| Teil einer Serie über |
| Privater Raumflug |
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Cygnus ist ein unbemanntes, nicht wiederverwendbares amerikanisches Frachtraumschiff, das für Versorgungsmissionen zur Internationalen Raumstation (ISS) entwickelt wurde. Es wurde ursprünglich von der Orbital Sciences Corporation mit finanzieller Unterstützung der NASA im Rahmen des Programms „Commercial Orbital Transportation Services“ (COTS) gebaut. Das Raumschiff besteht aus einem druckbeaufschlagten Frachtmodul – das weitgehend auf dem Mehrzweck-Logistikmodul basiert und von Thales Alenia Space gebaut wurde – und einem Servicemodul, das vom Satellitenbus GEOStar von Orbital abgeleitet ist . Nach einem erfolgreichen Demonstrationsflug im Jahr 2013 erhielt Orbital einen Vertrag über kommerzielle Versorgungsdienste (CRS).
Im Laufe der Zeit wurde Cygnus modernisiert, um seine Größe und Leistungsfähigkeit zu steigern. Die Variante Enhanced Cygnus wurde 2015 in Betrieb genommen, die nochmals vergrößerte Cygnus XL folgte 2025. Zu den hinzugefügten Funktionen gehören die Möglichkeit, die Umlaufbahn der ISS anzuheben , die Unterstützung von Nachladeoperationen kurz vor dem Start sowie die Option, nach dem Abkoppeln Sekundärmissionen durchzuführen. Jede Mission endet mit einem kontrollierten, zerstörerischen Wiedereintritt in die Erdatmosphäre, der gleichzeitig die Entsorgung der an Bord der Station anfallenden Abfälle ermöglicht. Neben Cygnus gehörten zu den weiteren Versorgungsraumschiffen der ISS die russische Progress , das europäische Automated Transfer Vehicle (ATV) , das japanische H-II Transfer Vehicle ( H- IITV) und die amerikanische SpaceX Dragon .
Cygnus startet üblicherweise mit der Antares-Rakete des Mutterkonzerns vom Wallops Flight Facility in Virginia, kann aber auch mit anderen Trägerraketen ins All fliegen. Nachdem ein Fehlschlag der Antares-Rakete 2014 den dritten Cygnus-CRS-Flug zerstörte und Wallops beschädigte, erfolgten zwei weitere Missionen 2015 und 2016 mit Atlas-V -Raketen. Zuletzt wurden Cygnus-Missionen 2024 und 2025 mit Falcon-9 -Raketen gestartet; eine weitere ist für 2026 geplant. Diese Missionen werden in Zusammenarbeit mit dem CRS-Konkurrenten SpaceX durchgeführt . Der Name Cygnus leitet sich vom griechischen Wort für Schwan ab und bezieht sich auf das Sternbild Schwan .
Entwicklung
Nach der Ankündigung der Außerdienststellung des Space Shuttles begann die NASA, nach kommerziellen Raumfahrtunternehmen zu suchen, die Fracht zur ISS transportieren konnten. Anfang 2006 startete die NASA ihr Programm „Commercial Orbital Transportation Services “ (COTS), im Rahmen dessen sie nach einem Wettbewerbsverfahren die Entwicklung von Frachtraumschiffen finanziell unterstützen sollte. SpaceX und Rocketplane Kistler erhielten Aufträge im Rahmen des COTS-Programms. Rocketplane Kistler verfehlte jedoch mehrere finanzielle Meilensteine, woraufhin die NASA am 18. Oktober 2007 die Kündigung des Vertrags und eine Neuvergabe nach einer zweiten Ausschreibung bekannt gab. [ 6 ] [ 7 ]
