OVER: Oppskytingen av Starliner CFT fra oppskytingsrampe 41 på Cape Canaveral den 5. juni 2024.
eRomfart 2024-023, Norsk Astronautisk Forening, 06.06.2024
Dette er en nyhetsartikkel opprinnelig sendt på epost til medlemmer av Norsk Astronautisk Forening. Dersom du ikke er medlem, men ønsker å motta disse epostene og nyte godt av våre øvrige tilbud, kan du melde deg inn via vårt elektroniske innmeldingsskjema.
Første bemannede oppskyting av Starliner
Av Øyvind Guldbrandsen
Det første bemannede romfartøyet av typen Boeing CST-100 Starliner (CST: Crew Space Transportation) er endelig på vei til Den internasjonale romstasjonen ISS, etter å ha blitt skutt opp fra Cape Canaveral i går ettermiddag, den 5. juni 2024 kl. 16:52 norsk sommertid.
Om bord i Starliner er de to NASA-astronautene Butch Wilmore (kommandør) og Suni Williams (co-pilot), som har måttet vente lenge på denne ferden. Wilmore og Williams har tidligere gjennomført to romferder hver, alle til ISS. Wilmore med henholdsvis USAs romferge Atlantis og Russlands Sojuz, Williams med Sojuz begge gangene.
For å ha mulighet til å nå frem til ISS måtte oppskytingen skje akkurat på det forutbestemte tidspunktet, som omtrent sammenfalt med at ISS passerte over Florida.
Illustrasjon av Starliner
Starliner skal etter planen koble seg til ISS kl. 18:15 norsk tid i kveld, 6. juni. Wilmore og Williams skal oppholde seg i ISS i en ukes tid før de returnerer til Jorden i det samme romfartøyet, som vil lande hengende under tre store fallskjermer i White Sands i New Mexico den 14. juni. Det vil være første gang en bemannet amerikansk romkapsel lander på land og ikke i sjøen. Oppblåsbare kollisjonsputer vil dempe støtet mot bakken.
Grunnen til den relativt korte ferden er at dette er en testferd, kalt CFT, for Crew Test Flight. Boeing har tidligere gjennomført to ubemannede testferder med Starliner, i henholdsvis desember 2019 og mai 2022. Opprinnelig var planen å gjennomføre én ubemannet testferd, men det ble besluttet å foreta en ekstra, på Boeings bekostning, etter at den første ferden ikke ble helt vellykket. Da kom Starliner aldri frem til ISS fordi en feilinnstilt timer om bord fikk de små rakettmotorene i romfartøyets serviceseksjon til å fyre av på feil tidspunkt og bruke opp for mye av drivstoffreservene etter frakoblingen fra bæreraketten.
Suni Williams (co-pilot) og Butch Wilmore (kommandør), fotografert i oktober 2022.
Oppskytingen i går var det tredje forsøket på en måned. Med forsøk mener vi da at forberedelsene var kommet så langt at astronautene hadde rukket sette seg i romkapselen. Det forrige oppskytingsforsøket ble gjort 1. juni og ble stanset mindre enn fire minutter før den planlagte starten, fordi en datamaskin på bakken kom ut av synk. Det første forsøket, den 6. mai, ble avbrutt av en heliumlekkasje i en skjøte (flens) i rørsystemet som man aldri helt fant ut av. Etter å ha grunnet på saken noen uker ble det imidlertid vurdert dithen at lekkasjen var så liten at det ikke burde utgjøre noen fare for ferd eller besetning. Det utløste selvsagt kommentarer i sosiale medier om at besetningen ville begynne å snakke med Donald-stemmer straks de var oppe i rommet. Helium oppbevares under høyt trykk i egne tanker og brukes til å presse drivstoff fra drivstofftankene til rakettmotorene.
I det store og hele har Starliner-programmet vært plaget av en nesten endeløs rekke problemer og forsinkelser. Det være seg ventiler som var stuck, fallskjermer som viste seg å være for svake, dårlig programvare, bruk av brannfarlige materialer i kabinen osv. Til sammen anslås det at problemene hittil har kostet Boeing rundt 1,5 milliarder dollar. Det vil si at Boeing har klart å bruke 1,5 milliarder mer enn fastpriskontrakten med NASA lyder på.
