Antares-Oberstufe entfalten und dann eine Reihe von Triebwerksverbrennungen beginnen, um seine Umlaufbahn an die der Raumstation etwa 260 Meilen (420 Kilometer) über der Erde anzupassen.
Im vergangenen Jahr forderte die NASA Northrop Grumman auf, den Start der NG-13-Mission von April bis Februar voranzutreiben, um den logistischen Anforderungen der Raumstation gerecht zu werden. Beamte von Northrop Grumman sagten, sie hätten zusätzliche Techniker hinzugezogen, um den beschleunigten Vorbereitungsplan nach dem Start der NG-12—Mission — dem vorherigen Frachtflug des Unternehmens – im November zu bewältigen.
Die Cygnus-Raumsonde auf der NG-12-Mission verließ die Raumstation Jan. 31 und bleibt im Orbit. Es wird Ende Februar für einen zerstörerischen Wiedereintritt mit mehreren Tonnen Raumstationsmüll wieder in die Atmosphäre eintreten.
Wenn alles nach Plan läuft, nähert sich die Cygnus-Raumsonde der Station auf Autopilot mit Hilfe von Laserentfernungsmessern. Astronauten an Bord der Station werden den in Kanada gebauten Roboterarm verwenden, um den Cygnus-Frachter am Dienstag gegen 4:30 Uhr EST (0930 GMT) zu erfassen, sobald das kommerzielle Frachtschiff einen Punkt ungefähr 30 Fuß (10 Meter) unterhalb des Umlaufkomplexes erreicht.
Die SS Robert H. Lawrence wird rund 7.641 Pfund (3.466 Kilogramm) an wissenschaftlichen Experimenten, Nutzlasten für Technologiedemonstrationen, Ersatzteilen und Besatzungsmitteln an die Station liefern.
Die NASA lieferte die folgende Aufschlüsselung des Frachtmanifests:
- 3,534 (1.603 Kilogramm) Fahrzeughardware
- 2.174 Pfund (986 Kilogramm) wissenschaftliche Untersuchungen
- 1.669 Pfund (757 Kilogramm) Besatzungsmaterial
- 200 Pfund (91 Kilogramm) Weltraumspaziergangausrüstung
- 64 Pfund (29 Kilogramm) Computerressourcen
Die Ausrüstung, die an Bord des Cygnus-Versorgungsschiffs gestartet wird, umfasst ein Rasterelektronenmikroskop, das von Voxa gebaut wurde, einem Unternehmen aus der Region Seattle, das darauf abzielt, die Kosten der Nano-Bildgebungstechnologie zu miniaturisieren und zu senken.
„Es ist das erste tragbare Rasterelektronenmikroskop der Welt, und morgen wird es auch das erste tragbare Mikroskop im Weltraum sein“, sagte Christopher Own, Facility Manager und CEO von Voxa.
Elektronenmikroskope scannen Elektronenstrahlen über ein Ziel, um ein Bild zu erzeugen, das den Wissenschaftlern die physikalischen Eigenschaften und die Zusammensetzung des Materials mitteilt. Ein herkömmliches Rasterelektronenmikroskop kann 1 Million US-Dollar kosten, und Own sagt, dass die Einheit seines Unternehmens rund 65.000 US-Dollar kostet, und der Preis könnte sinken, wenn es in Massenproduktion hergestellt wird.
Die NASA will das Mochii-Mikroskop, benannt nach dem japanischen Dessert, im Orbit testen, um zu sehen, ob das Gerät Wissenschaftlern helfen könnte, biologische Proben zu analysieren, materialwissenschaftliche Experimente durchzuführen und detaillierte Bilder von Verunreinigungen und Partikeln aufzunehmen, die die Leistung von Geräten an Bord der Raumstation beeinträchtigen könnten.
Manchmal dauert es Monate, bis eine Probe zur Analyse in bodengebundenen Labors zur Erde zurückgebracht wird. Die Dragon-Kapsel von SpaceX ist das einzige Fahrzeug, das große Mengen Fracht intakt auf den Boden zurückbringen kann.
Ein Mikroskop wie das Mochii-Gerät auf der Raumstation könnte es Wissenschaftlern ermöglichen, Proben kurz nach ihrer Sammlung zu analysieren. Darüber hinaus kann das Mikroskop von Forschern vor Ort aus der Ferne bedient werden.
