Die Idee der NASA-Mondstation ist schlecht und gut

Das Mond-Orbital-Plattform-Gateway der NASA wird entweder eine notwendige Bühne für die Landung auf dem Mond oder wertloser Unsinn sein

Als Astronauten vor einem halben Jahrhundert zum ersten Mal auf dem Mond landeten, flogen sie in einem Schritt dorthin: Die Saturn-5-Rakete startete die Apollo-Befehls-, Dienst- und Landemodule und betrat eine niedrige Mondumlaufbahn. Dann löste sich das Landemodul und sank an die Oberfläche. Nachdem sie 22 Stunden in mondhellem Staub verbracht hatten, stiegen Astronauten von Apollo 11 in das Startmodul und kehrten zum Kommandomodul zurück, um sich auf den Rückweg zu machen.

Der derzeitige Plan der NASA, Astronauten zum Mond zu schicken, der bereits 2024 umgesetzt werden könnte, ist etwas anders. Mehrere kommerzielle Raketen werden die Komponenten einer kleinen Raumstation in den Weltraum bringen, die sich dann unabhängig voneinander in einer hohen Mondumlaufbahn versammeln werden. Eine andere Rakete wird einen leeren Mondlander dorthin schicken. Schließlich wird die riesige SLS-Rakete das Orion-Raumschiff (das sehr an das Apollo-Kommandomodul erinnert) mit Astronauten im Inneren starten. Orion legte an der Raumstation an und einige Astronauten werden in die Landung des Wartemoduls gehen. Schließlich werden Astronauten an die Oberfläche des Mondes hinabsteigen. Nach Abschluss des Einsatzes kehren sie zur Orbitalstation zurück, wo das Team nach Orion wechselt, um nach Hause zu gehen.

Sie repräsentieren die Mondraumstation als eine Reihe von Modulen, einschließlich Wohnraum, Luftschleuse, Leistungsmodul und Antriebssystem. Die NASA nennt es das "Gateway".

Seine Ursprünge entstanden früher als der derzeitige Plan der NASA, zum Mond zurückzukehren. Die Agentur benannte das gesamte Programm kürzlich um und gab ihm den Namen " Artemis ". Die vorgeschlagene Station schrumpfte und erhöhte sich als Reaktion auf sich ändernde Budgets und Richtlinien. Die NASA behauptet, dass das „Gateway“ ein notwendiger Bestandteil der Weltraumforschung durch den Menschen sein wird. Andere überlegen, ob es überhaupt gebraucht wird.

Die Ursprünge des „Gateways“ lassen sich darauf zurückführen, dass Präsident Barack Obama den letzten Plan der NASA, Menschen zum Mond zurückzubringen (das Constellation- Programm), annulliert hat. In einer Rede vom April 2010, in der neue Richtungen für die Pläne der NASA zur bemannten Weltraumforschung angekündigt wurden, forderte Obama die Agentur auf, Fahrzeuge für die Erforschung des Weltraums zu entwickeln, beginnend mit einem Flug zu dem der Erde am nächsten gelegenen Asteroiden im Jahr 2025. Die NASA entschied dies jedoch schnell Das Ziel wird zu ehrgeizig sein und einen mehrmonatigen bemannten Flug erfordern. Daher schlug die Agentur eine Alternative vor: Anstatt Astronauten zum Asteroiden zu schicken, wird der Asteroid zu den Astronauten gezogen.

Aus dieser Idee entstand die 2013 angekündigte Asteroiden-Umleitungsmission (ARM) . Es wurde angenommen, dass das Roboter-Raumschiff einen kleinen Asteroiden unweit der Erde - mit einem Durchmesser von nicht mehr als 10 m - einfangen und ihn schrittweise in eine hochstabile Umlaufbahn um den Mond bewegen würde der Name der fernen rückläufigen Umlaufbahn , in der Astronauten sie im Rahmen kurzer Missionen besuchen können. Zweifel an der Nützlichkeit und Durchführbarkeit von ARM begruben das Programm jedoch, als es bei einer Anhörung zur Zuweisung von Haushaltsmitteln durch den Kongress angeboten wurde.

