X-33

Größenvergleich zwischen der X-33 und der „Venture Star“ (künstlerische Darstellung)
Test des RS-2200-Aerospike-Triebwerks (2001)

X-33 ist die Bezeichnung eines verkleinerten unbemannten Prototyps für einen von Lockheed Martin projektierten Nachfolger des Space Shuttles, der die Bezeichnung „Venture Star“ trug[1]. Es sollte eine vollständig wiederverwendbare Raumfähre entstehen, die senkrecht mit Hilfe von neuartigen Aerospike-Triebwerken starten, einstufig den Orbit erreichen und abschließend wie ein Flugzeug wieder landen sollte.[2]

Entwicklungsgeschichte

Projektdefinition

Am 2. Juli 1996 wählte die NASA Lockheed Martin Skunk Works aus, um X-33, einen Prototyp und Erprobungsträger für neue Technologien, zu entwickeln und zu bauen. Daneben hatten auch Rockwell und McDonnell Douglas Angebote abgegeben. Die X-33 war Teil des Reusable-Launch-Vehicle-Programms (RLV, Programm zu Entwicklung eines wiederverwendbaren Raumfahrzeugs), dass auch die DC-X (Delta Clipper) und die X-34 umfasste und die Grundlagen für den Bau eines neuen, kostengünstig betreibbaren Raumschiffs schaffen sollte. Zukünftige Raumschiffe sollten "innerhalb weniger Tage, statt Monate" für den nächsten Flug vorbereitet werden könne und die Startkosten von damals 10.000 US-Dollar/Pfund auf ein Zehntel reduzieren.[2]

X-33 sollte Testflüge in der Erdatmosphäre mit Geschwindigkeiten von bis zu Mach 15 und Höhen von über 70 Kilometern durchführen[2]. Dabei sollten sie von zwei bei Rocketdyne entwickelten XRS-2200 Linear-Aerospike-Triebwerken angetrieben werden. Als Treibstoff dienten flüssiger Sauerstoff und flüssiger Wasserstoff (O2 (l) + H2 (l) oder englisch LOX/LH2). Beide sollten in internen Tanks aus Faserverbundwerkstoff in Wabenkern-Sandwichbauweise mitgeführt werden, was ebenfalls eine Neuentwicklung darstellte und bei Einstellung des Projekts zum ausschlaggebenden Punkt werden sollte.

Der Hitzeschutzschild sollte aus einem neuartigen metallischen Material bestehen, was ihn sicherer und günstiger als den keramischen Schild des Space Shuttles, der gewaltige Wartungskosten verursachte, machen sollte.

Entwicklung des Prototyps

Anfang 1997 wurde über Windkanalversuche in einem 0,56-m-Helium-Windkanal (22-Zoll) berichtet. Darin wurden kleine X-33-Modelle von etwa 15 Zentimetern Größe unter Bedingungen getestet, die bis zu Mach 20 entsprechen.[3]

Testflug eines X-33-Modells 1998

1998 wurden Flugversuche mit einem Modell durchgeführt. Als Trägerflugzeug für den Abwurf kam ein ferngesteuertes unbemanntes Flugzeug zum Einsatz[4]

Am 29. September 2000 gab die NASA in einer Pressemitteilung bekannt, dass die X-33 zu 75 % fertiggestellt sei und 90 % aller Teile produziert sind[5].

Bau der Starteinrichtungen

X-33-Startanlage (1998)

Am 14. November 1997 fand die Grundsteinlegung für die Startanlage der X-33 auf der Edwards Air Force Base (Area 1-54[6]) statt. Zu dieser Zeit waren 15 Testflüge ab Juli 1999 geplant. Zu den Startanlagen gehörte u. a. eine Schwenkvorrichtung zum Aufrichten des Fluggeräts, ein zurückfahrbarer Hangar, Tankanlagen und Flammgraben. Der Leitstand sollte in einem bereits bestehenden Raum auf dem Gelände eingerichtet werden. Als Landebahnen wurden das Michael Army Air Field des Dugway Proving Grounds/Utah und die Malmstrom Air Force Base/Montana vorgesehen.[7]