„Als wir auf das Konzept kamen, dachten wir, was wäre mit dem Dessert Mochii“, sagte Own. „Es ist klein, süß und absolut lecker. Jeder wird einen wollen.“
Astronauten werden das Mikroskop im japanischen Kibo-Labormodul auf der Raumstation installieren, und das Gerät wird getestet, um festzustellen, ob es den Spezifikationen entspricht.
„Die Erwartung, vorausgesetzt, dass die Experimente dort oben erfolgreich sind, ist, es dort oben zu lassen und es der breiteren Gemeinschaft zur Verwendung zu geben“, sagte er.
Eine Reihe von biologischen Forschungsexperimenten wird ebenfalls am Sonntag durchgeführt.
„Wir haben eine Untersuchung, um Kardiomyozyten oder Herzzellen zu untersuchen und zu sehen, ob wir diese im Weltraum effektiver züchten können“, sagte Heidi Parris, Assistant Program Scientist für das Space Station Program Office der NASA. „Eine Untersuchung befasst sich mit einer bestimmten Art von Virus, einem Bakteriophagen, der in der Lage ist, bestimmte Bakterien, schädliche Bakterien in unserem Körper, anzugreifen, während der Rest unserer menschlichen Zellen intakt bleibt und die guten Bakterien und unser Mikrobiom intakt bleiben.
„Wir haben eine Untersuchung, die die molekularen Mechanismen hinter Knochenbildung und Knochenschwund untersucht“, sagte sie. „Knochenschwund ist ein großes Problem für Astronauten und auch für Osteoporose-Patienten auf der Erde, also ist es ein Vorteil, wenn wir das in der Weltraumumgebung und auch am Boden verstehen.“
Das Cygnus-Raumschiff befördert auch frisches Obst und Gemüse sowie eine Lieferung konditionierten harten Cheddar- und Manchego-Käses, so Ven Feng, Manager des Space Station Transportation Integration Office der NASA.
„Zum ersten Mal überhaupt schicken wir etwas konditionierten Käse in ein bisschen mehr Platz, den wir übrig hatten“, sagte Feng am Samstag.
Die Cygnus-Raumsonde wird bis etwa zum 11. Mai an der Raumstation befestigt bleiben, wenn sie abfährt, um die zweite Phase ihrer Mission zu beginnen.
Ein NASA-Flammenverbrennungsexperiment im Cygnus-Druckmodul wird untersuchen, wie sich Flammen in der Schwerelosigkeit ausbreiten. Es ist das vierte in einer Reihe von NASA-Saffire-Experimenten, die am Glenn Research Center in Ohio entwickelt wurden und auf Cygnus-Missionen geflogen sind.
Frühere Verbrennungsuntersuchungen im Weltraum waren aufgrund von Bedenken hinsichtlich der Gefahren für Astronauten in Größe und Umfang begrenzt. Aber der Cygnus wird weit weg von der Raumstation sein, wenn das Sapphire-Experiment beginnt, so dass Wissenschaftler größere Proben entzünden können, um zu sehen, wie sich Flammen im Weltraum verhalten.
Zum ersten Mal wird das Sapphire-Experiment auf der NG-13-Mission vier Brennproben entzünden, von denen zwei mit dem Luftdruck im Cygnus-Raumschiff gezündet werden, der dem Meeresspiegel auf der Erde entspricht. Dann wird das Cygnus-Modul teilweise drucklos gemacht — und sein Sauerstoffgehalt erhöht -, um zu sehen, wie sich die sauerstoffreiche Umgebung mit niedrigerem Druck auf die Verbrennung der beiden anderen Proben auswirkt.
Das Experiment wird auch die Branderkennungstechnologie für zukünftige Raumfahrzeuge und automatisierte Brandreinigungssysteme testen.
Das Cygnus-Raumschiff wird nach dem Verlassen der Raumstation auch CubeSats von einem externen Deployer freigeben.
Sobald die CubeSats freigegeben sind und das Feuerexperiment abgeschlossen ist, wird der Cygnus wieder in die Atmosphäre eintreten und in der Atmosphäre über dem Südpazifik verbrennen.
E-Mail an den Autor.
Folgen Sie Stephen Clark auf Twitter: @StephenClark1.