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Das Constellation-Programm der USA steht vor dem Ende. Das ist gut so: Eine Ära des Weltraumzeitalters neigt sich dem Ende zu, eine neue beginnt.
Das „Constellation“ Weltraumprogramm, das als „Vision for Space Exploration“ im Jahr 2004 vom damaligen Präsidenten George W. Bush angekündigt wurde, ist praktisch am Ende. Es erhielt nie das Geld, das zu seiner Verwirklichung nötig gewesen wäre. Die NASA reagierte auf den Geldmangel, in dem sie die Präsentation von Entwicklungsschritten immer weiter nach hinten verlegte – zur Zeit ist der Erstflug der neuen „Orion“-Raumkapsel auf einer Ares-I-Rakete für 2017 geplant… frühestens. Die sehr viel grössere Ares-V-Rakete, die den grössten Teil der Mondfluginfrastruktur (wie Lander, Transferstufe, etc.) ins All hätte befördern sollen, wäre nach gegenwärtiger Rechnung sogar erst 2028 einsatzbereit. Vergleicht man diesen Zeitrahmen mit dem ursprünglichen Ziel (2018 für die erste Mondlandung), wird klar, dass das Programm gescheitert ist. Zwar wurde letztes Jahr eine „Ares-I“-Testrakete gestartet, deren Entwicklung sage und schreibe 600 Mio Doller verschlungen hatte, doch selbst diese bestand zum grössten Teil aus „Dummies“, Platzhaltern für noch nicht entwickelte Technologie. Der einzige einsatzfähige Teil der Rakete, die untersten vier Segmente des Feststoff-Boosters, wurde direkt vom Shuttle übernommen.
Constellation: Mehr vom Gleichen
Das absehbare Ende von „Constellation“ und Ares-I wird vielerorts bedauert. Dabei ist das Ende des Programms lediglich ein Anzeichen dafür, dass das bisherige Paradigma der Weltraumfahrt ausgereizt ist. Bisher war es so, dass die NASA den Auftrag hatte, bestimmte Ziele im Weltraum zu erreichen. Dafür entwickelte sie in Zusammenarbeit mit privaten Unternehmen wie Boeing oder Rockwell Raumfahrzeuge nach eigenen Standards. Die beteiligten Unternehmen erhielten alle entstehenden Kosten vollumfänglich vergütet. Die zu erreichenden Ziele waren stets von Nationaler Bedeutung – weshalb Geld, am Ende, keine Rolle spielte. Zudem gab es keine privaten Unternehmen, die in der Lage waren, das Geld für die Entwicklung von Raumfahrzeugen aufzubringen, und es bestand seitens der NASA keinerlei Interesse, die „private“ bzw „kommerzielle“ Raumfahrt zu fördern. Die NASA selbst hat sogar einige potentielle „Konkurrenten“ mit staatlich subventionierten Dumpingpreisen für Raketenstarts aus dem Markt gedrängt.
Insofern war es kein Wunder, dass das Constellation-Program aussah wie „Apollo auf Steroiden“. Innerhalb des bestehenden Raumfahrtparadigmas gab es keine Alternative, wie man es hätte grundsätzlich besser machen können.
Das kommerzielle Modell
Das alles, scheint es, kommt nun zu einem Ende. Der Bau und der Betrieb von Raumkapseln, mit denen künftig Astronauten zur Internationalen Raumstation ISS fliegen sollen, soll nun, wenn sich die Gerüchte bewahrheiten, vollständig auf kommerzielle Anbieter übertragen werden. Dies geschieht dann – neu – auf einer fixen Kostenbasis, das heisst, die NASA würde einem Anbieter zusichern, pro Jahr eine bestimmte Anzahl Starts zu einem fixen Preis zu kaufen. Das ist durchaus vergleichbar mit den frühen Tagen der Luftfahrt: nachdem zuerst nur das Militär über Flugzeuge verfügte, sprangen bald kommerzielle Anbieter ein – finanziert vom US-Luftpost-System, das die Abnahme einer bestimmten Anzahl von Flügen garantierte. Die Passagierluftfahrt, ursprünglich nur ein kleiner Nebenzweig der staatlich eingekauften Luftpostbeförderung, entwickelte sich schliesslich zum tragenden Pfeiler der heutigen Flugzeug-Industrie. Die Pionierzeit der Luftfahrt endete, die heutige Luftfahrt begann.
