Zahlreiche Sonden und bald auch Menschen landen mehr als 50 Jahre nach Apollo 17 wieder auf dem Erdtrabanten. Der erste Testflug der Mission Artemis 1 war ein großer Erfolg, der nächste startet 2025.
Ein Beitrag von Rüdiger Vaas
Rund sechs Jahrzehnte nachdem erstmals Menschen einen anderen Himmelskörper betreten haben – die vielleicht erstaunlichste Leistung in der daraufhin nicht mehr ganz irdischen Geschichte –, soll der Erdtrabant wieder Ziel einer Landung sein. Noch steht das genaue Datum für diese Artemis 3 genannte Mission nicht fest, aber die Vorbereitungen für September 2026 laufen. Zuvor werden im Rahmen der Mission Artemis 2 erstmals seit 1972 wieder Menschen in die Nähe des Mondes fliegen, der durchschnittlich 384.400 Kilometer entfernt um die Erde kreist.
Neue Besatzung
Zwar haben sich seit Apollo 17 fast 600 Männer und Frauen in den Weltraum gewagt (Waleri Poljakow sogar über 437 Tage), doch niemals weiter als 621 Kilometer von der Erdoberfläche entfernt. Das wird sich bald ändern. Nach mehrfacher Verschiebung ist laut NASA-Bekanntgabe vom 9. Januar 2024 der Start von Artemis 2 nun für den September 2025 geplant. Die Besatzung für den etwa zehntägigen Flug hat die NASA bereits am 3. April 2023 vorgestellt: Als Kommandant ist Reid Wiseman vorgesehen, der 2014 auf der Internationalen Raumstation ISS 165 Tage im All war. Als Pilot soll Victor J. Glover fungieren, der 167 Tage lang im Weltraum weilte, nachdem er im November 2020 mit dem zweiten bemannten Flug des Raumschiffs Dragon zur ISS startete, wo er vier Außenbordeinsätze absolvierte; er war von über 300 NASA-Astronaut:innen der 15. Afroamerikaner und der erste Schwarze auf einer ISS-Langzeitmission. Missionsspezialistin Christina Koch wird als erste Frau die niedrigen Erdorbits verlassen; sie hält den Rekord des längsten ununterbrochenen Weltraumaufenthalts einer Frau, 328 Tage, und leistete 2019 und 2020 auf der ISS sechs Außenbordeinsätze. Missionsspezialist Jeremy Hansen war bislang noch nicht im All; der Kanadier wird der erste Nicht-US-Amerikaner in Mondnähe sein.
Neue Ziele
Dass die Hard- und Software für Mondflüge funktioniert, hat die NASA mit der Mission Artemis 1 bewiesen, an der viele Tausend Menschen seit etwa 2011 akribisch gearbeitet hatten. Die wichtigsten Ziele waren detaillierte Tests des neuen Trägersystems Space Launch System (SLS)
sowie des neuen Raumfahrzeugs Orion und des Zusammenspiels aller Komponenten im Weltraum, die Erprobung der Manövrierfähigkeit in Mondumlaufbahnen und die Landung auf der Erde mit einer viel höheren Geschwindigkeit als beim Rückflug von der ISS. Orion bildet die Nutzlast von SLS und dient künftig als Raumschiff für die Reise zum Mond und wieder zurück zur Erde. Lediglich die vordere Hälfte von Orion, die Kapsel für vier Personen, war schon einmal kurz im All. Der erste Testflug fand am 5. Dezember 2014 statt. Orions zweite Komponente ist das Europäische Servicemodul (ESM). Diese Antriebs- und Versorgungseinheit der Kapsel hat einen Durchmesser von 4,10 Meter und eine Masse von 13,5 Tonnen. Das ESM wurde von der Firma Airbus in Bremen gebaut. Es war das erste von sechs Exemplaren, die die ESA zum Artemis-Programm beiträgt – im Gegenzug zur Nutzung der ISS.
