Cygnus (Raumtransporter)

Cygnus ist ein unbemanntes, nicht wiederverwendbares Versorgungsraumschiff, welches von der Firma Orbital Sciences (OSC, heute Teil von Northrop Grumman Space Systems) im Rahmen des COTS-Projekts der NASA entwickelt wurde. Im Wechsel mit den Dragon-Raumschiffen von SpaceX versorgt es im Auftrag der NASA die Internationale Raumstation (ISS) mit Frachtgütern. Die NASA erreichte damit einige Jahre nach Einstellung der Space-Shuttle-Flüge wieder Unabhängigkeit von den Versorgungsschiffen ihrer internationalen Partner.

Cygnus
Typ	Raumtransporter
Entwurfsland	Vereinigte Staaten Vereinigte Staaten
Hersteller	Northrop Grumman Space Systems, vormals Orbital ATK und Orbital Sciences Corporation

Der vergrößerte Cygnus-Raumtransporter, ab Orb-4

Cygnus ist das lateinische Wort für Schwan und für das gleichnamige Sternbild.

Entwicklung

Anfang 2006 startete die NASA das Commercial-Orbital-Transportation-Services-Programm (COTS), um den Transport von Ausrüstungen, Gütern und Besatzungen zur Internationalen Raumstation mit Hilfe von privatwirtschaftlichen Unternehmen zu organisieren. Für die privat organisierte Entwicklung von Raumfahrzeugen wurden hohe finanzielle Zuschüsse sowie lukrative Transportverträge in Aussicht gestellt. Nach der Insolvenz des ursprünglichen Favoriten Rocketplane Kistler und dem damit verbundenen Scheitern des Versorgungssystems Kistler K-1 wählte die NASA im Februar 2008 als Ersatz das Cygnus-Projekt aus.^[1] Die Orbital Sciences Corporation erhielt für ihren Entwurf ein Preisgeld von 70 Millionen Dollar und einen Vertrag über die Lieferung von annähernd zwanzig Tonnen Versorgungsgüter zur ISS. Dafür war der Einsatz von acht Raumtransportern vorgesehen. Der Vertrag sah für die Entwicklung und den Einsatz der Transporter eine Zahlung von 1,9 Milliarden Dollar vor.^[2]

Im Gegensatz zu einigen Mitbewerbern war die Orbital Sciences Corporation bereits damals ein etabliertes Unternehmen, das im Rahmen von kommerziellen und militärischen Verträgen bereits mehrere Satelliten und Trägerraketen entwickelt und erfolgreich eingesetzt hatte. Für eine beschleunigte und kostengünstige Entwicklung des Cygnus-Raumtransporters sollte bereits erprobte Technik genutzt werden. Der Flug einer Attrappe an Bord einer ebenfalls von der Orbital Sciences Corporation entwickelten Rakete Antares (vormals Taurus II) war ursprünglich für Ende 2010 geplant,^[3] fand dann aber nach mehreren Verzögerungen im April 2013 statt. Der erste Demonstrationsflug Cygnus 1 startete am 18. September 2013 ins All^[4] und koppelte am 29. September 2013 an der ISS an.^[5] Cygnus 2 dockte am 12. Januar 2014 mit 1260 kg Material – insbesondere für Forschungszwecke, darunter auch Ameisen – an der ISS an. Am 28. Oktober 2014 explodierte eine Antares-130-Trägerrakete mit Cygnus Orb-3 einige Sekunden nach dem Start zur Internationalen Raumstation (ISS) vom Mid-Atlantic Regional Spaceport in Virginia.^[6] Unfallursache war eine explodierende Turbopumpe für Flüssigsauerstoff in einem der beiden AJ26-Triebwerke.^[7][8]

Die Entwicklung einer bemannten Version wurde 2009 von Orbital Sciences in Betracht gezogen.^[9]

Aufbau und Flug

Der Raumtransporter Cygnus ist ähnlich wie die meisten anderen Raumtransporter in die zwei wesentlichen Baugruppen Servicemodul und Frachtmodul gegliedert. Das Servicemodul basiert auf der ebenfalls von der Orbital Science Corporation entwickelten Satellitenplattform STAR sowie aus Komponenten der Dawn-Raumsonde. Die Masse des Servicemoduls beträgt 1,8 Tonnen.^[10] Der Antrieb erfolgt mit den hypergolen Treibstoffen Hydrazin und Distickstofftetroxid. Die beiden Solargeneratoren des Servicemoduls liefern 3,5 Kilowatt elektrische Leistung.

