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Das Mondtor: eine Abkürzung zum Mars? | Wissenschaft

Das Mondtor: eine Abkürzung zum Mars? | Wissenschaft

Spaceflight wird in diesem Jahr einen wichtigen Meilenstein markieren – wenn die NASA den 50. Geburtstag der US-Astronauten feiert, die den Mond erreichen. Im Dezember 1968 fegten Frank Borman, Jim Lovell und Bill Anders – auf Apollo 8 – über die Mondoberfläche und nahmen hellblaue Bilder der Erde auf, die sich über den grauen Ebenen des Mondes erheben. Es war eine der dramatischsten Weltraummissionen, die je geflogen wurden. Es folgten bemannte Landungen, aber nach ein paar Jahren verlor die USA das Interesse an Mond-Raumflügen.

Aber jetzt hat die Nasa Pläne bekannt gegeben, zum Mond zurückzukehren und hat europäische Wissenschaftler und Industrieführer gebeten, der Agentur in einem kühnen Plan beizutreten, der die Eroberung des Sonnensystems durch die Menschheit wiederbeleben soll – in Form einer internationalen bemannten Station, die den Mond umkreisen wird innerhalb des nächsten Jahrzehnts.

Die vorgeschlagene Station, das Mond-Orbitalplattform-Gateway – bekannt als Gateway – wird Astronauten erlauben, Techniken zu entwickeln, die die Mondoberfläche für Exploration und Ausbeutung öffnen. Gleichzeitig werde die Station Menschen helfen, ihre Überlebensfähigkeiten im Weltraum zu verbessern, um sich auf zukünftige bemannte Missionen auf dem Mars vorzubereiten, sagt Nasa.

Die Teilnahme am Bau des Senders würde Europa mehr als 1 Milliarde Pfund kosten, und im nächsten Jahr wird auf einem Treffen der europäischen Wissenschaftsminister eine Entscheidung darüber fallen, ob man sich beteiligen will. Wenn die Minister grünes Licht geben, würde sich die Europäische Weltraumorganisation (ESA) – deren wichtigstes Mitglied Großbritannien ist – dann anderen internationalen Partnern anschließen, die die Nasa für ihr Gateway-Projekt rekrutiert. Dazu gehören die Raumfahrtagenturen Russlands, Kanadas und Japans.

"Im Grunde wird Gateway ein Roboter-Außenposten sein, der von Gruppen von Astronauten besucht wird – zunächst wochenlang und dann monatelang", sagt David Parker, Direktor für menschliche Raumfahrt und Roboterforschung für Esa und ein begeisterter Unterstützer des Projekts . "Sie werden lernen, im Weltraum zu überleben und mit Problemen wie Strahlung und Meteoriten umzugehen. Gleichzeitig werden sie Roboterfahrzeuge steuern, die die Mondoberfläche erforschen werden. "

Die Präzisionswerkzeuge des Mond-Rovers

Ein grünes Licht für Gateway würde auch die Lücke in der bemannten Raumfahrt schließen, die fast ein Jahrzehnt gedauert hat. Seit der Erdung der Raumfähre sind menschliche Raumflüge auf Starts der russischen Sojus-Raumkapsel beschränkt, die für die Besatzung und die Versorgung der Internationalen Raumstation (ISS) eingesetzt wird, und für die wenigen Missionen, die Taikonauten auf Chinas noch jungem Raumschiff durchführen.

Gateway sollte das ändern – und zwar durch den Vorteil eines großen Fortschritts in der US-Weltraumtechnik, der eintreten wird, wenn die NASA mit ihrer neuen Weltraumkapsel Orion und ihrem Launcher, dem Space Launch System, in einigen Jahren startet . Diese werden die Kernkomponenten von Gateway zusammen mit Modulen bilden, die denen ähneln, die heute als Läden und Besatzungsquartiere auf der ISS verwendet werden (siehe Kasten), obwohl die NASA betont, dass Gateway wesentlich kleiner sein wird als ihre derzeitige erdumkreisende Raumstation.

Und der Schlüssel zum Betrieb ihrer Mondstation wird die Gewinnung von Mineralien, Chemikalien und – am wichtigsten – Wasser aus dem Mondboden sein. "Jüngste Beweise deuten darauf hin, dass Kometen und Asteroiden den Mond seit Milliarden von Jahren bombardieren und Wasser in Form von Eis in seine Polarregionen ableiten", sagte Mahesh Anand, Leser der Planetenwissenschaft und Exploration an der Open University.