Die Orbital Sciences Corporation beteiligte sich an dieser zweiten Runde und schlug ein weitgehend standardisiertes Design vor. Das Raumschiff mit dem Namen Cygnus sollte um ein Servicemodul herum gebaut werden, das auf dem Star Bus von Orbital basiert , einem seit 1997 im Einsatz befindlichen Satellitenbus . Dieses sollte an ein druckbeaufschlagtes Frachtmodul von Thales Alenia Space angekoppelt werden. Thales Alenia Space hatte auch das MPLM- Frachtmodul für das Space Shuttle, das Frachtmodul für das europäische ATV- Raumschiff und mehrere permanente Module der ISS gebaut . [ 8 ]
Cygnus erhielt im Februar 2008 einen COTS-Vertrag im Wert von 170 Millionen US-Dollar, der später auf 288 Millionen US-Dollar erhöht wurde. Am 23. Dezember 2008 erteilte die NASA Orbital Sciences im Rahmen des Programms „Commercial Resupply Services“ (CRS) einen Auftrag über 1,9 Milliarden US-Dollar. Mit diesem Vertrag verpflichtete sich Orbital Sciences, bis 2016 in acht Cygnus-Raumflügen bis zu 20 Tonnen Fracht zur ISS zu liefern. [ 9 ]
Um Cygnus ins All zu befördern, entwickelte Orbital die Antares-Rakete , die ebenfalls auf kostengünstigere Standardbauteile und -konstruktionen zurückgriff. Konstruktion und Bau der ersten Stufe wurden an ukrainische Unternehmen vergeben und nutzten überholte NK-33- Triebwerke, Überreste der sowjetischen Mondrakete N1 . Die zweite Stufe war die Castor 30 , die Orbital bereits bei einem anderen Raketenprojekt (der Minotaur-C ) eingesetzt hatte und die auf der ersten Stufe einer Peacekeeper -Interkontinentalrakete basierte .
Der erste Cygnus-Flug war ursprünglich für Dezember 2010 geplant, wurde aber mehrfach verschoben. [ 10 ] [ 11 ] Am 21. April 2013 absolvierte die Antares ihren Jungfernflug und beförderte einen Nutzlast-Massensimulator in den niedrigen Erdorbit. Am 18. September 2013 startete Antares erfolgreich ein Cygnus-Raumschiff zu einem Testflug, um an die Internationale Raumstation (ISS) anzudocken. [ 12 ] Am 12. Januar 2014 erreichte die erste planmäßige Cygnus-Versorgungsmission die Raumstation. Die Kapsel transportierte Weihnachtsgeschenke und frisches Obst für die Astronauten. Ihre Ankunft verzögerte sich zunächst aufgrund notwendiger Reparaturen an der Station und später aufgrund von eisigen Temperaturen am Startplatz und Sonneneruptionen, die weitere Verschiebungen erforderlich machten. [ 12 ] [ 13 ]
Mit dem Start von Orb CRS-4 im Dezember 2015 an Bord einer Atlas V feierte die verbesserte Version von Cygnus ihr Debüt. Obwohl der Start ursprünglich für die fünfte Mission geplant war, führte der Fehlschlag von Orb CRS-3 und der darauffolgende Wechsel zur Atlas V zu einer Verzögerung. Die gewonnenen Erkenntnisse zur Packtechnik und die zusätzlichen Fähigkeiten der Atlas ermöglichten jedoch eine Erhöhung der Nutzlast auf 3.500 kg. [ 14 ]
Design
Das Cygnus-Raumschiff besteht aus zwei grundlegenden Komponenten: dem Servicemodul (SM) und dem Druckfrachtmodul (PCM).