Standard- (links) und erweiterte Version (rechts) des Cygnus-Raumtransporters im maßstäblichen Vergleich

Das druckbeaufschlagte Frachtmodul basiert auf dem in Italien entwickelten Multi-Purpose Logistics Module. Die erste Version des Raumschiffs konnte eine maximale Zuladung von 2 Tonnen Fracht in einem 18,7 m³ großen Innenraum transportieren. Durch die Verwendung des großen Common Berthing Mechanism wird der Transport von kompletten International Standard Payload Racks ermöglicht. Die zweite Version (im Einsatz von Ende 2015 bis 2019) hatte einen Innenraum von 27 m³ und erlaubte eine Zuladung von ca. 3,5 Tonnen Fracht.^[11]

Die Cygnus-Raumtransporter starten auf der von OSC gemeinsam mit der ukrainischen KB Juschnoje entwickelten Antares-Rakete in die Umlaufbahn. Der Raumtransporter wird mit Hilfe des stationseigenen Roboterarms Canadarm2 in der Nähe der ISS eingefangen und an einem Common Berthing Mechanism am amerikanischen Teil der ISS angedockt. Dieses Andockmanöver wird auch vom japanischen HTV und dem Transporter Dragon der Firma SpaceX durchgeführt, die letzte Annäherungssteuerung wird von der ISS aus unternommen.

Nach dem Entladen der Fracht wird der Transporter mit Müll, Exkrementen und nicht mehr benötigten Gegenständen beladen. Genau wie der russische Raumtransporter Progress, das japanische HTV und der ehemalige europäische Transporter ATV verglüht der Transporter dann bei seinem Wiedereintritt in die Atmosphäre über dem Pazifik.

Seit der Mission NG-11 (April 2019) kann der Cygnus-Frachter nach dem Abdocken einige Monate lang im Orbit verbleiben und damit als eigenständige Plattform für Experimente dienen, auch ohne Flug zur ISS.^[12] Dadurch waren mit dem Start der Nachfolgemission NG-12 erstmals zwei Cygnus-Transporter gleichzeitig im All.

Raumschiff	Progress	Space Shuttle mit MPLM	ATV	HTV HTV-X[13]	Dragon 1 Dragon 2	Cygnus	Tianzhou	Dream Chaser
Startkapazität	2,2–2,4 t	9 t	7,7 t	6,0 t 5,8 t	6,0 t[14][15]	2,0 t (2013) 3,5 t (2015)[16] 3,75 t (2019)[17][18]	6,5 t (2017) 6,8 t (2021)[19] 7,4 t (2023)[20]	5,5 t[21]
Landekapazität	150 kg (mit VBK-Raduga)	9 t	–	20 kg (ab HTV-7)	3,0 t[14][15]	–	–	1,75 t[21]
Besondere Fähigkeiten	Reboost, Treibstoff­transfer	Transport von ISPR, Transport von Außenlasten, Stationsaufbau, Reboost	Reboost, Treibstoff­transfer	Transport von ISPR, Transport von Außenlasten	Transport von ISPR, Transport von Außenlasten	Transport von ISPR, Aussetzen von Cubesats	Treibstoff­transfer, Stromversorgung der Raumstation, fest installierte Nutzlasten, Aussetzen von Cubesats
Träger	Sojus	STS	Ariane 5	H-IIB H3	Falcon 9	Antares / Atlas V / Falcon 9	Langer Marsch 7	Vulcan
Startkosten (grobe Angaben)	65 Mio. USD[22]	450 Mio. USD[23]	600 Mio. USD[24]	HTV: 300–320 Mio. USD[25][26]	150/230 Mio. USD[27] (Dragon 1/2)	260/220 Mio. USD[27] (Cygnus 2/3)	570 Mio. Yuan[28]
Hersteller	RKK Energija	Alenia Spazio (MPLM)	Airbus Defence and Space	Mitsubishi Electric	SpaceX	Orbital Sciences	CAST	Sierra Nevada
Einsatzzeitraum	seit 1978	2001–2011	2008–2015	2009–2020 ab 2025	2012–2020 seit 2020	seit 2014	seit 2017	ab 2025[29]

kursiv = geplant

Missionen

Das Frachtmodul wurde immer nach einer verstorbenen NASA-Persönlichkeit (meist Astronauten) benannt.

Statt dem An- und Abdocken ist teilweise der Zeitpunkt des Einfangens und Loslassens des Raumschiffs durch den Roboterarm der ISS angegeben. Es ergeben sich Abweichungen von einigen Stunden.

Stand der Liste: 4. August 2024; alle Uhrzeiten in UTC.

