Mondmobil "Orion": Apollo trifft Boeing 787

Das Apollo-Programm, mit dem Dutzende Männer zum Mond gelangten, endete bekanntlich bereits 1972. Das ist so lange her, dass weniger als die Hälfte aller Amerikaner überhaupt alt genug sind, um eine dieser spannenden Missionen im Fernsehen verfolgt zu haben. Und dennoch werden nun einige der damals verwendeten Technologien wieder entstaubt, um bis zum Jahr 2020 die Rückkehr der US-Weltraumbehörde NASA zum Mond zu ermöglichen.

Das so genannte "Constellation Program", mit dem es zuerst in die Erdumlaufbahn, dann zum Mond und schließlich (hoffentlich) zum Mars gehen soll, kopiert dabei Missionstechnologien, die bereits in den späten Fünfzigerjahren vom Raketenpionier Wernher von Braun vorgeschlagen wurden, um sich dann später im Apollo-Programm wieder zu finden. So plant die NASA etwa die Verwendung einer Mehrstufenrakete, die der im Apollo-Programm verwendeten Saturn V ähnelt. Auch das bemannte Weltraumfahrzeug wird sich am Apollo-Kommandomodul orientieren und auch das Mondlandemodul ähnelt ebenfalls dem der Apollo-Mission.

Als Hersteller für das "Crew Vehicle", das sich "Orion" nennen wird, hat die NASA den Luft- und Raumfahrtgiganten Lockheed Martin ausgewählt. Das kegelförmige Besatzungsmodul mit seinem zylindrischen Serviceanbau, das der Konzern entworfen hat, könnte direkt aus dem Weltraummuseum stammen, obwohl es etwas größer als die Apollo-Version ist und vier bis sechs Personen statt nur drei befördert.

Lockheed Martin-Vertreter betonen allerdings, dass sich die Orion deutlich von der Apollo-Technik unterscheidet. "Apollo ist wie das erste in Serie gebaute Auto dagegen", hieß es etwa. So besitzt das Wiedereintrittssystem der Orion Technik, die Lockheed Martin bei seinen Genesis- und Stardust-Missionen testen konnte, die Gesteinsmaterial von Kometen einsammelten. Auch die Avionik-Software und weitere Flugausstattungsteile sind hochmodern - sie basieren auf der Technik modernster Passagierjets. Gleichzeitig gibt es neue Sicherheitssysteme, die die Astronauten im Fall eines Problems schnell von den Raketen wegbringen.

Patrick McKenzie ist bei Lockheed Martin als Business Development Manager für das Orion-Projekt tätig. Im Interview mit Technology Review spricht er über die neue und alte Technik, die in das neue Raumfahrzeug einfließen soll.

Technology Review: Herr McKenzie, was kann ein Raumfahrtingenieur von der Apollo-Mission lernen, um es im Orion-Projekt nun erneut anzuwenden? Und warum ähnelt sich das Design zumindest oberflächlich so stark, insbesondere beim Kommando- und Service-Modul?

Patrick McKenzie: Eines der beständigsten Dinge, die das Apollo-Programm hinbekommen hat, war die aerodynamische Form der Kapsel, die gleichzeitig das sichtbarste Element ist. Einer der Gründe, warum sich die NASA wieder für eine derartige Form entschieden hat, ist die bewiesene Sicherheit, die damit einhergeht. Wenn man sich die Alternativen ansieht, etwa Weltraumflugzeuge wie das Shuttle, ergeben sich zusätzliche Landeziele, doch eben nicht diese Flugsicherheit, die man bei der Apollo-Form hat. Und zwar insbesondere dann, falls ein Kontrollsystem nicht mehr funktioniert. Ein ballistisches Wiedereintrittsystem wie eine Kapsel kann die Crew auch bei Problemen sicher zur Erde bringen. Gleichzeitig will ich hier aber auch betonen, dass nahezu alles an dieser Kapsel neue Technologie ist - nicht unbedingt das hypermodernste, aber natürlich später entwickelt als das Apollo-Programm.

TR: Was sind die wichtigsten neuen Technologien?

McKenzie: Dazu gehört ganz sicher die automatische Rendezvous- und Docking-Fähigkeit. Orion wird an die Internationale Raumstation ISS andocken müssen - genauso wie an die Rakete, die das Gefährt aus der Erdumlaufbahn zum Mond beschleunigen wird. Das Shuttle wurde immer nur manuell angedockt - Apollo natürlich auch. Die Orion wird natürlich für Notfälle einen manuellen Modus haben, aber meistens sollte es keinen Grund geben, dass ein Crew-Mitglied eingreifen muss.