Neuer Aufbruch
Am 16. November 2022 um 7:47:44 Uhr Mitteleuropäischer Zeit startete die 98 Meter hohe und 2.600 Tonnen schwere Trägerrakete SLS. Bereits drei Sekunden nach der Zündung hatten die noch von den Space Shuttles stammenden vier RS-25-Haupttriebwerke der Zentralstufe 90 Prozent ihrer Schubkraft. 2 Minuten und 11 Sekunden nach dem Abheben waren schon 48 Kilometer Höhe und 5.100 Kilometer pro Stunde Geschwindigkeit erreicht. Nun brannten die Feststoff-Booster aus und wurden abgesprengt. Acht Minuten nach dem Verlassen der Startrampe war der Treibstoff der vier Haupttriebwerke ausgebrannt. Zwölf Sekunden später wurde die SLS-Zentralstufe nach einer halben Erdumkreisung
abgetrennt und verglühte gezielt über dem Indischen Ozean. Orion entfaltete seine vier je 7,40 Meter langen, dreiteiligen Sonnenkollektoren. 51 Minuten nach dem Start, am Scheitelpunkt der Bahnellipse, hob das RL-10-Raketentriebwerk der Interim Cryogenic Propulsion Stage (ICPS) den erdnächsten Bahnpunkt des Raumschiffs auf 185 Kilometer an, sodass ein stabiler Erdorbit erreicht war. Die Oberstufe basiert auf einer modifizierten Delta-IV-Rakete. 46 Minuten später feuerte sie 18 Minuten lang und brachte Orion so auf die benötigte Position und Geschwindigkeit für den Flug zum Mond. Dann wurde auch ICPS abgetrennt und setzte innerhalb von acht Stunden noch zehn Kleinsonden aus, von denen allerdings viele nicht funktionierten.
Am 20. November um 20:09 Uhr trat Orion in die lunare Einflusssphäre ein. Obwohl kein Mensch in der Kapsel weilte, war diese nicht leer. Denn es flogen Puppen im Cockpit zur Messung der Strahlenbelastung und weiterer Parameter mit. Darunter war das Matroshka AstroRad Radiation Experiment (MARE) vom Deutschen Zentrum für Luft und Raumfahrt, der Israelischen Raumfahrtagentur und der NASA. Am 21. November passierte Orion die Mondrückseite und gelangte nach mehreren Manövern am 25. November in eine ferne rückläufige Umlaufbahn („distant
retrograde orbit“, DRO) mit einer lunaren Maximaldistanz von 70.000 Kilometern. Weil sich die Gravitation von Erde und Mond im DRO ungefähr die Waage halten, ist das ideal für Tests, ohne viel Treibstoff zu benötigen. Am 13. Flugtag, dem 28. November, hatte Orion bei der Halbzeit der Reise ungefähr 2.560 Kilogramm an Treibstoff verbraucht: etwa 70 Kilogramm weniger, als die NASA geplant hatte. Um 14:42 Uhr befand sich Orion 432.210 Kilometer von der Erde entfernt. Niemals zuvor hatte ein Raumschiff eine größere Distanz erreicht. Der vorige – allerdings bemannte – Rekord von Apollo 13 am 15. April 1970 betrug 400.171 Kilometer. Am 30. November begann Orion, den DRO zu verlassen. Nach weiteren Bahnmanövern erfolgte am 5. Dezember eine zweite halbstündige Reise durch den Bereich der erdabgewandten Seite mit der
geringsten Monddistanz von 128,7 Kilometern um 17:43 Uhr. Gleich darauf zündete das ESM-Haupttriebwerk erneut, mit 3,5 Minuten Dauer am längsten während der ganzen Mission, und brachte Orion auf einen Kurs zurück zur Erde. Am 6. Dezember um 8:29 Uhr verließ Orion die gravitative Einflusssphäre des Mondes. Noch einmal nervenzehrend war der 11. Dezember 2022, der Tag der Landung. Gegen 18 Uhr trennte sich die Raumkapsel vom ESM. Das Modul hatte seine Aufgabe erfüllt und verglühte kurz darauf in der Erdatmosphäre. Orion selbst trat mit beinahe 40.000 Kilometern pro Stunde um 18:20 Uhr in die irdische Lufthülle ein. Erstmals in der Geschichte der US-Raumfahrt geschah dies nicht auf einer ballistischen Bahn, sondern als „skip entry“. Dabei wird die Abbremsung durch eine kurze Aufstiegsphase unterbrochen (von 60 auf 90 Kilometer Höhe). Der Vorteil dieser Art von Wiedereintritt besteht in geringeren Verzögerungskräften als bei den Apollo-Missionen. Trotzdem war Orion höchsten Belastungen und einer Temperatur von etwa 2.700 Grad Celsius ausgesetzt. Diese kritische Missionsphase hatte oberste Priorität beim Testflug, weil es keine Möglichkeit gibt, solche Bedingungen im Labor zu studieren. Eine Öffnungsserie von elf Fallschirmen bremste Orion anschließend auf eine sichere Geschwindigkeit von 25 Kilometer pro Stunde. Um 18:40:30 Uhr platschte die Kapsel in den Pazifischen Ozean: nahe der Insel Guadalupe westlich der mexikanischen Halbinsel Niederkalifornien. Somit war die 2,1 Millionen Kilometer sowie 25 Tage, 10 Stunden und 53 Minuten lange Reise zu Ende – genau am 50. Jahrestag der letzten Mondlandung durch Apollo 17 am Rand des Mare Serenitatis.
