Quelle: DLR 18. September 2024.

18. September 2024 – Weltraumstrahlung birgt Gesundheitsrisiken für den menschlichen Körper bei astronautischen Langzeitmissionen. Sie kann Krebs und degenerative Erkrankungen verschiedener Organe verursachen. Um Astronautinnen und Astronauten bei zukünftig immer längeren Weltraumaufenthalten bestmöglich zu schützen, gilt es, geeignete Schutzmaßnahmen zu finden. Dafür sind detaillierte Messdaten über die Strahlungsbelastung beim Raumflug außerhalb des Erdmagnetfelds nötig. Ende 2022 starteten mit dem NASA-Raumschiff Orion die beiden Messpuppen Helga und Zohar im Rahmen des vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) geleiteten Projekts MARE. Bei der Artemis-I-Mission flogen sie auf einer über 25-tägigen Reise zum Mond und wieder zurück. Dabei wurden zum ersten Mal kontinuierlich Messdaten zu den Strahlungswerten zwischen der Erde und ihrem fast eine halbe Million Kilometer entfernten Trabanten gewonnen. Im wissenschaftlichen Fachmagazin NATURE veröffentlichte das Forschungsteam von DLR, ESA und NASA nun erste Ergebnisse.

Dr. Thomas Berger, Strahlenphysiker vom DLR-Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin in Köln und Leiter des Experiments MARE erklärt: „Für uns gab es zwei Hauptziele bei der Artemis-I-Mission: Wir wollten erstmals einen umfassenden und zusammenhängenden Datensatz zu den Strahlungsverhältnissen bei einem Mondflug erheben, wozu aktuell noch die Auswertungen laufen. Und gemeinsam mit NASA und ESA ging es uns darum, die Strahlungsunterschiede innerhalb des Orion-Raumschiffes zu charakterisieren, wozu nun die Ergebnisse vorliegen. Im Vorfeld hatten wir dafür eine sehr große Anzahl von Strahlungsdetektoren, sogenannte Dosimeter, an verschiedenen festen Positionen innerhalb des Raumschiffs sowie in unseren beiden lebensgroßen MARE-Messphantomen Helga und Zohar platziert.“ Das Experiment MARE ist ein gemeinsames Projekt des DLR, der israelischen Firma StemRad, NASA, Lockheed Martin und der israelischen Weltraumagentur ISA.

Deutliche Strahlungsunterschiede innerhalb des Orion-Raumschiffs
Die nun in NATURE veröffentlichten Messergebnisse zeigen: Während des Durchflugs durch den Protonengürtel der Erde, den sogenannten inneren Van Allen Gürtel, unterschied sich die Strahlungsdosis innerhalb des Raumschiffs je nach Ort des Detektors sehr deutlich: Die Dosisraten zwischen den am besten und am wenigsten geschützten Bereichen innerhalb der Raumkapsel unterschieden sich um das Vierfache. Diese enormen Unterschiede bestätigen das Design und Abschirmungskonzept der Raumkapsel. Im stärker abgeschirmten Bereich der Kapsel (Storm Shelter) kann die auf die Besatzung wirkende Gesamtdosis bei großen solaren Teilchenereignissen auf maximal 150 Millisievert beschränkt werden. Bei dieser Dosis sind keine Symptome einer akuten Strahlenkrankheit zu erwarten.

Eignung der Orion-Kapsel für astronautische Raumflüge
Die Daten zeigen zudem, dass die Ausrichtung des Raumschiffs während des Protonengürteldurchflugs eine signifikante Auswirkung auf die Strahlungswerte innerhalb der Kapsel hatte: Zum Ende des Durchflugs durch den inneren Protonengürtel führte Orion eine 90-Grad-Drehung durch, die zu einer unerwartet starken Reduzierung der Strahlungsdosis um 50 Prozent führte. „Dies zeigt uns, dass sich mit diesem Flugmanöver, die Strahlenbelastung für die Besatzung im Inneren des Raumschiffs deutlich reduzieren lässt. Auch das ist ein gutes Zeichen und bestätigt die grundsätzliche Eignung der Orion für zukünftige Raumflüge mit Astronautinnen und Astronauten. Und unsere Messdaten sind eine wertvolle Informationsgrundlage für die Gestaltung zukünftiger Missionen“, verdeutlicht DLR-Strahlenphysiker Berger.

