Bevor wieder Menschen auf dem Mond landen, will die NASA alles Wichtige zuerst dort üben, wo eine schnelle Heimkehr möglich ist: im Orbit um die Erde. Bei der Mission Artemis III sollen 2027 vier Astronauten, darunter der Europäer Luca Parmitano, mit der Orion-Kapsel an zwei verschiedene Mondfähren andocken. In die Landefähre von Blue Origin steigen sie dabei sogar ein, am Starship von SpaceX testen sie nur das Andocken. Für den rund zweiwöchigen Flug starten innerhalb weniger Tage drei der stärksten Raketen der Welt. Die eigentliche Mondlandung ist erst für 2028 mit Artemis IV geplant.
Ursprünglich sollte Artemis III selbst die erste bemannte Mondlandung seit Apollo 17 im Jahr 1972 werden. Die NASA hat die Mission jedoch umgeplant: Statt zum Mond geht es nun in eine erdnahe Umlaufbahn, wo die neuen Systeme unter echten Weltraumbedingungen erprobt werden. Wie der Ablauf im Detail aussehen soll, hat die US-Raumfahrtbehörde auf einer mehr als zweistündigen Pressekonferenz am Kennedy Space Center in Florida vorgestellt. Gleichzeitig veröffentlichte sie einen ausführlichen Missionsplan zu Artemis III, der die einzelnen Flugtage beschreibt.
„Jeder Teil dieser Mission im Erdorbit ist darauf ausgelegt, das Risiko zu verringern, bevor wir wieder Astronauten auf den Mond bringen“, sagt Jeremy Parsons, der Programmmanager von Artemis bei der NASA. „Wir starten drei Raumfahrzeuge auf drei verschiedenen Raketen und testen, wie sie zusammenarbeiten. So etwas hat die NASA noch nie versucht.“ Auf der Pressekonferenz sprach Parsons von der wahrscheinlich kompliziertesten Startkampagne, die je unternommen wurde.
Den Anfang macht Blue Origin, das Raumfahrtunternehmen von Amazon-Gründer Jeff Bezos. Seine Rakete New Glenn soll eine Testversion der Mondfähre Blue Moon Mark 2 in eine kreisförmige Umlaufbahn in rund 439 Kilometern Höhe bringen. Dort kann das Fahrzeug bis zu 30 Tage auf die Besatzung warten, was der NASA Spielraum im Zeitplan verschafft. Erst wenn feststeht, dass die Fähre funktioniert, startet wenige Tage später die Mondrakete SLS mit der Orion-Kapsel und der vierköpfigen Crew vom Kennedy Space Center.
Die SLS setzt Orion zunächst in einer stark elliptischen Bahn aus, die zwischen etwa 29 und 1.806 Kilometern über der Erde verläuft. Mit dem eigenen Antrieb steuert die Kapsel anschließend auf eine kreisförmige Umlaufbahn in rund 555 Kilometern Höhe. Der Grund ist die Temperatur: Orion wurde für den tiefen Weltraum gebaut, in einer niedrigen Erdumlaufbahn ist die Wärmebelastung höher, unter anderem weil die Erde selbst Sonnenlicht und Wärme abstrahlt. „Es geht wirklich darum, thermische Stabilität zu erreichen“, erklärte Parsons. Die ersten zwei Flugtage nutzt die Besatzung, um alle Systeme der Kapsel zu prüfen und sich langsam an die wartende Mondfähre heranzuarbeiten.
Am dritten Flugtag soll Orion an Blue Moon andocken, und zwar an einem Anschluss seitlich neben der Kabine der Fähre. Danach öffnen die Astronauten die Luke und betreten die Landefähre. Rund zwei Tage lang wollen sie dort die Kabinenluft, die Bedienelemente und die Lebenserhaltung testen. Die Teams am Boden prüfen, ob die Fähre den richtigen Druck und eine atembare Atmosphäre halten kann. „Wir werden auch Notfallszenarien testen, die gemeinsame Steuerung beider Fahrzeuge, und wir werden unsere Teams in der Missionskontrolle auf die Probe stellen“, sagte Parsons.
Nach Angaben der NASA enthält die Testversion bereits viele der Bordcomputer, Programme, Flugsteuerungen, Kabinentechnik und Lebenserhaltungssysteme, die später auch auf dem Weg zum Mond eingesetzt werden sollen. Damit ist es das erste Mal, dass Astronauten eine der neuen kommerziellen Mondfähren im Weltraum von innen erproben. Bisher kannte die NASA das Zusammenspiel zwischen Orion und den Landefähren nur aus Simulationen und Bodentests.
Ganz anders läuft der zweite Teil der Mission ab. Erst nachdem Orion sich wieder von Blue Moon gelöst hat, etwa am sechsten Flugtag, startet SpaceX eine Testversion seines riesigen Starship der Version 3 aus Florida. Weil Starship nur für eine deutlich kürzere Zeit im Orbit ausgelegt ist als die Fähre von Blue Origin, kommt es später ins Spiel. Es fliegt etwas tiefer, in rund 381 Kilometern Höhe, und trägt an seiner Spitze ein eigens montiertes Andocksystem.
Am achten Flugtag dockt Orion dort mit seiner Nase an. Die Verbindung soll höchstens zwei Stunden bestehen, und die Astronauten werden das Starship nicht betreten. Bei diesem Test geht es um die Kräfte beim An- und Abdocken, um die Steuerbarkeit der beiden verbundenen Fahrzeuge, die Kommunikation und die Software. Diese Daten braucht die NASA, weil Starship bei künftigen Mondflügen eine ungewöhnliche Rolle übernehmen soll: Nach dem neuen Konzept wartet die Starship-Mondfähre im Erdorbit auf Orion, dockt dort an und schiebt die Kapsel dann selbst in Richtung Mond. „Es zeigt uns, wie wir schieben und wie wir zusammenarbeiten werden“, so Parsons.
