SPACE 2021. Eugen Reichl

Auftrag für Entwicklung und Bau des HLS befinden. HLS, das ist in der NASA-Terminologie die Abkürzung für das „Human Landing System“. Die drei ausgewählten Unternehmen sind Blue Origin, Dynetics und SpaceX. Alle drei haben nicht nur sehr interessante, sondern vor allem auch drei extrem unterschiedliche Konzepte vorgelegt, mit denen sie das Ziel erfüllen wollen, zwei Menschen vor Ablauf des Jahres 2024 auf dem Mond zu landen. Insgesamt gibt die NASA für diese zehnmonatige Programmphase 967 Millionen Dollar aus. Das entspricht etwa 830 Millionen Euro. Die Geldmittel sind dabei recht unterschiedlich verteilt und spiegeln den momentanen „Glauben“ der Raumfahrtbehörde an die Realisierbarkeit der unterschiedlichen Konzepte wider. Blue Origin, das im Rahmen eines Konsortiums ein dreistufiges Transfer-, Lande- und Aufstiegsmodul in sehr klassischem Design vorsieht, erhält mit 579 Millionen Dollar etwa 60 Prozent der Gesamtmittel. Dieses Design ist konservativ in seiner Auslegung, das Konsortium beinhaltet eine ganze Reihe der „klassischen“ Raumfahrtfirmen und Teile der Konstruktion sind schon weit gediehen. Insofern glaubt die NASA, dass dieses Konzept am leichtesten und schnellsten zu realisieren ist.

      Dynetics erhält 253 Millionen Dollar. Dieser Entwurf ist schon deutlich progressiver. Es ist ein zweistufiges Konzept mit einem verblüffend konstruktiven Ansatz, der das Problem des „Herauskletterns“ aus der Mondfähre elegant löst. Und schließlich SpaceX. So, wie man es von diesem Unternehmen erwartet, der mit weitem Abstand revolutionärste Entwurf. Das Konzept eines riesigen, auf dem Spaceship-Konzept basierenden, einstufigen und mehrfach wiederverwendbaren Landers mit schier unfassbaren Reserven. Dieses Design klassifizierte die NASA, wer will es ihr verdenken, als das am wenigsten realistische Unterfangen und ordnete ihm deshalb nur 135 Millionen Dollar zu.

      Zwei Angebote fielen in der Bewertung durch und wurden von der NASA keiner weiteren Betrachtung für würdig befunden. Eines davon war das von Boeing. Das Unternehmen ist tief gefallen, in den letzten Jahren.

      Blue Origin

      Das Angebot von Blue Origin profitiert von den Erfahrungen von Lockheed Martin, Northrop Grumman und den Draper Laboratories, die je ein Element dieses dreistufigen Vehikels bauen sollen. Blue Origin bezeichnete diese Verbindung von drei erfahrenen Unternehmen als das „National Team“ und trifft damit genau den Duktus der Trump-Regierung. Grundgedanke des Entwurfes war es, dass jedes Element separat entweder an Bord einer New Glenn- oder einer Vulcan-Trägerrakete ins All gebracht werden kann. Diese beiden Raketen haben auch starke Verbindungen zu den drei Unternehmen. Blue Origin baut die New Glenn und das Haupttriebwerk für die Vulcan-Rakete der ULA, Northrop Grumman baut die Feststoffbooster für die Vulcan und Lockheed ist eine der beiden Muttergesellschaften der ULA, welche die Vulcan bauen und betreiben wird. Der Begriff vom National Team soll vermitteln: Wir sind eine eingespielte Mannschaft hochqualifizierter Unternehmen.

      Alternativ könnten auch alle drei Komponenten der Kombination mit einem einzelnen Space Launch Vehicle (SLS) der NASA gestartet werden, doch ist absehbar, dass bis Ende 2024 davon nur drei Einheiten gebaut werden können, und die werden ausschließlich für den Transport der Orion-Kapsel benötigt. Der Lander des „National Teams“ kann sowohl direkt mit dem Orion-Raumschiff im Mondorbit gekoppelt werden, als auch mit dem Mini-Gateway, das ja bis Ende 2024 ebenfalls zur Verfügung stehen sollte. Die ersten ein- oder zwei Landungen des Artemis-Programms, das sind die Missionen 3 oder 4 sollen jedoch nach neuer Beschlussfassung ohne den Gateway erfolgen. Das bedeutet, es wird ein Direkt-Docking mit dem Orion-Raumschiff in einem weiten lunaren Orbit stattfinden.

      Sobald die ARTEMIS III-Mondoberflächencrew in den Lander gewechselt ist, wird das auf dem Cygnus-Versorgungsmodul für die ISS basierende Transferelement von Northrop Grumman den Lander und die Aufstiegsstufe auf eine niedrige Mondumlaufbahn bringen. Danach koppeln Transferelement und das weiterhin miteinander verbundene kombinierte Lander- und Aufstiegselement voneinander ab. Nun übernimmt das von Blue Origin entwickelte Landeelement und bewerkstelligt den Abstieg zur Mondoberfläche. Diese Abstiegsstufe wird von zwei Blue Origin BE-7 Triebwerken angetrieben. Diese Raketenmotoren befinden sich bereits in einem fortgeschrittenen Entwicklungsstadium.