Wissenschaftler wie Anand glauben, dass es möglich sein sollte, dieses Wasser zu nutzen, um den Mond zu einer Tankstelle für langfristige Missionen zum Mars und darüber hinaus zu machen. Eis würde geerntet, geschmolzen und elektrolysiert werden – unter Verwendung der Energie, die durch Sonnenkollektoren erzeugt wird – in seine Wasserstoff- und Sauerstoffkomponenten. "Sie könnten dann diesen Wasserstoff und Sauerstoff als flüssige Treibmittel verwenden", fügte Anand hinzu. "Das war es, was die Hauptmotoren des Space Shuttles angetrieben hat. Dann könnten Sie den Mond als Tankstelle nutzen, um Raumschiffe zum Mars zu treiben. "

Es bleibt ein weit entferntes Ziel. Zunächst einmal haben Astronomen keine genauen Angaben über die vielversprechendsten Orte, um Wasser auf dem Mond zu finden. Diese Quellen zu finden ist nicht einfach, aber nicht unmöglich – dank Gateway. Es wird den Mond aus einer Höhe von ein paar hundert Meilen umkreisen und von dort werden Astronauten Roboter Rover aus der Ferne steuern und sie über die Mondoberfläche schleudern, um Gebiete zu lokalisieren, die reich an Wassereis sind. Die Proben konnten sogar von unbemannten Raumschiffen zurück zur Raumstation geschickt werden.

Wissenschaftler von Esa arbeiten bereits mit kanadischen und japanischen Raumfahrtbehörden zusammen, um eine Robotermission namens Heracles vorzubereiten, die irgendwann im nächsten Jahrzehnt zum Mond reisen und das Gateway als Zwischenstation für die Speicherung von Mondproben nutzen würde, bevor sie zurückgeschickt werden Erde. "Es ist viel einfacher, einen Roboter Rover aus einer Höhe von nur ein paar hundert Meilen über dem Mond als von der Erde, die 250.000 Meilen entfernt ist, zu fahren", sagt Anand. "Es dauert nur einen Bruchteil einer Sekunde, um ein Signal zu senden und eine Antwort zu erhalten. Im Gegensatz dazu würde es einige Sekunden dauern, wenn du auf der Erde bist, was die Kontrolle über einen Mondrover viel, viel schwieriger macht. "

Europäische Astronauten leiteten kürzlich einen automatisierten Rover auf der Erde mithilfe von Kontrollen in der ISS – die die Erde in ungefähr der gleichen Höhe umkreist, wie Gateway den Mond umkreist. Die Technologie ist daher bereits gut getestet, sagt Esa.

"Der Mond ist in den letzten 4,5 Milliarden Jahren praktisch ungestört gelegen", sagt Parker. "Es ist ein Museum der Geschichte unseres Sonnensystems. Und ja, wir haben es besucht, als wir Apollo-Raumschiffe dort kurz landeten. Das war jedoch gleichbedeutend damit, dass man in ein Museum ging, direkt zum Souvenirladen ging und dann ging. Es sind die staubigen Ecken eines Museums, in denen du die wirklich interessanten Sachen findest – und das werden wir mit Gateway machen. "

Dieser Punkt wird unterstützt von James Zimmermann, ein Mitglied von Esas Mondforschungsteam. "Die große wissenschaftliche Bedeutung von Gateway wird zweifellos von der Art und Weise herrühren, wie es den Zugang zur Mondoberfläche öffnen wird", sagt er. "Aber es gibt noch viele andere Forschungsbereiche, die davon profitieren werden.

"Wir werden in der Lage sein, die Auswirkungen der Strahlung auf die menschliche Physiologie zu untersuchen; Wir werden Staubpartikel sammeln können, die von Asteroiden oder Kometen oder möglicherweise Objekten außerhalb unseres Sonnensystems kommen. Wir werden in der Lage sein, die Wechselwirkung der Sonne und des Mondes mit der Magnetosphäre der Erde zu untersuchen. Gateway wäre auch ideal, um winzige CubeSat-Satelliten und andere Geräte zu starten, die die Exploration des Sonnensystems eröffnen könnten. "

Carpenter sagt, dass Esa kürzlich einen Workshop abgehalten hat, um das Interesse europäischer Wissenschaftler am Beitritt zu Gateway zu messen. "Rund 250 kamen und seither haben wir eine beträchtliche Anzahl von Vorschlägen für die Wissenschaft auf dem Bahnhof erhalten. In Europa herrscht große Begeisterung für dieses Projekt. Es ist eine echte Chance, die Arten von Wissenschaft zu machen, die bisher nicht möglich waren. "

Astronomen wollen Gateway auch als Plattform für den Aufbau von Weltraumobservatorien nutzen, insbesondere um niederfrequente Radiowellen zu untersuchen, die nicht lange nach der Urknall-Geburt vor 13,8 Milliarden Jahren neue Einblicke in das frühe Universum geben könnten. Diese niederfrequenten Wellen sind aufgrund von Störungen durch menschliche Quellen in der Nähe der Erde schwer zu beobachten.