Nr.	Mission	Trägerrakete	Startdatum	Andocken ISS	Abdocken ISS	Wiedereintritt	Anmerkungen
1	Orb-D1 G. David Low	Antares-110	18. September 2013 14:58	29. September 2013 12:44	22. Oktober 2013 11:31	24. Oktober 2013 18:15	erfolgreich verglüht bei Wiedereintritt Testmission
2	Orb-1 C. Gordon Fullerton	Antares-120	9. Januar 2014[30] 18:07	12. Januar 2014 13:05	18. Februar 2014 11:41	19. Februar 2014	erste kommerzielle Mission
3	Orb-2 Janice E. Voss	Antares-120	13. Juli 2014 16:52[31]	16. Juli 2014 12:53	15. August 2014 06:40 EDT	17. August 2014
4	Orb-3 Deke Slayton	Antares-130	28. Oktober 2014 22:22	–	–	–	Fehlschlag: Trägerrakete kurz nach Start explodiert[6][7]
5	OA-4 Deke Slayton II	Atlas V (401)	6. Dezember 2015 21:45	9. Dezember 2015 11:19[32]	19. Februar 2016 12:26	20. Februar 2016 16:00	erste Mission des vergrößerten Cygnus-Transporters
6	OA-6 Rick Husband	Atlas V (401)	23. März 2016 03:05	26. März 2016 10:51[33]	14. Juni 2016 13:30	22. Juni 2016 13:05
7	OA-5 Alan Poindexter	Antares-230	17. Oktober 2016 23:45	23. Oktober 2016 14:53	21. November 2016 11:23	27. November 2016
8	OA-7 John Glenn	Atlas V (401)	18. April 2017 15:11	22. April 2017 12:39[34]	4. Juni 2017 13:10	11. Juni 2017 17:08
9	OA-8 Gene Cernan	Antares-230	12. November 2017 12:19	14. November 2017 10:04	5. Dezember 2017 17:52	18. Dezember 2017
10	OA-9 J.R. Thompson	Antares-230	21. Mai 2018 08:44	24. Mai 2018 09:26	15. Juli 2018 12:37	30. Juli 2018 21:17
11	NG-10 John Young	Antares-230	17. November 2018 09:01[35]	19. November 2018 10:28[36]	8. Februar 2019	25. Februar 2019
12	NG-11 Roger Chaffee	Antares-230	17. April 2019 20:46	19. April 2019 09:28	6. August 2019 16:15[37]	6. Dezember 2019	blieb nach Abdocken vier Monate im Orbit
13	NG-12 Alan Bean	Antares-230+	2. November 2019 13:59	4. November 2019 11:21	31. Januar 2020	17. März 2020	erste Mission des erneut vergrößerten Cygnus-Transporters; erster Flug unter CRS-2
14	NG-13 Robert H. Lawrence	Antares-230+	15. Februar 2020 20:21	18. Februar 2020 11:16	11. Mai 2020 16:09	29. Mai 2020
15	NG-14 Kalpana Chawla	Antares-230+	3. Oktober 2020 01:16	5. Oktober 2020 09:32	6. Januar 2021 15:11	26. Januar 2021 20:23
16	NG-15 Katherine Johnson	Antares-230+	20. Februar 2021 17:36	22. Februar 2021 ca. 12:20	29. Juni 2021 16:32	ca. 2. Juli 2021
17	NG-16 Ellison Onizuka[38]	Antares-230+	10. August 2021 22:01	12. August 2021 13:42	20. November 2021 17:03	15. Dezember 2021
18	NG-17 Piers Sellers	Antares-230+	19. Februar 2022 17:40	21. Februar 2022 12:02	28. Juni 2022 11:05[39]
19	NG-18 Sally Ride	Antares-230+	7. November 2022 10:23	9. November 2022 10:20	21. April 2023 11:22[40]		eines der Solarmodule entfaltete sich nicht[41][42]
20	NG-19 Laurel Clark	Antares-230+	2. August 2023 00:31	4. August 2023 12:28	22. Dezember 2023 10:00	9. Januar 2024 18:22
21	NG-20 Patricia Robertson	Falcon 9	30. Januar 2024 17:07	1. Februar 2024 09:55[43]	12. Juli 2024 11:01[44]
22	NG-21 Richard „Dick“ Scobee	Falcon 9	4. August 2024 15:02	6. August 2024 07:11[45]			ein Triebwerkproblem nach dem Start verzögerte die Ankunft an der ISS[46]
Geplant
23	NG-22	Falcon 9[47]	Februar 2025[48]
24	NG-23		vor 2026[49]
25	NG-24		vor 2026[49]
26	NG-25		vor 2026[49]

