Artemis-Mission: Die Rückkehr zum Mond

Der Name Apollo steht für eine besonders stolze Ära in der Geschichte der amerikanischen Raumfahrt. So hieß das Programm, das zum ersten Mal Menschen zum Mond brachte. Zwischen 1969 und 1972 haben insgesamt zwölf US-Astronauten den Erdtrabanten betreten. An diese Zeiten hofft die amerikanische Raumfahrtbehörde NASA heute mit einem weiteren Mondprogramm anzuknüpfen. Es trägt den Namen Artemis, nach der Mondgöttin und Zwillingsschwester von Apollo in der griechischen Mythologie, und die NASA steht damit vor einem bedeutenden Moment.

In wenigen Tagen könnte die erste bemannte Artemis-Mission zum Mond beginnen. Die vier Astronauten an Bord sollen den Mond umrunden, eine Landung ist diesmal noch nicht geplant. Die ist erst für den übernächsten Artemis-Flug vorgesehen. Aber die bevorstehende Mission ist eine wichtige Etappe auf dem Weg, die mit dem Artemis-Programm verbundenen Ziele zu erreichen. Die NASA will eine „Langzeitpräsenz“ auf dem Mond etablieren, und die Erkenntnisse aus Artemis-Missionen sollen genutzt werden, um eines Tages auch Astronauten zum Mars zu bringen. Das ist auch ganz im Sinne von Donald Trump, der in der Rede zu seiner abermaligen Vereidigung als US-Präsident im vergangenen Jahr das Ziel ausgegeben hatte, die amerikanische Flagge auf den Mars zu stellen.

Die Rakete Space Launch System (SLS) und das Raumfahrzeug Orion, die bei den Artemis-Missionen zum Einsatz kommen, stehen seit wenigen Tagen an der Startrampe 39B im Kennedy Space Center in Florida. Die NASA hofft, sie diesmal tatsächlich ins All schicken zu können. Die Astronauten befinden sich schon in Quarantäne, so wie dies vor bemannten Missionen üblich ist. Der Flug war bereits für den Februar angesetzt, wurde dann aber wegen Wasserstofflecks an der Rakete abgesagt, die bei Tests entdeckt worden waren. Einige Wochen später tauchten neue Schwierigkeiten mit der Heliumversorgung der Rakete auf, weshalb auch ein zwischenzeitlich geplanter Start im März nicht mehr zu halten war. Das Edelgas wird genutzt, um Druck im Antriebssystem zu erzeugen. Nun peilt die NASA den 1. April an. Sollte dies nicht klappen, zum Beispiel wegen schlechten Wetters, wären auch die fünf darauffolgenden Tage Optionen. Das nächste Zeitfenster würde sich dann erst wieder Ende April öffnen.

Die nun bevorstehende Mission heißt Artemis II. Sie kommt mehr als drei Jahre nach Artemis I, einem unbemannten Testflug von SLS und Orion. Jared Isaacman, der seit Dezember amtierende NASA-Chef, hat im Februar erhebliche Veränderungen im Artemis-Programm angekündigt. Eigentlich sollte Artemis III eine Mission mit Mondlandung werden. Nun aber soll dies noch ein weiterer bemannter Testflug sein, bei dem unter anderem das Andocken an eine Mondlandefähre geübt werden soll. Er soll im nächsten Jahr stattfinden.

Isaacman will so vermeiden, dass wieder so viel Zeit zwischen Artemis-Missionen vergeht. Eine Mondlandung peilt er nun für Anfang 2028 im Rahmen der Mission Artemis IV an. Noch Ende 2028 ist Artemis V mit einer zweiten Mondlandung geplant. Und danach soll es ungefähr einmal im Jahr einen Artemis-Flug geben. Isaacman stellt sich Artemis offenbar als sehr langfristiges Programm vor. Er hat gesagt, „unsere Kinder“ könnten einmal den einhundertsten Artemis-Flug sehen.

Erst in der vergangenen Woche gab Isaacman einen weiteren Kurswechsel bekannt. Demnach will die NASA eine Mondstation aufbauen, die eine permanente menschliche Präsenz ermöglichen soll. Dies will sich die Behörde allein in den nächsten sieben Jahren rund 20 Milliarden Dollar kosten lassen. Isaacman sagte, die NASA wolle „einmal mehr das fast Unmögliche erreichen“. Um sich auf dieses Vorhaben konzentrieren zu können, werden bisherige Pläne für eine um den Mond kreisende Raumstation namens Gateway vorerst auf Eis gelegt.