Commercial Crew Program
Det var i 2014 at NASA annonserte at selskapene Boeing og SpaceX fikk tildelt hver sin del av CCP-kontrakten (Commercial Crew Program). Boeing skulle få 4,2 milliarder dollar for å ferdigutvikle sitt CST-100 Starliner-konsept, som selskapet hadde hatt under studier siden rundt 2010, mens SpaceX fikk 2,6 milliarder dollar for å lage en bemannet versjon av forsyningsfartøyet Dragon, som da allerede hadde gjennomført fire ubemannede ferder til ISS. I kontrakten inngikk også minst én ubemannet og én bemannet testferd. I 2014 tok man sikte på at romfartøyene skulle være klare til bruk i 2017. Det skjedde selvsagt ikke.
Sammenligning mellom amerikanske, bemannede romkapsler. Apollo er den eneste på illustrasjonen som ikke lenger er i bruk. Alle har nå fløyet i rommet, men Orion foreløpig kun på to ubemannede testferder, hvorav den ene gikk rundt Månen. USAs første bemannede romkapsler, Mercury og Gemini, er ikke inkludert på tegningen.
Bakgrunnen for CCP var at NASA ønsket å gjøre seg uavhengige av å måtte få astronautene sine fraktet til og fra ISS i russiske Sojuz-romfartøy, som var eneste mulighet etter at de amerikanske romfergene ble pensjonert i 2011. For å sikre seg ble det besluttet å tildele kontrakter til to selskaper, som skulle utvikle hvert sitt romfartøy. Det er interessant å merke seg at det var SpaceX som ble dratt inn nærmest som en outsider og sett på med en viss skepsis innad i NASA. Mens Boeing, med flere tiår bak seg i bransjen, ble ansett som et mye sikrere valg.
Til forskjell fra det som hadde vært vanlig, var dette en fastpriskontrakt, til forskjell fra såkalte kost pluss-kontrakter, hvor det er oppdragsgiveren, i dette tilfellet NASA, som blar opp for å dekke det som måtte komme av budsjettoverskridelser underveis i utviklingen. De mangeårige forsinkelsene og vanvittige overskridelsene med SLS-raketten (Space Launch System), hvor Boeing er hovedkontraktør, er et eksempel på hvordan kost pluss-kontrakter kan gå fullstendig over styr når de private selskapene ikke bare slipper å få bekymringer for egen økonomi, men faktisk også tjener på at prosjektene de holder på med både blir fordyret og forsinket.
Det har vært mer enn antydet at denne ukulturen er så inngrodd i Boeings mentalitet at det har vært umulig for selskapet å riste den av seg, til og med når det var selskapet selv som fikk svi om det ikke holdt seg innenfor den ganske vide kostnadsrammen på CCP-kontrakten.
Oppskytingen av Starliner på CFT-ferden skjedde fire år og en uke etter den første bemannede oppskytingen av Crew Dragon, med Bob og Doug på Demo-2, SpaceX' motstykke til CFT. Per juni 2024 har SpaceX foretatt 13 bemannede oppskytinger med sine Crew Dragon-romfartøy, hvorav åtte har vært operative CCP-ferder for NASA. De øvrige fire (ikke medregnet Demo-2) har vært private ferder. Siden SpaceX og Boeing eier romfartøyene sine selv - NASA betaler kun for tjenesten av å få brakt astronauter til og fra ISS – kan de i prinsippet gjøre hva de vil så lenge de også fullfører oppdragene fra NASA.
Boeing ser ikke ut til å ha planer om andre romferder med Starliner enn det de har forpliktet seg til overfor NASA.
