Es soll der große Neuanfang der US-Raumfahrt werden – die Rückkehr zum Mond. Bis 2025, so der aktualisierte Zeitplan, will die NASA wieder Astronauten auf den Erdtrabanten bringen. Damit jedoch steht die „Mission Artemis“ unter enormem Druck. Denn bis vor Kurzem waren weder die Trägerrakete, noch die Raumkapsel oder die Mondlandefähre fertig – und auch das Geld fehlte.

Der Name ist Programm: Das neue US-Mondprogramm trägt den Namen „Artemis“ nach der Zwillingsschwester des Apollo – und erinnert so an die ersten Ausflüge der Menschheit zum Erdtrabanten. Und noch eine Parallele gibt es zwischen Artemis und Apollo: Damals versprach US-Präsident John F. Kennedy eine Mondlandung „bevor das Jahrzehnt um ist“. 2019 war es wieder ein US-Präsident, der der NASA ein klares Zeitlimit vorgibt: In fünf Jahren sollten wieder US-Astronauten auf dem Mond landen.

Update 2022:  Unter anderem wegen der Corona-Pandemie hat sich der Zeitplan der Artemis-Mission verschoben. Die unbemannte Testmission Artemis-1 wird Ende August 2022 erfolgen, die bemannte Mondumrundung Artemis-2 im Jahr 2024 und die Mondlandung mit Artemis-3 dann im Jahr 2025.

Die Pläne für eine Rückkehr zum Mond gibt es schon lange – nicht nur bei der US-Raumfahrtagentur NASA. Denn 50 Jahre nach der ersten Mondlandung erweist sich der Erdtrabant wieder als durchaus vielversprechendes Ziel. Immerhin bietet er neue Rohstoffquellen, aber auch einen strategisch günstigen Stützpunkt für Weiterflüge zum Mars und darüber hinaus.

Schwieriger Neuanfang

Das Problem aber ist die Umsetzung dieser Pläne. Nach Jahrzehnten, in denen sich die bemannte Raumfahrt ausschließlich auf den niedrigen Erdorbit beschränkt hat, soll es nun auf einmal wieder weiter hinaus gehen. Für die Raumfahrtbehörden bedeutet dies in vieler Hinsicht einen Neuanfang. Denn trotz aller technischen Fortschritte seit der Apollo-Ära fehlt es an der nötigen Technologie und der Erfahrung. Schließlich ist der letzte Flug von Apollo-Astronauten zum Mond schon 47 Jahre her und die Raumkapseln, Landemodule und Trägerraketen von damals taugen nur noch als Museumsstücke.

Um genügend Zeit für die nötigen Neuentwicklungen zu haben, einigten sich im Jahr 2013 die zwölf weltweit größten Raumfahrtagenturen, darunter NASA und ESA, auf einen gemeinsamen Zeitplan – die Global Exploration Roadmap. Nach dieser sollten bis 2025 zunächst bemannte Missionen zu erdnahen Asteroiden oder dem 1,5 Millionen Kilometer entfernten Lagrangepunkt 2 stattfinden. Erst danach, bis etwa 2030, waren die Rückkehr von Astronauten zum Mond und der allmähliche Aufbau einer Mondstation geplant – vielleicht.

Gateway und Mondlandung: Trumps Space-Direktive

Soweit die ursprünglichen Pläne. Doch dann kam Donald Trump. Der 2016 ins Amt gewählte US-Präsident gab den US-Raumfahrtplänen mit seiner „Space Directive 1“ eine neue Richtung – weg von Erdbeobachtung und Asteroiden und hin zu einer stärkeren Fokussierung auf Mond und Mars. Auch kommerzielle Anbieter sollten dabei stärker eingebunden werden. Zielvorgabe war eine Mondlandung im Jahr 2028 und der allmähliche Aufbau eines lunar Gateway, einer Raumstation im Mondorbit.

Für die NASA-Abteilungen und Subunternehmen, die eine künftige Mondmission vorbereiten, ist dies eine durchaus positive Nachricht – denn dieser Fokus bedeutet auch mehr Geld für sie. Seither hat die NASA ihre Arbeiten am Mondprogramm deutlich hochgefahren. Die Arbeiten an der neuen Trägerrakete, dem Space Launch System (SLS), wurden intensiviert, die Tests der Orion-Raumkapsel verstärkt.

