Das Lunar Gateway

Als Bestandteil des Artemis-Programmes, so heißt nun das Mondprogramm ist ein Kernstück das Lunar Gateway. Es ist eine Raumstation in einem Mondorbit. Das aktuelle Diagramm zeigt acht Elemente dieser Raumstation. Zeit sich mal mit dem Lunar Gateway zu befassen.

Als Zweck nennt die Wikipedia als Zusammenfassung von NASA-Quellen: „It will serve as the staging point for both robotic and crewed exploration of the lunar south pole, and is the proposed staging point for NASA’s Deep Space Transport concept for transport to Mars“.

Hier mal meine Meinung dazu. Das Lunar Gateway (LG) hat seine Ursache primär in der Masse von Orion und der Nutzlast der SLS. Die Orion wiegt mit Servicemodul 26,5 t. Die 9 t Treibstoff können seine Geschwindigkeit nur um 1200 m/s ändern. Als Vergleich: Apollo CM/SM wogen zusammen rund 30 t davon waren 18,5 t Treibstoff. Es hatte ein dV (inklusive Mondlander) von 2200 m/s.

Die SLS wird mit der ersten Oberstufe, einer abgewandelten Delta IV Zweitstufe nur etwa 26 t auf einen Mondkurs bringen. Eine noch zu entwickelnde Oberstufe (EUS) wird das auf 34 t für bemannte Transporte erhöhen.

Es gibt also zwei Probleme:

  • Eine SLS kann nicht wie die Saturn V Orion und den (ebenfalls noch zu entwickelnden Altair-) Mondlander zusammen starten. Dafür sind zwei Starts notwendig.
  • Selbst dann hat die Orion nicht genug Treibstoff, um alleine in einen niedrigen Mondorbit einzuschwenken und ihn zu verlassen. Das liegt daran, dass die Kapsel etwa doppelt so viel wiegt und die Startmasse dafür kleiner ist.

Die Lösung für das zweite Problem ist ein Halo-Orbit. Anstatt wie Apollo in einen 100 km hohen kreisförmigen Orbit zu gelangen, wird das LG den Mond auf einem 3.000 x 70.000 km Orbit umkreisen. Um in diesen zu gelangen, reichen 420 m/s, dagegen benötigte Apollo rund 900 m/s um den niedrigen kreisförmigen Orbit zu gelangen. Der Mondlander benötigt dann natürlich mehr Treibstoff für die Landung und den Start aber er wird auch viel leichter als das Orion CM sein (hoffentlich) und er darf, weil er einen eigenen Start hat, auch schwerer sein. Für unbemannte Starts soll die Nutzlast der Block IB der SLS auf 37 t ansteigen also doppelt so viel, wie der LM von Apollo wog.

Ein einfacher Ansatz wäre es nun einfach zuerst den Mondlander zu starten in dem Halo Ornit parken und danach die Besatzung dorthin schicken, anzukoppeln und zu landen und bei der Rückkehr umgekehrt. Die NASA dachte sich wahrscheinlich das aus Sicherheitsgründen, und weil das Ankoppeln sicher länger dauert, es nützlich wäre, dort ein Wohnmodul für die Astronauten zu haben und irgendwie ist daraus eine eigene Raumstation geworden, eine ISS im Kleinen mit eigenen Modulen aus Japan und Europa und erst gestern hat Kanada die Entwicklung des Roboterarms angekündigt.

Nur macht das Sinn?

Immerhin nirgendwo habe ich etwas davon gefunden, das das LG irgendwie für die Mondforschung nützlich wäre. Das ist es aus mehreren Gründen nicht. Zum einen ist der Orbit dazu falsch. Will man den Mond erkunden so muss man für optische Instrumente nah heran um Details abzubilden. Für einige Phänomene wie aufgewirbelten Staub, die dünne Exosphäre sollte man sogar nur wenige Kilometer über den höchsten Bergen die Kreise ziehen, wie Missionen wie LADEE oder GRAIL zeigten.

Hauptgrund ist aber, das Fernerkundung schon zu Apollozeiten billiger unbemannt ging und daran hat sich bis heute nichts geändert. Ein Vergleich mit der ISS hilft: die Experimente dort befassen sich vor allem mit Medizin, Biologie und Werkstoffen, aber nur wenig mit Erderkundung.

Warum dann eine Raumstation?

Nun ich sehe zwei Gründe dafür. Der Erste ist das man wieder internationale Partner fand, die gerne Module stellen wollen. Sie wären so auch am Mondprogramm beteiligt, würden eventuell Astronauten entsenden. Das ist prestigeträchtig. Diese Beteiligung spart Kosten, auch wenn die USA die Module starten müssen. Inzwischen soll das ja preiswert mit Falcon Heavys anstatt der SLS erfolgen. Sofern es diese noch gibt, wenn die Module fertig sind … So hat man PR mit vergleichsweise wenigen Kosten. Zudem ist man ja beim Mond, wenn auch nicht gelandet und anstatt einer Woche wahrscheinlich länger an Bord des LG und kann so neue Rekorde aufstellen.

Ein Modul als Wohnraum für die Besatzung, die dort eventuell einige Tage bleiben muss bis man den Mondlander angekoppelt hat macht Sinn, aber eine Raumstation aus acht Teilen?

Das zweite ist das die NASA so Trumps Wunsch nach der Rückkehr zum Mond (der von ihm ja zum Planeten erhoben wurde) nachkommt, obwohl sie nicht die Mittel bekommt, die sie für ein echtes Mondprogramm benötigt. Denn von der geplanten Oberstufe oder gar neuen Boostern für die SLS hört man nichts, ebenso von einem Mondlander, den man ja braucht, um vom Orbit auf den Mond zu kommen.