Nicht zuletzt zeigt die nun veröffentlichte Studie, dass die moderne Computersimulation von Strahlungsumgebungen verbessert wurde, da die experimentellen Messdaten weitgehend mit den vorhergesagten Modellrechnungen übereinstimmen. Auch diese sind ein wichtiger Faktor für eine zeit- und kosteneffiziente Weiterentwicklung des Orion-Konzepts.

Insgesamt stellt das Wissenschaftsteam in der NATURE-Veröffentlichung fest, dass die Strahlenexposition für zukünftige Artemis-Missionen, die ja nur einige Tage bis Wochen dauern werden, wahrscheinlich nicht die aktuellen NASA-Grenzwerte für Astronautinnen und Astronauten überschreiten, vorausgesetzt, dass ähnliche Missionsbedingungen eingehalten werden. Das Strahlungsrisiko bleibt jedoch eine der zentralen Herausforderung für die astronautische Weltraumfahrt.

Gemeinsam mit NASA und ESA: Strahlungsmessungen für den effektiven Schutz künftiger ORION-Besatzungen
Artemis I war die erste in einer Reihe von Missionen des Artemis-Programms der NASA. Es sieht vor, nach mehr als 50 Jahren wieder Menschen auf unserem Trabanten zu landen, dort gemeinsam mit internationalen Partnern eine dauerhafte Basis zu errichten und eine Raumstation in der Mondumlaufbahn zu bauen, von der aus Menschen zu weiter entfernten Zielen, einschließlich des Mars, aufbrechen sollen. Am 16. November 2022 startete die NASA-Mission Artemis I zur Umrundung des Erdmonds vom Kennedy Space Center in Florida. Bei dieser noch unbemannten Mission wurden alle neu entwickelten Systeme im Zusammenspiel getestet – das Orion-Raumschiff, das Europäische Servicemodul (ESM), die Schwerlastrakete SLS (Space Launch System) und die Bodensysteme.

Die NASA stattete das Raumschiff Orion mit ihrem Strahlungsmessgerät und Warnsystem „Hybrid Electronic Radiation Assessor“, kurz HERA, aus. HERA besteht aus drei Strahlungssensoren, die in unterschiedlich gut gegen Strahlung abgeschirmten Bereichen von Orion eingebaut wurden. Es ist so konzipiert, dass es einen Alarm auslöst, wenn die Besatzung bei einem energiereichen Strahlungsereignis, zum Beispiel einer Sonneneruption, Schutz suchen soll. In diesem Fall würde sich die Crew in einen besser gegen die Strahlung abgeschirmten Teil von Orion begeben, und zwar würden sie die Bodenklappen öffnen und dann Abschirmmaterial als zusätzlichen Schutz über Ihren Köpfen installieren.

Die ESA stellte zudem fünf mobile Dosimeter – die EAD-MUs (ESA Active Dosimeter – Mobile Units) – an verschiedenen Stellen der Raumkapsel zur Messung der Strahlung bereit. Ein Vorläufersystem der Mobile Units kam schon von 2016 – 2017 auf der Internationalen Raumstation ISS zum Einsatz. Die Mond-Umrundung der Artemis-I-Mission ermöglichte es, die Strahlungsumgebung im tiefen Weltraum so vollständig wie möglich abzubilden. Die neuen Werte werden nun mit den ISS-Messungen verglichen – und so die Sicherheit der nachfolgenden Artemis-Missionen mit Besatzung bewertet. Später soll eine weiter entwickelte Version des EAD-MU-Systems an Bord des sogenannten Lunar Gateway – einer geplanten Raumstation in der Mondumlaufbahn – zum Einsatz kommen.

Die in der Orion-Kapsel verteilten Dosimeter der ESA wurden vom DLR-Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin in Köln gemeinsam mit ASRO, Finnland, konzipiert, getestet und gebaut. Die aktiven DLR-Messgeräte M-42 und passiven Sensoren in Helga und Zohar wurden vom DLR-Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin in Köln entwickelt und angefertigt.

„Die Detektoren messen unterschiedliche Strahlungsarten, sodass wir mit den Werten Rückschlüsse auf ihre biologischen Auswirkungen ziehen können.“, sagt Thomas Berger. Die beiden Messphantome im MARE-Projekt wurden dazu eigens der weiblichen Anatomie nachempfunden, um die besonderen Belastungen für Frauen bei Langzeitaufenthalten im Weltraum zu untersuchen.

