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NASAs Artemis-III-Mission zur Erprobung zukünftiger Mondlanderoperationen

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Ilustracja: NASA
NASA

Bevor die Astronauten zur Mondoberfläche zurückkehren, wird die NASA zunächst eine der ehrgeizigsten und komplexesten Testmissionen in der Geschichte der Behörde durchführen.

Mit dem Start 2027 wird Artemis III die NASA-Astronauten Randy Bresnik, Frank Rubio, Andre Douglas und den ESA-Astronauten Luca Parmitano an Bord des Orion-Raumschiffs in den niedrigen Erdorbit schicken, um eine Reihe von Demonstrationen mit Testversionen oder Testartikeln von bemannten Landesystemen durchzuführen, die von den Industriepartnern Blue Origin und SpaceX entwickelt werden. Während der geplanten 14-tägigen Mission werden Besatzungen und Flugkontrolleure die Rendezvous-, Andock-, Bewohnungs- und Betriebsabläufe üben, die entscheidend sein werden, wenn die Artemis-Astronauten 2028 in der Nähe des Südpols landen. Die Mission ist darauf ausgelegt, Risiken zu reduzieren, Hardware zu validieren und operative Erfahrung zu sammeln, bevor die NASA eine bemannte Mondlandung versucht.

"Jeder Teil dieser Mission im Erdorbit ist darauf ausgelegt, das Risiko zu verringern, bevor wir Astronauten wieder auf den Mond bringen", sagte Jeremy Parsons, NASAs Artemis-Programmmanager. "Wir starten drei Raumfahrzeuge mit drei verschiedenen Raketen und testen, wie sie zusammenarbeiten – etwas, das die NASA noch nie versucht hat. Jede Lektion, die wir hier lernen, bringt uns 2028 der Landung auf dem Mond näher."

Erster Halt: Blue Origins Test für den Mondlander

Frühere Artemis-Missionen nutzten nur die NASA-Rakete SLS (Space Launch System) und Orion-Raumfahrzeuge. Artemis III wird drei separate Raumfahrzeuge umfassen, die innerhalb relativ kurzer Zeit mit drei verschiedenen Schwerlastraketen gestartet werden.

Die Mission beginnt damit, dass Blue Origin eine Testversion seines Blue Moon Mark 2 Landers in eine kreisförmige niedrige Erdumlaufbahn etwa 273 Meilen (237 Seemeilen) über der Erde bringt. Das Raumfahrzeug kann bis zu 30 Tage im Orbit bleiben, was Zeitplanflexibilität bietet. Artemis III ist als eng choreografierte Kampagne konzipiert, wobei die NASA plant, Orion nur wenige Tage nach dem Start des Blue Moon-Testartikels und der Bestätigung, dass das Fahrzeug gesund und bereit für gemeinsame Operationen ist, Orion auf der Spitze der SLS vom Kennedy Space Center der Behörde in Florida zu starten.

Nach dem Start wird Orion zunächst in eine elliptische Erdumlaufbahn von 18 x 1122 Meilen (16 x 975 Seemeilen) eintreten. Es wird sein Servicemodul nutzen, um eine Reihe von Manövern durchzuführen, um in eine kreisförmige Umlaufbahn bei etwa 345 Meilen (300 Seemeilen) zur thermischen Stabilisierung zu gelangen, bevor es dann schrittweise sein Rendezvous mit dem wartenden Testobjekt des Blue Moon Landers vorbereitet. Da jedes Raumfahrzeug in leicht unterschiedlichen Orbitalregimen operiert, die für seine Missionsanforderungen optimiert sind, erfordert Artemis III eine sorgfältig choreografierte Abfolge von Orbitalmanövern und Rendezvous-Operationen während des gesamten Fluges.

Während der ersten beiden Flugtage wird die Besatzung Orions Systeme überprüfen, sich auf Annäherungsoperationen vorbereiten und sich schrittweise für das erste große Ziel der Mission positionieren: das Rendezvous und Andocken mit dem Blue Moon-Testfahrzeug.

Die Operation stellt die erste Gelegenheit der NASA dar, zu bewerten, wie Orion und ein kommerzieller Mondlandeer im Weltraum zusammenarbeiten. Ingenieure werden bewerten, wie die Software an Bord sowohl der Raumfahrzeuge, der Leitsysteme, der Kommunikationssysteme als auch der operativen Verfahren unter realen Bedingungen funktioniert, während Fluglotsen Erfahrung in der Koordination von Aktivitäten über mehrere Teams und Organisationen hinweg sammeln.

