Bevor unter dem aktuellen Artemis-Plan der NASA auch nur ein einziger Astronaut den Mond betreten kann, sieht die Missionsarchitektur mindestens 15 einzelne Raketenstarts vor – und das nur, um die im Orbit wartende Mondlandefähre zu betanken. Diese Zahl taucht in den Highlights einer Startübertragung selten auf, doch sie sagt mehr darüber aus, wie schwierig diese Rückkehr wirklich ist, als jede Aufnahme einer startenden Rakete.
Artemis ist die Kampagne der NASA, erneut Astronauten zum Mond zu bringen und damit eine Lücke zu schließen, die seit 1972 besteht. Die Behörde plant, dass zur Besatzung auch die erste Frau gehört, die jemals die Mondoberfläche betreten wird. Mehr als fünf Jahrzehnte später ist die erneute Reise dorthin zu einem weit größeren technischen Puzzle geworden, als es die ursprünglichen Mondlandungen je waren.
Zu den Teilen dieses Puzzles gehören eine neue Rakete, eine Kapsel, die bereits Flugerfahrung gesammelt hat, und eine kleine Raumstation, die die meiste Zeit ihres Bestehens ohne Besatzung an Bord verbringen soll. Zusammen erklären sie, warum „zurück zum Mond" ein weit komplizierterer Satz ist, als er klingt.
Fünfzig Jahre auf den Tag genau
Als die Artemis-I-Kapsel schließlich im Meer wasserte, war das Datum kein Zufall: Sie landete exakt 50 Jahre auf den Tag genau nach Apollo 17, der letzten Mission, die eine Besatzung auf die Mondoberfläche brachte. Für flugerprobte Hardware musste die NASA jedoch nicht so weit zurückblicken. Orion, die Kapsel im Zentrum von Artemis, hatte schon Jahre zuvor einen Flug ins All absolviert – im Dezember 2014, an Bord einer anderen Rakete, einzig um zu testen, ob ihr Hitzeschild eine Rückkehr aus dem tiefen Weltraum überstehen würde.
Diese Lücke zwischen einer Kapsel mit Vorsprung und einer Rakete, die noch Jahre von der Einsatzreife entfernt war, zeigt, woher die meisten Verzögerungen bei Artemis tatsächlich kamen. Orion war größtenteils erprobte Technik; das Trägerfahrzeug dafür war es nicht.
Die Rakete, die Rettungsluke und eine Kapsel mit Erfahrung
Die Rakete, die Orion schließlich von der Startrampe hob, ist das Space Launch System. Ihre erste Stufe setzt auf Hardware, der die NASA bereits vertraute: vier RS-25-Triebwerke, dieselbe Triebwerksfamilie, die drei Jahrzehnte lang die Space-Shuttle-Flotte antrieb.
Auf dem Papier ist das SLS die stärkste Rakete, die je für den bemannten Einsatz zugelassen wurde, und erzeugt beim Start 39 Meganewton Schub – mehr als jedes andere jemals für Besatzungen eingesetzte Trägerfahrzeug. Reiner Schub ist jedoch nicht alles. Berücksichtigt man, wie viel Masse die Rakete tatsächlich in Richtung Mond befördern kann, bringt das SLS auf einer Mondbahn rund 27 Tonnen mit – nur etwa halb so viel wie die Saturn V aus der Apollo-Ära mit ihrer Nutzlast von 48,6 Tonnen. Ein größeres Triebwerk bedeutet nicht automatisch eine größere Nutzlast.
Bevor diese Kraft bei einem bemannten Flug zum Einsatz kommt, testet die NASA zunächst den Fluchtplan. Der Test Ascent Abort-2 drehte sich um ein ganz bestimmtes Worst-Case-Szenario: ob das Rettungssystem von Orion die Kapsel samt Besatzung vom SLS wegziehen kann, falls in dem Moment des Aufstiegs, in dem das Raumfahrzeug der stärksten aerodynamischen Belastung ausgesetzt ist, etwas schiefgeht.
Eine Raumstation, die leer fliegen soll
Sobald Orion den Mondraum erreicht, soll die Kapsel laut Plan am Gateway andocken – einer Station, die zum ersten internationalen Außenposten werden soll, der je in einer Umlaufbahn um den Mond gebaut wurde.