Das Satellitenmodul Cygnus basiert auf früheren Produkten von Orbital, darunter die Satellitenbusse GEOStar und LEOStar (gemeinsam als Star Bus bekannt ) und die Raumsonde Dawn . Es hat eine Bruttomasse von 1.800 kg, 32 Triebwerke zur Lageregelung und ein BT-4- Haupttriebwerk [ 15 ] , das mit rund 800 kg hypergolen Treibstoffen, Hydrazin und Stickstofftetroxid, betrieben wird . [ 16 ] [ 17 ] Das Modul kann über zwei Solarpaneele 3,5 kW elektrische Leistung erzeugen. [ 18 ] [ 19 ] Während einer Mission manövriert Cygnus nahe an die Internationale Raumstation (ISS) heran, wo der Roboterarm Canadarm2 das Raumschiff erfasst und an einem gemeinsamen Andockmechanismus festmacht , typischerweise am Nadir-Anschluss (zur Erde gerichtet) des Unity-Moduls . [ 18 ]
Das Druckfrachtmodul (PCM) wird von Thales Alenia Space in Turin , Italien, hergestellt und wurde in verschiedenen Varianten produziert. Die ursprünglichen Standard-PCMs wogen 1.500 Kilogramm (Leergewicht) und waren 5,14 Meter lang. Sie hatten eine Nutzlastkapazität von 2.000 Kilogramm und ein Druckvolumen von 18,9 Kubikmetern. [ 18 ] Die mit dem vierten Cygnus-Raumschiff eingeführte verbesserte Variante mit einem Leergewicht von 1.800 Kilogramm (4.000 lb) verfügt über ein verlängertes PCM mit einer Länge von 6,39 Metern (21,0 ft), wodurch die Nutzlastkapazität auf 3.500 Kilogramm (7.700 lb) – eine Steigerung von 32 % – und das Volumen auf 27 Kubikmeter (950 cu ft) – eine Steigerung von 19,5 % – erhöht werden konnte. [ 20 ] Ab der verbesserten Variante wurden auch die Solarpaneele auf das UltraFlex-System, eine ziehharmonikaartig gefaltete Anordnung, aufgerüstet und die Treibstoffmenge auf 1.218 Kilogramm (2.685 lb) erhöht. Der im August 2023 angekündigte, noch größere Cygnus XL nahm im September 2025 mit der NG-23-Mission seinen Dienst auf. [ 4 ] [ 21 ] Er ist 7,89 Meter lang, trägt eine Nutzlast von 5.000 Kilogramm (11.000 Pfund), was einer Steigerung von 19,5 % entspricht, und bietet ein Volumen von 36 Kubikmetern (1.300 Kubikfuß), was einer Steigerung von 15,5 % entspricht. [ 4 ]
Eine frühere Version von Cygnus hätte das PCM durch das Unpressurized Cargo Module (UCM) ersetzt, basierend auf dem ExPRESS Logistics Carrier der NASA . Dieses UCM wäre für den Transport von druckloser Fracht, wie beispielsweise den Orbital Replacement Units (ORU) für die ISS , eingesetzt worden . [ 10 ] [ 22 ] Eine weitere vorgeschlagene Variante hätte das PCM durch das Return Cargo Module (RCM) ersetzt, wodurch Cygnus Fracht zur Erde zurückbringen könnte. [ 10 ]
Cygnus bietet keine Möglichkeit zur Rückführung von Fracht. Es kann jedoch mit veralteter Ausrüstung, festen Abfällen wie Fäkalien und Müll von der ISS beladen werden, die beim Wiedereintritt von Cygnus in die Erdatmosphäre verglühen . [ 23 ]
Vorgeschlagene Variante des Lunar-Gateway-Moduls
Im August 2019 entschied sich die NASA, den Entwurf für das Minimale Wohnmodul (Habitation and Logistics Outpost, HALO) des Lunar Gateway exklusiv an Northrop Grumman Innovation Systems zu vergeben. Northrop Grumman Innovation Systems bot einen minimalistischen Entwurf mit den Maßen 6,1 m × 3 m an, der direkt auf dem Enhanced Cygnus basierte, sowie einen größeren Entwurf mit den Maßen 7 m × 4,4 m [ 24 ] [ 25 ] , der über radiale Andockports, außen angebrachte Radiatoren (BMRs), Batterien und Kommunikationsantennen verfügte. Northrop Grumman Innovation Systems entschied sich für den minimalistischen Entwurf, da dieser die Kompatibilität der Komponenten und beschleunigte Tests der Lebenserhaltungssysteme auf bestehenden Cygnus-Raumschiffen ermöglichte. [ 26 ] [ 27 ] Am 5. Juni 2020 erteilte die NASA Northrop Grumman Innovation Systems einen Auftrag über 187 Millionen US-Dollar zur Fertigstellung des Vorentwurfs von HALO. Die NASA wird einen separaten Vertrag mit Northrop für die Fertigung des HALO und für die Integration mit dem von Maxar gebauten Energie- und Antriebselement (PPE) abschließen . [ 26 ] [ 27 ]
Missionen
Die folgende Liste umfasst ausschließlich bereits durchgeführte und sechs geplante Missionen. Stand August 2024 ist ein weiterer Start mit der Falcon-9 -Rakete vom Startkomplex 40 in Cape Canaveral geplant, drei weitere mit einer Antares 330 von Wallops aus . Cygnus ist das einzige Frachtraumschiff, das mit vier verschiedenen Trägerraketen gestartet ist: der Antares-100-Serie , der Atlas V , der Antares-200-Serie und der Falcon 9 Block 5. [ 28 ] Jede Mission ist nach einem bedeutenden Mitglied der bemannten Raumfahrtgemeinschaft benannt.
