Orbit

NASA und ESA einigen sich auf Orbit für lunare Raumstation

50 Jahre nach der Landung von Apollo 11 stecken wir mitten in einem neuen Wettlauf zum Mond. Diesmal geht es jedoch nicht um den Sieg über andere Nationen, sondern um Ressourcen, Forschung und Entdeckung. Der Mond soll endlich besiedelt werden. Seit etwa 10 Jahren liegt dazu ein Plan für eine lunare Raumstation namens Gateway in den Schubladen. Nun hat man sich darauf geeinigt, in welchem Orbit die Station den Mond umkreisen soll.

Tor in den Deep Space

Das Gateway soll eine kleine Raumstation sein, die jedoch nicht die Erde umkreist, sondern sich am Mond befindet. Sie soll das Tor zum sogenannten Deep Space, also dem All jenseits des Mondes sein. In dieser Raumstation sollen bis zu vier Astronauten drei Monate lang leben und arbeiten. Dort soll Forschung betrieben werden, aber auch Flüge in den Deep Space unterstützt werden. So soll die Raumstation Startpunkt von Missionen zur Mondoberfläche, aber auch zum Mars und in den Asteroidengürtel sein. Die Raumstation soll der Ort sein, an dem die Menschheit lernt dauerhaft fernab der Erde zu leben.

Technische Probleme

Doch eine Raumstation, die tausend mal weiter entfernt ist als die ISS (über die ich hier ausführlicher schrieb) stellt uns vor ganz neue Herausforderungen. So ist die ISS durch die Nähe zur Erde durch das Erdmagnetfeld von der kosmischen Strahlung geschützt, einem radioaktiven Strom von Teilchen, der zum einen von der Sonne und zum anderen aus dem interstellaren Raum kommt. Das Gateway wäre dieser Strahlung schutzlos ausgeliefert. Auch die Erreichbarkeit und Versorgung ist ein Problem. Die Flüge zum Gateway müssen möglichst günstig sein, damit sich die Raumstation überhaupt lohnt. Zudem gestaltet sich der Funkkontakt zur Erde und die Energieversorgung schwieriger.

Orbit ist eine Schlüsselfrage

Daher war es eine wichtige Frage, wo genau die Raumstation platziert wird. Im wesentlichen gab es dort zwei Möglichkeiten. Die erste war, dass die Raumstation den Mond in einem niedrigen Orbit von wenigen hundert Kilometern Höhe umkreist, sowie es das Apollo-Kommandomodul tat, während die anderen Astronauten an der Oberfläche waren. Die andere Möglichkeit wäre gewesen, dass die Raumstation an einem sogenannten Lagrange-Punkt platziert wird. Dort kann sie ohne Antrieb hinter dem Mond die Erde umkreisen.

Beide haben Vor- und Nachteile

Es war eine schwierige Frage. Ein niedriger Mondorbit hat den Vorteil, dass die Oberfläche des Mondes sehr einfach zu erreichen ist. Doch Raumschiffe, die von der Erde andocken, müssten Bremsmanöver ausführen, die viel Energie kosten. Auch Flüge zu anderen Zielen im Sonnensystem wären dadurch nicht wesentlich günstiger möglich als von der Erde aus. Im Lagrangepunkt hinter dem Mond hätten es von der Erde kommende Raumschiffe einfach. Flüge zum Mars wären ebenfalls gut möglich. Doch Expeditionen zur Mondoberfläche würden sich sehr schwierig gestalten. Und letztlich ist es ja die Oberfläche, an der sich die Kolonisierung des Mondes hauptsächlich abspielen wird.

Halo-Orbit eine Kompromisslösung

Da Planung und Bau der ersten Komponenten der Raumstation bei den Zulieferfirmen bereits begonnen hat war eine Einigung in dieser Frage überfällig. Man einigte sich schließlich auf einen Kompromiss. Die Raumstation soll den Mond in einem sogenannten exzentrischen Halo-Orbit umkreisen. Das bedeutet, dass die Raumstation nicht den Mond als Anhaltspunkt hat, sondern den Lagrange-Punkt hinter dem Mond. Bei ihrem Orbit um diesen umkreist sie jedoch den Mond. Das führt dazu, dass der Orbit extrem elliptisch ist. Alle sieben Tage wird sich die Raumstation der Mondoberfläche auf 3000 Kilometer annähern. Das ist etwa 7,5 mal höher als die ISS die Erde umkreist. Anschließend erreicht sie ihren bahnfernsten Punkt 70.000 Kilometer hinter dem Mond.