Der neue Plan: Landung bis 2024

Doch das reicht nun nicht mehr: Anfang 2019 hat Trump den Zeitplan gestrafft. Nun fordert er von der NASA eine bemannte Mondumrundung im Jahr 2022 und eine Landung am Mondsüdpol schon im Jahr 2024. Zufällig gewählt ist diese Deadline wohl nicht: Eine Mondlandung im Jahr 2024 hätte den Vorteil, dass sie gerade noch in Trumps zweite Amtszeit fällt – falls er im November 2020 wiedergewählt wird.

Offiziell sieht die Begründung natürlich anders aus: „Um es unmissverständlich zu sagen: Wir sind heute wieder in einem Wettlauf ins All, genau wie in den 1960ern – und der Einsatz ist sogar noch höher“, betonte US-Vizepräsident Mike Pence. Diesmal gehe es darum, den Standort und seine Ressourcen zu nutzen, um dann auch Flüge zum Mars möglich zu machen. Inzwischen haben die neuen Mondpläne auch einen Namen: Artemis – nach der Zwillingsschwester des Apollo.

Was aber bedeutet dieser verkürzte Zeitplan für die Machbarkeit einer solchen Mission? Und wie ist der Stand der Dinge bei der NASA?

Die Mission Artemis gliedert sich in drei große Abschnitte: einen unbemannten Testflug im Jahr 2022, eine Mondumrundung mit Astronauten im Jahr 2024 und schließlich die Mondlandung am lunaren Südpol im Jahr 2025. (Stand März 2022)

Einmal zum Mond und zurück

Der erste Flug der neuen Mondmission soll im August oder September 2022 von Cape Canaveral aus starten – zunächst unbemannt. Diese Mission dient in erster Linie dem Test der Orion-Raumkapsel und dem mit ihr gekoppelten Europäischen Servicemodul (ESM). Ähnlich wie bei den Apollo-Missionen dient die Kapsel als Habitat für Astronauten. Das Servicemodul liefert das Triebwerk, den Strom und die Lebenserhaltungssysteme. Für Artemis-1 übernehmen zwei mit Messgeräten gespickte Dummys den Platz der Astronauten.

In ihrem Ablauf ähnelt die Artemis-1-Mission dem Flugplan der Apollo-8-Mission vor gut 50 Jahren: Die Raumkapsel fliegt zum Mond, tritt in den lunaren Orbit ein und umkreist den Erdtrabanten einige Tage lang. Dann bringt eine Zündung der Antriebsdüsen die Kapsel aus dem Mondorbit heraus auf den Rückweg zur Erde. Einziger Unterschied: Artemis-1 wird die Raumkapsel in einer Schleife rund 65.000 Kilometer über den Mond hinaus bringen – weiter als jede Mondmission zuvor. Als kleine Zusatzleistung soll die Mission zudem 13 CubeSat-Minisatelliten ins All bringen. Dennoch: Im Prinzip muss Artemis-1 nichts leisten, das nicht schon gemacht worden ist.

Trägerrakete gesucht

Das Problem jedoch: „Wir haben im Moment keine Rakete, die die Orion und das Europäische Servicemodul zum Mond bringen kann“, räumte NASA-Administrator Jim Bridenstine im März 2019 ein. Seit Einmottung der Saturn V existiert weltweit keine Trägerrakete mehr, die die Last eines solchen Raumschiffs nicht nur bis in den Erdorbit, sondern auch darüber hinaus bringen kann.

Das Space Launch System (SLS) der NASA wurde zwar eigens dafür entwickelt, aber ob es rechtzeitig fertig wird, war lange unklar. Denn von dieser Trägerrakete waren bis 2019 nur die Einzelteile getestet, darunter die Haupttriebwerke, die aus recycelten Triebwerken der Space Shuttles bestehen. Geflogen aber war der komplexe, 98 Meter hohe Koloss noch nie. „Die SLS hat Probleme, ihren Zeitplan einzuhalten“, gab Bridenstine zu. „Wir verstehen erst jetzt besser, wie schwierig dieses Projekt ist und dass es zusätzliche Zeit brauchen wird.“

Mondflug in zwei Schritten?

Aber auch eine kommerzielle Rakete, die stark genug wäre, um die Orion samt Servicemodul zum Mond zu bringen, gab es nicht. Zwar hatte Bridenstine zwischenzeitlich erwogen, für die Artemis-1-Mission eine Delta IV von Boeing oder eine Falcon Heavy von SpaceX einzusetzen. Diesen Raketen aber fehlt die Oberstufe, die diese Nutzlast aus dem Erdorbit bringen kann. Um dies zu ermöglichen, müsste daher eine Raketenoberstufe getrennt mit einer weiteren Trägerrakete in den Orbit gebracht und dort mit der Orion verkuppelt werden. Dieses Manöver wurde jedoch noch nie getestet und bislang fehlt der Orion dafür das Dockingmodul.