2017 machte die NASA unter der Leitung der Donald Trump-Administration erneut eine Kehrtwende. Die Agentur hat lange geglaubt, dass das Weltraumprogramm davon profitieren wird, den Raum zwischen Erde und Mond zu besetzen, um die Technologie zukünftiger Missionen zum Mars und darüber hinaus zu testen. Der nächste Vorschlag im März 2017 war das Konzept des Deep Space Gateway: eine Reihe von Modulen in der weit rückläufigen Umlaufbahn des Mondes. Bis Ende der 2020er Jahre können Astronauten auf diesem „Gateway“ ein separates Raumtransportfahrzeug, Deep Space Transport, für Langzeitmissionen zum Mars zusammenbauen.

Dieser Plan schlug jedoch auch fehl, nachdem Trump die neue Priorität der NASA festgelegt hatte, Astronauten an die Mondoberfläche zu schicken und eine permanente Präsenz im Weltraum zu schaffen.


Die ehrgeizigste Version des „Gateways“ sollte international werden, und die Raumfahrtagenturen von Kanada, Europa, Japan und Russland sollten verschiedene Module liefern. In einem solchen Schema würde eine Kapsel mit dem Orion-Team (1) Astronauten zum Gateway liefern, um Missionen auf der Mondoberfläche vorzubereiten. Am „Gateway“ waren die Gateway-Komponente (2), bewohnbare Module (3, 4), Platz für wissenschaftliche Experimente und Lagerung (5, 6, 7), ein Roboterarm (8) und ein Antriebssystem (9) geplant. Die NASA entwirft derzeit jedoch ein „minimales“ „Gateway“, das nur aus einem kleinen bewohnten Modul und einem Antriebssystem besteht, um früher an die Mondoberfläche zurückzukehren.

"Dieses Mal werden wir dort nicht nur eine Flagge setzen und Fußspuren hinterlassen", sagte Trump im Dezember 2017. Er unterzeichnete die Weltraumrichtlinie, die das US-Raumfahrtprogramm auf die Erforschung des Weltraums mit Hilfe von Menschen und vor allem auf die Rückkehr amerikanischer Astronauten zum Mond konzentriert. Er sagte, dass die "langfristige Erforschung und Nutzung" des Mondes ein Schritt in Richtung noch ehrgeizigerer Projekte sei. "Wir werden den Grundstein für die geplante Mission zum Mars und vielleicht eines Tages in die weiter entfernten Welten legen."

Die Richtlinie wies die NASA an, Menschen mithilfe kommerzieller und internationaler Partnerschaften an die Oberfläche des Mondes zurückzubringen, überließ der Agentur jedoch die Aufgabe, den besten Weg zu finden, um dies zu erreichen. Die NASA beschloss, das Konzept des Gateways zu ändern, benannte es offiziell in Orbital Platform - Gateway um und präsentierte es als eine Szene, von der aus Mondmissionen gesendet werden. Es wurde vorgeschlagen, das „Gateway“ in einer anderen Umlaufbahn zusammenzubauen, die stark elliptisch ist und über die Pole des Mondes verläuft - eine „fast unkomplizierte Halo-Umlaufbahn “. Raumschiffe von der Erde werden es mit minimalem Treibstoffverbrauch erreichen können, so dass es relativ billig und einfach ist, dort Vorräte zu liefern. In dieser Konfiguration können Astronauten nach NASA-Plänen bis 2028 an die Mondoberfläche zurückkehren.

Die NASA arbeitet auch daran, internationale Partner zu gewinnen, von denen viele bereits an der Internationalen Raumstation gearbeitet haben. Zu Beginn des Jahres 2019 war das Gateway-Projekt so groß wie nie zuvor. Die vorgeschlagene Konfiguration umfasste ein Modul mit Strom und ein Antriebssystem, das Sonnenenergie zur Stromversorgung des „Gateways“ und seiner Bewegung im Raum zwischen Erde und Mond verwenden sollte, zwei bewohnte Module, ein Recyclingmodul, ein Multifunktionsmodul und einen Roboterarm. Im Februar 2019 gab der kanadische Premierminister Justin Trudeau bekannt, dass das Land bereit sei, 2 Milliarden kanadische Dollar für dieses Projekt auszugeben. In den konzeptionellen Zeichnungen trugen die anderen Module optimistisch die Logos der Europäischen Weltraumorganisation, der Japanischen Weltraumforschungsagentur und von Roscosmos.

