(Aufnahme: John Kraus, 26. August 2022)
„Hit the road, Jack
And don’t you come back
No more, no more, no more, no more…!
(Ray Charles)
Vor fast zwei Wochen ist im Zug der fast ∞en Geschichte der „Rückkehr zum Mond“ etwas geschehen, daß ich in all den Jahren, in denen ich nun das „Abenteuer Raumfahrt“ verfolge, noch nie erlebt habe. Statt einer Verzögerung, eines weiteren Hinausschiebens, einer Terminüberschreitung hat sich die Leitung des amerikanischen Luft- und Raumfahrtbehörde NASA am vorigen Montag, dem 15. August, völlig überraschend entschieden, den „Rollout,“ den Transport der Mission Artemis I von VAB, dem Vehicle Assembly Building zur Startrampe 39B des Kennedy Space Centers um zwei Tage vorzuziehen. Und so fand der gut 6,2 Kilometer lange Transport des SLS, des Space Launch System mit der Orion-Raumkapsel, dem Starttisch und dem Startturm, der die 98 m hohe Rakete noch um einiges überragt, vom Abend des 17. August an statt – nach dem Takt der Mitteleuropäischen Sommerzeit von kurz nach 4 Uhr morgens bis kurz nach 14 Uhr am Mittwoch, bis der Crawler-Transporter 2 seine Last von insgesamt gut 9700 Tonnen nach einer Fahrdauer von 10 Stunden und 8 Minuten in die Halterungen des Starrampe abgesenkt hatte – diesmal nicht zu einem Probebetankung, eins Check der Systeme – sondern um, wenn nicht Unvorhergesehenes dazwischen kommen sollte. In etwas mehr als 10 Stunden, am heutigen Montag, dem 29. August 2022, die viersitzige Orion-Raumkapsel auf ihren ersten Flug zum Erdtrabanten zu schicken.
Das Startfenster dafür öffnet sich morgens um 8:33Uhr EDT/Eastern Daylight Time, nach MESZ mithin um 14:33 und bleibt für exakt zwei Stunden lang geöffnet. Anders als bei der bescheidenen Anfahrt - „千里之行始于足下“ – „eine Reise von tausend Li beginnt mit einem einzelnen Schritt, heißt es bekanntlich im Kapitel 64 des „Tao Te King“ (道德经), und selten dürfte es eine bessere Illustration für diese zweieinhalbtausend Jahre alte Erkenntnis gegeben haben – erlauben die Gesetze der Himmelsmechanik für keine große Terminflexibilität. Der Startplatz muß durch die Erdrotation so gelagert sein, daß nach Abschluß der genau bemessenen Brennphasen das „Reiseziel Mond“, das zu diesem Zeitpunkt genau 388.576 Kilometer von uns entfernt liegt, so zur Flugbahn ausgerichtet ist, daß beide Trabanten, der künstliche wie der natürliche, einander am 6. Tag der Reise, am 3. September, einander nur um gute 95 Kilometer verpassen. Einige weitere Bedingungen kommen hinzu: so darf sich die Raumkapsel während des Fluges nie länger als 90 Minuten im Schatten der Erde oder des Mondes aufhalten; das dient als Vorsichtsmaßnahme dafür, falls sich die Brennstoffzellen des Versorgungsmoduls ESM, des „European Service Module,“ nicht wie vorgesehen durch die vier Sonnenpaneele, die ausgeklappt eine Länge von 19 Metern erreichen und jede eine Leistung von 11 KW erbringen sollen, aufladen lassen. Dieses 13 Tonnen schwere Modul trägt übrigens den Namen „Bremen“ – aus dem simplen Grund, weil es seit 2018 in der Hansestadt gefertigt worden ist, von der Airbus Defence and Space GmbH an der Airbus-Allee, gut 2 km südlich des Hauptbahnhofs, wo auch schon das Weltraumlabor Columbus entstanden ist, das seit 2008 als Teil der Internationalen Raumstation die Erde umkreist. Das Versorgungsmodul verfügt über einen Antrieb, der für Kurskorrekturen und im Notfall für die Einleitung eines Abbruchs der Mission zuständig ist. Dabei handelt es sich um ein OMS, ein Orbital Maneuvering System mit zwei getrennten Haupttriebwerken, das schon zu Zeiten des Shuttle-Programms seinen Dienst versehen hat und auf 19 Flügen 81 Mal gezündet worden ist.
