Artemis II: Hartnäckige Wasserstofflecks erzwingen Startverschiebung

Betankungstest gestoppt: Winzige Moleküle gefährden Mondmission

Am Montag stieß der Test-Countdown der NASA für Artemis II im Kennedy Space Center auf ein altbekanntes Problem: Ingenieure waren nicht in der Lage, Wasserstofflecks zu bändigen, die in der Verbindung zwischen der Space Launch System-Rakete und ihrer mobilen Startplattform auftraten. Die zweitägige „Wet Dress Rehearsal“ (WDR) durchlief viele Meilensteine, doch ein sprunghafter Anstieg der Leckrate bei flüssigem Wasserstoff veranlasste die Flugleiter, den Countdown bei T minus 5 Minuten und 15 Sekunden abzubrechen und mit der Entleerung des Fahrzeugs zu beginnen. Vertreter der Behörde erklärten, dass sie nun den März – das erste verfügbare Startfenster öffnet sich am 6. März um 20:29 Uhr EST (01:26 UTC am 7. März) – als frühestmögliche Gelegenheit für Artemis II ins Auge fassen, während die Teams die Telemetriedaten auswerten und eine zweite Wet Dress Rehearsal planen.

Wasserstofflecks nicht beherrschbar – was schiefgelaufen ist

Das Leck trat an derselben Stelle auf, die die NASA bereits bei Artemis I vor Herausforderungen stellte: den Tail Service Mast Umbilicals (TSMUs), zwei etwa 9 Meter langen Armen, die ultrakalten flüssigen Wasserstoff und flüssigen Sauerstoff aus Bodentanks in die SLS-Kernstufe leiten. An der Rampe verbinden sich die TSMU-Anschlussplatten mit entsprechenden Schnittstellen am Fahrzeug; beim Abheben sollen sie sich sauber trennen. Da flüssiger Wasserstoff nahe −253 °C (−423 °F) gehalten werden muss, können Dichtungen und Weichteile ihre Größe und Steifigkeit so verändern, dass mikroskopische Leckpfade entstehen. Wasserstoffmoleküle sind die kleinsten und leichtesten chemischen Spezies und können durch winzige Defekte entweichen, die bei Raumtemperatur praktisch unsichtbar sind.

Die NASA-Ingenieure akzeptierten geringfügige Undichtigkeiten als normal und überwachen die Wasserstoffkonzentration an der Schnittstelle. Die Verantwortlichen haben einen strikten Sicherheitsgrenzwert festgelegt – etwa 4 Prozent Wasserstoffkonzentration im Anschlussgehäuse –, oberhalb dessen der Betrieb eingestellt werden muss. Während des Tests in dieser Woche wurde dieser Schwellenwert mehrfach überschritten. Die Teams versuchten während der Generalprobe Gegenmaßnahmen: Sie stoppten den Fluss des flüssigen Wasserstoffs, ließen die Schnittstelle erwärmen, damit sich die Dichtungen neu setzen konnten, und passten die Durchflussraten des Treibstoffs an. Den Betankungsteams gelang es zwar zeitweise, das Fahrzeug vollständig mit den mehr als 2,8 Millionen Litern Treibstoff zu beladen, doch ein anschließender Anstieg der Leckrate erzwang den Abbruch des Übungs-Countdowns, noch bevor die Rakete auf interne Stromversorgung umschaltete und ihre Tanks unter Druck setzte.

Wasserstofflecks nicht beherrschbar: Auswirkungen auf Sicherheit und Zeitplan

Wasserstofflecks sind kritisch, da sie die Sicherheit des Personals und der Öffentlichkeit direkt beeinträchtigen und sich auf den Zeitplan auswirken. Wenn die Wasserstoffkonzentration über den Sicherheitsgrenzwert steigt, müssen die Bodenteams die Startrampe räumen und empfindliche Arbeiten einstellen – genau das geschah während der WDR. Die Generalprobe sollte die gesamte Kette der Ereignisse bis kurz vor dem Abheben simulieren, einschließlich der abschließenden Verschlussverfahren: Ein Bodenteam schloss und sicherte die Luke der Orion-Kapsel und bereitete die Räumung der Rampe vor, damit der Countdown in seine terminale Phase eintreten konnte. Ein Ventil an der Lukendruckbeaufschlagung der Orion musste während dieser Arbeiten nachgezogen werden, und bei der Bodenkommunikation kam es zu Audioaussetzern, während die Teams mit den Auswirkungen des kalten Wetters kämpften. Die Leckspitze verhinderte die Ausführung der letzten Checks vor dem Flug – einschließlich der Aktivierung der Hilfstriebwerke (APUs) und einer Lenkprüfung der Haupttriebwerke –, wodurch mehrere Punkte ungeprüft blieben.

Da die WDR eine Generalprobe ist, die darauf ausgelegt ist, Probleme am Boden und nicht erst beim Start aufzudecken, sollte die Verzögerung als besonnene Reaktion betrachtet werden: Die NASA-Manager werden keinen verbindlichen Starttermin festlegen, bis sie die Daten analysiert, die Fehler behoben und eine weitere vollständige Generalprobe abgeschlossen haben. Dieser Prozess könnte direkt an der Startrampe erfolgen oder einen Rücktransport der Rakete in das Vehicle Assembly Building für Reparaturen und zusätzliche Tests erfordern. Beide Optionen sind mit Zeitaufwand verbunden: Ein Rücktransport und Reparaturen dauern in der Regel Wochen; wiederholte Versuche an der Startrampe müssen in enge Zeitfenster passen, die durch die orbitale Geometrie für die geplante Flugbahn von Orion vorgegeben sind.