"Dies ist ein inspirierendes Gateway-Projekt", sagte der NASA-Administrator Jim Brydenstein in einer Rede Mitte März. Er erörterte den NASA-Vorschlag für das Geschäftsjahr 2020, der einen Betrag von 821 Millionen US-Dollar für die Entwicklung des Gateways enthielt. Er fügte hinzu, dass er mit den Leitern anderer Raumfahrtagenturen kommunizierte und "sie freudig die Idee eines gemeinsamen Projekts für eine Reise zum Mond akzeptierten".

Aber nach zwei Wochen änderte sich die inspirierende Idee wieder. In einer Rede auf der Sitzung des Nationalen Weltraumrates am 26. März befahl Vizepräsident Mike Pence der NASA, die Pläne zur Rückkehr zum Mond zu beschleunigen. "Nach Anweisung des US-Präsidenten ist die Politik dieser Regierung und unseres Landes die Rückkehr amerikanischer Astronauten zum Mond in den nächsten fünf Jahren", kündigte Pence in einer Rede an. Dieses ehrgeizige Ziel - die Landung im Jahr 2024 - überraschte die ganze Welt.

Und sie brachte die NASA dazu, sich am Kopf zu kratzen, um nach einem Mittel zu suchen, um dieses Ziel zu erreichen. In einer Rede im April auf dem Colorado Springs Space Symposium sagte Brydenstein, dass die NASA ihre Pläne zur Anpassung an das Studium des Mondes korrigieren und sich nur auf die Grundelemente konzentrieren werde, die erforderlich sind, um die Menschen in den nächsten fünf Jahren wieder an ihre Oberfläche zu bringen. „Die erste Phase ist die Geschwindigkeit. Wir müssen so schnell wie möglich an die Oberfläche des Mondes treten “, sagte er. "Wir werden alles loswerden, was uns von diesem Ziel ablenkt." Und anscheinend wird der größte Teil des Gateway-Projekts die Agentur ablenken. Brydenstein schlug vor, dass die einzigen Teile des „Gateways“, die für die Landung erforderlich sind, ein Antriebssystem und ein bewohnbares Modul sind, an das das Orion-Schiff und die Landemodule andocken können.

Die internationalen Partner der NASA waren ebenfalls schockiert. Die Raumfahrtagenturen, die mit der Planung des Baus der Gateway-Komponenten begannen, wurden plötzlich unklar, wann ihr Beitrag benötigt werden könnte und ob er überhaupt benötigt würde. Bridenstein hat diese Unsicherheit in einer Rede im April anerkannt. "Unsere internationalen Partner sind darüber besorgt und haben mir auf dieser Konferenz ihre Besorgnis zum Ausdruck gebracht", sagte er. Er sagte jedoch, dass diese Partner weiterhin eine Rolle in der zweiten Phase der Monderkundung der NASA nach dem Mond im Jahr 2024 spielen können. Und dann, sagte er, würde die Priorität der NASA darin bestehen, die langfristige Präsenz von Menschen im Raum zwischen Erde und Mond zu unterstützen, einschließlich und die Konstruktion des „Gateways“ in einer ähnlichen Form wie zuvor besprochen.

In den folgenden Wochen sprach die NASA zunehmend über den Bau eines "minimalen" Gateways zur Unterstützung der Mondlandung 2024. Im Mai kündigte die NASA einen Antrag auf einen zusätzlichen Vorschuss von 1,6 Milliarden US-Dollar im Jahr 2020 an, der zur Erreichung dieses Ziels erforderlich ist. Das zusätzliche Geld sollte vor allem kommerziellen Unternehmen helfen, leichtere Fahrzeuge schneller zu entwickeln, die schleppende Entwicklung der SLS-Rakete und des Orion-Schiffs zu beschleunigen, da beide Projekte seit Jahren hinter dem Zeitplan zurückbleiben und ihr Budget um Milliarden von Dollar überschritten haben. Auch in diesem Vorschlag wird empfohlen, die Mittel für das „Gateway“ um 321 Millionen US-Dollar zu kürzen.

Dieses überarbeitete Budget "ändert die Einstellung gegenüber dem Gateway ein wenig", sagte William Gershtenmeyer, stellvertretender Administrator für Humanforschung und -betrieb der NASA, während einer hastig organisierten Pressekonferenz. "Das Gateway hat sich zu größeren Funktionen entwickelt, die das für die Landung erforderliche Minimum überschreiten. Aktuelle Pläne lenken das Design des Gateways zurück zu den wichtigsten Komponenten für die Landung." Ende Mai gab Brydenstein bekannt, dass die NASA Maxar Technologies für den Bau des Antriebssystems Power Module und Gateway ausgewählt hatte.


