Space Shuttle Main Engine

Testlauf eines SSME-Triebwerks

Schema

Space Shuttle Main Engine (SSME) oder Aerojet Rocketdyne RS-25 ist ein Raketentriebwerk, das flüssigen Sauerstoff als Oxidationsmittel und flüssigen Wasserstoff als Treibstoff verwendet. Das SSME fungierte als Haupttriebwerk des Space Shuttles, drei Triebwerke waren am Heck des Orbiters montiert, die Treibstoffkomponenten befanden sich im großen Außentank. Zukünftig soll das RS-25 als Haupttriebwerk des Space Launch Systems wieder eingesetzt werden.

Das SSME beruhte auf einem Patent der MBB Ottobrunn (USP 3,595,025) und wurde gemeinsam mit Rocketdyne entwickelt. Es wurde dann von Pratt & Whitney Rocketdyne gebaut und besitzt eine Masse von 3,2 Tonnen. Die Schubdüse hat eine Länge von 2,87 Metern und einen maximalen Durchmesser von 2,39 Metern. Es ist wiederverwendbar und sollte bis zu 55 mal bei einem Maximalschub von 109 % wiederverwendet werden können.^[1] Diese Anzahl wurde allerdings nie erreicht.

Aufgrund seiner Wiederverwendbarkeit und hohen Effizienz sowie der Komplexität ist das Triebwerk sehr teuer in der Herstellung und Wartung. Inoffiziell gaben NASA-Mitarbeiter den SSME-Herstellungspreis mit rund 50 Millionen US-Dollar pro Stück an.^[2]

Jeder Space Shuttle Orbiter war mit drei Haupttriebwerken ausgerüstet, deren Brenndauer beim Start etwa achteinhalb Minuten betrug. Während der weiteren Mission wurden die SSME nicht mehr benötigt. Zum Manövrieren in der Umlaufbahn verwendete die US-Raumfähre das Reaction Control System sowie das Orbital Maneuvering System. Getestet wurden die Haupttriebwerke für das Space-Shuttle-Programm mit dem Main Propulsion Test Article (MPTA-098).

Die Haupttriebwerke des Orbiters

Sie waren kardanisch aufgehängt und hydraulisch um 10,5° schwenkbar. So konnte das Drehmoment ausgeglichen werden, das durch die Änderung von Schwerpunktlage und Schubvektor nach Ausbrennen und Abwurf der Booster auftrat.

Im Gegensatz zu den Feststoffraketen konnte bei den Flüssigkeitstriebwerken jedoch der Schub geregelt werden oder sie konnten im Flug im Falle einer Funktionsstörung abgestellt werden. Bei mehreren Missionen wurden die Haupttriebwerke kurz vor dem Zünden der Feststoffraketen wieder abgeschaltet und somit der Start abgebrochen. In der Aufstiegsphase der Challenger während der Mission STS-51-F schaltete sich das mittlere Haupttriebwerk aufgrund einer Störung nach fünf Minuten Flugzeit automatisch ab. Trotz des geringeren Schubes konnte ein sogenannter Abort to Orbit durchgeführt und die meisten Missionsziele erreicht werden, wenn auch in einer niedrigeren Umlaufbahn als ursprünglich geplant.

Die SSME gehörten zu den leistungsfähigsten Triebwerken in der Geschichte der Raumfahrt. Jedes Triebwerk produzierte über 2000 kN Schub. In der Brennkammer betrug die Temperatur 3300 °C. Durch Turbopumpen wurde der Treibstoff mit etwa 450 Bar und der Oxidator mit rund 300 Bar zur Brennkammer gefördert. Die Hochdruckpumpen arbeiten mit Drehzahlen von 35.360/min und 28.120/min.

Der Erstlauf eines SSME fand im Oktober 1975 statt. Während der Erprobung kam es zu zahlreichen Problemen. Bei einem Test explodierte ein Triebwerk und zerstörte den Teststand.

Das RS-25 soll zukünftig als Hauptantrieb des neuen amerikanischen Trägersystems SLS dienen. Die nach dem Ende des Space-Shuttle-Programmes übrig gebliebenen 16 Exemplare der letzten Entwicklungsstufe (RS-25D) sollen bei den ersten Flügen des SLS verwendet werden, danach soll eine vereinfachte Version des Triebwerks (RS-25E) im SLS zum Einsatz kommen. Hierzu hat die NASA bei Aerojet Rocketdyne im November 2015 weitere sechs neue Motoren bestellt. Der Vertrag beinhaltet die Wiederaufnahme der seit zehn Jahren eingemotteten Produktionsstätten sowie die Herstellung der Motoren bis 2022 oder 2023 bei einem Gesamtvolumen von 1,16 Milliarden US-Dollar.^[3]