Die jetzige Veröffentlichung von Ergebnissen in NATURE ist die erste einer ganzen Reihe. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler von DLR, NASA und ESA analysieren den reichhaltigen Datenschatz an Strahlungsmesswerten des Orionflugs noch weiter. Momentan arbeiten Dr. Thomas Berger und sein Team des DLR-Projekts MARE am Vergleich der Strahlungsbelastung von Helga, die Messpuppe, die ohne Schutz flog, und Zohar, die bei der Mondumrundung die Strahlenschutzweste AstroRad trug.

Die Messung von Weltraumstrahlung – vom „Flickenteppich“ zum homogenen Datensatz
Weltraumstrahlung stammt aus verschiedenen Quellen wie solaren Teilchenereignissen, galaktischen kosmischen Strahlen oder den beiden, die Erde umspannenden und sehr strahlungsintensiven Van-Allen-Gürteln. Frühere Strahlungsdaten stammen hauptsächlich von der Internationalen Raumstation ISS und aus den Space-Shuttle-Missionen – und damit aus relativ erdnahen Höhen, die noch deutlich durch das Magnetfeld der Erde geschützt sind. Daten aus den Tiefen des interplanetaren Raums wurden bei verschiedenen unbemannten Missionen gewonnen, in denen Sonden durch das Sonnensystem (z.B. zum Mars) gereist sind. Und begrenzt gibt es Daten von den Apollo-Missionen zum Mond.

Kontinuierliche Strahlungsmessungen mit einer hohen räumlichen Auflösung gab es bislang nicht und wurden erstmals während der Artemis-I-Mission zwischen Erde und Mond durchgeführt.

Über das DLR-Experiment MARE
Das DLR leitet das Experiment MARE (Matroshka AstroRad Radiation Experiment). Hauptprojektpartner sind die israelische Raumfahrtagentur ISA, der israelische Industriepartner StemRad, der die AstroRad-Schutzweste entwickelt hat, sowie Lockheed Martin und die NASA. MARE stellt in seiner Komplexität und in seiner internationalen Zusammenarbeit mit zahlreichen Universitäten und Forschungseinrichtungen aus Europa, Japan und den USA das größte Experiment zur Bestimmung der Strahlenbelastung für Astronautinnen und Astronauten dar, das jemals den erdnahen Orbit verlassen hat. Die während Artemis I durchgeführten Messungen werden wertvolle Daten zur Risikobewertung und -minderung für künftige Langzeitmissionen liefern, um eine für den Menschen sichere Erforschung des Weltraums zu ermöglichen.

Publikation
Space radiation measurements during the Artemis I lunar mission
https://www.nature.com/articles/s41586-024-07927-7
pdf: https://www.nature.com/articles/s41586-024-07927-7.pdf

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• Bemannte Raumfahrt und Gesundheit

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Quelle: DLR 18. September 2024.

18. September 2024 – Die Menschheit bereitet sich auf die Rückkehr zum Mond vor. Mit Artemis II, geplant ab September 2025, wird der erste astronautische Flug der Artemis-Mission sein. Die NASA-Astronautinnen und Astronauten Reid Wiseman, Victor Glover, Christina Koch und der Astronaut der kanadischen Weltraumbehörde CSA/ASC Jeremy Hansen werden in ihrem Orion-Raumschiff den Mond mehrmals umkreisen, um die Technologie und Techniken zu testen, die für eine erneute Landung auf dem Mond mit Artemis III 2026 erforderlich sind. Artemis II wird zudem Grundlagenforschung über den Mond und seine Umgebung mithilfe von Kleinsatelliten durchführen. Mit an Bord von Artemis II wird ein deutscher Kleinsatellit sein, der von der Deutschen Raumfahrtagentur im Deutschen Zentrum für Luft und Raumfahrt (DLR) ausgewählt wurde. Am 18. September 2024 hat die amerikanische Luft- und Raumfahrtbehörde NASA die entsprechende Vereinbarung mit der Deutschen Raumfahrtagentur im DLR unterzeichnet.

„Deutschland leistet schon jetzt einen zentralen Beitrag zu Artemis – und damit zur Rückkehr der Menschheit zum Mond. Wir freuen uns sehr, die Möglichkeit eines Mitfluges auf Artemis II an ein deutsches Start-up weitergeben zu können. Das stärkt den Raumfahrtstandort Deutschland nachhaltig. Die Zusammenarbeit mit internationalen Raumfahrtagenturen bietet eine Fülle von neuen Möglichkeiten für die Industrie und die wissenschaftliche Forschung in Deutschland, Europa und der ganzen Welt“, sagt Dr. Walther Pelzer, DLR-Vorstand und Generaldirektor der Deutschen Raumfahrtagentur im DLR.