Von links nach rechts:
- niedrige Mondumlaufbahn, 100 km, Zeitraum 2 Stunden;
- entfernte rückläufige Umlaufbahn, 70.000 km, Zeitraum von 2 Wochen;
- Fast gerade Halo-Umlaufbahn, 2.000 - 75.000 km, Zeitraum 1 Woche.

Die NASA erwog verschiedene Optionen für Umlaufbahnen, um sich auf den Mond vorzubereiten. Jeder hat seine eigenen Kompromisse: Der Zugang zu höheren Umlaufbahnen ist von der Erde aus billiger, aber niedrige Umlaufbahnen ermöglichen einen schnellen Zugang zur Mondoberfläche.

Kritiker des Gateway-Projekts sagen, die NASA sollte die Waage nicht auf die Raumstation zurücksetzen, sondern das Projekt einfach schließen. Wenn Sie, wie er sagt, an die Oberfläche des Mondes gelangen müssen, gehen Sie direkt dorthin, wie es die Apollo-Missionen vor einem halben Jahrhundert getan haben. Das Erstellen eines Außenpostens in der Mondumlaufbahn erhöht die Kosten, die Verzögerung und die Komplexität einer bereits schwierigen Aufgabe.

Zu diesen Kritikern gehört der frühere Administrator der NASA, Michael Griffin. Während eines Treffens mit einer Beratergruppe des Nationalen Weltraumrates im vergangenen November traf er die Raumstation mit verheerender Kritik. "Die zur Diskussion stehende Architektur, nach der das" Gateway "erstellt werden muss, bevor der Mond betreten wird, sieht aus Sicht des Weltraumsystemingenieurs albern aus", sagte er. Stattdessen sollte die NASA direkt an die Mondoberfläche gehen und danach so etwas wie ein „Gateway“ installieren, um solche Missionen zu unterstützen, insbesondere wenn Astronauten beginnen können, Ressourcen wie Eiswasser auf Polkappen zu extrahieren. "Das" Tor "wird erst dann nützlich sein, wenn sie Raketentreibstoff auf dem Mond produzieren und in ein Lagerhaus in der Mondumlaufbahn schicken können, aber nicht vorher."

Ein weiterer aktiver Kritiker des Projekts ist Robert Zubrin , Gründer und Präsident der Martian Society . Er vergleicht das „Gateway“ mit einem Mautposten und behauptet, dass es die Kosten für alle zukünftigen Missionen zum Mond oder Mars erhöht. Er schlug einen alternativen Plan namens Moon Direct vor , der vorhandene kommerzielle Transportsysteme nutzen wird, um die Mondbasis schrittweise aufzubauen.

Um mit dieser Kritik Schritt zu halten, verteidigt die NASA das „Gateway“. Im Mai verteilte die Agentur leise einen Entwurf eines Vorschlags mit dem Titel „ Warum brauche ich ein Gateway? “ Zum Schutz der Raumstation. "Die Position der NASA basiert auf technischen und programmatischen Analysen und besagt, dass Sie mit dem" Gateway "schnell die nächsten Amerikaner auf dem Mond landen lassen können", heißt es. Unter den Gründen dafür wird angegeben, dass der Haupttriebwerk des Orion zu schwach ist, um das Raumschiff in eine niedrige Umlaufbahn um den Mond zu bringen. Daher muss so etwas wie das „Gateway“ in einer hohen Umlaufbahn organisiert werden.

„Im Allgemeinen überwiegen die kurzfristigen und langfristigen Vorteile der Gateway-Architektur leicht das Risiko einer Kollision mit spürbaren Verzögerungen bei der Implementierung des Projekts und ineffizienten Momenten, die aufgrund einer so späten Änderung der Architektur unvermeidlich sein werden“, schließt der Bericht. Änderungen wie die Notwendigkeit, die Leistung des Orion-Antriebssystems zu erhöhen, um die niedrige Mondumlaufbahn zu erreichen, können die 30 Milliarden US-Dollar , die heute bereits für die Umsetzung der SLS- und Orion-Programme ausgegeben wurden, um Milliarden erhöhen nicht helfen, das Ziel bis 2024 zu erreichen.