(Anordnung der vier Triebwerke vom Typ RS-25 der Startstufe; mit Auflistung der Missionen, bei denen sie bislang zum Einsatz gekommen sind.)
Überhaupt weist das SLS einen erstaunlich hohen Grad an „Wiederverwertung“ aus. Insgesamt 81 Komponenten der ersten Artemis-Mission sind schon im Shuttle-Programm im Einsatz gewesen. Das gilt für alle vier Haupttriebwerke des Typs RS-25, die die Startstufe, den Block 1, während des Starts mit 8,8 Millionen Pfund Schub vorantreiben werden (der Gesamtschub, mitsamt den beiden seitlich montierten Feststoff-Boostern, liegt damit um 15 Prozent höher als bei der Saturn V vor einem halben Jahrhundert). Antrieb 2045 war von 1998 bis 2011 auf 11 Shuttle-Missionen im Einsatz (er beförderte unter anderem beim Ersteinsatz den ersten „wirklichen“ Raumfahrer der USA, John Glenn, in die Umlaufbahn), Nr. 2056 verlieh 4 Raumfähren-Missionen Schub (darunter den beiden ersten nach der Wiederaufnahme der Flüge nach der Havarie des „Columbia“ 2003), Nr. 2056 diente auf 6 Flügen, darunter der letzten Mission STS-133 vor 11 Jahren und beförderte das japanische Kibo-Laboratorium zur ISS; und Nr. 2060 war auf drei Flügen im Einsatz. Anders als bei den Raumgleiter-Missionen markiert Artemis I das Ende der Dienstzeit. Die Startstufe mit ihren 65 Metern Höhe wird den „Rücksturz zur Erde“ nicht überstehen, wenn 8 Minuten und 20 Sekunden nach dem Abheben der Brennschluß erfolgt (im NASA-Technobabbel MECO, „Main Engine Cut Off“ geheißen) bei einer Geschwindigkeit von 28051 km/h in einer Höhe von 162 Kilometern erfolgt. Zehn Sekunden später erfolgt die Trennung zwischen Erst- und Zweitstufe. Damit hat diese Stufe nicht ganz die Geschwindigkeit erreicht, in der sich Fliehkraft und Erdanziehung die Waage halten; 106 Minuten nach dem Start wird sie auf der Meeresoberfläche des Pazifiks zerschellen. Die beiden Feststoffbooster, die bereits nach 132 Sekunden in einer Höhe von 45 Kilometern abgesprengt werden, erleiden dieses Schicksal nach 5 Minuten und 24 Sekunden. Nach der Stufentrennung wird die gut 13,70 Meter hohe Zweitstufe die Kapsel weiter auf Fluchtgeschwindigkeit beschleunigen. Dieses ICPS (das kryptische Kürzel steht für „Interim Cryogenic Propulsion System“), bis auch sie nach 2 Stunden und 6 Minuten Flugzeit in einer Höhe von 3800 km abgetrennt wird, bei einer Geschwindigkeit von 31.580 Kilometern pro Stunde oder beinahe 8,8 Sekundenkilometern.