„Wir freuen uns sehr über die Zusammenarbeit mit unseren internationalen Partnern im Artemis-Programm“, sagt Catherine Koerner, Administratorin des Exploration Systems Development Mission Directorate des NASA-Hauptquartiers in Washington. „Gemeinsam erweitern wir unser Verständnis von Wissenschaft und Technologie.“

Deutsche Technik für die Erforschung des Mondes
Auf dem Flug der Artemis II-Mission wird ein deutscher Kleinsatellit, ein sogenannter CubeSat, mit dabei sein: TACHELES der Firma NEUROSPACE GmbH aus Berlin. Ein CubeSat ist ein standardisierter, besonders kleiner Satellit, der ungefähr die Größe eines Schuhkartons hat. NEUROSPACE entwickelt aktuell ein Rover-System auf Basis des CubeSat-Standards, um zukünftig einen kostengünstigen Zugang zur Nutzung der Mondoberfläche zu ermöglichen.

Ziel von TACHELES ist, die elektrischen Komponenten des zukünftigen Rovers auf dem Weg zum Mond zu testen. Insbesondere der Einfluss der Weltraumstrahlung beim Passieren der beiden Strahlungsgürtel der Erde – der sogenannten van-Allen-Gürtel – wird als besonders kritisch für solche Systeme eingestuft. Der Flug auf Artemis II bietet die einmalige Möglichkeit, Daten über die Strahlungsgürtel und deren Auswirkung auf die Elektronik des CubeSats zu sammeln. Sie sollen sowohl für die wissenschaftliche Forschung als auch für die technische Weiterentwicklung des Rover-Systems verwertet werden.

Die Rückkehr zum Mond als internationales Projekt
Mit dem Artemis-Programm hat sich die NASA in Zusammenarbeit mit internationalen Raumfahrtagenturen mehrere ambitionierte Ziele gesetzt. Zunächst sollen in naher Zukunft erneut Menschen auf den Mond gebracht werden. Außerdem ist der Bau einer Raumstation in der Mondumlaufbahn geplant, die Mondmissionen ermöglichen wird. Hierdurch wird eine intensive Erforschung unseres Erdtrabanten ermöglicht werden. Außerdem wird diese Infrastruktur langfristig dazu dienen, den ersten astronautischen Flug zum Mars durchzuführen.

Die Artemis-Missionen sind in einzigartiger Weise darauf ausgerichtet, unser Wissen über unseren ständigen Begleiter zu erweitern und eine langfristige menschliche Präsenz auf dem Mond und in seiner Umgebung einzurichten. Dabei konzentriert sich die NASA auf den Flug zum Mond, die Landeplätze rund um den Südpol, die Einrichtung der Gateway-Raumstation im Mondorbit sowie die Verlängerung der astronautischen Expeditionsdauer auf der Mondoberfläche. Um die Anforderungen der Missionen bestmöglich zu erfüllen, bindet die NASA bei der Entwicklung der Artemis-Technologie internationale Partner sowie verstärkt auch die Industrie ein.

Beispielsweise wurde das erste Orion-Raumschiff – zunächst noch ohne Besatzung – zur Vorbereitung von zukünftigen astronautischen Missionen während der Artemis I-Mission von deutscher Technologie angetrieben und auf Kurs in Richtung Mond gebracht. Weitere Orion-Raumkapseln werden in Zukunft ebenfalls durch diese Antriebs- und Versorgungseinheit – das European Service Module (ESM) – zum Ziel gebracht werden. Das ESM ist das Herzstück jedes Orion-Raumschiffs, da es Antrieb, Stromversorgung und Lebenserhaltungssysteme beherbergt. Hergestellt wird das ESM bei Airbus in Bremen.

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• Artemis II – Orion auf SLS

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Quelle: Blue Origin (19. Mai 2023) via Business Wire (20. Mai 2023).

