De astronauten die vorige maand het Starliner-ruimtevaartuig van Boeing naar het internationale ruimtestation vlogen, weten nog steeds niet wanneer ze naar de aarde zullen terugkeren.
Astronauten Butch Wilmore en Suni Williams waren 51 dagen in de ruimte, zes weken langer dan oorspronkelijk gepland, als veldingenieurs vanwege problemen met het voortstuwingssysteem van de Starliner.
De problemen zijn tweeledig. De reactiecontrole-stuwraketten van het ruimtevaartuig raakten oververhit en sommige werden uitgeschakeld toen de Starliner op 6 juni het ruimtestation naderde. Een afzonderlijk, hoewel mogelijk gerelateerd probleem betreft een heliumlek in het voortstuwingssysteem van het ruimtevaartuig.
Donderdag zeiden managers van NASA en Boeing dat ze nog steeds van plan zijn Wilmore en Williams aan boord van het Starliner-ruimtevaartuig naar huis te brengen. De afgelopen weken hebben grondteams boegschroeftests uitgevoerd op een testlocatie in White Sands, New Mexico. Dit weekend zijn Boeing en NASA van plan de stuwraketten van het ruimtevaartuig in een baan om de aarde te brengen om hun prestaties te testen terwijl ze aangemeerd zijn bij het ruimtestation.
“Ik denk dat we dichter bij die laatste delen van de reden voor de vlucht beginnen te komen om ervoor te zorgen dat we veilig thuis kunnen komen, en dat is nu onze primaire focus”, zei Stich.
De problemen hebben geleid tot speculaties dat NASA zou kunnen besluiten Wilmore en Williams terug te brengen naar de aarde aan boord van het SpaceX Crew Dragon-ruimtevaartuig. Eén Crew Dragon ligt momenteel aangemeerd op het station, en een andere zal volgende maand met een nieuwe bemanning worden gelanceerd. Steve Stich, manager van NASA’s commerciële bemanningsprogramma, zei dat het bureau back-upplannen heeft overwogen om de Starliner-bemanning naar huis te brengen met een SpaceX-capsule, maar de belangrijkste focus blijft het naar huis brengen van de astronauten met de Starliner.
“Onze belangrijkste optie is om de missie te voltooien”, zei Stich. “Er zijn veel goede redenen om deze missie te voltooien en Butch en Suni thuis te brengen in de Starliner. De Starliner is, net als een ruimteschip, ontworpen om een bemanning in de cockpit te hebben.”
Starliner werd op 5 juni gelanceerd vanaf het Cape Canaveral Space Force Station in Florida. Wilmore en Williams zijn de eerste astronauten die de ruimte in vliegen aan boord van de commerciële bemanningscapsule van Boeing, en deze testvlucht is bedoeld om de weg vrij te maken voor toekomstige operationele vluchten voor wisselende bemanningen van vier van en naar het Internationale Ruimtestation.
Zodra NASA de Starliner volledig heeft gecertificeerd voor operationele missies, zal het agentschap over twee ruimtevaartuigen beschikken voor vluchten naar het station. De Crew Dragon van SpaceX vliegt sinds 2020 met astronauten.
Testen, testen en nog eens testen
NASA heeft de duur van de Starliner-testvlucht verlengd om tests uit te voeren en gegevens te analyseren in een poging vertrouwen te krijgen in het vermogen van het ruimtevaartuig om zijn bemanning veilig naar huis terug te brengen en om de grondoorzaken van oververhitting van de boegschroef en heliumlekken beter te begrijpen. Deze problemen zitten in de servicemodule van de Starliner, die bij terugkeer in de atmosfeer wordt uitgeworpen en opbrandt, terwijl de herbruikbare bemanningsmodule, met astronauten erin, parachuteert naar een airbaglanding.
De belangrijkste van deze tests was een reeks testvuren van Starliner-stuwraketten op de grond. Deze boegschroef is afkomstig uit een set hardware die gepland was voor een toekomstige Starlink-missie, en ingenieurs voerden een stresstest uit door hem meerdere keren af te vuren om de reeks pulsen te repliceren die hij tijdens de vlucht zou zien. Bij de tests werden twee vluchtsequenties naar het ruimtestation gesimuleerd en vijf sequenties die de boegschroef zou uitvoeren tijdens de scheiding en de deorbit om terug te keren naar de aarde.
“Deze boegschroef heeft veel boost gekregen, misschien zelfs meer dan wat we tijdens de vlucht zouden verwachten, en agressiever in termen van twee hellingen en vijf afdalingen”, zei Stich. “Wat we met stuwraketten zagen, is dezelfde soort achteruitgang van de stuwkracht die we in een baan om de aarde zien. Bij een aantal boegschroeven (op de Starliner) zien we verminderde stuwkracht, wat belangrijk is.”
De vluchtcomputer van Starliner schakelde vorige maand vijf van de 28 stuwraketten van het Aerojet Rocketdyne Reaction Control System uit tijdens een ontmoeting met het ruimtestation. Vier van de vijf stuwraketten werden geborgen na oververhitting en verlies van stuwkracht, maar ambtenaren verklaarden dat een van de stuwraketten onbruikbaar was.
De op de grond geteste boegschroef vertoonde soortgelijk gedrag. Inspecties van de stuwraketten bij White Sands brachten een uitpuilende Teflon-afdichting in de oxidatieklep aan het licht, die de stroom stikstoftetroxide-drijfgas zou kunnen beperken. De stuwraketten, die elk ongeveer 85 pond stuwkracht genereren, verbruiken stikstoftetroxide, of NTO, een oxidatiemiddel en mengen dit met hydrazinebrandstof voor verbranding.
Een bewegend ventiel, vergelijkbaar met een opblaasventiel op een band, is ontworpen om te openen en te sluiten zodat stikstoftetroxide in het drijfgas kan stromen.
‘Die haak heeft een teflon-afdichting aan het uiteinde,’ zei Nappi. “Door de verwarming en het natuurlijke vacuüm dat ontstaat wanneer de stuwraketten vuren, wordt die afdichting vervormd en puilt deze zelfs een beetje uit.”
Stich zei dat ingenieurs de integriteit van de Teflon-afdichting evalueren om te bepalen of deze intact kan blijven door het vrijkomen en verlaten van het Starliner-ruimtevaartuig. Boegschroeven zijn niet nodig als de Starliner aan het ruimtestation is vastgemaakt.
“Kan die zeehond de rest van de vlucht overleven? Dat is het belangrijkste deel,” zei Stich.