| # | Mission | Patch | Startdatum (UTC) | Trägerfahrzeug | Variante | Nutzlastmasse | Ergebnis | Ref. |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | Orb-D1 G. David Low | 18. September 2013, 14:58:00 Uhr | Antares 110 | Standard | 1.299 lb (589 kg) | Erfolg | [ 29 ] [ 30 ] [ 31 ] [ 32 ] | |
| Erste Cygnus-Mission, erste Mission mit Rendezvous-Manöver an der ISS, erste Mission mit Andocken an die ISS, zweiter Start von Antares. Das Andocken an die ISS verzögerte sich aufgrund eines Problems mit der Computerdatenverbindung [ 33 ] , das später behoben wurde [ 34 ] . | ||||||||
| 2 | Orb-1 C. Gordon Fullerton | 9. Januar 2014, 18:07:05 | Antares 120 | Standard | 2.780 lb (1.260 kg) | Erfolg | [ 30 ] [ 31 ] [ 35 ] [ 32 ] | |
| Erste kommerzielle Versorgungsmission (CRS) für Cygnus, erster Antares-Start mit der Castor 30B Oberstufe. | ||||||||
| 3 | Orb-2 Janice E. Voss | 13. Juli 2014, 16:52:14 Uhr | Antares 120 | Standard | 3.293 lb (1.494 kg) | Erfolg | [ 31 ] [ 32 ] | |
| 4 | Orb-3 Deke Slayton | 28. Oktober 2014, 22:22:38 Uhr | Antares 130 | Standard | 4.883 lb (2.215 kg) | Versagen | [ 36 ] [ 32 ] | |
| Erster Antares-Start mit Castor 30XL-Oberstufe. Kurz nach dem Start kam es zu einer katastrophalen Anomalie mit anschließender Explosion, die die Startrampe beschädigte. Die Fracht enthielt Lebensmittel und Ausrüstung für die Besatzung, Ersatzteile, Experimente und das Flugtestsystem Arkyd-3 von Planetary Resources . | ||||||||
| 5 | OA-4 Deke Slayton II | 6. Dezember 2015, 21:44:57 | Atlas V 401 | Erweitert | 7.746 lb (3.514 kg) | Erfolg | [ 37 ] [ 38 ] [ 32 ] | |
| Erstflug des verbesserten Cygnus-Raumschiffs. Aufgrund von Schäden an der Startrampe nach der Explosion der Antares-Rakete mit Orb-3 an Bord beauftragte Orbital die United Launch Alliance mit dem Start dieses Cygnus-Raumschiffs mit einer Atlas-V -Rakete von der Cape Canaveral Air Force Station . Dies ist der erste von drei Flügen mit einer Atlas-V-Rakete. | ||||||||
| 6 | OA-6 Rick Ehemann | 23. März 2016, 03:05:52 | Atlas V 401 | Erweitert | 7.758 lb (3.519 kg) | Erfolg | [ 37 ] [ 39 ] [ 38 ] [ 40 ] [ 32 ] | |
| Zweite von drei Missionen mit einer Atlas-V-Rakete. | ||||||||
| 7 | OA-5 Alan Poindexter | 17. Oktober 2016, 23:45:36 | Antares 230 | Erweitert | 5.163 lb (2.342 kg) | Erfolg | [ 41 ] [ 42 ] [ 43 ] | |
| Erstflug einer Rakete der Antares-200-Serie. | ||||||||
| 8 | OA-7 John Glenn | 18. April 2017, 15:11:26 | Atlas V 401 | Erweitert | 7.443 lb (3.376 kg) | Erfolg | [ 44 ] [ 45 ] [ 39 ] [ 38 ] [ 40 ] [ 32 ] | |
