NASA: Bis 2018 zum Mond

Die amerikanische Raumfahrtbehörde NASA hat Anfang dieser Woche detaillierte Planungen für die Rückkehr zum Mond und dabei auch gleich den Shuttle-Nachfolger vorgestellt.

Ein Beitrag von Michael Stein. Quelle: NASA.

Ein wesentliches Element der amerikanischen Mond-Pläne ist eine umfassende Weiterverwendung und -entwicklung erprobter Shuttle-Technologien in Verbindung mit einer Erhöhung der Sicherheitsstandards für die zukünftigen Mondfahrer. Im Gegensatz zu den Mondflügen der 1960er und 1970er Jahre sollen zukünftig nicht nur mehrtägige Aufenthalte auf dem Mond möglich sein, vielmehr ist auch die dauerhafte Etablierung einer Mondbasis als mögliche Option in den neuen Planungen der NASA vorgesehen. Doch die Rückkehr zum Mond soll nicht nur eine intensivere und dauerhaftere Erkundung des Erdtrabanten ermöglichen, denn die dabei gesammelten (Langzeit-)Erfahrungen sollen auch zukünftigen Mars-Missionen zugute kommen.
Ein neues Crew-Vehicle
Doch wie sehen die Planungen der NASA nun im Einzelnen aus? Im Mittelpunkt steht die bereits wiederholt angekündigte Entwicklung eines neuen Crew Exploration Vehicles (CEV) als Nachfolger der amerikanischen Raumfähren. Dieses bis zu zehnmal wiederverwendbare Raumfahrzeug kann am einfachsten als vergrößerte und modernisierte Apollo-Kapsel beschrieben werden, wenngleich es einige wichtige konzeptionelle Unterschiede gibt. Das neue Raumschiff soll bis zu sechs Astronauten zur Internationalen Raumstation (ISS) und maximal vier Astronauten zum Mond transportieren können. (Alternativ kann die kegelförmige, an der Basis 5,5 Meter durchmessende Kapsel auch als Frachttransporter mit einer Nutzlast von bis zu 25 Tonnen genutzt werden.) Im Gegensatz zu den Apollo-Kapseln der 1960er Jahre wird das zylindrische Servicemodul, das zusammen mit dem Crew Vehicle das neue Crew Exploration Vehicle (CEV) bildet, mit zwei Solarpaneelen ausgestattet sein, die das Raumfahrzeug während des Fluges mit Energie versorgen. Am Missionsende wird das Servicemodul von dem Crew Vehicle abgesprengt, danach erfolgt der Wiedereintritt der Kapsel in die Erdatmosphäre. Wie bei den Apollo-Raumschiffen erfolgt die Landung mit Hilfe von drei riesigen Fallschirmen, allerdings wird das Crew Vehicle vorzugsweise auf dem Gebiet der Edwards Air Force Base in Kalifornien niedergehen (wofür es mit Airbags oder Bremsraketen ausgestattet sein wird, die die ansonsten harte Landeprozedur komfortabler gestalten sollen) – Wasserlandungen sollen bei Bedarf aber auch möglich sein.

Wie schon die Apollo-Kapseln wird auch das neue Crew Vehicle mit Hilfe einer konventionellen Trägerrakete gestartet werden. Um die Sicherheit der Besatzung zu erhöhen wird an der Kapsel beim Start eine Rettungsrakete montiert sein, mit der die Crew im Notfall aus der Gefahrenzone geschossen werden kann, um anschließend mit Hilfe der Landefallschirme in sicherer Entfernung zur Startzone landen zu können. Anders als beim Space Shuttle und auch bei den Apollo-Mondmissionen wird das CEV als alleinige Nutzlast starten – sowohl eventuelle Fracht wie auch Mondlandefähren werden separat gestartet. Als Trägersystem soll dabei ein Shuttle-Feststoffbooster zum Einsatz kommen, der um eine zweite Raketenstufe erweitert wird. Die zweite Stufe soll dabei mit einem Triebwerk des Typs ausgestattet werden, der momentan in den Raumfähren eingesetzt wird, und mit flüssigem Sauerstoff und flüssigem Wasserstoff angetrieben werden.