„Zwar würden einige der kommerziellen Vehikel funktionieren, mit keinem jedoch könnten wir die geplante Mondumrundung der Artemis Mission 1 in unserem Zeitplan und mit unserem Budget schaffen“, so Bridenstine. „Diese Analyse hat uns darin bestärkt, weiter auf das SLS zu setzen.“ Der Plan ging trotz der großen Schwierigkeiten auf: Inzwischen idzt das Space Launch Sytsem (SLS) fertig und Artemis-1 kann durchgeführt werden – wenn auch mit zwei Jahren Verspätung.

 

Der zweite Schritt des Artemis-Programms läutet den Wiedereinstieg in die bemannten Mondflüge ein. Kernstück ist eine bemannte Mondumrundung im Jahr 2024. Parallel dazu sollen die ersten Bauteile einer lunaren Raumstation in den Mondorbit gebracht werden – dieser lunare Gateway soll für die künftigen Mondlandungen als Zwischenstation und Basis dienen.

Artemis-2: Im freien Fall um den Mond

Der Flugplan von Artemis-2 ähnelt dem ihrer Vorgängermission, ist aber bemannt. Das Orion-Raumschiff mitsamt Servicemodul und den vier Astronauten wird von einer SLS-Trägerrakete in den Erdorbit gebracht, kreist dort einige Male und bekommt dann den Schub für den translunaren Flug. Im Unterschied zu Artemis-1 wird diese Mission aber nicht in einen lunaren Orbit einschwenken, sondern einer sogenannten freien Rückkehrbahn folgen (Free Return Trajectory). In dieser achtförmigen Schleife wird das Raumschiff allein durch die Mondschwerkraft umgelenkt und wieder zurück auf Erdkurs gebracht – ohne dass zusätzliche Brems- oder Beschleunigungsmanöver nötig werden.

Zur Besatzung des Raumschiffs werden erstmals bei einer Mondmission auch Frauen und Peaple of Colour gehören – denn der Name der Mission sollte in diesem Fall Programm sein: Mit dem Namen Artemis will die NASA verdeutlichen, dass die Protagonisten der neuen Mondmissionen nicht mehr nur weiß und männlich sind, wie noch bei Apollo der Fall.

Baustelle Mondorbit

Artemis-2 wird aber nicht der einzige Flug zum Mond sein, der vor der eigentlichen Mondlandung stattfindet – im Gegenteil. Parallel zu dieser ersten bemannten Testmission sind mehrere Flüge unbemannter Transportraketen zum Mond nötig. Sieben bis acht solcher Flüge könnten es werden, schätzt die NASA. Denn auch das Mondlademodul sowie die ersten Elemente der lunaren Orbitalstation müssen getestet und zum Mond gebracht werden.

„Wir müssen die ersten Elemente des lunaren Gateway ins All bringen: Das Energie- und Triebwerksmodul und das sogenannte Utilization Modul, das ist ein sehr kleines Habitat“, erklärte NASA-Administrator Bridenstine 2019 in einem Interview in „The Verge“. Diese beiden Module bilden den Kern der lunaren Orbitalstation und damit der Plattform, von der aus die Astronauten im Jahr 2025 zur Mondoberfläche starten sollen.

Außerdem sieht der Missionsplan vor, dass auch der Lunar Lander – das Mondlandemodul – erst im Mondorbit zusammengebaut wird. „Dieser Lander wird aus zwei oder drei Elementen bestehen, je nachdem, welches Unternehmen ihn baut und wie dieses den Weg vom lunaren Gateway auf die Mondoberfläche herunter bewältigen will“, so Bridenstine. Diese Transportflüge sollen jedoch nicht mit der NASA-eigenen Trägerrakete SLS erfolgen, sondern an kommerzielle Anbieter vergeben werden.

Dennoch ist klar: Der Zeitplan ist extrem eng. Der NASA und ihren Subunternehmern bleiben nicht einmal mehr fünf Jahre, um die nötigen Module und Elemente zu konstruieren, zu testen und ins All zu bringen.

Den Höhepunkt der Artemis-Programms bildet die Mondlandung im Jahr 2025. Wenn alles so läuft wie geplant, soll ein Orion-Raumschiff zunächst vier Astronauten in den Mondorbit bringen. Dort bleibt ein Teil der Besatzung in der rudimentären lunaren Raumstation, der Rest fliegt mit einem zuvor dort stationierten Landemodul zur Mondoberfläche hinab.