| Dritte von drei Missionen mit einer Atlas-V-Rakete. | ||||||||
| 9 | OA-8E Gene Cernan | 12. November 2017, 12:19:51 Uhr | Antares 230 | Erweitert | 7.359 lb (3.338 kg) | Erfolg | [ 46 ] [ 45 ] [ 39 ] [ 38 ] [ 40 ] | |
| Der Start am 11. November 2017 wurde kurz vor dem Start abgebrochen, da ein Kleinflugzeug in die Gefahrenzone eingedrungen war und nicht auf Anrufe reagierte. [ 47 ] | ||||||||
| 10 | OA-9E J.R. Thompson | 21. Mai 2018, 08:44:06 | Antares 230 | Erweitert | 7.385 lb (3.350 kg) | Erfolg | [ 48 ] [ 49 ] | |
| Als erstes kommerzielles Raumfahrzeug führte Cygnus am 10. Juli 2018 um 20:25 UTC eine Höhenkorrektur der ISS durch, indem sein Haupttriebwerk für etwa 50 Sekunden gezündet wurde. Dadurch wurde die Höhe der ISS um etwa 90 Meter (295 Fuß) angehoben. [ 50 ] | ||||||||
| 11 | NG-10 John Young | 17. November 2018, 09:01:31 | Antares 230 | Erweitert | 7.386 lb (3.350 kg) | Erfolg | [ 51 ] [ 52 ] | |
| 12 | NG-11 Roger Chaffee | 17. April 2019, 20:46:07 | Antares 230 | Erweitert | 7.575 lb (3.436 kg) | Erfolg | [ 53 ] | |
| 13 | NG-12 Alan Bean | 2. November 2019, 13:59:47 Uhr | Antares 230+ | Erweitert | 8.221 lb (3.729 kg) | Erfolg | ||
| 14 | NG-13 Robert H. Lawrence | 15. Februar 2020, 20:21:01 Uhr | Antares 230+ | Erweitert | 8.009 lb (3.633 kg) | Erfolg | [ 54 ] | |
| Der Startversuch am 9. Februar 2020 wurde aufgrund eines Problems mit der Bodenunterstützung abgebrochen. [ 55 ] | ||||||||
| 15 | NG-14 Kalpana Chawla | 3. Oktober 2020, 01:16:14 | Antares 230+ | Erweitert | 7.624 lb (3.458 kg) | Erfolg | [ 56 ] | |
| Der Startversuch am 1. Oktober 2020 verzögerte sich aufgrund eines Bootes in Reichweite [ 57 ] und wurde später aufgrund eines Problems mit der Bodenunterstützung abgebrochen. [ 58 ] | ||||||||
| 16 | NG-15 Katherine Johnson | 20. Februar 2021, 17:36:50 | Antares 230+ | Erweitert | 8.400 lb (3.800 kg) | Erfolg | ||
| 17 | NG-16 Ellison Onizuka | 10. August 2021, 22:01:05 Uhr | Antares 230+ | Erweitert | 8.208 lb (3.723 kg) | Erfolg | [ 59 ] | |
| 18 | NG-17 Piers Sellers | 19. Februar 2022, 17:40:03 Uhr | Antares 230+ | Erweitert | 8.049 lb (3.651 kg) | Erfolg | ||
| Die erste operative Wiederbelebung der ISS durch ein kommerzielles Raumfahrzeug erfolgte am 25. Juni 2022, nachdem der Start am 20. Juni 2022 nach wenigen Sekunden abgebrochen worden war. [ 60 ] [ 61 ] | ||||||||
| 19 | NG-18 Sally Ride | 7. November 2022, 10:32:42 Uhr | Antares 230+ | Erweitert | 8.173 lb (3.707 kg) | Erfolg | [ 62 ] [ 63 ] [ 64 ] | |