      Nachdem nach einer Woche Aufenthalt auf der Mondoberfläche die Aktivität der Landeastronauten beendet ist, bewerkstelligt die von Lockheed Martin zu entwickelnde Aufstiegsstufe den Rückstart in die Mondumlaufbahn. Der Lander bleibt zurück. Die Aufstiegsstufe steuert dann das wartende Orion-Raumschiff direkt an. Die Mondcrew steigt in die Orion um, wo sie von den dort verbliebenen Astronauten in Empfang genommen werden. Dann zünden sie das Haupttriebwerk und kehren wieder zur Erde zurück. Das Aufstiegselement ist im Prinzip mehrfach wiederverwendbar. Ob diese Wiederverwendbarkeit aber bei den „Single Sorties“ ohne die Verwendung des Gateway genutzt wird, ist derzeit noch nicht klar. Theoretisch könnte die Aufstiegsstufe sobald sie die Astronauten an der Orion abgesetzt hat und die Treibstoffreserven noch ausreichend sind, selbständig am – dann möglicherweise schon existierenden – Mini-Gateway anlegen. Im August 2020 schickte Blue Origin der NASA bereits ein 1:1 Mock-Up der Lander- und Aufstiegskombination ins Johnson Space Center. Mit diesem Modell kann die NASA bereits heute schon simulieren, wie sie Ausrüstung, Crew, Nachschubmaterialien, Experimente und Bodenproben aus dem Lander heraus und wieder hineinbringen kann. Außerdem wird das Cockpit-Layout nach ergonomischen Aspekten erprobt, die Sichtverhältnisse für die Landecrew aus den Fenstern, Sicherheits- und Praktikabilitätsaspekte überprüft und vieles mehr. Es sind viele Dinge, die eine Computersimulation nicht leisten kann und für die man das „echte“ Ding braucht. Das Mock-Up ist 12 Meter hoch und gibt schon eine recht gute Vorstellung von der realen Größe dieser Einheit. Eine unbemannte Testmission soll 2023 im selben Landegebiet erfolgen, in dem im Jahr darauf die bemannte Landung vorgesehen ist.

      Am 28. August stellte die japanische Raumfahrtbehörde JAXA und der Automobilhersteller Toyota das Design für den bemannten Lunar Rover der ARTEMIS-Astronauten vor. Es wird als „Lunar Cruiser“ bezeichnet werden, in Anspielung auf ein populäres Automodell von Toyota, der „Land Cruiser“ SUV. Im Gegensatz zu diesem wird sein lunares Gegenstück aber mit Brennstoffzellen betrieben werden. Der Vertrag zwischen JAXA und Toyota war bereits im Juni 2019 unterzeichnet worden. Der Lunar Cruiser ist eine der japanischen Beteiligungen am ARTEMIS-Programm. Er soll etwa ab 2028 eingesetzt werden, wenn die lunare Basis ihren ersten Betrieb aufnehmen wird. Toyota wird das Projekt nicht ganz alleine stemmen, vielmehr sind eine Reihe namhafter weiterer japanischer Unternehmen wie etwa Mitsubishi Heavy Industries mit dabei. In Anlehnung an das „National Team“ von Blue Origin bezeichnet Toyota dieses Konsortium als „Team Japan“.

      Dynetics

      Der recht ungewöhnlich aussehende Entwurf von Dynetics trägt einen formellen NASA-Namen. Der lautet: DHLS. Das steht für Dynectics Lunar Human Landing System. Aber es hat auch noch einen wesentlich schöneren Namen, der von Dynetics selbst stammt: ALPACA. Ein Akronym für „Autonomous Logistics Platform for All-Moon Cargo Access“.

      Es ist ein zweistufiges Design, oder, will man ganz genau sein, ein zweieinhalbstufiges. Es sieht einem flachen Bungalow ähnlicher als einem Raumschiff. ALPACA verfügt über zwei horizontal angedockte Treibstoffmodule, die wiederum ihrerseits modular aufgebaut sind, so dass sich der Lander beim Abstieg zum Mond von leeren Tanks trennen kann. Angetrieben wird das Gerät von acht baugleichen Raketentriebwerken, die für die Landung wie für den Aufstieg verwendet werden. Auf jeder Seite der Crew-Kabine befinden sich vier davon. Diese Raketenmotoren entwickelt Dynetics selbst. Wie der Entwurf von Blue Origin kann auch das System mit unterschiedlichen Trägerfahrzeugen auf den Transfer zum Mond gebracht werden, aber auch genauso nur mit dem SLS