Genauso könnte es in der Raumfahrt laufen. Wenn erst einmal der erste Schritt, der Flug von der Erdoberfläche in den Erdorbit, geschafft ist (SpaceX startet diesen Frühling seine erste Falcon 9), und es eine garantierte Abnahme einer bestimmten Anzahl Flüge durch die NASA gibt, werden andere Anwendungen folgen. Weltraumtourismus etwa, oder Reparaturmissionen zu Satelliten und Weltraumteleskopen. Später, wenn, wie in der Luftfahrt, stetig grössere kommerzielle Raumfahrzeuge entwickelt werden, werden der Bau von Solarsatelliten sowie der Rohstoffabbau auf erdnahen Asteroiden (und allenfalls dem Mond) folgen. Die NASA könnte sich auf den Bau einer „Ares-V“-ähnlichen Schwerlastrakete beschränken, mit der die 10000enden von Angestellten des heutigen Shuttle-Programms ihre Stellen behalten könnten, während paralell dazu langsam eine kommerzielle Industrie aufgebaut wird, die zu einem späteren Zeitpunkt diese Arbeiter übernehmen könnte.
Doch was folgt nun daraus für die unmittelbare Zukunft der NASA? Zunächst bleibt es unspektakulär. Das ISS-Programm wird bis 2020 verlängert werden. Die NASA wird sich darauf beschränken, einer kommerziellen Weltraumindustrie auf die Beine zu helfen. Darüber hinaus wird man sich aber schon auch Gedanken machen, wie man den Erdorbit verlassen und die nächsten Himmelskörper erreichen könnte.
Der Space Tug
In den nächsten Jahren wird man auch viel vom Konzept des „Space Tug“ (etwa: Weltraum-Schlepper) hören. Das ist sowas wie eine wiederverwendbare Oberstufe, die nur im Weltraum operiert. Das heisst, der Space Tug dockt im Erdorbit an ein Stück Fracht an, bekommt von diesem den nötigen Treibstoff geliefert, transferiert das Stück Fracht zum Mond, wo die Fracht sich löst und automatisch landet. Der Tug kehrt zurück zur Erde, wo er in den Erdorbit einbremst und sofort wieder für die nächste Fracht zur Verfügung steht. Ein solches Raumfahrzeug könnte etwa mit dem VASIMR-Antrieb versorgt werden, einem neuartigen Plasma-Antrieb, mit dem sich gegenüber einem chemischen Antrieb sehr viel Treibstoff sparen lässt (dafür dauert der Transfer zum Mond länger). Ein solcher Space Tug würde von grossen Solarzellen betrieben und würde sich, neben Flügen zum Mond, auch für Flüge zu den Librationspunkten (wo sich die Schwerkraft von Erde und Mond bzw. Erde und Sonne die Waage halten) oder zu erdnahen Asteroiden eignen. Ein solcher Space Tug würde eine Landung auf dem Mond prinzipiell möglich machen, sollten dafür dannzumal die nötigen Gelder gesprochen werden. Wenn dies aber nicht der Fall sein sollte, dann fällt das Programm nicht in sich zusammen – man bleibt flexibel und kann das Weltraumprogramm allen möglichen Bedürfnissen und Visionen künftiger Präsidenten anpassen.
Was ist denn mit dem bemannten Flug zum Mars? Das grösste Problem am bemannten Flug zum Mars ist die Landung auf dem Planeten selbst, sowie die Rückkehr der Astronauten zur Erde. Da man den Treibstoff für die Rückkehr mitführen muss (oder zumindest eine Fabrik, die den Treibstoff vor Ort herstellt), gehen alle bisherigen Konzepte von einem Mars-Raumschiff mit einigen hundert bis einigen tausend Tonnen aus. Das ist, mit heutigen Budgets und heutiger Technologie, einfach nicht machbar. Es gibt aber eine Alternative, einen sinnvollen Schritt zwischen dem Besuch von erdnahen Asteroiden und der Landung auf der Marsoberfläche: ein Flug zum Marsmond Phobos.
