Zum Mond und zum Mars – Die neue Weltraum-Rennerei kartieren

Weltraum-Rennerei 2.0

Die erste Erforschung des Weltraums durch die Menschheit fand während des Kalten Krieges und des großen Machtkampfes zwischen den USA und der Sowjetunion statt. Leider scheint es, dass eine der größten Errungenschaften unserer Spezies Konflikte und die Bedrohung durch Krieg benötigte, um voranzukommen.

Nach der Landung von Apollo 11 auf dem Mond und dem Zusammenbruch der Sowjetunion ließ der Impuls, in den Weltraum zu gehen, ein wenig nach. Jahrzehnt um Jahrzehnt sammelten sich mehr Jahre an, ohne dass ein einziger Mensch auf dem Mond gegangen wäre.

Aber ein neuer Weltraum-Wettbewerb ist in vollem Gange, und wie der erste, wird er von der wachsenden Rivalität zwischen den USA und der neuen aufstrebenden Supermacht China angetrieben. Mit Russland, dem Erben der Sowjetunion, das bereit ist, sich mit China zu verbünden.

Wenn wir über die jüngsten Fortschritte in der Weltraum-Erforschung sprechen, konzentrieren wir uns tendenziell entweder auf den Kurzfristigen, wie die beeindruckende Landung von SpaceX vor ein paar Tagen.

Oder auf den sehr langfristigen, wie wir eine globale weltraum-basierte Wirtschaft aufbauen oder die Infrastrukturen, die erforderlich sind, um dorthin zu gelangen, einschließlich der Versorgung mit unbegrenzter grüner Energie für die Erde.

Weniger oft diskutiert wird der unmittelbare Next 1-2 Jahrzehnte sowie die Pläne von nicht-westlichen öffentlichen Agenturen und privaten Unternehmen.

Weltraum-Stationen

ISS

Nach dem Ende der russischen Weltraum-Station Mir im Jahr 2001 war nur noch die ISS (Internationale Weltraum-Station) mit Astronauten in der Umlaufbahn.

Quelle: NASA

Dieses alternde Gerät, das 1998 begann, ist zunehmend schwer zu warten und anfällig für Ausfälle. Als Ergebnis wird erwartet, dass es bis spätestens 2030 außer Betrieb genommen wird.

Im Sommer 2024 gab NASA bekannt, dass SpaceX ausgewählt wurde, um das US-Deorbit-Fahrzeug zu entwickeln und zu liefern.

Chinas Tiandong

Die ISS wurde kürzlich von der chinesischen Weltraum-Station Tiandong (was “Himmlischer Palast” bedeutet) begleitet, deren Bau 2021 begann.

Quelle: Wikipedia

China entschied sich, seine eigene Station zu bauen, nachdem der Wolf-Änderungsantrag, ein US-Gesetz von 2011, China von der Zusammenarbeit mit den USA, Europa oder Japan in der Weltraum-Erforschung, insbesondere der ISS, ausgeschlossen hatte.

Es wird jetzt allgemein als schlechte Idee angesehen, und es hat China dazu veranlasst, seine eigene Fähigkeit in der Weltraum-Start- und Weltraum-Station-Konstruktion zu entwickeln. Tiandong öffnet sich jetzt für nicht-chinesische Astronauten, wahrscheinlich zuerst für seine russischen Partner, die bei der Beschleunigung von Chinas Fortschritten im Weltraum instrumental waren.

China plant die Station von 3 auf 6 Module in den kommenden Jahren zu vergrößern. Dies würde ihre Masse auf 180 metrische Tonnen bringen, oder nur 40% der 450 Tonnen der ISS.

Quelle: Wikipedia

Online-Diskussionen haben sich auch auf die Tatsache konzentriert, dass die Innenausstattung von Tiandong im Vergleich zur ISS viel strömungsfreier ist, aber dies ist wahrscheinlich ein bisschen unfair, da Tiandong von der viel neueren IT-Technologie und der Erfahrung mit dem Bau von Mir und der ISS profitiert hat.

Quelle: Reddit

Tiandong wird den chinesischen Taikonauten (das chinesische Wort für Astronauten, ähnlich wie die Russen Kosmonauten verwenden) Erfahrungen vermitteln und wissenschaftliche Missionen durchführen.

Es wird auch ein Hubble-ähnliches Weltraum-Teleskop namens Xuntian (“Überblick über den Himmel”) warten, das die Umlaufbahn der Weltraum-Station teilen und von Tiandong gewartet, repariert und zukünftig aktualisiert werden wird.