Programmende

Aufgrund von Problemen bei der Entwicklung und Fertigung wurde das Venture-Star-Programm und damit auch die zu 85 % fertiggestellte X-33 am 1. März 2001 offiziell von der NASA aufgegeben. Ursprünglich sollten die Wasserstofftanks aus Faserverbundwerkstoff bestehen, was jedoch massive Probleme bereitete. Auf den Vorschlag der Ingenieure, die Tanks wie für die Vorgänger und wie für den Sauerstofftank des Venture Stars aus Aluminium zu fertigen, reagierte der damalige NASA-Direktor Ivan Bekey ablehnend mit einer Rede vor den entsprechenden Ausschüssen des Repräsentantenhauses. Er argumentierte, der Hauptzweck des X-33-Programms sei, alle neuen Technologien in ihrem Zusammenspiel an einem Fahrzeug zu testen, weswegen bei der Verwendung von Aluminium die Struktur und ihre Interaktion mit den Tanks sowie ihre Unterstützung für das Hitzeschutzsystem nicht getestet werden könnten. Zu den Verbundwerkstoff-Tanks zurückzukehren hätte jedoch eine komplette Neuentwicklung des Venture Stars gefordert, welche den Kostenplan überstieg, worauf das Projekt schließlich eingestellt wurde.[8] Andererseits lief die Entwicklung des neuartigen Aerospike-Triebwerks weitgehend erfolgreich. Außerdem wurde auf der Edwards Air Force Base eine Startrampe für die X-33 errichtet. Insgesamt wurden bis zur Einstellung des X-33-Programms von der NASA 912 Millionen und von Lockheed Martin 357 Millionen Dollar investiert. Davon floss etwa die Hälfte in die Entwicklung des XRS-2200-Triebwerkes.

X-33 in der Science-Fiction-Literatur

Siehe auch

Weblinks

Commons: X-33 – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Einzelnachweise

  1. ↑ NASA - X-33 fact sheet. Abgerufen am 29. Juli 2018 (englisch).
  2. ↑ a b c X33 History Project Fact Sheet #3. NASAHistory Division, 23. September 1998, abgerufen am 13. Januar 2019 (englisch).
  3. ↑ X-33 Wind Tunnel Testing Continues at NASA Langley Research Center. A composite model of the X-33 is tested in NASA Langley's 22-Inch Mach 20 Helium Tunnel. NASA News Photo Release 97-004, 21. Januar 1997, abgerufen am 13. Januar 2019 (englisch).
  4. ↑ X-33 air drop model - takeoff with mothership. Photo Number: EC98-44814-8. NASA, 1998, abgerufen am 12. Januar 2019 (englisch).
  5. ↑ NASA, LOCKHEED MARTIN AGREE ON X-33 PLAN. NASA Pressemitteilung 00-157. NASA, 29. September 2000, abgerufen am 13. Januar 2019 (englisch).
  6. ↑ X-33 Launch Complex (Area 1-54). (PDF) USAF, archiviert vom Original (nicht mehr online verfügbar) am 5. Juni 2011; abgerufen am 30. Juni 2011 (englisch).
  7. ↑ X-33 LAUNCH FACILITY GROUNDBREAKING HELD. NASA News Release 97-266. 14. November 1997, abgerufen am 13. Januar 2019 (englisch).
  8. ↑ X-33/VentureStar – What really happened – NASASpaceFlight.com. Abgerufen am 29. Juli 2018 (amerikanisches Englisch).
Experimentalflugzeuge der USA