Die Notwendigkeit, sich auf SLS und Orion zu verlassen, beunruhigt einige Mondliebhaber, da sich beide Technologien noch im Entwicklungsmodus befinden und beide Projekte bereits mit erheblichen Kostenüberschreitungen und Verzögerungen konfrontiert waren. Im vergangenen Oktober veröffentlichte der NASA-Prüfer einen abfälligen Bericht über das SLS-Programm, der zu diesem Zeitpunkt bereits drei Jahre hinter dem Zeitplan zurückblieb und das Budget um mehrere Milliarden Dollar überstieg. Gleichzeitig sagen die NASA und ihre Verbündeten, dass es keinen anderen Weg zum Mond gibt.

"Die Komponenten, die wir heute haben, können ohne das Gateway nicht auf dem Mond landen", sagte Mike Fuller, Programmmanager für Geschäftsentwicklung der NASA bei Northrop Grumman . Er glaubt, dass die begrenzten Fähigkeiten des Orion-Motors tatsächlich von Vorteil sind. Apollo-Missionen schickten Steuermodule 100 km vom Mond entfernt in die Umlaufbahn, aber er sagte, dass "es unrentabel war, so tief in die Gravitationsquelle des Mondes zu sinken". Wenn Orion in eine höhere Umlaufbahn eintritt, fällt es ihm leichter, zur Erde zurückzukehren, da dies weniger Traktion erfordert.

Kann die NASA das Gateway und diese Architektur vollständig aufgeben? Kritiker sagen, dass im gewerblichen Raumfahrtsektor technische Alternativen auftauchen. Sie meinen Blue Origin , ein Raumfahrtunternehmen, das vom Milliardär Jeff Bezos, dem Eigentümer von Amazon, unweit von Seattle gegründet wurde. Blue Origin baut sowohl die wiederverwendbare schwere Rakete New Glenn als auch das Mondlandemodul Blue Moon . Ein weiterer Konkurrent ist SpaceX, Ilona Maska aus Hawthorne, Kalifornien, die ebenfalls an einer wiederverwendbaren Rakete arbeitet. Die obere Stufe wird das Raumschiff Raumschiff sein, das laut Angaben des Unternehmens direkt auf dem Mond landen und schwere Lasten tragen kann. "Dieses Fahrzeug auf dem Mond kann tatsächlich als Kern eines ziemlich ernsthaften Mondaußenpostens dienen, der im Laufe der Zeit wachsen wird", sagte Paul Wooster, Hauptingenieur für Mars von SpaceX.

Alle diese wunderbaren Raumschiffe dieser Unternehmen befinden sich jedoch noch im Entwicklungsprozess, und es kann Jahre dauern, bis sie bereit sind, auf dem Mond zu landen. Darüber hinaus dürften Versuche, die SLS- oder Orion-Programme abzusagen, im Kongress auf hartnäckigen Widerstand stoßen, insbesondere von einflussreichen Mitgliedern aus den Staaten, in denen an ihnen gearbeitet wird. Und deshalb ist es nicht verwunderlich, dass die NASA mit aller Macht ihren „Gateway“ -Plan auf den Weg gebracht hat. Im Mai sprach Brydenstein über das aktualisierte Budget der NASA und sagte, das Gateway sei ein wichtiges Projekt, um das Ziel der Mondlandung bis 2024 zu erreichen. "Die Bedeutung des Gateway-Projekts hat im Laufe der Zeit nicht abgenommen", sagte er. "Wir können seine Bedeutung nicht übertreiben."

Wenn die NASA angesichts der entleerten Budgets und der politischen Realität weiterhin hartnäckig auf das „Tor“ zusteuert, werden wir die triumphale Rückkehr der NASA-Astronauten zum Mond bis 2024 erleben. NASA und zuvor trotz aller Schwierigkeiten und Herausforderungen gewonnen. Es ist jedoch auch möglich, dass der Plan die Debatten des Kongresses über die Haushalte nicht überlebt oder dass die Wahlen im Jahr 2020 zur Entstehung einer weiteren Regierung führen, die den Verlauf der Mondforschung erneut verändern wird. In diesem Fall warten die motivierten Milliardäre von SpaceX und Blue Origin möglicherweise nicht auf die NASA, und auf den nächsten Tracks werden Firmenlogos sichtbar, die die Mondschuhe im Regolith belassen .