Erste US-Mondmission seit 50 Jahren – NASA plant Start für 29. August

Ein halbes Jahrhundert nach dem Ende des Apollo-Programms der USA will sich die NASA im Rahmen ihrer Artemis-Missionen ab dem kommenden Montag wieder auf den Weg zum Mond machen. "Wir sind bereit für den Start, was absolut hervorragend ist. Dieser Tag hat lange auf sich warten lassen", erklärte der stellvertretende NASA-Administrator Bob Cabana am Montag auf einer Pressekonferenz. Nach einer ganztägigen Sitzung, bei der technische Details, noch offene Fragen sowie das zu erwartende Wetter und eine Reihe anderer Faktoren besprochen wurden, habe das Startteam der US-Weltraumbehörde die Freigabe erhalten, am kommenden Montag um 14:33 Uhr Mitteleuropäischer Sommerzeit die riesige und etwa 4,1 Milliarden US-Dollar teure Rakete des "Space Launch System" (SLS) vom legendären Launch Complex 39B des US-Weltraumbahnhofs Kennedy Space Center in Florida aus erstmals zu starten.

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Der für Montag geplante Start markiert somit den Beginn einer ganzen Reihe komplexer Raumflüge im Rahmen des sogenannten "Artemis"-Programms, das 50 Jahre nach Ende der Apollo-Missionen erstmals wieder Menschen auf die Mondoberfläche bringen soll, als Vorstufe für spätere Flüge auch zum Mars. Doch auch die Artemis-Missionen zum Mond bergen wie immer bereits Risiken, wie Cabana und andere betonten. Artemis I ist ein Testflug, auf dem das Raumschiff "auf Herz und Nieren" geprüft werden soll. Es ist das erste Mal, dass die SLS-Rakete der NASA fliegt, auch das erste Mal, dass die für die künftigen Besatzungen vorgesehene Orion-Kapsel in den unmittelbaren Einflussbereich der Schwerkraft des Mondes eintritt, und schließlich auch das erste Mal, dass der Hitzeschild dieses Raumfahrzeugs dann wieder einen rasanten Landeanflug durch die Erdatmosphäre überstehen muss. Dementsprechend ist es absehbar, dass wichtige Erkenntnisse gesammelt werden und eventuell auch nicht alles genau nach Plan verlaufen wird.

Bei diesem ersten Flug vom SLS samt Orion-Raumschiff werden daher erst einmal keine Menschen an Bord sein. Die Raumfahrt-Kandidaten für den Erstflug werden bis zum nächsten Flug mit Artemis II warten müssen, derzeit geplant für das Jahr 2024.

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Sollte das Artemis-Programm erfolgreich verlaufen, dann könnte planmäßig eine neue Raumstation namens "Gateway" in einer Mondumlaufbahn samt Außenposten auf der Mondoberfläche führen. Dort sollen Menschen über längere Zeiträume sicher leben und arbeiten können. Ausgestattet mit weitaus leistungsfähigeren Werkzeugen und wissenschaftlichen Instrumenten als die Pioniere auf dem Mond aus der Apollo-Ära, könnten Astronauten auf der Mondoberfläche so weitere wichtige Erkenntnisse erlangen, sowohl über den Mond als Himmelskörper erlangen, als auch für den Beginn einer denkbaren Erschließung natürlicher Ressourcen des Erdtrabanten. Und insbesondere könnte Artemis ein nützlicher Wegbereiter dafür sein, Menschen noch weiter ins All – wie etwa als nächstes zum Mars – zu schicken.

"Wir fliegen zum Mars und kehren zum Mond zurück, um zu lernen, wie man dort lebt, arbeitet und überlebt", sagte NASA-Administrator Bill Nelson am 3. August vor den anwesenden Reportern. "Wie hält man Menschen unter diesen lebensfeindlichen Bedingungen am Leben? Wir werden lernen, wie wir die Ressourcen auf dem Mond nutzen können, um in der Lage zu sein, in Zukunft Dinge zu bauen, während wir unterwegs sind."

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Die Rakete des SLS Block 1 wird heute oft als die leistungsstärkste Rakete bezeichnet, die je gebaut wurde. In ihrer endgültigen Ausbaustufe SLS Block 1B für bemannte Flüge soll sie dann noch leistungsfähiger sein als die Saturn V, die in den Jahren von 1968 bis 1973 die Apollo-Astronauten zum Mondflug bringen konnte. Wie die damalige Rakete Saturn V, wird auch die Hauptstufe der SLS durch eine Paarung aus flüssigem Wasserstoff und Sauerstoff als Treibstoff angetrieben, unter Verwendung von vier Raketenmotoren, die von den SSME-Triebwerken der früheren Space-Shuttle-Missionen abgeleitet wurden. Im Gegensatz zur Saturn, aber ebenfalls analog zum Space-Shuttle-Programm, wird die SLS von zwei Feststoff-Boostern flankiert starten. Die insgesamt fast 100 Meter hohe, zweistufige Rakete des SLS Block 1 kann eine Nutzlast von rund 27.000 Kilogramm in eine Geostationäre Transferbahn und für Flüge zu einer Mondumlaufbahn befördern. 