“Das Xuntian-Teleskop war das wichtigste wissenschaftliche Projekt seit dem Start unseres Weltraum-Station-Programms. Es ist eine wissenschaftliche Einrichtung, die die chinesische astronomische Gemeinschaft sehnsüchtig erwartet hat, und eine wissenschaftliche Einrichtung, die die staatliche Hochtechnologie in der Astronomie repräsentiert.

Hubble kann ein Schaf sehen, aber das CSST sieht Tausende, alle in der gleichen Auflösung,”

Zhou Jianping – Chef-Designer des chinesischen bemannten Weltraum-Programms

Russische Station

Seit dem Ende von Mir ist Russland ein wichtiger Partner im ISS-Programm, was ein neues Zeitalter mit einem begrenzteren Budget nach der Sowjetunion und besseren internationalen Beziehungen widerspiegelt.

Der Ukraine-Krieg hat dies seitdem stark beeinflusst, und Russland kündigte 2024 Pläne an, das ISS-Programm zu verlassen und eine eigene viermodulige Weltraum-Station zu bauen. Das erste Modul wird 2025 gestartet, mit den 4 Hauptmodulen, die bis 2030 und 2 anderen bis 2033 angebracht werden.

Quelle: Payload

Dieser ehrgeizige Plan zeigt Moskaus Absicht, ein unabhängiger Partner Chinas zu bleiben und nicht vollständig auf China in Bezug auf die Weltraum-Erforschung angewiesen zu sein. Es könnte jedoch unter Budget-Beschränkungen leiden, wenn der Krieg in der Ukraine anhält oder wenn die russische Wirtschaft sich verlangsamt. Es wird auch stark von dem Erfolg des erst kürzlich getesteten schweren Trägerraketen Angara A5 abhängen.

Fliegen Sie uns zum Mond

Neben den Weltraum-Stationen ist der Mond das Hauptanliegen des neuen Weltraum-Wettbewerbs, mit NASA und seinen internationalen Partnern sowie Russland und China, die planen, permanent bewohnte bemannte Basis zu bauen.

Dies liegt an einigen wichtigen Punkten, die den Mond sehr attraktiv für einen ersten Schritt in der interplanetaren Kolonisation machen.

Nähe

Das erste Argument für die Entwicklung unserer ersten Weltraum-Basis auf dem Mond ist, dass er relativ nahe an der Erde ist. Im Gegensatz zu dem, was erwartet werden könnte, reduziert dies die Gesamtzahl der Raketenstarts oder die Energie, die zum Erreichen erforderlich ist, nicht wesentlich. Sobald man in der Umlaufbahn ist, ist alles im Sonnensystem “nah” in Bezug auf die erforderliche Energie.

Es ist jedoch eine viel kürzere Reise. Dies hat mehrere Vorteile:

• Weniger Reisezeit bedeutet weniger Strahlenbelastung und weniger Bedarf an schwerer Abschirmung des Transit-Raumschiffs.
• Das Mitführen von zusätzlichen Vorräten in einer Notlage oder die Evakuierung eines kranken oder verletzten Astronauten ist schneller.
• Es gibt fast keine Kommunikationsverzögerung (1,25 Sekunden), was nahezu Echtzeit-Kommunikation, Echtzeit-Unterhaltung und Unterstützung mit ferngesteuerten Systemen ermöglicht.

Schwerkraft

Die Schwerkraft des Mondes beträgt 1/6 der Erde. Dies ist nicht viel, aber es könnte helfen, die negativen Gesundheitseffekte der Schwerelosigkeit, wie sie auf Weltraum-Stationen auftreten, zu reduzieren. Es könnte tatsächlich eine Goldmine an Informationen sein, um zu verstehen, was niedrige, aber nicht nulla Schwerkraft auf den menschlichen Körper langfristig auswirkt, etwas, das noch nicht verstanden wird. Und offensichtlich ist dies eine sehr wichtige Information, um zu verstehen, ob wir eines Tages den Mars besiedeln können.

Es macht auch alles von der Herstellung bis zur Wartung und dem täglichen Leben einfacher. Gegenstände fallen nach unten, Flüssigkeiten und Nahrungsmittel schweben nicht herum usw.