Eigentlich wollten die USA die Rückkehr zum Mond längst geschafft haben. Schon 2005 wurde unter dem damaligen Präsidenten George W. Bush ein Programm namens Constellation auf den Weg gebracht, zu dessen Zielen es gehörte, bis spätestens 2020 wieder zum Mond zu fliegen. Auch damals wurde der Mond als Zwischenschritt für weiter entfernte Ziele wie den Mars beschrieben. Bushs Nachfolger Barack Obama gab die Initiative aber wieder auf und setzte andere Prioritäten. Das Artemis-Programm wurde 2017 angestoßen, also in Trumps erster Amtszeit. Es wurde auch unter Joe Biden weiterverfolgt. Eigentlich war einmal geplant, bis zum Jahr 2024 wieder eine Mondlandung mit Astronauten zu schaffen. Aber wie so oft in der Raumfahrt kam es zu Verzögerungen.

Der technische Ansatz, der für das Artemis-Programm gewählt wurde, gilt unter Ingenieuren der NASA und deren Auftragnehmern als konservativ. Auf den ersten Blick unterscheidet sich die Trägerrakete SLS nur wenig von dem System, mit dem die Raumfahrtbehörde einst das 2011 ausrangierte Space Shuttle ins All brachte. Das an die Spitze der Rakete montierte Raumschiff Orion erinnert an die Kapsel aus dem Apollo-Programm. Dass der Fortschritt eher unter dem Blech als in der äußeren Gestalt zu suchen ist und selbst dort teilweise Komponenten aus älteren Programmen zum Einsatz kommen, ist auch die Folge politischer Entscheidungen. Das Constellation-Programm sah einst eine weitaus komplexere Systemarchitektur vor, mit der Astronauten sowohl zur Internationalen Raumstation (ISS) als auch zum Mond hätten gelangen können. Aber dieser Plan wurde verworfen, als sich die politischen Verhältnisse änderten.

Auch wenn das Artemis-Programm erst 2017 gestartet wurde: Die Arbeit am Trägersystem SLS begann schon 2011. Es sollte den Transport schwerer Lasten in den Weltraum ermöglichen, um nach dem Ende des Space Shuttles nicht gänzlich auf andere Nationen angewiesen zu sein. Boeing wurde Systempartner für die sogenannte Kernstufe, also die Hauptrakete, Lockheed Martin für das Raumschiff Orion. Den Bau des Technikmoduls für das Raumschiff, das alle lebenserhaltenden Systeme umfasst, übertrug die NASA an die europäische Raumfahrtagentur ESA, die wiederum Airbus als Systempartner wählte.

Die 65 Meter hohe Kernstufe hat nach dem Start ein kurzes Leben. Innerhalb von acht Minuten und 18 Sekunden verbrennen rund zwei Millionen Liter flüssigen Wasserstoffs, gezündet mithilfe des in einem separaten Tank mitgeführten flüssigen Sauerstoffs. Die vier RS-25-Triebwerke sind ein Beispiel für den konservativen Technikansatz. Die Modelltypen waren bereits 1981 beim ersten Space-Shuttle-Flug im Einsatz. Das Konzept für die beiden mit Raketentreibstoff befüllten Booster-Raketen stammt ebenfalls aus dem Space-Shuttle-Programm.

In einer Höhe von etwa 180 Kilometern trennt sich die Oberstufe von der Kernstufe ab. Sie besteht aus dem Raumschiff sowie einem Interimstriebwerk. Dann passiert fast fünf Stunden lang außer einigen Testmanövern relativ wenig, bevor die Kapsel auf die finale Geschwindigkeit von 35.000 Stundenkilometern beschleunigt und auf Mondkurs geschickt wird. Kurz darauf werden vier Kleinsatelliten ausgesetzt, darunter der vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt und Neurospace entwickelte Tacheles, der Daten zum Einfluss von Weltraumstrahlung auf Elektronik sammeln soll.

Bei Artemis I gab es vor dem Flug ebenfalls Schwierigkeiten wie Wasserstofflecks. Die Mission war aber am Ende erfolgreich. Auch schaffte es das damals unbemannte Raumschiff Orion in die gewünschte Umlaufbahn. Vier Terabyte an digitalen Flugdaten sowie das Achtfache an Bilddaten habe man anschließend ausgewertet, heißt es seitens der NASA. Man habe die gewünschten Ergebnisse erreicht oder gar übertroffen. So zeigte sich, dass die beiden Booster-Stufen den maximalen Schub mit einem Zeitverzug von einer Zehntelsekunde erreichten. Das parallele Zünden ist wegen der ansonsten drohenden Instabilität der Flugbahn ein besonders wichtiger Moment während des Starts.