I likhet med Crew Dragon er Starliner-kapselen gjenbrukbar. Dette er den andre romferden med denne Starliner-kapselen, døpt Calypso. Den første ferden for Calypso var den som gikk sånn passelig bra i 2019. Boeing har én annen operativ Starliner-kapsel i sitt inventar, den som ble testet i rommet i 2022. Boeing planlegger å veksle på å bruke disse kapslene ut dette tiåret på ferdene til og fra ISS. Det planlegges én Starliner-romferd per år, hvor hver skal vare i seks måneder. Boeing planlegger ikke å bygge flere Starliner-kapsler.
SpaceX har fire operative Crew Dragon-kapsler, og en femte under bygging.
Starliner har omtrent samme fasong som Apollos kommandoseksjon, men er en anelse større, 4,5 mot 3,9 meter i diameter på det videste. Den ikke-gjenbrukbare serviceseksjonen, hvor blant annet drivstofftanker og de 28 små, 20 mellomstore og 4 ganske kraftige rakettmotorene befinner seg (sistnevnte kun for å skyte kapselen befinner vekk fra bæreraketten ved nødstilfeller), er vesentlig kortere enn Apollos, først og fremst fordi Starliner ikke trenger drivstoff til gå inn og ut av månebane. På Crew Dragon er mesteparten av disse systemene bygget inn i selve kapselen, hvilket gjør det som ser ut som serviceseksjonen her vesentlig enklere og rimeligere. Denne blir bare kalt trunk (bagasjerom) hos Crew Dragon, og består av lite annet enn en tom sylinder med solpanel og radiatorflate på hver sin side, samt eventuell ikke-trykksatt nyttelast. Den har også små, aerodynamiske stabiliseringsfinner i tilfelle kapselen må skytes unna bæreraketten.
Både Starliner og Crew Dragon kan i teorien få plass til syv astronauter. Men ingen ferder er planlagt med mer enn fire om bord med noen av disse.
Bæreraketten Atlas
Mens Crew Dragon skytes opp med Falcon 9, hvor førstetrinnet er gjenbrukbart, skytes Starliner opp med Atlas V, hvor ingen ting er gjenbrukbart. Starliner er lages for å også kunne skytes opp med andre bæreraketter, inkludert Atlas' etterfølger Vulcan Centaur, samt konkurrentens Falcon 9, skulle dét mot formodning bli nødvendig. Atlas bygges av ULA (United Launch Alliance) et selskap dannet gjennom et tvangsekteskap mellom rivalene Boeing og Lockheed Martin og eid 50-50 av disse.
Oppskytingen av Starliner var den første bemannede på hele 61 år med en bærerakett i Atlas-familien. I 1962 og 1963 ble fire bemannede Mercury-kapsler sendt inn i jordbane med Atlas-bæreraketter. Mercury var USAs første bemannede romfartøy, og hadde så vidt plass til én astronaut hver.
Atlas-rakettene som ble benyttet til Mercury var lett modifiserte interkontinentale rakettvåpen, som opprinnelig ble utviklet på slutten av 1950-tallet. Totalt er det foretatt over 600 Atlas-oppskytinger gjennom tiårene, med gjennomgående stadig mer avanserte modeller. De fleste har benyttet et øvre trinn, de fleste av disse igjen har vært Centaur, som også har blitt stadig forbedret. Centaur benytter én eller to RL-10-motorer, som brenner flytende hydrogen og flytende oksygen. Den første Atlas-Centaur-oppskytingen fant for øvrig sted allerede i 1961 og varianter av kombinasjonen, med eller uten Centaur inkludert i navnet, har blitt benyttet til blant annet en lang rekke historiske nyttelaster. Alt fra Surveyor-sondene, som myklandet på Månen og viste vei for Apollo på 1960-tallet, via Mariner-programmets Merkur-, Venus- og Mars-sonder, til Pluto-sonden New Horizons. Til sistnevnte ble en Atlas V 551 benyttet. Betegnelsen angir at det var en versjon av Atlas V (romertall for fem) med fem påspente faststoffmotorer, 5,4 meters nyttelastdeksel og én rakettmotor i Centaur-trinnet. I tillegg hadde New Horizoons-raketten et ekstra, tredje faststofftrinn på toppen av Centaur.