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X-33 air drop model.jpg
A en:radio controlled model aircraft, acting as a miniature mothership, carries aloft a model of the en:X-33. en:Dryden Flight Research Center engineer R. Dale Reed began using model drop tests in the early 1960s to test different en:lifting body shapes. This included the first tests of the M2-F1, and later the M2-F2, Hyper III, and en:X-38 designs. The X-33 model is mounted under the Mothership's right boom. After reaching the desired altitude, the X-33 model was released and glided back to a landing.
Artist concept of X-33 and Reusable Launch Vehicle (RLV) DVIDS713464.jpg
This artist's rendering depicts the NASA/Lockheed Martin X-33 technology demonstrator alongside the Venturestar, a Single-Stage-To-Orbit (SSTO) Reusable Launch Vehicle (RLV). The X-33, a half-scale prototype for the Venturestar, is scheduled to be flight tested in 1999. NASA's Dryden Flight Research Center, Edwards, California, plays a key role in the development and flight testing of the X-33. The RLV technology program is a cooperative agreement between NASA and industry. The goal of the RLV technology program is to enable signifigant reductions in the cost of access to space, and to promote the creation and delivery of new space services and other activities that will improve U.S. economic competitiveness. NASA Headquarter's Office of Space Access and Technology is overseeing the RLV program, which is being managed by the RLV Office at NASA's Marshall Space Flight Center, located in Huntsville, Alabama. The X-33 was a wedged-shaped subscale technology demonstrator prototype of a potential future Reusable Launch Vehicle (RLV) that Lockheed Martin had dubbed VentureStar. The company had hoped to develop VentureStar early this century. Through demonstration flight and ground research, NASA's X-33 program was to provide the information needed for industry representatives such as Lockheed Martin to decide whether to proceed with the development of a full-scale, commercial RLV program. A full-scale, single-stage-to-orbit RLV was to dramatically increase reliability and lower costs of putting a pound of payload into space, from the current figure of $10,000 to $1,000. Reducing the cost associated with transporting payloads in Low Earth Orbit (LEO) by using a commercial RLV was to create new opportunities for space access and significantly improve U.S. economic competitiveness in the world-wide launch marketplace. NASA expected to be a customer, not the operator, of the commercial RLV. The X-33 design was based on a lifting body shape with two revolutionary "linear aerospike" rocket engines and a rugged metallic thermal protection system. The vehicle also had lightweight components and fuel tanks built to conform to the vehicle's outer shape. Time between X-33 flights was normally to have been seven days, but the program had hoped to demonstrate a two-day turnaround between flights during the flight-test phase of the program. The X-33 was to have been an unpiloted vehicle that took off vertically like a rocket and landed horizontally like an airplane. It was to have reached altitudes of up to 50 miles and high hypersonic speeds. The X-33 program was managed by the Marshall Space Flight Center and was to have been launched at a special launch site on Edwards Air Force Base. Due to technical problems with the liquid hydrogen tank, and the resulting cost increase and time delay, the X-33 program was cancelled in February 2001. NASA Identifier: NIX-ED97-43929
Twin Linear Aerospike XRS-2200 Engine.jpg
The test of twin Linear Aerospike XRS-2200 engines, originally built for the X-33 program, was performed on August 6, 2001 at NASA's Stennis Space Center, Mississippi. The engines were fired for the planned 90 seconds and reached a planned maximum power of 85 percent. NASA's Second Generation Reusable Launch Vehicle Program , also known as the Space Launch Initiative (SLI), is making advances in propulsion technology with this third and final successful engine hot fire, designed to test electro-mechanical actuators. Information learned from this hot fire test series about new electro-mechanical actuator technology, which controls the flow of propellants in rocket engines, could provide key advancements for the propulsion systems for future spacecraft. The Second Generation Reusable Launch Vehicle Program, led by NASA's Marshall Space Flight Center in Huntsville, Alabama, is a technology development program designed to increase safety and reliability while reducing costs for space travel. The X-33 program was cancelled in March 2001.
X33 Launch Facility.JPG
Edwards Air Force Base X-33 launch facility —— designed to inspect, fuel and launch the X-33. This is a derivative work, based upon original NASA image posted online: X-33 launch site at Edwards Air Force Base.