Nach dem Andocken verbringen die Astronauten etwa zwei Tage mit Bewertungen an Bord des Blue Moon-Testartikels. Die Besatzungsmitglieder öffnen die Luke und betreten das Raumschiff, sodass sie die Kabinenumgebung, die Steuerung und die Lebenserhaltungssysteme aus erster Hand einschätzen können. Die Teams überprüfen die Fähigkeit des Raumfahrzeugs, die richtige Atmosphäre und den richtigen Druck aufrechtzuerhalten.

Der Blue Moon-Testartikel integriert viele der für zukünftige Mondmissionen geplanten Avionik-, Software-, Flugsteuerungssysteme, Besatzungskabinentechnologien und Lebenserhaltungsfunktionen. Das Testen dieser Systeme im Orbit bietet die erste Gelegenheit zu bewerten, wie viele der Flugsysteme des Landers als integriertes Fahrzeug im Weltraum funktionieren.

Bis Orion abdockt, wird die NASA ihre erste Bewertung eines kommerziellen Mondlandefahrzeugs mit Besatzung abgeschlossen haben und Daten zu Raumfahrzeugsystemen, Besatzungsoperationen und Interoperabilität gesammelt haben, die am Boden nicht möglich sind.

Demonstration der Andockung eines Raumschiffs

Nach Abschluss der Operationen mit dem Lander von Blue Origin wird Orion abdocken und neu positionieren, um die nächste Phase der Mission zu unterstützen: eine zweite Rendezvous-Operation.

SpaceX wird einen Testartikel zur Starship Version 3 von Florida aus starten. Da Starship für eine deutlich kürzere On-Orbit-Lebensdauer als der Lander von Blue Origin ausgelegt ist, erfolgt der Start später in der Mission, sodass die NASA die beiden Andockdemonstrationen effizient abfolgen kann. Starship wird in eine niedrigere Umlaufbahn mit 206 Seemeilen eintreten, optimiert für die Kommunikationsabdeckung, und ein zusätzliches Andocksystem am vorderen Ende tragen.

Orion wird während eines Tests, der voraussichtlich bis zu zwei Stunden dauern wird, mit dem Raumschiff zusammenkommen und andocken. Die Besatzung wird während dieses Tests nicht in Starship einsteigen. Die Demonstration konzentriert sich darauf, zu validieren, wie Orion und Starship als angedocktes System im Weltraum interagieren. NASA und SpaceX planen, die Steuerbarkeit des Raumfahrzeugs, die Kommunikation, die integrierte Softwareleistung und die Dynamik der An- und Abdockvorgänge zu bewerten.

Auch das Andocken selbst stellt einen einzigartigen Test dar, der unterschiedliche Andockgeometrien verwendet. Orion wird sich an einen Port neben der Crewkabine von Blue Moon verbinden und später das vordere Andocksystem mit dem an der Nase von Starship ausrichten. Das Testen beider Ansätze während einer einzigen Mission gibt der NASA die Möglichkeit, verschiedene operative Konzepte zu bewerten und wertvolle technische Daten zu sammeln.

Gemeinsam werden die beiden Andockkampagnen zeigen, wie Orion während einer einzigen Mission mit zwei sehr unterschiedlichen kommerziellen Landerarchitekturen interagiert.

Orion für zukünftige Erkundungen erproben

Auch nach Abschluss der Andockaktivitäten wird Artemis III weiterhin Daten generieren, die zukünftige Missionen unterstützen.

Nach Abschluss der Starship-Demonstration haben Orion und seine Besatzung bis zu fünf zusätzliche Tage im Orbit, bevor sie mit den Vorbereitungen für die Heimreise beginnen. Die NASA plant, diese Zeit zu nutzen, um eine Vielzahl von Testzielen zu erfüllen, die zukünftige Artemis-Missionen unterstützen, darunter zusätzliche Bewertungen der Orion Crew Survival System-Anzüge, Andocksensortests, akustische und thermische Messungen, Human-Factors-Bewertungen sowie verschiedene wissenschaftliche und technologische Demonstrationen.