Aus diesem Umstand erklärt sich die scherzhaft gemeinte Frage, die der US-Journalist Eric Berger, der für die Webseite Ars Technica seit vielen Jahren über Belange der Raumfahrt schreibt, vor einer Woche auf Twitter gestellt hat: wo sich das SLS in einer Woche denn wohl befinden könnte: „am Meeresgrund? Immer noch in Wartestellung? Keine Ahnung…“ Der Witz dabei ist: sollte heute alles wie vorgesehen verlaufen, ist Antwort 1 die zutreffende. Auch die zweite Möglichkeit ein eingeplant worden, falls der Start am heutigen Montag verschoben werden muß. Am wahrscheinlichsten dafür gilt das Heraufziehen einer Gewitterfront; schon das Auslaufen vor einer Woche ist aus diesem Grund um eine halbe Stunde verschoben worden. Seit Apollo 12 am 14. November 1969 kurz nach dem Abheben von der Startrampe nach 36 und 52 Sekunden Flugzeit gleich zweimal von einem Blitz getroffen wurde (durch die es beinahe zu einem Ausfall des Bordcomputers gekommen wäre), gilt die Vorschrift, daß es von der Flugleitung keine Startfreigabe gibt, wenn die Gefahr besteht, daß es in einem Umkreis von 10 Kilometern zu einem Blitzeinschlag kommen könnte. (Genauer: wenn die Meßsensoren im Umfeld von 5 Seemeilen, also 9200 Metern, eine elektrische Spannung von mehr als 1000 Volt in der Luft anzeigen.) In diesem Fall öffnen sich 2 weitere Startfenster: am Freitag der nächsten Wochen, dem 2. September, um 12:48 Ortszeit (18:48 MESZ), für eine Dauer von zwei Stunden, sowie am folgenden Montag, dem 5. September, um 17:12 EDT/23:12 MESZ, für eine Dauer von 90 Minuten. Falls der Start am nächsten Montag erfolgt, wird die Mission 42 Tage lang dauern; die Wasserung im Pazifik erfolgt dann am 10 Oktober, für den 2. Termin verkürzt sich die Missionsdauer auf 39 Tage. Die Flugbahn führt das Raumschiff weiter weg von Mutter Erde, Sol III, als es je ein Fahrzeug gewesen ist, das tatsächlich eine Besatzung an Bord haben könnte: bisheriger Rekordhalter ist Apollo 13, das sich am 15. April 1970 254 km über der Oberfläche auf der erdabgewandten Seite des Mondes befand, und damit in einer Entfernung von 400.171 km von der Erde. Artemis 1 wird diesen Rekord am Flugtag 11, dem 8. September, überbieten und am 23. September mit 450.616 Kilometern seine größte Erdentfernung erreichen – 64.373 Kilometer jenseits des Erdtrabanten. (Unbemannte Sonden haben diesen Rekord natürlich im Lauf der letzten Jahrzehnte längst übertroffen: der Rekordhalter ist zurzeit Voyager 1, im September 1977 gestartet, in einer Entfernung von gut 23,5 Milliarden Kilometern, dem fast 4-fachen der Distanz zum Zwergplaneten Pluto). (Der Kleine Pedant, der hier ja erkennbar mitschreibt, präzisiert: die Entfernung beträgt zurzeit 23.500.713.780 km; ein Funksignal benötigt 21 Stunden und 46 Minuten für diese Distanz, und aufzufinden wäre die Sonde, wenn denn derart leistungsfähige Instrumente denkbar wären, direkt südlich von Ras Algethi, α Her, dem hellsten und südlichsten Stern im Sternbild Herkules, das bei uns im Hochsommer um Mitternacht seinen Höchststand erreicht. „Bei einer Rektaszension von 17h12m59s und einer Deklination von +12°17‘59‘‘, fügt er hinzu.)
Es ist allerdings nicht ausgeschlossen, daß Artemis doch noch einmal die Rückreise ins VAB antritt. Sollten wider Erwarten die drei genannten Startermine verstreichen, steht eine weitere Verschiebeaktion an. Der Grund liegt darin, daß die auf die Spitze des Ensembles montierte Rettungsrakete, das LAS (Launch Abort System), das im Fall einer Havarie beim Start die Kapsel und spätere ihre Besatzung, auf der Gefahrenzone bringen soll, eine vom Rest des Systems völlig unabhängige, autarke Energieversorgung besitzt, um nicht durch einen Ausfall der Bordsysteme gefährdet zu sein. Und die Batterien, aus denen sich diese Versorgung speist, sind von der NASA nur für einen Zeitraum von 21 Tagen seit der letzten eingehenden Überprüfung freigegeben. Die Leitung der NASA hat vor 10 Tagen, einen Tag vor der Vorverlegung des Ausrolltermins, diese Frist auf 25 Tage erweitert, weil sonst der dritte Starttermin nicht zu halten gewesen wäre. Sollte es zu einer weiteren Verschiebung kommen, öffnen sich die nächsten Startfenster zwischen dem 16 und dem 30. Oktober.
(Der Crawler-Transporter auf dem Rückweg von der Startrampe; Freitag, d. 20.8. Der Schotterweg ist die einzige Strecke der Welt, den dieses Fahrzeug überhaupt befahren kann.)