Wenn alles gut geht, wird die Rakete des SLS die Orion-Kapsel zu einer 42-tägigen Erkundungsreise ins All befördern. Auf einer dem Umlauf des Mondes um die Erde entgegengesetzten Bahn, die als retrograde Umlaufbahn bezeichnet wird, soll das noch unbemannte Raumschiff den Mond anderthalbmal umrunden. Allerdings ist die Testflugbahn von Artemis I nicht identisch mit jenen, die für die späteren bemannten Missionen vorgesehen sind. Sollte Artemis II fliegen, wird es sich dann um eine auch aus physiologischen Gründen an Bord wesentlich kürzere 10-tägige Mission von bis zu vier Besatzungsmitgliedern handeln.

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Während die Orion-Kapsel ihren ersten Flug durch den Weltraum absolviert, werden die Teams am Boden in Cape Canaveral alle Systeme an Bord testen. So soll durch den am Montag startenden Testflug unter anderem sichergestellt werden, dass die Kommunikation zwischen Erde und Raumschiff sowie dessen Lenk-, Navigations- und Kontrollsysteme einwandfrei funktionieren. Vor allem wird geprüft, ob das Antriebssystem der Artemis-Missionen die notwendigen Manöver ausführen kann, um den jeweils geplanten Kurs zu halten. Diese erste Langzeitmission soll das Raumfahrzeug an seine Grenzen bringen und vor Herausforderung stellen, um möglicherweise Situationen zu bewältigen, die später eventuell automatisch beherrschbar wären, wenn Astronauten an Bord sind. Das ist zumindest ein Teil des Plans.

Die Triebwerkszündung der Orion-Kapsel am 10. Oktober wird den Wiedereintritt in die Erdatmosphäre einleiten und auf eine Wasserlandung im Pazifischen Ozean vorbereiten. Nach dem Wiedereintritt in dichtere Atmosphärenschichten wird der Hitzeschutzschild des Raumschiffs von einem glühenden Plasma umgeben sein, das durch die Reibungswärme zwischen der Kapsel und den Luftmolekülen entsteht. Mit 32-facher Schallgeschwindigkeit wird das Raumschiff in die obersten Schichten der Atmosphäre eindringen und dann lediglich durch die Reibung gebremst in Richtung Erdoberfläche fallen, umhüllt von einem Feuerball, der bis zu 5.000 Grad Celsius heiß werden kann. Wenn auch der Hitzeschutzschild seine Aufgabe erfüllt hat, wassert die Kapsel, am Ende abgebremst durch Fallschirme, im Pazifischen Ozean in der Nähe von San Diego vor der Küste Kaliforniens.

Meinung

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Auch wenn der erste Testflug des Raumschiffs wider Erwarten nahezu ohne größere Probleme verlaufen sollte, wird der "Weg zurück zum Mond" dennoch auch weiterhin eine längerfristige und äußerst komplexe Herausforderung bleiben. Die bisher namentlich noch gar nicht auserwählten Astronauten sollen den Mond daher erstmals im Jahr 2024 wieder betreten – wenn der Zeitplan bis dahin eingehalten werden kann. Im Gegensatz zu den Apollo-Missionen, die alle in der Nähe des Mondäquators gelandet waren, wird Artemis III jedoch in der Nähe vom Südpol des Mondes landen. Die NASA hat bis jetzt 13 mögliche Landegebiete erkundet und vorgestellt. Jedes dieser möglichen Zielgebiete bildet ein Quadrat von etwa 15 Kilometer Kantenlänge und enthält mindestens 10 mögliche Landeplätze.

Die NASA zieht diese Zielgebiete in Betracht, weil sie verschiedene geologische Merkmale aufweisen, die bisher noch nicht erforscht worden sind. So vermuten die Wissenschaftler, dass sich in ständig beschatteten Senken in der Nähe der Ziellandestellen Mondgestein sowie lockeres Mondmaterial (analog dem irdischen Regolith) finden lässt, in denen im Laufe von Milliarden von Jahren Wassereis gehalten haben könnte. Die Gewinnung von Wassereis aus den Mond-Regolith würde die Gewährleistung einer langfristigen Präsenz von Menschen auf dem Mond erheblich erleichtern – ähnlich etwa zu den Forschungsstationen in der irdischen Antarktis. Solche Aussichten bereiten Cabana erkennbar noch mehr Grund zur Freude:

"Ich bin ein Produkt der Apollo-Generation, und sehen Sie, was sie für uns getan hat. Ich kann es kaum erwarten zu sehen, was die Artemis-Generation hervorbringt, denn ich glaube, sie wird uns noch mehr inspirieren als Apollo es tat. Es wird absolut herausragend sein."

Doch auch in Deutschland wartet man gespannt auf den Countdown, der am Montag ein neues Zeitalter von bemannten Flügen zum Mond einleiten soll. Denn mit Alexander Gerst und Mathias Maurer könnten künftig sogar auch zwei Deutsche Raumfahrer zu einer Mondmission im Rahmen des Artemis-Programms aufbrechen. "Ein neues Zeitalter der Weltraumexploration beginnt mit dem Start dieser majestätischen Artemis I Rakete auf der legendären 39B Startplattform in Cape Canaveral", schrieb Gerst am Dienstag auf Facebook:

"Und oben drauf sitzt das modernste Raumschiff der Welt, Orion, gebaut in den USA und zu einem großen Teil in Deutschland. Kann es kaum erwarten, diesen Testflug am 29.8. mit eigenen Augen zu sehen und das Donnern der Triebwerke zu spüren. Wenn er erfolgreich ist, dann werden die nächsten Starts Menschen zum Mond und darüber hinaus tragen, unter ihnen wir Europäer:innen. Aufregende Zeiten."

Den Start der SLS-Rakete können Interessierte am Montag auf dem offiziellen Youtube-Kanal der NASA verfolgen. 

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