Dieses Konzept hat aus Sicht der NASA den großen Vorteil, dass für die Trägerrakete vorhandene und bewährte Komponenten zum Einsatz kommen, was einerseits Entwicklungskosten spart und andererseits eine relativ schnelle Verfügbarkeit ermöglicht: Der Erststart des neuen CEV ist zwei Jahre nach Außerdienststellung der Shuttle-Flotte für das Jahr 2012 geplant und wird die Internationale Raumstation zum Ziel haben. Bis zu sechs Mal im Jahr sollen damit neue Besatzungen wie auch Versorgungsgüter zur ISS gebracht werden, sofern sich bis dahin nicht günstigere private Anbieter für diese Aufgabe finden. Interessanterweise soll das Triebwerk des CEV, das im Weltraum für den Antrieb sorgt, flüssiges Methan als Treibstoff nutzen – ein Rohstoff, der auch auf dem Mars aus den dort verfügbaren Ressourcen gewonnen werden kann. Diese Entscheidung ist ein klarer Fingerzeig auf das anvisierte Fernziel des nun verkündeten Forschungsprogramms: den Roten Planeten.
Stärker als ein Space Shuttle
Neben dem Trägersystem für das CEV sehen die Planungen der NASA noch eine deutlich stärkere Trägerrakete für den Transport des Mondlanders wie auch anderer Frachten vor. Auch hierbei steht die Adaption bewährter Technologien aus der Shuttle-Ära im Vordergrund. Der neue Schwerlastträger soll aus einem veränderten externen Shuttle-Tank bestehen, der mit fünf Shuttle-Triebwerken ausgestattet werden soll, unterstützt von zwei verlängerten Shuttle-Feststoffboostern. Diese Kombination aus Feststoff- und Flüssigtreibstoffrakete wird bis zu 125 Tonnen Nutzlast in einen Erdorbit transportieren können – ein Mehrfaches der maximalen Space Shuttle-Nutzlast von knapp 30 Tonnen und sogar etwas mehr als die 118 Tonnen, die von der gigantischen Saturn V-Trägerrakete in einen niedrigen Erdorbit transportiert werden konnten!
Obwohl die Schwerlastrakete in erster Linie für den Fracht- und Komponententransport für kommende Mond- und Marsmissionen konzipiert ist kann sie bei Bedarf auch Astronauten ins Weltall bringen.

Mond 2018
Bei der für 2018 geplanten Rückkehr zum Mond würde der neue Schwerlastträger zunächst den Mondlander und eine Raketenstufe, mit dessen Hilfe die Astronauten die Erdanziehungskraft überwinden können, in eine Erdumlaufbahn transportieren. Anschließend würden die vier “Mondfahrer” mit einem zweiten Raketenstart folgen und das CEV im Erdorbit an die dort wartende Raketenstufe und den Mondlander andocken. Danach würde die drei Tage dauernde Reise zum Mond beginnen, wo zunächst in eine Umlaufbahn eingeschwenkt werden soll. Anschließend wechseln alle vier Astronauten in den Mondlander (anders als bei Apollo verbleibt kein Astronaut im Mondorbit) und beginnen ihre vier- bis siebentägige Mission auf dem Erdtrabanten. Der Aufstieg zurück zum unbemannt um den Mond kreisenden CEV erfolgt wie bei den Apollo-Missionen dann mit der Oberstufe des Landers, während die Unterstufe als Startplattform dient – Bilder, die wir so ähnlich bereits in den 1970er Jahren gesehen haben.
Nach dem Wechsel in das Crew Vehicle geht es zurück Richtung Erde, wo kurz vor dem Wiedereintritt in die Erdatmosphäre das Servicemodul abgesprengt wird, bis die Kapsel schließlich an drei großen Landefallschirmen hängend über dem amerikanischen Festland niedergeht.

Soweit ein bekanntes Szenario. Nach den Vorstellungen der NASA werden mindestens zwei Mondmissionen pro Jahr durchgeführt werden, bis schließlich ein dauerhaft bemannter Außenposten auf dem Mond – wahrscheinlich in der Nähe des Südpols – etabliert wäre. Wie auch bei der ISS soll die Besatzung dann im Halbjahresrhythmus gewechselt werden, ein Teil der notwendigen Ressourcen soll jedoch vor Ort gewonnen werden. Am lunaren Südpol könnten Wassereisvorkommen vorhanden sein, die für den Betrieb einer dauerhaften Forschungsstation sehr wertvoll wären, und ebenfalls wichtig ist das permanente Vorhandensein von Sonnenlicht zur Energieerzeugung in dieser Polarregion, da andernfalls die 14 Erdentage andauernden Mondnächte zu überbrücken wären.

Endziel Mars
Die beim Entwurf, Bau und Betrieb eines lunaren Außenpostens gesammelten Erfahrungen wären für eine später geplante Marsmission von unschätzbarem Wert. Des Weiteren würde der geplante Schwerlastträger in der Lage sein, die für eine Marsmission erforderlichen Komponenten in eine Erdumlaufbahn zu bringen, von wo aus wahrscheinlich auch eine solche Mission starten würde. Die Pläne zur “Rückeroberung” des Mondes stellen einen logischen Schritt auf dem Weg zum Mars dar. Nun bleibt in den kommenden Jahren abzuwarten, ob die für dieses Unterfangen erforderlichen finanziellen Mittel tatsächlich zur Verfügung gestellt werden. Der NASA-Administrator Michael Griffin hat auf einer Pressekonferenz am Montag dieser Woche klargestellt, dass die Umsetzungsgeschwindigkeit des vorgestellten Programms von den zur Verfügung stehenden Mitteln abhängt. Und vielleicht wird die Rückkehr zum Mond kein rein amerikanisches Vorhaben werden: nicht zuletzt die Europäer könnten mit ihrer wachsenden Expertise und Erfahrung auf vielen Gebieten der Raumfahrt wertvolle Partner bei diesem ehrgeizigen Vorhaben sein.

Ausführliche Informationen über die “Mond-Pläne” der NASA (in englischer Sprache) sind unter https://www.nasa.gov/missions/solarsystem/cev.html verfügbar, unter anderem auch mehrere hochauflösende Grafiken und ein Video, dass den geplanten Ablauf zukünftiger Mondmissionen zeigt.