Im Prinzip klingt dieser Plan wie eine Neuauflage der Apollo-Missionen – und er ist auch wenig mehr. Denn von den ursprünglich ehrgeizigeren Plänen der NASA ist durch die Straffung des Zeitplans kaum mehr etwas übrig geblieben. So werden die Astronauten von Artemis-3 vermutlich nur wenige Tage statt mindestens einer Woche auf der Mondoberfläche bleiben und auch der Stützpunkt im Orbit ist kaum mehr als die Kommandokapsel der Apollo-Raumschiffe.

Landeplatz auf der Rückseite des Mondes

Immerhin: Der Landeplatz der Artemis-Astronauten ist etwas Neues. Denn sie sollen im South-Pole-Aitken-Becken landen – einer gewaltigen, uralten Einschlagssenke auf der Rückseite des Mondes. Dessen erdabgewandte Seite ist bislang weitgehend unerforscht, jahrzehntelang haben sie weder Mensch noch Raumsonde betreten. Erst im Januar 2019 gelang es der chinesischen Raumsonde Chang’e 4 als erstem menschengemachten Vehikel, am lunaren Südpol zu landen.

Planetenforscher hoffen, dass die erste bemannte Landung in diesem wissenschaftlich spannenden Gebiet einiges an neuen Erkenntnissen liefern wird. Denn während die Vorderseite von den großen Maren aus Basaltlava geprägt ist, dominieren auf der Mondrückseite Hochebenen mit sehr altem Krustengestein. Daten des Mondrovers „Jadehase“ belegen zudem, dass im Aitken-Becken lunares Mantelgestein an die Oberfläche tritt. Die Artemis-Mission ist für die Forscher die erste Chance, Proben dieses Mondgesteins zu bekommen.

Wer baut die Landefähre?

Allerdings: Anders als noch bei den Apollo-Missionen werden die Artemis-Astronauten nicht von einer NASA-Landefähre zu ihrem Landeplatz am Mond-Südpol gebracht. Denn dies kann und will die  NASA selbst nicht leisten . Deshalb sollen nun kommerzielle Anbieter die nötigen Module liefern. „Im Prinzip kaufen wir den Transportservice, der unsere Astronauten vom lunaren Gateway hinunter zum Mond bringt“, erklärt dazu NASA-Administrator Jim Bridenstine im Jahr 2019.

Mitte Mai 2019 hatte die NASA zunächst elf US-Unternehmen ausgewählt, die Prototypen für Teilmodule der künftigen Mondlandefähre entwickeln sollen. 2021 wurde diese Auswahl auf fünf Firmen und Konzepte eingeengt. Die Landefähre wird aus zwei oder drei Teilmodulen bestehen. Das erste ist ein Transfervehikel, das die Astronauten vom lunaren Gateway auf eine niedrige Mondumlaufbahn bringt. Ähnlich wie bei den Apollo-Missionen übernimmt dann ein Abstiegsmodul den Flug hinunter zur Mondoberfläche und bleibt dort. Zurück in den Mondorbit fliegt dann nur Kapsel mit den Astronauten.

Wettlauf mit der Zeit

Das Problem jedoch: Normalerweise dauert es sehr viel länger als fünf Jahre, um ein bemanntes Raummodul zu entwickeln und zu testen. So tüftelt das private Raumfahrtunternehmen SpaceX beispielsweise schon seit 2010 an der bemannten Version der Dragon-Kapsel. Erst im März 2019 war die Kapsel so weit, dass ein erster unbemannter Testflug zur Raumstation ISS erfolgen konnte, 2020 dann erfolgte der erste bemannte Testflug. Inzwischen allerdings hat sich die Dragon-Kapsel bewährt und wird routinemäßig für bemannte Flüge zur ISS eingesetzt.

Ob die ARtemis-Mondlandefähre rechtzeitig fertig wird, bleibt abzuwarten. „Wir können dazu beitragen, die Deadline einzuhalten – aber nur, weil wir schon vor drei Jahren angefangen haben“, sagt Jeff Bezos, Amazon-Chef und Gründer des Raumfahrtunternehmens Blue Origin. Ursprünglich als unbemannte Kapsel konzipiert, arbeitet das Unternehmen zurzeit daran, seine zweiteilige Landefähre „Blue Moon“ für den Crew-Transport umzurüsten.

Konkurrent Lockheed Martin könnte davon profitieren, dass das Unternehmen bereits die Orion-Raumkapsel mitentwickelt hat. Für die Mondlandefähre könnten das Crew-Habitat sowie Teile des Antriebssystems übernommen und angepasst werden. „Aber es wird dennoch eine Herausforderung“, kommentierte Tim Cichan von Lockheed Martin im Magazin Spacenews. Weitere Kandidaten im Rennen sind  SpaceX, Dynetics und Northrop Grumman.