Weblinks

Commons: Cygnus – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

• OrbitalATK.com – aktuelle Informationen zu Cygnus
• Raumfahrer.net – Mission Cygnus COTS 1
• Raumfahrer.net – Start Cygnus CRS 1

Einzelnachweise

1. Chris Bergin: Orbital beat a dozen competitors to win NASA COTS contract. NASASpaceflight.com, 19. Februar 2008, abgerufen am 8. Juni 2009 (englisch).
2. Marcia Smith: Cygnus Departs ISS Signalling Successful End of COTS Program. SpacePolicyOnline.com, 22. Oktober 2013, abgerufen am 1. Mai 2022 (englisch).
3. Frank Morring: Orbital Sciences To Build Taurus II. (Memento vom 21. Mai 2011 im Internet Archive) In: Aviation Week. 20. Februar 2008.
4. World wide launch log. spaceflightnow, 18. September 2013, abgerufen am 18. September 2013 (englisch).
5. Cygnus In-Orbit Update. Orbital, 29. September 2013, abgerufen am 29. September 2013 (englisch).
6. Video: Antares Explodes Seconds After Launch, Destroying Cygnus CRS-3 Spacecraft Destined for ISS. 28. Oktober 2014, abgerufen am 29. Oktober 2014 (englisch).
7. Unmanned NASA-contracted rocket explodes. 28. Oktober 2014, abgerufen am 28. Oktober 2014 (englisch).
8. NASA and Orbital Reach Differing Conclusions on Antares Failure. 29. Oktober 2015, abgerufen am 24. Mai 2018 (englisch).
9. Amy Klamper: Orbital Plans to Develop Cygnus-Based Crew Capsule bei spacenews.com, eingesehen am 13. September 2009 (englisch)
10. Orbital Velocity: Cygnus. Abgerufen am 9. August 2020 (englisch).
11. orbitalatk.com (Memento vom 25. November 2015 im Internet Archive)
12. Latest Cygnus mission to ISS includes new features. In: spacenews. 16. April 2019, abgerufen am 17. April 2019.
13. HTV-X auf Gunter’s Space Page, abgerufen am 24. September 2019.
14. Dragon. SpaceX. In: spacex.com. Archiviert vom Original (nicht mehr online verfügbar) am 14. Juli 2016; abgerufen am 22. September 2019 (englisch).
15. Dragon. SpaceX. In: spacex.com. Abgerufen am 10. April 2022 (englisch).
16. Commercial Resupply Services. In: orbitalatk.com. Abgerufen am 24. März 2018 (englisch).
17. Eric Berger: NASA to pay more for less cargo delivery to the space station. 27. April 2018, abgerufen am 22. September 2019.
18. Antares launches Cygnus cargo spacecraft on first CRS-2 mission. Spacenews, 2. November 2019.
19. 长七遥三成功发射，天舟二号快速对接，一年任务亮点速览. In: spaceflightfans.cn. 29. Mai 2021, abgerufen am 30. Mai 2021 (chinesisch).
20. 赵阳: 拉货更多、货物上新 天舟六号货运飞船将于五月上中旬发射. In: news.cn. 30. April 2023, abgerufen am 1. Mai 2023 (chinesisch).
21. Sierra Nevada firms up Atlas V Missions for Dream Chaser Spacecraft, gears up for Flight Testing. In: Spaceflight 101. 9. Juli 2017, abgerufen am 22. September 2019.
22. Bernd Leitenberger: Progress. In: bernd-leitenberger.de. Abgerufen am 24. März 2018.
23. How much does it cost to launch a Space Shuttle? NASA, 23. März 2019, abgerufen am 23. März 2019 (englisch).
24. Stephen Clark: Fourth ATV attached to Ariane 5 launcher. In: spaceflightnow.com. Abgerufen am 24. März 2018 (englisch).
25. Stephen Clark: Space station partners assess logistics needs beyond 2015. In: spaceflightnow.com. 1. Dezember 2009, abgerufen am 24. März 2018 (englisch).
26. Robert Wyre: JAXA Wants ¥¥¥¥¥ for 2020 Rocket. In: majiroxnews.com. 19. Januar 2011, archiviert vom Original (nicht mehr online verfügbar) am 2. März 2016; abgerufen am 24. März 2018 (englisch).
27. SpaceX price hikes will make ISS cargo missions more costly. Engadget, 27. April 2018.
28. Philip Ye: 我国“金牌劳模”火箭长征三号乙最新报价：2.6472亿元人民币. In: weibo.cn. 22. März 2023, abgerufen am 1. Mai 2023 (chinesisch).
29. Events. NASA, abgerufen am 4. November 2024.