KENT, Wash. –(BUSINESS WIRE)– Im Rahmen dieses Vertrags werden Blue Origin und seine Partner aus dem nationalen Team sowohl eine Mondlandefähre, die überall auf der Mondoberfläche präzise landen kann, als auch einen cislunaren Transporter entwickeln und fliegen. Diese Fahrzeuge werden mit LOX-LH2 betrieben. Der hohe spezifische Impuls von LOX-LH2 stellt einen dramatischen Vorteil für hochenergetische Deep Space-Missionen dar. Dennoch wurden für diese Missionen wegen des problematischen Verdampfens von LOX-LH2 während der langen Missionsdauer weniger leistungsfähige, aber leichter speicherbare Treibstoffe (wie Hydrazin und Stickstofftetroxid, wie sie bei den Apollo-Mondlandefahrzeugen genutzt wurden) bevorzugt.

Mit diesem Vertrag werden wir den Stand der Technik vorantreiben, indem wir Hochleistungs-LOX-LH2 zu einer lagerfähigen Treibstoffkombination machen. Im Rahmen von SLD werden wir solarbetriebene 20-Grad-Kelvin-Kryokühler und die anderen erforderlichen Technologien zur Verhinderung des LOX-LH2-Abbrandes entwickeln und fliegen. Zukünftige Missionen jenseits des Mondes und die damit verbundenen Möglichkeiten wie der thermische Hochleistungsantrieb mit Kernkraft werden von speicherbarem LH2 stark profitieren. Die Architektur von Blue Origin bereitet sich auch auf den Tag vor, an dem lunares Eis für die Herstellung von LOX- und LH2-Treibstoffen auf dem Mond verwendet werden kann.

Blue Origin und seine Partner arbeiten bereits daran und freuen sich darauf, gemeinsam mit der NASA auf diese Reise zu gehen.

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• Neuer Mondlander der NASA

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Quelle: DLR 9. März 2023.

9. März 2023 – Nach ihrer historischen Reise um den Mond mit der NASA-Mission Artemis I sind die Strahlungsmesspuppen Helga und Zohar zurück in Köln. Am 9. März 2023 präsentierte das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) die beiden Astronautinnen-Phantome nun erstmals den Medien am Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin. Die Daten des vom DLR geleiteten Projekts MARE (MATROSHKA AstroRad Radiation Experiment) werden nach ihrer Auswertung ein dreidimensionales Abbild der Strahlenbelastung des weiblichen Körpers während eines Mondfluges liefern. Die Forschungsergebnisse fließen auch in irdische Anwendungen.

„Die astronautische Raumfahrt entwickelt sich rasant. Zukünftig werden voraussichtlich auch kommerzielle Raumstationen in niedrigen Erd-Orbits entstehen auf denen Menschen forschen und arbeiten. Gleichzeitig wird die astronautische Exploration des Weltraums zum Mond und darüber hinaus an Fahrt aufnehmen“, sagt die DLR-Vorstandsvorsitzende Prof. Dr.-Ing. Anke Kaysser-Pyzalla. „Die Strahlenbelastung ist dabei eine der zentralen ungelösten medizinischen Herausforderungen der astronautischen Raumfahrt. Diese müssen wir genauer verstehen, um wirksame Maßnahmen zum Schutz von Menschen im Weltraum zu entwickeln. Hier hat das Projekt MARE im Rahmen der Mondmission Artemis I echte Pionierarbeit geleistet, insbesondere mit dem Fokus auf zukünftige Mond-Astronautinnen.“

Scheibe für Scheibe analysieren
Mit der Übergabe der beiden Messpuppen am Kennedy Space Center der NASA im Januar erfolgte bereits der erste Check aller batteriebetriebenen Messinstrumente. „Die aktiven Strahlungsdetektoren haben durchgehend erstklassige Daten geliefert“, freut sich MARE-Projektleiter Dr. Thomas Berger vom DLR-Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin. Am DLR-Institut in Köln beginnt nun die Auswertung der über 12.000 passiven Strahlungsdetektoren aus kleinen Kristallen, die jeweils über die beiden Messkörper verteilt platziert sind. Mit dem Auslesen der Kristalle entsteht ein dreidimensionales Abbild des menschlichen Körpers, das zeigt, wie hoch die Strahlenbelastung auf Knochen und Organe an unterschiedlichen Stellen während eines Mondflugs insgesamt ist. „Scheibe für Scheibe nehmen wir Helga und Zohar auseinander, um die Messkristalle auszubauen“, erklärt Berger das Vorgehen. „Die einzelnen Messkristalle können wir dann mithilfe der passenden Laborgeräte hier am DLR auslesen.“

Die beiden Messkörper sind weiblichen Körpern samt Fortpflanzungsorganen nachempfunden, sodass die Strahlungsdosis auch für die besonders strahlungsempfindlichen Organe gemessen werden kann. Die Astronautinnen-Phantome bestehen aus jeweils 38 Scheiben, sind 95 Zentimeter groß, 36 Kilogramm schwer und enthalten aus Kunststoff nachgebildete Organe und Knochen unterschiedlicher Dichte.