| Der Startversuch am 6. November 2022 wurde aufgrund eines Feueralarms in der Missionskontrolle abgebrochen. [ 65 ] | ||||||||
| 20 | NG-19 Laurel Clark | 2. August 2023, 00:31:14 | Antares 230+ | Erweitert | 8.345 lb (3.785 kg) | Erfolg | [ 66 ] [ 63 ] | |
| Letzter Flug mit einer Rakete der Antares-200-Serie. | ||||||||
| 21 | NG-20 Patricia „Patty“ Hilliard Robertson | 30. Januar 2024, 17:07:15 Uhr | Falcon 9 Block 5 ( B1077-10 ) | Erweitert | 8.345 lb (3.785 kg) | Erfolg | [ 67 ] | |
| Northrop Grumman hat SpaceX mit dem Start dieser Cygnus-Kapsel an Bord einer Falcon 9 Block 5 -Rakete von der Cape Canaveral Space Force Station beauftragt . Es handelt sich um die erste von fünf Missionen mit einer Falcon 9 Block 5-Rakete. | ||||||||
| 22 | NG-21 Francis R. „Dick“ Scobee | 4. August 2024, 15:02:23 Uhr | Falcon 9 Block 5 ( B1080-10 ) | Erweitert | 8.503 lb (3.857 kg) | Erfolg | [ 68 ] | |
| Zweite von fünf Missionen mit einer Falcon 9 Block 5 Rakete. | ||||||||
| - | NG-22 | Juni 2025 (geplant) | Falcon 9 Block 5 (geplant) | Erweitert | 8.503 lb (3.857 kg) | [ 69 ] | ||
| Aufgrund von Schäden während der Atlantiküberquerung abgesagt [ 70 ] | ||||||||
| 23 | NG-23 William „Willie“ C. McCool | 14. September 2025, 22:11 Uhr | Falcon 9 Block 5 ( B1094‐4 ) | XL | 10.827 lb (4.911 kg) | Erfolg | [ 4 ] [ 71 ] [ 72 ] [ 73 ] | |
| Die NG-23-Mission war der Erstflug des verlängerten Cygnus-XL-Raumschiffs und die dritte von fünf geplanten Missionen mit einer Falcon-9-Block-5-Rakete. Während des Fluges wurden die geplanten Triebwerkszündungen des Raumschiffs unerwartet abgebrochen, was zu einer Verzögerung der Ankunft an der ISS führte. | ||||||||
| 24 | NG-24 Steven R. Nagel | 11. April 2026, 11:41 Uhr | Falcon 9 Block 5 ( B1094‐7 ) | XL | 11.020 lb (5.000 kg) | Im Gange | [ 74 ] [ 75 ] | |
| Vierte von fünf Missionen mit einer Falcon 9 Block 5 Rakete. | ||||||||
| 25 | NG-25 TBA | Winter 2026 | Falcon 9 Block 5 | XL | ≈11.000 lb (5.000 kg) | Geplant | [ 76 ] [ 77 ] | |
| Fünfte von fünf Missionen, die mit einer Falcon 9 Block 5 Rakete durchgeführt werden. | ||||||||
Siehe auch
Referenzen
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Externe Links
- Cygnus-Raumschiff – Northrop Grumman
- Orbital Sciences-Newsseite für Cygnus (archiviert)
- Thales Alenia Space-Seite für Cygnus (archiviert)
- Computeranimation einer Standard Cygnus-Kapsel, die Fracht zur ISS liefert – YouTube