Viele neue Raumsonden
Auch für Raumsonden ist der Erdtrabant seit einigen Jahren wieder en vogue. Dabei geht es nicht nur um technologische Tests und Wissenschaft, sondern auch um Prestige und Politik. Noch immer sind Landungen allerdings kritisch. Erstmals seit den sowjetischen Luna-Missionen (bis 1976) setzten chinesische Raumsonden sanft und intakt auf der lunaren Oberfläche auf: Chang’e 3 am 14. Dezember 2013 und Chang’e 4 am 3. Januar 2019 zum ersten Mal überhaupt auf der Mondrückseite. Mit Chang’e 5 (Landung am 1., Rückkehr am 16. Dezember 2020) wurde erstmals seit 1976 (Luna 24) wieder Mondgestein zur Erde transportiert: freilich nur 1,73 Kilogramm – bei den sechs bemannten Apollo-Missionen waren es insgesamt 382 Kilogramm, bei drei Luna-Sonden zusammen lediglich 326 Gramm. Dieses Jahr soll Chang’e 6 als erste Sonde Bodenproben von der Mondrückseite holen, aus dem Krater Apollo. Am 23. August 2023 landete die indische Raumsonde Vikram mit dem Rover Pragyan im Rahmen der Mission Chandrayaan-3 wohlbehalten beim Krater Manzinus in der Nähe des lunaren Südpols. (Zuvor war bei der Mission Chandrayaan-2 am 6. September 2019 die Landesonde wegen eines Softwarefehlers abgestürzt – wie schon am 11. April 2019 die israelische Sonde Beresheet.) Indien wurde damit die vierte Nation, der eine weiche Mondlandung gelang. Am 19. Januar 2024 folgte Japan als fünfter Staat mit der Raumsonde SLIM (Smart Lander for Investigating Moon) und zwei Rovern (nachdem Hakuto-R M1 mit zwei Rovern an Bord am 11. Dezember 2022 abgestürzt war). Allerdings funkte SLIM nur wenige Daten, weil die Sonde beim Shioli-Krater nahe des Mare Nectaris infolge eines Triebwerksdefekts gekippt aufsetzte und die Solarzellen die meiste Zeit kein Sonnenlicht bekamen; die zuvor abgelassenen Rover funktionierten. Auch Russland und die USA arbeiten an neuen Missionen. Luna 25 prallte allerdings am 19. August 2023 aufgrund eines Fehlers bei der Triebwerksteuerung in einen Nebenkrater des Pontécoulant- Kraters. Und die Peregrine Mission One scheiterte bereits kurz nach dem Start am 8. Januar 2024 aufgrund eines Treibstofflecks, kreuzte die Mondbahn und stürzte am 18. Januar auf die Erde. Dieses Jahr sollen erstmals seit 1968 (Surveyor 7) wieder US-amerikanische Sonden auf den Mond gelangen: drei der Firma Intuitive Machines (Missionen Nova-C) sowie der Blue Ghost Lander und die Griffin Mission One, die in der Nähe des Südpols den großen Rover VIPER (Volatiles Investigating Polar Exploration Rover) aussetzen wird, um nach Wassereis-Vorkommen zu suchen. Auch Japan wagt mit Hakuto-R M2 einen weiteren Versuch.
Neues Space Race?
Verglichen mit Sonden sind Raumschiffe freilich viel riskanter und teurer, vom Aufbau einer Raumstation in Mondnähe und einer Basis am lunaren Südpol ganz zu schweigen. Noch ist es ein langer, mühsamer Weg zurück zum Erdbegleiter. Der politische Wettlauf mag ihn momentan beschleunigen, wie dies einst das „Space Race“ in den 1960er-Jahren tat. Doch eine internationale Kooperation wäre nachhaltiger – und langfristig notwendig dafür, dass der Mond gleichsam zum siebten Kontinent der Erde sowie zum Sprungbrett der Menschheit zu den Sternen werden kann.
Rüdiger Vaas
Rüdiger Vaas ist Publizist, Dozent sowie Astronomie- und Physik-Redakteur beim Monatsmagazin bild der wissenschaft und Autor von 14 Büchern, darunter Tunnel durch Raum und Zeit (Kosmos, 2012).