Weste für den Strahlenschutz
Zusätzlich wird untersucht wie viel Strahlungsabschirmung die von Zohar getragene Strahlungsschutzweste ermöglichte. Zohar, bereitgestellt von der israelische Raumfahrtagentur ISA, wiegt mit der AstroRad-Weste der Firma StemRad ganze 62 Kilogramm. „Der Vergleich der Strahlungswerte von Helga ohne Weste und Zohar mit Schutzweste zeigt uns, welche Abschirmungswirkung die Weste entfalten kann“, erklärt Berger weiter.

Die umfangreichen Auswertungen werden nun einige Monate in Anspruch nehmen. Mit detaillierten Ergebnissen ist bis Anfang kommenden Jahres zu rechnen. „Schon jetzt sehen wir, dass sich einige unserer Annahmen zur Strahlungsexposition bei Mondreisen bestätigen“, sagt Berger. „Wir benötigen nun alle verfügbaren Messdaten, um detailliertere Aussagen treffen zu können.“

Absehbar ist bereits die Überführung der Forschungsergebnisse in irdische Anwendungen. Ein „Spin Off“ wurde am DLR bereits im Rahmen eines Vorgängerprojekts durchgeführt. In diesem Projekt war ab 2004 ein Phantom namens MATROSHKA für eineinhalb Jahre der Weltraumstrahlung außerhalb der Internationalen Raumstation ISS ausgesetzt, es folgten weitere drei Jahre im Inneren der Raumstation. Ein Zwilling dieses Weltraumphantoms wurde in Zusammenarbeit mit der GSI in Darmstadt für Grundlagenforschung im Rahmen der Krebstherapie verwendet. Im Weiteren wurden gemeinsam mit der israelischen Firma StemRad, die in Kooperation mit Lockheed Martin die AstroRad-Weste entwickelt hat, Forschungen bezüglich der Anwendung und Sicherheit von „X-Ray Protection Equipment“ für Radiologen und Mitarbeitende im Krankenhaus durchgeführt. Dies zielt insbesondere in Richtung verbesserter Schutzkleidung für den Operateur im routinediagnostischen Einsatz und bei längerdauernden komplizierten Eingriffen.

Auf zum Mond mit Artemis
Artemis I ist die erste in einer Reihe von Missionen des Artemis-Programms der NASA. Es sieht vor, nach mehr als 50 Jahren wieder Menschen auf unserem Trabanten zu landen, dort gemeinsam mit internationalen Partnern eine dauerhafte Basis zu errichten und eine Raumstation in der Mondumlaufbahn zu bauen, von der aus Menschen zu weiter entfernten Zielen, einschließlich des Mars, aufbrechen sollen. Artemis I war der erste Schritt auf diesem Weg. Bei dieser noch unbemannten Mission wurden alle neu entwickelten Systeme im Zusammenspiel getestet – das Orion-Raumschiff, das Europäische Servicemodul (ESM), die Schwerlastrakete SLS (Space Launch System) und die Bodensysteme. Die Sicherheit der Astronautinnen und Astronauten steht dabei an oberster Stelle. Dazu gehört insbesondere der Schutz vor der kosmischen Strahlung, die im Weltraum um ein Vielfaches höher ist als auf der Erde – auf dem Mond zum Beispiel rund 800 Mal. Um künftig geeignete Schutzmaßnahmen bei Langzeitmissionen ergreifen zu können, muss man die Strahlenbelastung genau kennen. Das wurde bei Artemis I mit dem Experiment MARE erforscht.

Das MARE-Experiment
Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) leitet das Experiment. Hauptprojektpartner sind die israelische Raumfahrtagentur ISA, der israelische Industriepartner StemRad, der die AstroRad-Schutzweste entwickelt hat, sowie Lockheed Martin und die NASA. MARE stellt in seiner Komplexität und in seiner internationalen Zusammenarbeit mit zahlreichen Universitäten und Forschungseinrichtungen aus Europa, Japan und den USA das größte Experiment zur Bestimmung der Strahlenbelastung für Astronautinnen und Astronauten dar, das jemals den erdnahen Orbit verlassen hat. Mehr als 25 Tage Flug zum Mond, im Mondorbit und zurück zur Erde liegen hinter den #LunarTwins. Die während Artemis I durchgeführten Messungen liefern wertvolle Daten zur Risikobewertung und -minderung für künftige Erkundungsmissionen.