Metallischer Regolith

Viele stellen sich die Oberfläche des Mondes als staubigen weißen Felsen vor. Stattdessen besteht die Oberfläche des Mondes, insbesondere die oberen 15 Meter (16 Yards), aus einem feinen abrasiven Staub von Meteoriten-Bombardierungen, der als Regolith bezeichnet wird.

Dieser Regolith besteht hauptsächlich aus Sauerstoff (43%) und Silizium (20,1%), aber auch aus vielen Metallen: 12,5% Eisen, 7,4% Aluminium, 6,1% Magnesium und 1,8% Titan. Dies bedeutet, dass es alle Metalle liefern könnte, die wir benötigen, um große Habitate und Solarpanele für eine Mond-Basis zu bauen.

Es könnte sogar mehr Metalle liefern, als wir benötigen, um Solarpanele zu bauen, um die Erde oder große Raumschiffe für Massentransporte zum Mars zu versorgen.

Es ist auch möglich, es zu schmelzen und mit lokalen Ressourcen relativ einfach zu raffinieren. Für weitere Informationen können Sie sich das hervorragende (und lange) Video des Kanals Astrum zum Thema ansehen:

Luftleere

Da der Mond luftleer ist, wird er wahrscheinlich nie Milliarden von Bewohnern haben. Dies hat jedoch einige wichtige Vorteile.

Der erste Vorteil ist, dass das Schmelzen von Regolith-Metall in einem harten Vakuum durch Umwandlung in Gase erfolgen kann. Dies kann bei Temperaturen unter 1.000°C erfolgen, die mit Solar-Konzentratoren leicht zu erreichen sind.

Ein weiterer Vorteil der Luftleere in Kombination mit der geringen Schwerkraft ist, dass das Verlassen der Mond-Oberfläche viel einfacher ist als das Verlassen der Erdoberfläche. Während auf der Erde Massentreiber, eine Art Hochgeschwindigkeits-Katapult-Raumschiffe in die Umlaufbahn, noch Science-Fiction sind, könnten wir wahrscheinlich einen auf dem Mond morgen mit dem richtigen Budget bauen.

In Kombination mit dem lokalen Material-Reichtum deutet dies darauf hin, dass es möglicherweise sinnvoller ist, die meisten Materialien, die für die Weltraum-Erforschung benötigt werden, auf dem Mond zu gewinnen und herzustellen.

NASA-Mond-Pläne

Der Plan von NASA für den Mond ist im Artemis-Missionen enthalten, beginnend mit Artemis I bis Artemis IV, mit dem Bau einer permanenten Mond-Basis, sowie einer Weltraum-Station in der Mond-Umlaufbahn, dem Lunar Gateway.

Quelle: NASA

Der Plan sieht vor, dass eine Mission pro Jahr durchgeführt wird, mit 4 Astronauten jedes Mal, 2 in der Umlaufbahn und 2 auf dem Mond selbst.

Quelle: The Planetary Society

Verzögerungen häufen sich

Ein wiederkehrendes Problem mit dem Artemis-Programm ist die Verzögerung im geplanten Zeitplan. Im Jahr 2020 wurden Artemis II & III bereits für 2024 erwartet.

Ein wichtiger Punkt ist das SLS (Space Launch System), eine neue Rakete, die von den großen Verteidigungs- und Luftfahrtunternehmen Boeing, Aerojet Rocketdyne (Teil von L3Harris), Lockheed Martin und Northrop Grumman gebaut wird. Die Gesamtkosten für die Entwicklung von SLS sind auf 100 Milliarden Dollar explodiert, oder 12 Millionen Dollar pro Tag, und erlitt mehrere Ausfälle während der Tests. Als nicht wiederverwendbare Rakete erhöht es auch den Budget des Mond-Programms erheblich.

Der Mond-Lander oder das Human Landing System (HLS) wird auch verzögert, das eine 70-prozentige Chance hat, bis 2028 bereit zu sein. Währenddessen wird das Artemis-Rover-Team von Lockheed Martin durch Leidos-Mitarbeiter ersetzt.

Der nächste Termin für die Rückkehr von Menschen zum Mond ist jetzt 2026, mit Mond-Habitaten (Foundation Habitat und Mobile Habitat), die bis 2032 gestartet werden.

Russlands und Chinas Mond-Pläne

Im Jahr 2021 kündigte China einen Plan an, eine Mond-Basis gemeinsam mit Russland zu bauen, sowie mit einer Reihe anderer Länder, hauptsächlich in Asien und Afrika, zusammenzuarbeiten.