Das Dritte, ich wage es kaum auszuschreiben, aber es macht Sinn, ist das die NASA wohl gar nicht mehr kann als das LG. Hier ein fiktiver Dialog:

Chef: „Trump will das wir bis 2024 zurück zum Mond gelangen. Wie steht es um unsere Mondpläne“

Experte: „Äh, nicht so gut. Unsere SLS liegt Jahre hinterher, der Ausbau hat noch nicht begonnen und für den Mondlander haben wir nie einen Auftrag erhalten“.

Chef: „Damit wird Trump nicht zufrieden sein. Was können wir bis 2024 leisten?“

Experte: „2024? Selbst wenn wie die Gelder erhalten die wir benötigen (war bisher nie der Fall) ist in der Zeit keine Mondlandung möglich. Selbst Apollo landete erst acht Jahre nach Kennedys Rede“.

Chef: „So viel Geduld wie Kennedy hat Trump aber nicht. Machen sie bis zum nächsten Termin eine Übersicht was, wir bis 2024 schaffen können“.

<Nächster Termin>

Chef: „Und wie sieht es mit dem Mondprogramm aus“

Experte: „Schlimmer als ich dachte. Ich habe bei allen Abteilungen nachgefragt. Keiner weiß ,wie man heute einen Mondlander bauen würde. Wir müssten wie 1961 bei Null anfangen und das dauert Jahre. Die Unterlagen über den LM von Apollo nützen wenig, weil sich die Technologie und vor allem die Sicherheitsstandards gewandelt haben.

Ähnlich sieht es bei der SLS aus. Man hat mir gesagt man habe die SLS so gebaut, weil man so praktisch alles aus dem Space Shuttle Programm übernommen konnte – die Triebwerke des Orbiters, den verlängerten Tank und leicht verlängerte Booster. Schon für die Oberstufe hat man ein J-2S Triebwerk getestet, das noch von Apollo übrig war. Dreißig Jahre nach Übertragung der Starts auf kommerzielle Unternehmen hat die NASA ihre Kompetenz im Raketenbau verloren. Eine bessere SLS, welche die geforderte Nutzlast hätte benötigt, ebenfalls Jahre und wäre selbst bei optimaler Finanzierung nicht vor 2030 einsatzbereit“.

Chef: „Damit kann ich Trump nicht kommen, was gibt es an schnellen Lösungen?“

Experte: „Ich habe mit der Frage gerechnet und ein Konzept erarbeiten lassen, das bis 2024 umsetzbar ist. Es setzt darauf, dass wir gar nicht auf dem Mond landen, sondern nur eine Raumstation in einem Mondorbit platzieren. Die können wir mit der bisherigen SLS wie die ISS stückweise aufbauen und mit Raumstationen kennt sich die NASA hervorragend aus. Weitere Vorteile wären, das der Zusammenbau, wie bei der ISS mindestens ein Jahrzehnt dauert und wir so viel Zeit haben den Mondlander und die größere SLS zu entwickeln. Für Trump wichtig wäre das sie den Mond umkreist. Er sprach ja nur von der Rückkehr zum Mond, nicht einer Mondlandung und man könnte sie als Test für eine Marsmission verkaufen, bei der man auch etwas ähnliches als Habitat für die Besatzung braucht. Mit etwas Überzeugungsarbeit bringen wir vielleicht auch ESA, JAXA und CSA dazu, sich zu beteiligen, was das ganze billiger macht.“

Chef: „Das klingt doch überzeugend. So machen wir es!“

Wie schon gesagt, rein fiktiv, aber überzeugender und näher an den Tatsachen als manche Verschwörungstheorie. Immerhin werden ja zentrale Elemente inzwischen nicht mehr von der NASA entwickelt, sondern Raumfahrtunternehmen alleine (also nicht wie bei Apollo zusammen) und man setzt ebenfalls auf diese Unternehmen beim Transport (Beispiel: Blue Moon Mondlander, Falcon Heavy als Träger, Versorgung des Gateways ebenfalls durch SpaceX).

5 thoughts on “Das Lunar Gateway

  1. Das Lunar Gateway ist „off critical path“ für Artemis 3 und wird nicht Teil der Mission sein; die NASA hat doch 3 Unternehmen (Dynetics, Blue Origin und SpaceX) mit Entwicklungsarbeiten für Mondlander in den nächsten 10 Monaten beauftragt; NASA und Boeing haben ihre EUS-Experten zusammengezogen, um die Entwicklung wieder in Fahrt zu bringen- ist der Artikel etwas älter?

    1. Du bestätigst doch alles was ich sage:
      * Es gibt keinen Mondlander aber man baut ein Gateway wobei auch der Sinn nicht klar ist – geht es nur um die Kommunikation für die Landung in Südpolnähe so schafft das auch ein unbemannter Satellit.
      * Der Mondlander soll kommerziell entwickelt werden – nichts anderes als ich gesagt habe.
      * Und man muss die Experten zusammen mit einem Unternehmen zusammenziehen um überhaupt die EUS Entwicklung voranzubringen, eine stufe die man für jedes Mondmissionen braucht und zwar egal ob es ein Lunar Gateway oder ein Mondlander ist.
      * Und du erklärst nicht warum man obwohl die NASA lange nicht die Mittel für Artemis bekommt die sie braucht, man noch ein Gateway baut. Also den Zweck des ganzen.

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