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• Artemis I Mission – Orion auf SLS

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Quelle: Airbus Defence and Space 9. Februar 2023.

Bremen, 9. Februar 2023 – In den Bremer Reinräumen von Airbus werden drei europäische Servicemodule (ESM) parallel gefertigt. Die Integration von ESM-3 ist fast abgeschlossen, ESM-4 ist in vollem Gange, und die neu eingetroffene ESM-5-Struktur steht nun im Mittelpunkt der ersten Integrationsschritte.

Jedes ESM erfordert die Integration von mehr als 22.000 Elementen. Es ist das erste Mal, dass die NASA einen nicht-amerikanischen Hauptauftragnehmer, nämlich Airbus im Auftrag der ESA, mit dem Bau eines missionskritischen Elements für eine amerikanische bemannte Raumfahrtmission betraut hat.

„Zusammen mit der Europäischen Weltraumorganisation liefert Airbus die Hälfte des Raumfahrzeugs, das Menschen zum Mond zurückbringen wird – und sie damit weiter als je zuvor ins All bringt und natürlich auch sicher zur Erde zurückkehren lässt“, sagte Marc Steckling, Leiter von Space Exploration bei Airbus. „Wir haben bereits die ersten beiden ESMs ausgeliefert, wobei ESM-2 derzeit im Kennedy Space Center in Orion integriert wird. Mit dem Eintreffen der ESM-4-Struktur im vergangenen Sommer und der ESM-5-Struktur kurz vor Weihnachten haben wir nun die Serienproduktion eingeleitet. Unsere Reinräume wurden so optimiert, dass sie drei ESMs gleichzeitig aufnehmen können. Wir sind auf dem besten Weg, die Anforderung der NASA zu erfüllen, in Zukunft ein ESM pro Jahr zu liefern.“

Das ESM ist ein entscheidendes Element des astronautischen Orion-Raumschiffs der NASA, da es das Hauptantriebssystem des Raumschiffs ist und gleichzeitig das Manövrieren im Orbit und die Positionskontrolle ermöglicht. Auch die Stromerzeugung und -verteilung sowie die Versorgung der Besatzung mit den zentralen Elementen der Lebenserhaltung wie Wasser und Sauerstoff werden vom ESM übernommen. Das ESM regelt darüber hinaus die thermische Kontrolle, während es mit dem Besatzungsmodul verbunden ist. Darüber hinaus kann das drucklose Servicemodul für zusätzliche Nutzlasten genutzt werden. Die ESA hat rund 2 Milliarden Euro in das Orion-Programm investiert und Airbus mit der Leitung des europäischen Konsortiums und dem Bau von bisher sechs ESMs beauftragt.

Im Jahr 2022 fand die erste Artemis-Mission mit dem ersten Orion-Raumschiff statt, das vom ESM-1 angetrieben wurde. Das Raumfahrzeug legte mehr als 2 Millionen Kilometer zurück, war einem Temperaturbereich von mehr als 200°C ausgesetzt und flog mit einer Höchstgeschwindigkeit von 40.000 km/h (oder 11 km/s). Alle Systeme wurden getestet und funktionierten gut und zuverlässig, einige sogar besser als erwartet.

ESM-2 wurde im Oktober 2021 an Florida ausgeliefert. Es wird nun im Kennedy Space Center getestet und integriert. Es wird Teil der astronautischen Artemis-II-Mission sein, die seit 1972 die ersten Astronauten um den Mond und zurück zur Erde fliegen wird. Der Start von Artemis II ist derzeit für 2024 geplant.

ESM-3, das sich in der Endphase der Integration befindet, wird die Artemis-III-Mission antreiben, bei der die erste Frau und der erste farbige Mensch den Mond betreten werden. Die Auslieferung von ESM-3 ist für die zweite Hälfte des Jahres 2023 geplant. Diese Mission ist frühestens für das Jahr 2025 vorgesehen.

Die ESM-4-Struktur traf im Juni 2022 im Reinraum von Airbus in Bremen ein und wird derzeit integriert. An der kürzlich eingetroffenen ESM-5-Struktur wird bereits gearbeitet.