Atlas V N22, versjonen som brukes til Starliner
Påspente faststoffmotorer ble introdusert hos Atlas-familien med Atlas IIAS i 1993. Den opprinnelige, ganske spesielle ett og et halvttrinns MA-3 (senere MA-5) motorseksjonen ble byttet ut med en russisk RD-180-motor fra og med Atlas III i 2000. RD-180 har to brennkamre og dyser og ser ut som to rakettmotorer. Alle de forskjellige motorene i førstetrinnet har brent parafin og flytene oksygen. På Atlas V, den siste modellen (man hoppet over Atlas IV), ble diameteren på førstetrinnet økt fra 3 til 3,8 meter og større faststoffmotorer gjort tilgjengelige. Forskjellige Atlas V-versjoner benytter fra null til fem av disse faststoffmotorene. Atlas V er også den første Atlas-versjonen som bruker strukturstabile trinn. Tidligere versjoner måtte trykksettes, som ballonger, for ikke å klappe sammen. Sistnevnte kunne dermed ha svært tynne og lette vegger, men var det var omstendelig å håndtere dem og frakte dem rundt og ikke uten risiko for at de kunne punktere.
En planlagt Atlas V Heavy, med tre parallelle førstetrinn, som Falcon Heavy og Delta IV Heavy, ble aldri utviklet.
Atlas V-varianten som benyttes til Starliner har typebetegnelsen Atlas V N22, hvor N betyr at det ikke har noe nyttelastdeksel, mens 22 altså forteller at den har to faststoffmotorer og to RL-10 motorer i Centaur-trinnet. RL-10-motorene, som også er utviklet i mange varianter, er svært kostbare, og den kraftige RD-180-motoren på Atlas III og V gjorde det mulig å redusere antallet fra to til én. På Atlas V var det mer kostnadseffektivt å tilføye ekstra faststoffmotorer om man ville øke nyttelastkapasiteten.
På rakettene som skyter opp Starliner re-introduserte man to-motors Centaur. Dermed kan de følge en flatere bane under oppskytingen, som er sikrere for besetningen dersom den må avbrytes underveis og romfartøyet kobles fra bæreraketten.
Etter denne første bemannede Starliner-oppskytingen, som for øvrig var nummer 100 for en Atlas V-rakett, gjenstår kun 16 Altas-oppskytinger, hvorav de seks med Starliner som er kontraktfestet med NASA og åtte med satellitter til Blue Origins store Kuiper-konstellasjon, før Vulcan-Centaur overtar, både for Atlas- og Delta-rakettene. Sistnevnte en annen, like legendarisk bærerakettfamilie, som hadde sin første satellittoppskyting allerede i 1960, eller i 1958 om man regner med forløperen Thor. Den aller siste Delta-oppskytingen, en Delta IV Heavy, fant for øvrig sted 9. april i år (2024) (eRomfart 2024-025). Den første oppskytingen av Vulcan Centaur ble foretatt 8. januar i år og var vellykket. Det kan man dessverre ikke si om nyttelasten, månesonden Peregrine (eRomfart 2024-001 og -003).
Om oppskytingen av Starliner CFT kan det sies at de to faststoffmotorene brant ut etter 1 minutt og 40 sekunder, og ble koblet fra et halvt minutt senere, da de aerodynamiske forholdene var bedre egnet for frakobling. Atlas-trinnet ble koblet fra etter 4 minutter og 36 sekunder, mens Centaur-trinnet slukket sine RL10-motorer 12 minutter etter start. Frakoblingen av Starliner skjedde ved T+15 minutter. Ved T+31 minutter ble Starliners egne rakettmotorer avfyrt for å få romfartøyet helt inn i kretsløp. Det var omtrent her det gikk galt i 2019, men på denne seneste ferden gikk avfyringen som den skulle og utløste applaus og gjensidige gratulasjoner ved ULAs kontrollsenter. Mange flere små banejusteringer vil bli foretatt før Starliner er fremme ved ISS.