Das beste von beiden

Diese Lösung ist sehr elegant, da sie Vorteile beider Orbits verbindet. Alle sieben Tage können Mondlandefähren an- oder abdocken. Besatzungen können dann in diesem Zeitfenster zur Mondoberfläche fliegen oder eine bestehende Besatzung zurück zur Raumstation. Dies ist dann möglich, wenn sich das Gateway der Oberfläche auf 3000 Kilometer annähert. Wenn sich die Raumstation dann an ihrem bahnfernsten Punkt in 70.000 Kilometern Entfernung befindet, können Raumschiffe von der Erde aus fast ohne Bremsmanöver Menschen und Fracht zur Station bringen. Außerdem können dann auch Fernziele angeflogen werden. Sieben Tage später ist sie wieder an ihrem bahnnächsten Punkt und die Astronauten können von der Mondoberfläche zurückkehren. Dieser Rythmus macht eine rotierende Besatzung auf der Mondoberfläche möglich. Eines Tages könnte so eine permanent bemannte Basis im Shackleton-Krater auf der Mondoberfläche entstehen. Wenn es nach der NASA geht soll ein erstes Modul für diese Basis 2028 mit Artemis 7 auf die Oberfläche gebracht werden.

Das Orion-Raumschiff soll die Astronauten zur Raumstation bringen.

Weitere Vorteile

Doch es gibt noch andere Vorteile. Bei den Apollo-Missionen brach der Funkkontakt der Kommandokapsel zur Erde ab, wenn sie sich hinter dem Mond bewegte. Obwohl die Astronauten das als die angenehmste Phase der Mission bezeichneten, ist es doch ein massiver Nachteil. Die neue Bahn hält die Station jedoch permanent aus dem Mondschatten heraus, sodass ein Funkkontakt zur Erde permanent besteht. Die Energieversorgung der Station ist durch Solarzellen geplant. Auch dafür wäre dieser Orbit günstig. Auf einem Halo-Orbit wird von der Station aus die Sonne fast nie von Erde oder Mond verdeckt, sodass die Solarzellen fast immer Energiezufuhr haben.

Einen Haken gibt es

Das klingt alles perfekt, doch einen kleinen Haken hat der Halo-Orbit. Im Gegensatz zu Lagrange-Punkten und einem niedrigen Mondorbit ist der Halo-Orbit leicht instabil. Das bedeutet, wenn man die Station einfach so ihre Runden drehen lässt wird sie im Laufe der Jahrzehnte leicht abdriften. Daher sind sogenannte Kurskorrekturen notwendig. Ab und zu muss die Raumstation ihren Orbit um wenige Meter anpassen, um auf Kurs zu bleiben. Da die Station aber ein Antriebsmodul hat und ohnehin immer mehrere Raumschiffe angedockt sein werden, die ebenfalls Kurskorrekturen durchführen können (so ist es auch bei der ISS) überwiegen jedoch die Vorteile dieses Orbits. Daher haben sich die Gateway-Partner NASA und ESA, aber auch andere beteiligte Länder wie Japan und Kanada nun darauf geeinigt.

Visualisierung des Orbits der Gateway-Raumstation

2023 soll Aufbau beginnen

Der Kern des Gateways soll schon fertig sein, bevor die Astronauten 2024 erstmals auf dem Mond landen. Ursprünglich war geplant, dass Astronauten das Gateway Stück für Stück aufbauen. Nachdem Vizepräsident Pence das Mondprogramm massiv beschleunigt hat wurden einige Module des Gateways gestrichen, auch der Aufbauplan wurde verändert. Nun sollen private Raketen von SpaceX und Co. die wichtigsten Module in den Jahren 2023 und 2024 installieren. Für 2023 ist die Installierung des Power an Propulsion Modules geplant. Es enthält die Energieversorgung, den Antrieb und die Solarzellen. Danach soll ein kleines Wohnmodul folgen. Nach der Landung 2024 kommt dann ein größeres Wohnmodul, ein Logistikmodul und ein Roboterarm. Dies soll dann aber von Astronauten installiert werden. Mit der Einigung auf einen Orbit kann der Bau der Gateway-Module nun beginnen.

Danke fürs Teilen dieses Beitrags.

Ein Gedanke zu „NASA und ESA einigen sich auf Orbit für lunare Raumstation

  1. Wundervoll geschrieben und es hat wie ich finde eine perfekte Länge. Nicht zu kurz und Oberflächlich und nicht zu lang und mit zu vielen Informationen gespickt.

    Ich wünschte ich könnte deinen Blog abonnieren damit ich sofort bei neuen Beiträgen informiert werde, das wäre so ein Wunsch was mir fehlt.

    Gruß aus Magdeburg

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