Das Raumschiff Orion ist eine komplette Neukonstruktion. NASA-Ingenieur Chris Edelen hat seine optische Verwandtschaft mit der Apollo-Kapsel damit erklärt, dass die Physik sich seit den Sechzigerjahren nicht geändert habe. Man wolle möglichst viel Raum im Inneren schaffen, aber die während des Wiedereintritts in die Erdatmosphäre durch extreme Hitzeentwicklung belasteten Oberflächen gering halten. Tatsächlich hat das Raumschiff etwa 60 Prozent mehr Platz, auch weil man den Astronauten heute weniger zumutet als einst. So ist eine Toilette an Bord, etwa in derselben Größe wie in einem kleinen Camper.

Die konsequente Aufteilung des Raumschiffs in drei Module, eines für die Crew, eines für die Technik sowie eine schon kurz nach dem Start abgesprengte Rettungseinheit, ermöglichte die separate Vergabe an verschiedene Unternehmen. Die komplette Technik steckt in dem von Airbus verantworteten „Servicemodul“. Einige der Komponenten, etwa das Haupt- und die Hilfstriebwerke, liefert die NASA selbst zu und greift dabei ebenfalls auf Space-Shuttle-Komponenten zurück.

Der technische Fortschritt macht sich vor allem in den lebenserhaltenden Systemen bemerkbar. So wird das von den Astronauten ausgeatmete Kohlendioxid an Bord komplett aufbereitet, Sauerstoff und Speichertanks für Kohlendioxid sind nur für den Notfall an Bord. Und natürlich sind die zwei redundant ausgeführten Bordcomputer um ein Vielfaches leistungsstärker als der einzige Rechner, den die Apollo-Kapsel an Bord hatte. Die NASA spricht von einer um das Zwanzigtausendfache gesteigerten Rechengeschwindigkeit bei einem um 75 Prozent verringerten Gewicht. Den benötigten Strom generiert Orion über vier ausklappbare Solarsegel, in denen Galliumarsenidzellen zum Einsatz kommen – ein Zelltyp, der einen Wirkungsgrad von bis zu 70 Prozent erreichen kann.

Wenn die Astronauten am Ende ihrer Mission vor der Küste Floridas landen, werden die Bilder zwar gestochen scharf in Sekunden über das Internet geteilt, aber dennoch an die Apollo-Missionen erinnern. Denn der Sinkflug der Kapsel wird von Fallschirmen verzögert, auch wenn deren Material leichter ist als früher. Und die Crew steigt wie dereinst durch eine Luke in der Kapsel in einen Hubschrauber der Marine um. Den zwischenzeitlichen Plan, zunächst die komplette Kapsel von einem Schiff bergen zu lassen, gab die NASA auf.

Die Astronauten von Artemis II werden dem Mond nun nicht näher als 4600 Meilen kommen. Von einem der Fenster im Raumschiff Orion aus betrachtet, hat er dann etwa die Größe eines Basketballs an einem ausgestreckten Arm. Ob der ehrgeizige Zeitplan für die nächsten Artemis-Missionen zu halten ist, erscheint derzeit allerdings fragwürdig zu sein. Ein großer Unsicherheitsfaktor sind die Landefähren. Hier setzt die NASA auf Unternehmen von zwei der reichsten Menschen der Welt, Elon Musk und Jeff Bezos.

SpaceX von Musk bekam schon 2021 einen Milliardenauftrag der Raumfahrtbehörde für die Entwicklung einer Landefähre, Blue Origin von Bezos 2023. Beide Firmen müssen noch beweisen, ob ihre Landefähren in dem von der NASA vorgegebenen Zeitrahmen einsatzfähig sind. SpaceX etwa will eine Variante seiner Rakete Starship verwenden, die aber ist im Moment erst in der Testphase. Beim nächsten Flug Artemis III will die US-Weltraumbehörde nach eigenen Angaben möglicherweise schon die Landefähren beider Unternehmen testen. Für Blue Origin ist es ein großer Erfolg, dafür überhaupt neben SpaceX in Erwägung gezogen zu werden. Die ursprüngliche Planung sah vor, dass die NASA zuerst eine Landefähre von SpaceX nutzt und Blue Origin erst bei der dritten Artemis-Mission mit Mondlandung zum Zuge kommt.

In jedem Fall sieht sich die NASA unter Zeitdruck. Trump will vor dem Ende seiner zweiten Amtszeit eine Mondlandung sehen. Außerdem befinden sich die USA in einem geopolitischen Wettrennen mit China. Die Regierung in Peking hat das Ziel ausgegeben, bis zum Jahr 2030 eigene Taikonauten auf den Mond gebracht zu haben. Isaacman sagte kürzlich bei der Ankündigung des neuen Zeitplans für Artemis: „Wir stehen von Tag zu Tag in einem stärkeren Wettbewerb mit unserem größten geopolitischen Widersacher. Deshalb müssen wir schneller werden.“