Quelle: Wikipedia

Es folgt dem jüngsten großen Erfolg der chinesischen Weltraum-Behörde mit der Chang’e 6-Sonde, die das erste Mal eine Mond-Gesteinsprobe von der Rückseite des Mondes brachte.

Die Chang’e-7-Mission, die für 2026 geplant ist, wird den Südpol untersuchen, der als Standort für die zukünftige Mond-Basis ausgewählt wurde.

Chang’e-8 wird 2028 gestartet, um die Verwendung von Mond-Ressourcen für die in-situ-Herstellung zu experimentieren.

Der öffentliche Plan ist viel weniger detailliert als das Artemis-Programm. Wir wissen jedoch einige Dinge:

• Es wird in drei Phasen unterteilt und erfordert 5 Missionen von Super-Schwerlast-Trägerraketen, die noch in Entwicklung sind.
  • Die erste Phase wird der wissenschaftlichen Messung und der lokalen Ressourcen gewidmet.
  • Die zweite Phase wird die grundlegenden unterstützenden Elemente und die erste bemannte Landung ferngesteuert aufbauen.
  • Die dritte Phase, wahrscheinlich um 2045, wird die tatsächliche Basis bauen, die bereit ist, mehr Astronauten aufzunehmen und die Einrichtung zu vergrößern.
• Die Idee ist, jede Chang’e-Mission zu nutzen, um ein nach dem anderen die Module der erforderlichen Technologie zu entwickeln, wie z. B. die Landung auf dem Südpol und die Erforschung, wie man lokale Ressourcen nutzt usw.
• Es ist klar, dass China auf Fortschritte in seiner Trägerraketen-Technologie setzt, einschließlich Wiederverwendbarkeit, um die Station in der Zwischenzeit zu bauen.

Quelle: Techeblog

Sie können auch die ersten Renderings der geplanten Mond-Basis in diesem Video von den chinesischen Staatsmedien (in Chinesisch) sehen:

Kernenergie

Ein wichtiger Beitrag Russlands zu diesem Programm wäre seine Expertise in der Kernenergie, insbesondere miniaturisierte Reaktoren. Es wird erwartet, dass es bis zu 1 MW (1.000 kW) erreichen wird.

Es könnte auch in Zusammenarbeit mit Indien erfolgen, einer neuen ambitionierten Mond-Nation, die seit ihrer robotischen Mission auf dem Mond mit Chandrayaan-3 im Jahr 2023 Erfolge erzielt hat und damit die fünfte Nation wurde, die dies tat.

Mond-Nächte dauern 14 Tage, was für jede große Besetzung von entscheidender Bedeutung sein könnte, die allein auf Solarenergie angewiesen ist.

Es kann bemerkt werden, dass NASA auch plant, Kernenergie zu verwenden, aber in viel kleinerem Maßstab, mit Rolls Royce’s 50-100 kW-Mikroreaktoren.

Mond-Wirtschaftszone

China hat einen sehr ambitionierten Plan für die Weltraum-Erforschung und die Mond-Kolonisation, mit einer Sichtweise, die sehr chinesisch und auf wirtschaftliche Entwicklung ausgerichtet ist, anstatt auf “wissenschaftlich reine” Weltraum-Erforschung.

Es hat insbesondere die Errichtung einer Erde-Mond-Wirtschaftszone vorgeschlagen und einen Fahrplan dafür erstellt, mit einem jährlichen “Gesamtausstoßwert von über 10 Billionen US-Dollar” bis etwa 2050.

Mond-Mass-Treiber

Wenn dieser Plan extrem weitreichend erscheint, dann deshalb, weil es so ist.

Die multi-trillionen-Dollar-Erde-Mond-Wirtschaft, die von chinesischen Planern und Forschern imaginiert wird, könnte Helium-3 umfassen. Dieses ultra-seltene Element könnte die Kernfusion leichter zu erreichen machen (ohne Neutronen-Emissionen).

“Nur 20 Tonnen Helium-3 könnten Chinas jährlichen Strombedarf decken. Während die Erde nur etwa 0,5 Tonnen Helium-3 hat, enthält der Mond-Boden schätzungsweise 1 Million Tonnen – genug, um die Energiebedürfnisse der Welt für über tausend Jahre zu decken.

Mond-Boden hat genug Helium-3, um die Welt für über tausend Jahre zu versorgen”