Unabhängig davon, ob die NASA den straffen Zeitplan einhalten kann oder nicht – eines ist schon jetzt klar: Es wird teuer. Denn um das Artemis-Programm in den nächsten fünf Jahren auf die Beine zu stellen, benötigen die NASA und ihre Subunternehmer deutlich mehr Ressourcen an Mensch und Material. Doch woher soll das Geld dafür kommen?

Gesamtkosten von 20 bis 30 Milliarden US-Dollar

Bisher bekommt die NASA von der US-Regierung rund 20 Milliarden US-Dollar pro Jahr. Davon jedoch muss sie die gesamte Palette ihrer Raumfahrtaktivitäten bestreiten – von Satelliten im Erdorbit über den Beitrag zur Internationalen Raumstation ISS bis hin zu den unbemannten Missionen auf dem Mars und anderen Himmelskörpern des Sonnensystems. Für eine bemannte Mission zum Mond bleibt da kaum etwas übrig.

Wie viel das Artemis-Programm kosten wird, damit hielt die NASA lange hinter dem Berg. Erst Mitte Juni 2019 nannte Administrator Jim Bridenstine dann harte Zahlen: Auf rund 20 bis 30 Milliarden US-Dollar zusätzlich kalkulierte er die Gesamtkosten für die Mondlandung samt Vorbereitungsmissionen. Pro Jahr müsste das Budget der NASA demnach um sechs bis acht Milliarden US-Dollar zusätzlich erhöht werden – das wäre eine seit der Apollo- Ära nicht mehr dagewesene Geldspritze.

Geld aus dem ISS-Budget?

Doch woher nehmen? Über diese Frage wird zurzeit in Washington kontrovers diskutiert. Denn die Entscheidung über das Budget trifft nicht der US-Präsident – auch wenn er es vermutlich gerne wollte-, sondern der US-Kongress. Zunächst muss dafür ein Finanzierungsvorschlag von den zuständigen Kongress-Komitees abgesegnet werden, bevor er dann zur Abstimmung ins Repräsentantenhaus und den Senat kommt. Nur wenn beide mehrheitlich zustimmen, fließt das Geld.

Ein Teil des Geldes für das Artemis-Programm könnte aus dem US-Budget für die ISS kommen. Trump signalisierte schon vor einiger Zeit, dass er die direkten Zahlungen für den Unterhalt der Raumstation herunterschrauben will. Stattdessen sollen verstärkt kommerzielle Anbieter einspringen und beispielsweise für den Transport und die Durchführung von Experimenten auf der ISS zahlen. Auch eine Refinanzierung durch Weltraumtouristen wird – zumindest von Trump – in Erwägung gezogen.

Bildung gegen Mondprogramm

Ein weiterer Vorschlag des Weißen Hauses ist es, Geld aus Überschüssen des sogenannten Pell-Grant-Fonds zu nehmen. Aus diesem Topf werden Stipendien für bedürftige Studenten bezahlt. Die Fonds-Rücklage soll sicherstellen, dass dies auch in wirtschaftlichen schlechteren Zeiten noch möglich ist. Damit aber droht das Mondprogramm, die Bildungschance für sozial Benachteiligte zu schmälern. Deshalb ist es wohl eher unwahrscheinlich, dass dieser Vorschlag im mehrheitlich demokratischen Repräsentantenhaus eine Mehrheit finden wird.

Zurzeit befürchten NASA-Mitarbeiter, dass zumindest ein Teil der Artemis-Finanzierung zulasten anderer Abteilungen gehen könnte – beispielsweise der Erderkundung oder der unbemannten Missionen. Administrator Bridenstine stritt dies zwar noch vor wenigen Wochen kategorisch ab: „Wir können nicht einen Teil der Behörde kannibalisieren um einen anderen Teil zu füttern“, sagte er.

Sollte aber nicht genügend Geld von außen kommen, könnte einigen Projekten doch eine Budgetkürzung drohen. Das räumte kürzlich auch Bill Gerstenmaier ein, Leiter des bemannten Raumfahrtprogramms der NASA: „Ich denke, wir werden nicht das gesamte Budget neu dazubekommen. Wir werden daher einige Einschnitte innerhalb der Behörde machen müssen.“

Ob und woher die NASA das nötige Geld für das beschleunigte Mondprogramm bekommt, bleibt vorerst offen – und damit auch, ob es 2024 wirklich eine Mondlandung geben wird.