Phobos
Phobos, mit rund 25 km Durchmesser und vernachlässigbar kleiner Gravitation einem Asteroiden sehr ähnlich, umkreist den Mars auf einer sehr engen Umlaufbahn, nur wenige 1000 km von der Planetenoberfläche entfernt. Da ein Raumschiff beim Flug zu Phobos sehr viel weniger Geschwindigkeit „vernichten“ muss als bei einer Landung auf der Marsoberfläche, und da praktisch kein Treibstoff nötig ist, um von Phobos zur Erde zurück zu kehren, bedeutet ein Flug zu Phobos praktisch denselben energetischen Aufwand wie ein Flug zum Mond oder zu einem erdnahen Asteroiden. Da man bis zu diesem Flug schon einige Erfahrung bei langen interplanetaren Reisen zu erdnahen Asteroiden gesammelt hätte, wäre eine Mission zu Phobos nicht viel anders.
Phobos ist, wissenschaftlich gesehen, ein sehr interessanter Himmelskörper in einer sehr interessanten Position. Die beiden Marsmonde Phobos und Deimos könnten, rein von ihrer Zusammensetzung her, eingefangene Asteroiden sein – gleichzeitig kreisen sie auf einer sehr äquatornahen, kreisrunden Bahn, was das Einfang-Szenario unwahrscheinlich macht. Möglicherweise handelt es sich also um Stücke des Planeten Mars, die in Folge einer Kollision mit einem grossen Asteroiden aus diesem herausgeschleudert wurden. Die Dichte von Phobos legt nahe, dass in diesem Fall grosse unterirdische Höhlen zu erwarten wären, in denen künftige Raumfahrer geschützt vor der Sonnen- und Weltraumstrahlung überleben könnten. Weiter könnte Phobos ein einzigartiges Archiv für die Geschichte des Mars sein: jedes Mal, wenn Mars von einem grossen Asteroiden getroffen wurde, wurden Oberflächengesteine ins Weltall geschleudert – einige davon wären von Phobos „aufgelesen“ worden. Dass dieses Szenario realistisch ist, bezeugen lange Kraterketten auf dem kleinen Mond, die ihren Ursprung alle auf der in Bewegungsrichtung gerichteten Seite von Phobos haben. So könnte es sein, dass der beste Beleg für Leben auf dem Mars heute auf der Oberfläche von Phobos darauf wartet, von einem Menschen aufgelesen zu werden.
Phobos könnte zu einem Vorposten zur Erforschung des Mars ausgebaut werden. Von einem Kommandozentrum auf Phobos könnte man Roboter auf der Marsoberfläche in Echtzeit steuern (wegen der Entfernung zwischen Erde und Mars existiert sonst eine Signalverzögerung von mindestens 20 Minuten). So könnten fortgeschrittene Roboter (etwa in Form von „Avataren“, anthropomorphen Robotern, die von Phobos aus gesteuert würden) all das tun, was in heutigen Plänen dem Menschen vorbehalten ist.
Weiterführende Links
Update: Die Details zum neuen Programm sind da: Artikel auf Universe-Today. Die Kurzfassung: Constellation wird beendet. Stattdessen erhält die NASA über die nächsten 5 Jahre 6 Milliarden Dollar, um die Entwicklung kommerzieller Raumfahrt zu fördern. Budgetseitig ist es unklar, ob eine Schwerlastrakete entwickelt wird (ich bin der Meinung, es wird aus politischen Gründen unabdingbar sein, eine Schwerlastrakete aus Shuttle-Teilen, damit die Jobs, die vom Shuttle abhängen, nicht verloren gehen). Die ISS wird bis 2020 weiter betrieben und ausgebaut – möglich wäre etwa das Zentrifugenmodul oder ein aufblasbares Weltraumhabitat. Fünf letzte Shuttle Missionen. Neue Erdbeobachtungssatelliten (etwa ein neues Orbital Carbon Observatory). Mehr Geld für die unbemannte Mond-, Sonnen- und Marsforschung sowie für die Suche nach Asteroiden, die mit der Erde kollidieren könnten.
Update 2: Es sieht sogar noch besser aus: im neuen Budget ist vorgesehen, dass die NASA unter anderem einen neuen Weltraumantrieb entwickeln soll, der es möglich machen wird, die Distanzen zu Zielen im Sonnensystem in sehr viel kürzerer Zeit zu überbrücken. Ganz allgemein wird die NASA viel stärker auf technologische Innovation statt auf bestimmte Ziele im Sonnensystem ausgerichtet. Wahrlich ein Paradigmenwechsel… Doch wie jeder Paradigmenwechsel wird es schwierig werden, diesen durchzusetzen.