Für so einen Flug muss Starship zuvor im Erdorbit betankt werden. SpaceX plant dazu mehrere Tanker-Starships, die flüssigen, extrem kalten Treibstoff an ein Depot-Starship übergeben, ähnlich wie an einer Tankstelle. Blue Origin geht für seine erste Mondlandung einen anderen Weg und verzichtet zunächst auf das Betanken im All. Stattdessen sollen drei zusätzliche Antriebsstufen die Fähre wie bei einer mehrstufigen Rakete zum Mond schieben, wo sie in einer elliptischen Umlaufbahn über die Pole auf die Crew trifft.
Die Besatzung hatte die NASA bereits zuvor benannt. Kommandant ist der NASA-Astronaut Randy Bresnik, Pilot der Italiener Luca Parmitano von der Europäischen Weltraumorganisation ESA. Dazu kommen die NASA-Astronauten Andre Douglas und Frank Rubio als Missionsspezialisten, Bob Hines ist als Ersatz vorgesehen. Parmitano ist ein erfahrener Raumfahrer: Er war bereits zweimal für längere Zeit auf der Internationalen Raumstation und hat sie bei seinem zweiten Aufenthalt als Kommandant geleitet.
Für Europa ist die Mission auch technisch bedeutsam. Das Europäische Servicemodul, das Orion mit Strom, Antrieb, Wasser und Atemluft versorgt, stammt von der ESA und wird von Airbus in Bremen gebaut. Es ist genau dieses Modul, das bei Artemis III die vielen Bahnänderungen für die beiden Rendezvous übernehmen muss. Wie wichtig belastbare Tests für Orion sind, hatte zuletzt auch die Auswertung des Hitzeschilds nach dem Wiedereintritt gezeigt.
Nach dem Starship-Test hat die Crew noch bis zu fünf Tage im Orbit Zeit für weitere Aufgaben. Geplant sind zusätzliche Tests der orangefarbenen Overalls, die die Astronauten bei Start und Landung tragen und die beim zehntägigen Flug von Artemis II im April nicht vollständig geprüft wurden. Hinzu kommen Messungen von Lärm und Temperatur in der Kabine, Tests der Andocksensoren und medizinische Untersuchungen. In einer Machbarkeitsstudie soll die Crew zudem üben, Gesundheitschecks selbstständig durchzuführen, wenn kein direkter Kontakt zur Missionskontrolle besteht. Das wird bei Einsätzen auf dem Mond oder später auf dem Weg zum Mars wichtig.
An Bord sind außerdem ein zellbiologisches Experiment und Pflanzensamen, die nach der Rückkehr untersucht werden sollen. Forscher wollen zudem durchspielen, wie künftige Gesteinsproben vom Mond nach der Landung transportiert, übergeben und in Labore gebracht werden, und messen, welche Verunreinigungen in der Kapsel auftreten können. Die geplante Missionsdauer beträgt 14 Tage, im Bedarfsfall kann sie auf bis zu 17 Tage verlängert werden. Am Ende wassert Orion im Pazifik vor der Küste Kaliforniens, wo die Besatzung von NASA-Teams und der US-Marine geborgen wird.
Welche der beiden Fähren bei Artemis IV die ersten Menschen seit mehr als 50 Jahren auf die Mondoberfläche bringt, ist noch offen. NASA-Chef Jared Isaacman betonte, man wolle beiden Partnern die größtmögliche Chance geben, rechtzeitig bereit zu sein. „Wir haben nicht die Absicht, einen gangbaren Weg zur Oberfläche aufzugeben, bevor die Daten und der Zeitplan uns dazu zwingen“, sagte er. Laut Parsons planen beide Anbieter unabhängig davon für 2028 eine Landung in der Nähe des Mondsüdpols. Dort werden in dauerhaft schattigen Kratern Vorkommen von Wassereis vermutet, die eine künftige Mondbasis versorgen könnten. Wie solche Fähren die extremen Bedingungen am Südpol aushalten müssen, zeigen bereits Härtetests mit Mondlandern am Boden.
Neu ist die Idee eines Probelaufs im Erdorbit übrigens nicht. Schon 1969 testeten die Astronauten von Apollo 9 die Mondlandefähre zehn Tage lang in einer Umlaufbahn um die Erde, bevor wenige Monate später Apollo 11 auf dem Mond aufsetzte. Neu ist jedoch, dass gleich zwei private Fähren mit völlig unterschiedlicher Bauweise in einer einzigen Mission erprobt werden. Offen bleibt der genaue Starttermin. Die NASA peilt den Sommer 2027 an, doch Isaacman hatte in einer internen Mitteilung an die Mitarbeiter eingeräumt, dass Artemis III etwa 90 Tage hinter dem Zeitplan liegt. Als größte Herausforderung nannte Parsons die Lieferketten für die Mondfähren. Gelingt der Test, hätten Astronauten 2028 erstmals Fahrzeuge zur Verfügung, deren Zusammenspiel mit Orion bereits im All erprobt ist.
NASA, NASA’s Artemis III Mission to Test Future Moon Lander Operations
NASA, NASA, Partners Accelerate Lander Development for 2028 Moon Missions
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