Eine weitere, und wahrscheinlichere Quelle der Enttäuschung liegt aber anderswo. Artemis 1 trägt nämlich als zusätzliche Nutzlast noch eine Flotte von Kleinsatelliten, genannt „Cubesats“ an Bord. Diese Bauweise, im Deutschen auch als „Nanosatelliten“ bezeichnet, die seit 1999 entwickelt worden und seit 2004 im Einsatz ist, bezeichnet kleine, fast würfelförmige Satelliten mit einer Kantenlänge von etwas mehr als 10 Zentimetern und einer Masse von gut 1,3 Kilogramm. Diese kleinen Helferlein verfügen zumeist über eine spärliche Instrumentierung; ihre „abgespeckte“ Bauweise hat die Kosten für ihre Herstellung erheblich gesenkt, so daß von den bislang 1600 Exemplaren, die zum Einsatz gekommen sind, viele von Studiengruppen an Universitäten konstruiert worden sind. Für die Mission Artemis I waren ursprünglich 13 solche Trabanten vorgesehen; 10 davon wurden rechtzeitig fertiggestellt und befinden sich unterhalb des ESM montiert. Da die Einheit aus Versorgungsmodul und dem Verbindungsring zwischen der Zweitstufe zur Kapsel, dem Stage Adapter, seit mehr als einem Jahr fest montiert worden ist, sind die Batterien an Bord dieser „Rideshares“ seitdem nicht mehr aufgeladen worden. Beim letzten Aufenthalt sind nur 5 der 10 Cubesats „aufgetankt“ worden; für die restlichen 4 haben sich die jeweiligen Konstruktionsteams entschieden, es beim alten Ladezustand zu belassen. Für den Betrieb während des Einsatzes stehen auch für diese sekundären Satelliten Sonnenpaneele zur Verfügung; die Befürchtung geht dahin, daß die noch vorhandene Batteriespannung zu gering sein könnte, um diese Paneele nach dem Aussetzen zu entfalten. Um hier möglichst große Erfolgschancen zu haben, hat sich die Flugleitung vor 10 Tagen entschlossen, den Aussetzungsvorgang auf einen möglichst frühen Zeitpunkt zu verlegen. Die ersten 5 sollen 3 Stunden und 40 Minuten nach dem Start ausgesetzt werden, der letzte, CuSP, 8 Stunden und 3 Minuten nach dem Liftoff. Auch die Teams der „nicht aufgefrischten“ Cubesats haben sich im Vorfeld zuversichtlicht gezeigt, daß ihre Mission bei 85% der Batterieladung ihren Auftrag antreten können; einzig für LunaH-Map, den „Lunar Hydrogen Mapper,“ von einem Team an der Arizona State University konstruiert, der anhand eines Spektrometers den Anteil an Wasserstoff (und damit an Wassereis) in der Südpolregion des Mondes erfassen soll, sollen die Erfolgsaussichten unsicher sein.
(Verlauf des Aussetzens der Cubesats)
(Missionsprofil der Artemis-I-Mission)
Wenn morgen (oder besser: heute nachmitttag, da ich diese Zeilen bereits nach Mitternacht schreibe) das SLS um 14:33 unserer Zeit oder etwas später in den Himmel steigt, wird es folgenden Ablauf geben: nach 2:12 Minuten werden die beiden seitlich montierten Feststoff-Booster abgesprengt; bei 3:19 die Rettungsrakete, das Launch Abort System, 8 Minuten und 41 Sekunden nach dem Abheben folgt der Brennschluß der vier Brennkammern der orangefarbenen Startstufe, unmittelbar gefolgt vom Ausfahren der vier Sonnenflügel der Orionkapsel. 51 Minuten nach Missionsbeginn erfolgt für 22 Sekunden eine zweite Zündung der einen Brennkammer der zweiten Stufe, um den erdnächsten Punkt der bis dahin Umlaufbahn über die Erdatmosphäre anzuheben; nach einer Stunde und 38 Minuten – also gut 20 Minuten nach Vollendung der ersten Erdumkreisung erfolgt dann das TLI, die „Trans-Lunar Injection; 17 Minuten und 59 Sekunden lang wird das Raumschiff dann auf Fluchtgeschwindigkeit zum Mond gebracht, und nach 2 Stunden und 6 Minuten erfolgt die Trennung von Kapsel und zweiter Stufe, um 11:39:10 EDT (bzw. 17:39 Mitteleuropäischer Sommerzeit). Nach 4 Stunden und 29 Minuten erfolgt dann eine kurze Zündung des kapseleigenen Triebwerks für eine letzte Kurskorrektur. Ab Tag 35, dem 3. Oktober, folgt dann der „Rücksturz zur Erde“ - wie es vor recht genau 56 Jahren im Zusammenhang mit einem anderen Raumschiff namens „Orion“ hieß. (Die 1. Folge der Abenteuer um Commander Cliff Allister McLaine, „Angriff aus dem All,“ lief am Samstag, dem 17. September 1966 im Programm der ARD; Folge 2, „Planet außer Kurs,“ folgte am 1. Oktober 1966.)