Darüber hinaus wird der Standort von Gateway weit außerhalb des schützenden Magnetfelds der Erde liegen und die Astronauten einer viel intensiveren Strahlung aussetzen, als dies auf der ISS der Fall ist. Dies wird wichtige Möglichkeiten bieten, die langfristigen Auswirkungen von Strahlung auf Menschen im Weltraum zu untersuchen. "Wir werden diese Erfahrung letztlich auf menschliche Missionen zum Mars übertragen", sagt William Gerstenmaier, ein Associate Administrator am Hauptsitz der Nasa in Washington.

Dieser Punkt wird von Parker unterstützt. "Wir müssen lernen, dort lange Zeit zu arbeiten. Die Apollo-Missionen brachten Astronauten in den Weltraum, aber sie dauerten nur ein paar Tage. Wir sprechen davon, Monate am Gateway zu verbringen und wenn Sie zum Mars gehen wollen, müssen Sie Jahre im Weltraum verbringen. Also müssen wir lernen, in unserem Hinterhof zu leben – in der Nähe des Mondes – bevor wir längere Reisen unternehmen. "

Der kritische Punkt beim Gateway-Projekt ist, dass es nicht auf neuen oder ungetesteten Technologien ankommt, sagt Carpenter. "Bei der Konstruktion und Montage der Internationalen Raumstation wurde eine große Expertise aufgebaut. Wir kennen die Risiken beim Bau einer Raumstation und die Technologien, die für einen reibungslosen Bau sorgen. Das macht uns sehr zuversichtlich, dass Gateway passieren wird und dass es funktionieren wird. "

Eine wichtige Frage bleibt jedoch. Wenn Europa der NASA in Gateway beitritt und an der Erforschung der Mondoberfläche beteiligt ist, würde ein europäischer Astronaut – möglicherweise ein britischer – in naher Zukunft zum Mond fliegen? Parker ist vorsichtig. "Das ist etwas, worauf wir abzielen würden, aber [it] wird von Verhandlungen mit unseren internationalen Partnern abhängen. "

Kurz, wir müssen vielleicht etwas länger warten, bis ein Brite auf dem Mond ist.

eine Künstlerdarstellung des Orion-Raumschiffs über der Erde



Die Wiedergabe eines Orion-Raumschiffs über der Erde durch einen Künstler. Foto: Europäische Weltraumagentur

Gateway und Orion: Riesenschritte sind das, was du nimmst …

Die Hauptkomponente der Projekt-Gateway-Mission wird die Orion-Kapsel sein, die jetzt von Raumfahrtingenieuren gebaut wird. Es ist so ausgelegt, dass es eine Besatzung von vier Personen außerhalb der Erdumlaufbahn in den Weltraum bringen kann. Orion hat zwei Schlüsselkomponenten: erstens ein Kommando-Modul, um Astronauten zu tragen. Dies wird von Lockheed Martin gebaut. Die zweite Komponente wird bei Orion ein Servicemodul sein, das Kraft und Antrieb für das Hauptfahrzeug zur Verfügung stellt. Es wird von der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) entwickelt.

Der erste bemannte Flug von Orion soll im Jahr 2023 stattfinden. Einmal in Betrieb, werden Kapseln mit der neuen Generation von Hochleistungsraketen der USA, dem Space Launch System, das schwere Lasten in Richtung Mond und Planeten senden soll, ins All geschossen. SLS-Raketen werden auch die Module transportieren, die auf der Mondumlaufbahn zu Gateway zusammengebaut werden. Diese basieren auf Modulen wie dem Columbus-Modul von Esa, die Läden beherbergen, Forschungsausrüstung enthalten und Schlafräume für die Crew bereitstellen, die jetzt auf der Internationalen Raumstation arbeitet.

Letzte Woche kündigte die Nasa an, dass Gateway mit zwei Modulen ausgestattet werden soll, um Astronauten unterzubringen, wobei einer von den USA und der andere von den internationalen Partnern der NASA bereitgestellt wird. Die Bedingungen werden jedoch eng werden. Wie derzeit vorgesehen, wird Gateway ein bewohnbares Volumen von 1.942 Kubikfuß haben, verglichen mit 13.696 Kubikfuß auf der ISS.

"Gateway-Module müssen auch viel leichter sein als die der ISS, weil sie viel weiter ins All gestrahlt werden müssen", sagt Esa-Direktor David Parker. "Zusätzlich werden die Module im Raum mit Ionenantriebsraketen statt mit chemischen Raketen bewegt. Der Treibstoffverbrauch von Ionentriebwerken ist viel niedriger als der von chemischen Raketen. Versionen von Ionenmotoren mit der Art von Schub, die wir für Gateway benötigen, wurden noch nicht gebaut, sind aber in Entwicklung und sollten rechtzeitig für den Bau der Station bereit sein. "

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