Für einen Außenposten im Orbit fällt Gateway eher bescheiden aus – etwa 20 Meter lang, verglichen mit den rund 50 Metern der Internationalen Raumstation –, dennoch soll eine Besatzung dort jeweils bis zu drei Monate am Stück leben können.
Die meiste Zeit wird jedoch niemand dort sein. Gateways eigene Umlaufbahn um den Mond bringt die Station etwa 1.000-mal weiter von der Erde weg als eine Station in einer erdnahen Umlaufbahn, und der Außenposten wird so konzipiert, dass er lange Zeiträume unbemannt auskommt – einschließlich der eigenen Wartung über robotische Systeme, während er auf die nächste Besatzung wartet.
Eine Sechs-Tage-Schleife, kein Kreis
Gateway wird den Mond auch nicht einfach umkreisen. Die geplante Halo-Umlaufbahn ist eine gestreckte, sechseinhalbtägige Ellipse, die sich bis auf 7000 km an die Mondoberfläche annähert, bevor sie wieder auf rund 70 000 km in den tiefen Weltraum hinausschwingt.
Diese ungewöhnliche Form löst ein reales Problem: Den meisten Raketen fehlt schlicht die Kraft, um in einem einzigen Flug direkt von der Erde zur Mondoberfläche und zurück zu fliegen. Stattdessen soll Gateway als Relaispunkt dienen – zuerst die Station erreichen, dann in einem separaten, kleineren Sprung zur Oberfläche hinunter und wieder hinauf.
Die ersten beiden Module, aus denen die Station bestehen soll, sind das Power and Propulsion Element der NASA und ein Wohnmodul namens HALO, das zudem ein Kommunikationsrelais namens Lunar Link sowie zwei europäische Instrumente zur Strahlungsüberwachung mitführen soll.
Warum eine Mondlandung 15 Starts braucht
Die eingangs erwähnte Zahl von fünfzehn Starts erklärt sich dadurch, wie die aktuelle Mondlandefähre ihren Treibstoff bekommt. Statt bereits vollgetankt zu starten, ist die Landefähre so konzipiert, dass sie erst nach Erreichen der Umlaufbahn aufgefüllt wird – das bedeutet, dass eine separate Tankerrakete wiederholt fliegen, andocken und Treibstoff übergeben muss, bevor überhaupt eine Besatzung an Bord geht. Mindestens 15 dieser Starts sind allein nötig, um die Landefähre für einen einzigen bemannten Landeversuch zu betanken – wodurch der eigentliche Abstieg zur Oberfläche fast einfach wirkt im Vergleich zu allem, was vorher im Orbit passieren muss.
Partner und Preisschilder
Nichts davon ist billig, und nichts davon stemmt die NASA allein. Die mit Artemis verbundenen Programme sollen in den Haushaltsjahren 2012 bis 2025 insgesamt rund 93 Milliarden US-Dollar kosten, wobei jeder der ersten Artemis-Starts auf schätzungsweise 4,1 Milliarden US-Dollar veranschlagt wird.
Um sowohl Kosten als auch Arbeitslast zu verteilen, hat die NASA die unverbindlichen Artemis-Abkommen unterzeichnet, die Grundsätze für die friedliche Zusammenarbeit im Weltraum festlegen; Kanada und Japan gehören ebenso zu den Unterzeichnern wie mindestens 18 weitere teilnehmende Länder. Die Besatzung von Artemis II spiegelt diese Partnerschaft direkt wider und fliegt gemeinsam als eines der bislang sichtbarsten internationalen Ergebnisse des Programms.
Was zwanzig Jahre auf der ISS die NASA gelehrt haben
Ein Großteil der Zuversicht hinter Artemis geht auf ein viel näheres Labor zurück. Die NASA weist darauf hin, dass eine Reise zum Mond etwa das 1.000-fache der Entfernung einer Reise zu einer Station in der erdnahen Umlaufbahn zurücklegt – ein Sprung, der jede Marge bei Lebenserhaltung und Navigation deutlich weniger verzeihend macht.
Diese Erfahrung ist nicht nur ein Vertrauensgewinn – sie hat die Hardware-Pläne direkt verändert. Fast 20 Jahre kontinuierlicher Lebenserhaltungssysteme an Bord der Raumstation haben es Ingenieuren ermöglicht, die für künftige Mars-Missionen geplanten Systeme neu zu gestalten und dabei das Gewicht um 36 % zu reduzieren – Gewicht, das andernfalls mit enormem Aufwand ins All gebracht werden müsste.