Mehrere von der NASA geleitete Untersuchungen werden auf Studien während Artemis II aufbauen und zusätzliche Daten sammeln, die zukünftige Tiefraummissionen unterstützen werden. Die Crew wird außerdem eine Proof-of-Concept-Studie durchführen, die untersucht, wie Astronauten gesundheitsbezogene Bewertungen durchführen können, wenn sie nicht direkt mit der Missionskontrolle kommunizieren können – eine wichtige Fähigkeit für zukünftige Mondoberflächenexpeditionen und andere Missionen weiter von der Erde entfernt.

Die NASA plant außerdem, während der Mission ein zellbiologisches Experiment durchzuführen, während die Forscher den Flug nutzen, um Konzepte zur Rückkehr von Mondproben zur Erde zu testen. Die Teams werden bewerten, wie zukünftige Proben nach der Landung transportiert, empfangen und in Kurationseinrichtungen gebracht werden könnten, während sie gleichzeitig Bewertungen der Umwelt Orions durchführen, um mögliche Kontaminationsaspekte für zukünftige Mondmissionen besser zu verstehen.

Die Mission umfasst außerdem Erd- und Sonnenbeobachtungen, die Astronauten helfen, wichtige Beobachtungsfähigkeiten weiter zu entwickeln und gleichzeitig den einzigartigen Orbitalaussichtspunkt des Raumfahrzeugs zu nutzen. Pflanzensamen werden ebenfalls an Bord der Orion fliegen, was nach der Mission Möglichkeiten für wissenschaftliche Studien und Bildungseinbindung bietet.

Missionsplaner haben zudem Flexibilität in den Flugzeitplan integriert, was zusätzliche Möglichkeiten bietet, Testziele je nach Echtzeitabwicklung der Operationen zu erfüllen.

Wenn sie bereit ist, beginnt die Orion mit der Phasenplanung für die Rückkehr, und die Besatzung richtet die Kabine für den Wiedereintritt und die Landung ein, die im Pazifischen Ozean vor der Küste Kaliforniens stattfinden wird. Die Orion und ihre Besatzung werden von NASA-Personal und der United States Navy geborgen.

Üben für Mondmissionen

Jede während Artemis III durchgeführte Aktivität unterstützt ein größeres Ziel: das Risiko zu verringern, bevor Astronauten zur Mondoberfläche zurückkehren.

Die Mission wird der NASA Erfahrung in der Zusammenarbeit mit mehreren kommerziellen Partnern verschaffen, während komplexe Rendezvous- und Andockoperationen mit drei verschiedenen Raumfahrzeugen durchgeführt werden. Ingenieure gewinnen Einblicke in die Interoperabilität von Raumfahrzeugen, die Koordination der Missionskontrolle, die Kommunikationsarchitektur, den Betrieb der Besatzung und die Hardwareleistung.

Bis Artemis III mit Orions Landung auf der Erde abgeschlossen ist, wird die NASA Technologien und operative Konzepte demonstriert haben, auf die zukünftige Mondbesatzungen auf ihre Reise zum und vom Mond angewiesen sein werden.

Am wichtigsten ist, dass Artemis III die operative Erfahrung bieten wird, die nötig ist, um Pläne für zukünftige Mondlandungen in bewährte Flugprozeduren umzuwandeln. Die während der Mission gewonnenen Erkenntnisse werden helfen, zukünftige Erkundungspläne zu verfeinern, Partnerschaften mit der Industrie zu stärken und sicherzustellen, dass Astronauten auf den nächsten großen Sprung der Menschheit zum Mond vorbereitet sind.

Im Rahmen eines Goldenen Zeitalters der Innovation und Erforschung wird die NASA Artemis-Astronauten auf immer schwierigere Missionen nahe dem Südpol des Monds schicken, um mehr vom Mond zu erkunden als je zuvor. Neben wirtschaftlichen Vorteilen und der Förderung wissenschaftlicher Entdeckungen durch ihre Mondmissionen wird die NASA eine dauerhafte menschliche Präsenz auf der Mondoberfläche etablieren und auf dem Fundament der Behörde für die erste bemannte Marsmission aufbauen.

Um mehr über Artemis zu erfahren, besuchen Sie:

www.nasa.gov/artemis

Quelle: NASA · Originalmeldung

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