(LC-39B; im Hintergrund Launch Complex 40 mit dem zu zwei Dritteln montierten Startturm für die Starship-Missionen von SpaceX.)
Die Mission Artemis II, die der erste bemannte Flug werden soll, ist nach bisheriger Planung für den Mai 2024 geplant; sie soll vier Astronauten für 10 Tage auf eine Umkreisung des Erdtrabanten befördern; als das neue Mondprogramm vor 11 Jahren, im Juli 2011 zum ersten Mal en detail geplant wurde, war für diese Mission der August 2021 ins Auge gefaßt worden. Artemis III, mit einer Gesamtdauer von 30 Tagen, in deren Rahmen dann endlich wieder zwei Menschen ihre Spuren im Staub einer anderen Welt hinterlassen sollen, ist für das Jahr 2025 geplant. Auch hier kann es noch leicht zu weiteren Verschiebungen und Verzögerungen kommen – ein großer Unsicherheitsfaktor stellt das HLS dar, das Human Landing System, das Landefahrzeug, für das die ersten Gelder für die Erstellung von Projektstudien erst 2019 geflossen sind. Schon beim Apolloprogramm hatte sich die Entwicklung und Erprobung der Komponenten der LEM, des Lunar Excursion Module, als wesentlich schwieriger als gedacht erwiesen. Während Armstrong und Aldrin im Juli 1969 insgesamt 21 Stunden auf der Mondoberfläche verbrachten, soll es bei Artemis III eine ganze Woche werden. Im Lauf der zweiten Hälfte dieses Jahrzehnts soll es dann zum Transport von Materialien und Baukomponenten kommen, die die Einrichtung eines beständig besetzen Außenpostens in der Südpolarregion des Mondes möglich macht – zusammen mit der Raumstation „Gateway,“ die für die Raumfahrer als Basis in der Mondumlaufbahn kreist. Nicht zuletzt wegen der hier möglichen weiteren Verzögerungen hat die NASA im vorigen Jahr, im April 2021, mit Elon Musks Firma SpaceX einen Vertrag geschlossen, eine eigene Version des HLS zu entwickeln, die im Fall eines Einsatzes mit einer Starship-Rakete gewissermaßen als Vorauskommando in Richtung Mond gestartet werden würde.
(Der Blick aus der Umlaufbahn: Satellitenaufnahme der Startrampe mit dem SLS durch einen MAXAR-Satelliten.)
(PS. „Hit the Road, Jack“ ist seit 1961, als Ray Charles das Lied eingespielt hat, zu seinem musikalischen Markenzeichen und in seiner Aufnahme zum Klassiker geworden; das ein Jahr vorher von Percy Mayfield als Demoversion aufgenommene Original ist hingegen völlig in Vergessenheit geraten; freilich war diese A-Capella-Einspielung auch nur als Demoversion gedacht. Wenn es in gut 11 Stunden auf der Startrampe 36B heißt: „and we have … liftoff!“ (wahlweise: "Artemis is go!" oder "Godspeed!") – dann wird der fromme Wunsch, nicht noch einmal ins VAB zurückzukehren, in einem anderen Sinn wahr geworden sein, als es sich der Komponist vor 62 Jahren gedacht hat.)
(Installation der Sonnenpaneele am ESM "Bremen")
(Aufrißdarstellung von SLS und Orion-Kapsel)
U.E.
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