Space Transportation System
STS

Shuttle-C: Die ehemalige Konzeptstudie zur Ergänzung des STS

Beim "Shuttle-C" handelt es sich um eine unbemannte Frachtversion des Shuttles. Es sollte in den späten 80er-Jahren eine kostengünstige Weiterentwicklung des aktuellen Space Shuttles darstellen. Es war geplant, bereits Ende 1994 möglicherweise Nutzlasten von 45 bis 77 Tonnen in eine Erdumlaufbahn zu befördern. Das einzige neue Element des Shuttle-C wäre ein zylindrischer Nutzlastträger mit einer 25m (82 Fuß) langen Nutzlastbucht und einem Durchmesser von 4,5m (15 Fuß). Die übrigen Elemente wie Haupttriebwerke, externer Tank sowie die Booster wären vom Space Shuttle-Programm anfänglich eins zu eins übernommen worden.

Fotomontage vom ModellBereits 1975 gab es erste Überlegungen, als Ersatz für die Saturn V-Rakete einen neuen, unbemannten Schwerlastträger zu entwickeln. Dieses SDV (Shuttle-Derived Vehicle) sollte bereits vom damals sich noch in der Entwicklungsphase befindlichen Space Transportation System (STS) abgeleitet werden. Die Planungen kamen aufgrund der Verzögerungen mit dem Space Shuttle-Programm die folgenden Jahre kaum voran. Das änderte sich schlagartig nach der Challenger-Katastrophe 1986. Ziel war es nun, durch unbemannte Starts das Risiko für die Crews zu verringern, die Startfrequenz zu erhöhen und gleichzeitig so große und schwere Fracht zu starten, die die Nutzlastkapazität des Space Shuttle deutlich überstieg. Unter mehreren Entwürfen konzentrierte sich die NASA ab 1987 auf das Konzept des Shuttle-C (C für Cargo). Es war geplant, bereits Ende 1994 möglicherweise Nutzlasten von 45 bis 77 Tonnen in eine Erdumlaufbahn zu befördern, beispielsweise Elemente der geplanten US-Raumstation Freedom. Um Entwicklungskosten zu sparen, das Handling bei der System-Integration zu vereinfachen und aufwendige Anpassungen an den Startanlagen zu vermeiden sollten möglichst viele STS-Komponenten Verwendung finden.

Das Shuttle-C sah anfänglich die eins-zu-eins Übernahme des externen Tanks und der beiden seitlichen Booster vor. Die einzige Neuentwicklung des Shuttle-C wäre das Expendable Cargo Element (ECE) gewesen. Dieses bestand seinerseits aus zwei Teilen:
Der vordere Teil war ein zylindrischer Nutzlastträger mit einer konusförmigen Bugspitze, abgeleitet von der neuentwickelten Titan IV-Rakete. Der Nutzlastträger war als konventionelle Aluminium-Konstruktion in Spantenbauweise konzipiert. Die Nutzlastbucht war 25m lang mit einem Durchmesser von 4,5m. Die Nutzlast sollte entweder mittels der geplanten Transferstufe des Orbital Maneuvering Vehicle (OMV) abgesetzt werden, oder ein OMV, das sich bereits in der Umlaufbahn befand, sollte an das CE andocken und die Nutzlast abtransportieren; oder das ECE selbst sollte verwendet werden, um die Nutzlast in ihre endgültige Umlaufbahn zu bringen und freizusetzen.
Der hintere Teil war deutlich komplizierter und entsprach weitgehend der Schubstruktur (sog. Boattail) des Space Shuttle. Es nahm die komplette Stromversorgung durch APU´s und die Avionik einschließlich der GPC-Flugsteuerungscomputer auf. Zur Lagekontrolle und Manövrierbarkeit in der Umlaufbahn wurden die Gondeln des Orbital Manoeuvring System (OMS) und Reaction Control System (RCS) fast baugleich zum Space Shuttle übernommen. Zur Schubunterstützung und Eintritt in die Erdumlaufbahn war der Einsatz von zwei Shuttle-Haupttriebwerken (SSME) vorgesehen, bei schwereren Nutzlasten sogar drei SSME. Dabei sollten originale Shuttle-Triebwerke eingebaut werden, die bereits bei mehreren Shuttle-Missionen verwendet wurden und ihr Betreibszeitende fast erreicht hatten.

Zu Demonstrationszwecken erfolgte am Marshall Space Flight Center der NASA der Bau eines Prototypen in Originalgröße. Das ausführende Unternehmen Essex Corp. benutze dazu eine leicht modifizierte Raketenspitze und den Nutzlastträger einer Titan IV. Für die Shuttle-Schubstruktur wurde auf den in den 1970er Jahren für das SSME-Entwicklungsprogramm gebauten Strukturbauteil Main Propulsion Test Article (MPTA-098) zurückgegriffen, den man um OMS-Gondeln ergänzte, die ursprünglich für die Überführungsflüge des Space Shuttle-Prototypen OV-101 Enterprise gebaut wurden. Am 19. April 1989 wurde das imposante Shuttle-C Mockup im Gebäude 4705 des MSFC der Öffentlichkeit vorgestellt. Berechnungen der NASA ergaben, dass ab 1994 pro Jahr 14 Space Shuttles und 10 Shuttle-Cs könnten mit den bestehenden Einrichtungen des Kennedy Space Center hätten gestartet werden können. Diese Annahmen stellten sich aber schnell als viel zu optimistisch heraus. Ebenso wurden die Kosten für den Bau und Einsatz des Shuttle-C unterschätzt und die US Air Force zog sich aus dem Programm zurück und konzentrierte sich auf die Entwicklung der Titan IV-Trägerrakete. Aufgrund dessen wurde das Programm 1990 beendet, obwohl auch in den Jahren danach immer wieder Überlegungen angestrengt wurden, aus dem STS ein ELV (Expendable Launch System) zu entwickeln. Letztendlich führten diese Überlegungen über die Ares-Trägerrakete des kurzlebigen Constellation-Programms zum aktuellen NASA-Mondprogramm Artemis mit dem Space Launch System (SLS) und der Orion-Kapsel.

Danksagung:
Sehr herzlich danke ich Dennis R. Jenkins für die freundliche Genehmigung (2018), die detaillierten Shuttle-C-Illustrationen auf meiner website nachveröffentlichen zu dürfen.
Ich weise ausdrücklich darauf hin, dass jede weitere Verbreitung ohne Zustimmung des Rechteinhabers eine Verletzung dieser Urheberrechte darstellt.