30. Cygnus Heads to Space for First Station Resupply Mission. NASA, archiviert vom Original (nicht mehr online verfügbar) am 9. Januar 2014; abgerufen am 9. Januar 2014 (englisch).  Info: Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht geprüft. Bitte prüfe Original- und Archivlink gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis.@1@2Vorlage:Webachiv/IABot/www.nasa.gov
31. Orbital-2 Launch Coverage. NASA, 11. Juli 2014, abgerufen am 12. Juli 2014 (englisch): „Orbital Sciences Corp. has postponed the launch of its Cygnus cargo spacecraft to the International Space Station until 12:52 p.m. EDT on Sunday, July 13“
32. Berthing Complete: OA-4 Cygnus arrives at the ISS. In: www.nasaspaceflight.com. Abgerufen am 9. Dezember 2015.
33. Traveling Cygnus pulls into port at International Space Station. In: Spaceflight Now. Abgerufen am 27. März 2016.
34. Mission Page: OA-7 Space Station Cargo Resupply. Orbital ATK, 22. April 2017, abgerufen am 23. April 2017 (englisch).
35. Forever Young: NG-10 Cygnus departs Earth bound for the International Space Station. In: SpaceFlight Insider. 17. November 2018 (spaceflightinsider.com [abgerufen am 17. November 2018]).
36. U.S. Space Freighter Captured by NASA Astronaut. In: NASA. 19. November 2018 (nasa.gov [abgerufen am 1. Dezember 2018]).
37. Stephen Clark: Cygnus supply ship departs space station, begins extended mission. In: Spacefligth Now. August 2019, abgerufen am 7. August 2019.
38. Twitter-Nachricht von Northrop Grumman, 12. Juli 2021.
39. Mike Wall: Private Cygnus cargo ship departs space station for a fiery death in Earth's atmosphere. In: Space.com. 28. Juni 2022, abgerufen am 7. August 2024 (englisch).
40. Mark Garcia: Robotic Arm Releases Cygnus Space Freighter from Station. NASA, 21. April 2023, abgerufen am 7. August 2024 (amerikanisches Englisch).
41. Jeff Foust: Cygnus solar array fails to deploy. In: SpaceNews. 8. November 2022, abgerufen am 7. März 2023 (amerikanisches Englisch).
42. Stephen Clark: Cygnus cargo ship arrives at space station after solar array trouble. In: Spaceflight Now. 9. November 2022, abgerufen am 15. April 2023 (englisch).
43. Mike Wall: Private Cygnus cargo ship arrives at the ISS carrying 8,200 pounds of supplies. In: Space.com. 31. Januar 2024, abgerufen am 7. August 2024 (englisch).
44. Mike Wall: Cygnus cargo spacecraft departs the ISS for a fiery re-entry in Earth's atmosphere. In: Space.com. 11. Juli 2024, abgerufen am 7. August 2024 (englisch).
45. Mike Wall: Private Cygnus freighter arrives at the ISS with 4 tons of supplies (video, photos). In: Space.com. 5. August 2024, abgerufen am 7. August 2024 (englisch).
46. Jeff Foust: Cygnus spacecraft suffers glitches after launch. In: SpaceNews. 4. August 2024, abgerufen am 7. August 2024 (amerikanisches Englisch).
47. Northrop taps rocket startup Firefly to replace Antares' Russian engines. 8. August 2022, abgerufen am 9. August 2022.
48. Tyler Gray: Science and supplies fly on Falcon 9, Cygnus NG-21. In: NASASpaceFlight. 3. August 2024, abgerufen am 4. August 2024 (amerikanisches Englisch).
49. NASA Orders Additional Cargo Flights to Space Station. Abgerufen am 25. März 2022.

Versorgungsraumschiffe

Im Einsatz:	Progress | Cygnus | Tianzhou | Cargo Dragon 2
In Entwicklung:	Dream Chaser | HTV-X | Mengzhou | Nyx
Ausgemustert:	TKS | Space Shuttle | Automated Transfer Vehicle | H-2 Transfer Vehicle | Dragon 1
Nicht realisiert:	Buran | LKS | Hermes | MAKS | Kistler K-1 Orbital Vehicle | Parom

Jeweils geordnet nach (geplantem) Datum des ersten Flugs oberhalb von 100 km