TR: Die Orion wird auch ein neuartiges Hitzeschild besitzen?

McKenzie: Die Idee dabei ist so ziemlich die gleiche wie bei Apollo, nur mit einem neuen Design und neuen Materialien, die einen robusteren Schutz garantieren. Das ist wichtig, weil bei Weltraumfahrzeugen, die vom Mond und besonders vom Mars zurückkehren, eine wesentlich höhere Wiedereintrittsgeschwindigkeit herrscht als bei Raumfahrzeugen, die nur im unteren Erdorbit operiert haben. Wir sehen uns derzeit Hitzeschildmaterialien wie PICA und SLA an, die Lockheed Martin bereits bei den Genesis- und Stardust-Missionen im tiefen Weltraum einsetzte.

Eine andere neue Technologie ist die Möglichkeit, den Wiedereintritt abzubrechen - und das werden wir routinemäßig tun. Dabei prallt man sozusagen von der Atmosphäre ab und kommt dann wieder herein. Das macht es möglich, an Land auf die Erde aufzutreffen und nicht mehr nur im Wasser. Das verbessert die Sicherheit und erhöht die Wiederverwendbarkeit des Systems. Natürlich werden wir auch verbesserte Landesysteme verwenden. Es kommen zwar weiterhin Fallschirme zum Einsatz, doch dann werden entweder Airbags oder Rückstoßraketen eingesetzt, um die Geschwindigkeit abzubremsen, so wie man das von der russischen Sojus-Kapsel kennt.

TR: Wie hat man sich die Bedingungen innerhalb des Crew-Moduls vorzustellen?

McKenzie: Apollo konnte nur drei Personen in den Weltraum transportieren - und das unter sehr beengten Verhältnissen. Das Orion-Modul wird zweimal soviel Volumen haben: Rund 10 Kubikmeter pro Besatzungsmitglied. Vier Personen können zwischen dem Mond hin und her pendeln, bei Flügen zur ISS sogar bis zu sechs. Außerdem wird das Crew-Modul den Mond vollautomatisch umrunden können, was bedeutet, dass alle vier Besatzungsmitglieder hinunter können, um dort auch länger zu bleiben.

TR: Für das Apollo-Programm hatte die NASA ein Sicherheitssystem entwickelt, das das Kommandomodul von den Saturn V-Raketen wegbringen konnte, falls es beim Start zu Problemen kam. Ein solches System hätte womöglich die Challenger-Astronauten gerettet, doch es fehlt im Space Shuttle. Was wird es hier bei der Orion geben?

McKenzie: Auch hier orientieren wir uns am Apollo-Programm. Einer der Vorteile der Kapselkonfiguration gegenüber dem Space Shuttle ist die Tatsache, dass die Kapsel nicht seitlich an der Rakete hängt. Beim Shuttle sitzen sowohl die Feststoffbooster als auch der externe Treibstofftank direkt am Bauch des Raumfahrzeugs - dadurch ist es nicht möglich, die Crew davon zu separieren. Orion sitzt an der Spitze der Ares I-Startkomponente, ähnlich wie das bei Apollo der Fall war. Gibt es Probleme mit der darunter liegenden Rakete, kommen die spezielle Triebwerke am Turm über dem Crew-Modul zum Einsatz, die es von Ares wegbewegen und die Astronauten dann mit Hilfe von Fallschirmen sicher landen lassen.

TR: Das alte mechanische Cockpit des Space Shuttle wurde kürzlich mit einem modernen "Glascockpit" ersetzt, bei dem alle Anzeigen und Kontrollkomponenten elektronisch funktionieren. Die gleiche Technik steckt wohl auch in der Orion?

McKenzie: Die Avionik-Systeme an Bord werden Lichtjahre weiter sein als das, was im Apollo-System steckte. Es gibt nicht nur ein Glascockpit, sondern eine doppelte Fehlertoleranz. Das bedeutet, dass alle kritischen Systeme der Orion selbst dann noch funktionieren, wenn es zwei Fehler im gleichen System gibt. Die Technik, die von unserem Partner Honeywell stammt, basiert auf der Avionik-Architektur der Boeing 787, die ebenfalls doppelt fehlertolerant ist. Diese Systeme überwachen sich ständig selbst, erkennt eines ein Problem, übernimmt sofort ein anderes. Das kostet zwar etwas Gewicht und bedeutet mehr Komplexität, aber es bringt auch einen größeren Sicherheitspuffer bei diesen sehr gefährlichen Weltraummissionen.