Missionsprofil und warum das März-Fenster entscheidend ist

Artemis II ist der erste bemannte Flugtest im Plan der NASA, Menschen zum Mond zurückzubringen. Vier Besatzungsmitglieder – Kommandant, Pilot und Missionsspezialisten – werden in der Orion-Raumkapsel einen Mondvorbeiflug absolvieren. Dabei wird eine freie Rückkehrbahn um die Rückseite des Mondes genutzt, um sicherzustellen, dass das Raumschiff auch bei Problemen sicher zur Erde zurückkehren kann. Die Mission landet nicht, ist aber ein entscheidender Schritt zur Validierung der Orion, der SLS-Rakete im bemannten Modus und der integrierten Bodenoperationen vor späteren Missionen, die die Landung von Astronauten am Mondsüdpol zum Ziel haben.

Da die Position des Mondes im Verhältnis zur Erde die Flugbahnen einschränkt, gibt es für Artemis II jeden Monat nur wenige Startgelegenheiten, die die geplante freie Rückkehrbahn und einen sicheren Wiedereintrittskorridor ermöglichen. Die frühestmögliche Gelegenheit nach der WDR dieser Woche ist der 6. März (ein zweistündiges Fenster, das um 20:29 Uhr EST öffnet). Aus diesem Grund hat die NASA das offizielle Ziel auf März verschoben, um die „frühestmögliche Startgelegenheit“ zu nutzen, während die Teams eine zweite vollständige Generalprobe vorbereiten.

Operative Lehren und die Geschichte des Leck-Problems

Der Umgang mit Wasserstoff ist seit langem eine schwierige ingenieurtechnische Herausforderung für die Raumfahrt. Bereits die Artemis-I-Kampagne im Jahr 2022 stieß auf ähnliches Leckverhalten; das Fahrzeug startete schließlich, nachdem die Teams die Wasserstoff-Ladeverfahren angepasst und operative Umgehungen geschaffen hatten. Diese Erfahrung prägt das aktuelle Vorgehen: Anstatt einen Start zu überstürzen, behandeln die Manager das Ergebnis der WDR als verwertbare Daten. Sie kehren in die Entwicklungslabore und zu den Flugkontrollkonsolen zurück, um die Messwerte der Sensoren an der TSMU-Schnittstelle, das Ventilverhalten und Umgebungseffekte wie die kalte Luft zu analysieren, die in dieser Woche die Kamerasysteme und Audioanlagen an der Startrampe beeinträchtigt hat.

Zu den Optionen gehört nun die Wiederholung der WDR mit angewandten Korrekturen oder der Rücktransport des Fahrzeugs in das Vehicle Assembly Building für Hardware-Änderungen und gründlichere Inspektionen. Ein Rücktransport kann Tage in Anspruch nehmen, und die Durchführung der Korrekturarbeiten Wochen; die Wiederholung der Proben an der Rampe verbraucht ebenfalls begrenzte Zeit im Kalender rund um die akzeptable Mondgeometrie. Anforderungen an die Flugsicherheit sorgen für weitere Einschränkungen – zum Beispiel legt die Scharfschaltung des Flugabbruchsystems ein 20-tägiges Zeitfenster für die Startvorbereitungen fest, was das Timing möglicher Folgeversuche beeinflusst.

Was dies für die Crew und das Programm bedeutet

Die Artemis-II-Besatzung befand sich vor der Generalprobe in medizinischer Quarantäne; laut NASA werden sie entlassen, um ihr Training wiederaufzunehmen und den neuen Starttermin abzuwarten. Verzögerungen wie diese bringen Astronautenpläne, Missionsbereitschaft und öffentliche Erwartungen durcheinander, aber sie sind genau der Zweck einer WDR: Probleme aufzudecken und zu beheben, während das Fahrzeug noch am Boden ist. Die NASA hat betont, dass die Sicherheit für Astronauten, Mitarbeiter und die Öffentlichkeit oberste Priorität hat und dass sie erst fortfahren werden, wenn sie sicher sind, dass Hardware und Verfahren bereit sind.

Programmatisch verdeutlicht der Vorfall die Abwägungen beim Betrieb eines großen, komplexen Startsystems: Ausgereifte Startrampen, neue Schwerlastraketen und ultrakalte Treibstoffe bringen jeweils Fehlermöglichkeiten mit sich, die in Tests aufgespürt werden müssen. Die Artemis-Architektur – Orion, SLS, Bodensysteme und neue operative Praktiken – wird in Echtzeit erprobt. Die während dieser WDR erfassten Daten werden darüber entscheiden, ob die Behörde einen Start im März anstreben kann, eine kurze Verlängerung für zusätzliche Tests an der Rampe benötigt oder einen Rücktransport für Reparaturen planen muss.

Vorerst werden die Ingenieure die Telemetriedaten der Tank- und Nabelschnursensoren genau analysieren, das Verhalten von Dichtungen und Ventilen bei kryogenen Temperaturen überprüfen und Lösungen in Hardware-Laboren testen. Ziel ist es nicht nur, dieses spezielle Leck zu beheben, sondern ein wiederholbares, risikoarmes Verfahren für die Betankung der Rakete im bemannten Betrieb zu etablieren – ein notwendiger Schritt, bevor das Artemis-Programm seine nächsten, noch bedeutenderen Missionen zur Rückkehr von Menschen auf die Mondoberfläche durchführen kann.

Quellen

• NASA (Pressematerialien zur Artemis II Wet Dress Rehearsal und zum Startbetrieb)
• Kennedy Space Center (Operationen an der Startrampe und im Vehicle Assembly Building)
• Technische Briefings des NASA-Artemis-Programms und SLS/Orion-Systemdokumentation