TR: Das Space Shuttle soll 2010 in Rente gehen und die ersten Testflüge mit einer Mannschaft innerhalb des Constellation-Programmes sind 2014 geplant. Welche technischen Herausforderungen sind Ihrer Meinung nach am schwierigsten und könnten diesen Zeitplan gefährden?

McKenzie: Typischerweise ist es die Entwicklung der Avionik-Software, die das kritische Element ist. Die kleinen seitlich angebrachten RCS-Raketen, die zur Steuerung und Höhenkontrolle dienen, sind ein weiteres. Es geht also um Software und Antrieb. Wir sind uns dieser Dinge bewusst und arbeiten mit der NASA, um sie so früh wie möglich anzugehen. Wir würden gerne die Zeitlücke nach dem Ende des Shuttles verkleinern und bereits 2012 mit Testflügen beginnen - oder sogar noch früher. Gleichzeitig muss die Ares I-Rakete genauso schnell entwickelt werden.

TR: Präsident Kennedy kündigte im Mai 1961 das Ziel an, auf dem Mond zu landen. Bereits 1969 gelang dies Apollo 11 - ganze acht Jahre später. Heute sagt die NASA, dass sie für Ähnliches 14 Jahre braucht. Warum?

McKenzie: Der Orion-Teil des Projektes allein würde Mondmissionen wahrscheinlich früher als 2020 ermöglichen. Gleichzeitig benötigt man aber auch ein neues Landemodul, die Rakete zum Aufbruch aus der Erdatmosphäre und die Startraketen Ares I und Ares V. Weil das NASA-Budget heute einen wesentlich geringeren Prozentsatz des Gesamtbudgets der USA ausmacht als im Apollo-Zeitalter, haben wir nur eine Genehmigung, so viel zu machen, wie bezahlt werden kann. Das anfängliche Budget konzentriert sich also auf Ares I und Orion. Wir werden nicht das Landemodul und die anderen Elemente wie die Ares V gleichzeitig entwickeln können.

TR: Aus welchem Grund gewann der Lockheed Martin-Vorschlag den Wettbewerb, etwa im Vergleich zu Konkurrenzplänen wie dem von Northrop Grumman? Setzen Sie wirklich bessere Technologie ein?

McKenzie: Ich bin sehr stolz auf unser Team und das, was es mit seinem technischen Konzept erreicht hat. Allerdings verändern sich die Anforderungen ständig und alle Firmen, die sich an der Ausschreibung beteiligten, mussten beispielsweise mittendrin mit einer Durchmesserveränderung der Orion-Kapsel von 5,5 auf 5 Meter zurecht kommen. Dadurch, dass die NASA derart viele Vorgaben machte, ergaben sich gleiche Wettbewerbsbedingungen.

Doch wenn es letztlich darum geht, zu entscheiden, mit wem man zusammenarbeitet, will die NASA eine Beziehung zu einem Industriepartner haben, die ein paar Jahrzehnte hält. Die Behörde wollte sicherstellen, dass das eine gute Ehe wird, bei der es um eine Partnerschaft geht. Während der ersten Phase, in der die NASA verschiedene Firmen für die Entwicklung von Designplänen für die Orion bezahlte, stellten wir also sicher, dass unser Projektbüro direkt in Houston war, so dass es einfacher für die NASA-Mitarbeiter wurde, zu allen wichtigen Treffen zu kommen und nicht nur zu den zweimonatlichen Meetings.

Wir haben zahlreiche Mitarbeiter in der Michoud Assembly Facility in New Orleans, wo bereits die externen Tanks des Shuttles zusammengesetzt werden. Wir entschieden uns früh dafür, die letzten Produktionsschritte der Orion am Kennedy Space Center durchzuführen und unsere Antriebstests am Stennis Space Center in Mississippi abzuhalten, wo auch die NASA ihre Raketen hauptsächlich testet. Ich denke, dass das der NASA gefallen hat.

Übersetzung: Ben Schwan. (nbo)