Die ESM 4, 5 und 6 werden für die Missionen Artemis IV bis VI eingesetzt, von denen die ersten beiden Teil des europäischen Beitrags zum internationalen Gateway sind, einer Raumstation, die in der Mondumlaufbahn errichtet werden soll. Ziel der ESA und der NASA ist es, ein Mond-Ökosystem (Gateway, Argonaut) aufzubauen, um den Mond besser zu verstehen und zu erforschen und längerfristig bemannte Missionen zum Mars vorzubereiten.

Weitere ESM 7, 8 und 9 wurden auf dem ESA-Ministerrat im November 2022 genehmigt, und Airbus ist derzeit dabei, sein Angebot für die Bereitstellung dieser ESM fertigzustellen.

Das Orion-ESM hat eine zylindrische Form mit einem Durchmesser und einer Höhe von etwa vier Metern. Beim Start wiegt es knapp über 13 Tonnen und macht damit etwa 60 % der Gesamtmasse des Orion-Raumschiffs aus. Seine 8,6 Tonnen Treibstoff treiben das Haupttriebwerk, acht Hilfstriebwerke und 24 kleinere Triebwerke für die Lageregelung an. Das europäische Servicemodul ist unterhalb des Besatzungsmoduls im Kennedy Space Center in den USA installiert. Zusammen bilden sie das Orion-Raumschiff.

Airbus-Ingenieure fertigen die ESMs zusammen mit der ESA und Industriepartnern, darunter Zulieferer aus 10 Ländern. Die ESM-Fertigung baut auf den Erfahrungen auf, die Airbus mit dem Automated Transfer Vehicle (ATV) gesammelt hat, das zwischen 2008 und 2015 fünfmal zur ISS geflogen ist.

Artemis I ein voller Erfolg
Artemis I war die erste in einer Reihe von immer komplexeren Missionen, die die Grundlage für die Erforschung des Weltraums durch den Menschen schaffen und einen wichtigen Schritt zur Rückkehr von Astronauten auf den Mond darstellen sollten, wobei Europa eine führende Rolle im bisher größten Weltraumabenteuer der Menschheit spielen sollte.

Dieser erste Flug hat eine enorme Fülle an Informationen generiert und alle mit dem ESM verbundenen Missionsziele wurden vollständig erreicht. Die erste Auswertung der Testdaten hat bestätigt, dass das Orion-Raumschiff viel weniger Treibstoff und elektrische Energie verbraucht und gleichzeitig viel mehr Energie erzeugt hat als berechnet. Das Antriebsteilsystem lieferte erwartungsgemäß den nötigen Schub für präzise Orbitalmanöver und die Lageregelung des Fahrzeugs. Die gute Leistung des Antriebssystems ermöglichte die Durchführung zusätzlicher Flugversuche zur besseren Charakterisierung des Fahrzeugs. Das ESM-Haupttriebwerk wurde wie geplant mehrmals mit einer kumulierten Gesamtbrenndauer von 10 Minuten gezündet. Die NASA hat bestätigt, dass die Gesamtleistung der Mission über den Erwartungen lag und am Ende der Mission noch fast 2 Tonnen Treibstoff übrig waren. Dies ermöglicht künftige Missionen mit längerer Dauer oder größerer Masse (z. B. Gateway-Module, die mit dem ESM transportiert werden). Besonders beeindruckend ist, dass die Solarzellen 15 % mehr elektrische Energie erzeugten als angegeben. Gleichzeitig verbrauchte das Raumfahrzeug weniger Strom, da die Temperaturschwankungen geringer waren als erwartet.

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• Airbus Defence and Space

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Quelle: ESA 11. Dezember 2022.

Nur 40 Minuten vor der Wasserlandung wurde das European Service Module (ESM) der ESA mit dem Crew Module Adapter von der Kapsel abgetrennt. Wie geplant verglühte das ESM kontrolliert in der Atmosphäre, während das Orion-Besatzungsmodul die Steuerung des Wiedereintritts übernahm, die Kapsel mit den eigenen Steuerdüsen ausrichtete, die drei Fallschirme löste und anmutig vor der Küste von San Diego, USA, aufsetzte. Bergungsteams sind zurzeit dabei, die Kapsel einzusammeln.

Artemis ist ein internationales Forschungsprogramm, das die Menschheit auf den Mond bringt. Diese erste Mission war der erste Test des Space Launch System (SLS) der NASA und des Mondschiffs Orion, das von den 33 Triebwerken des ESM über den Mond hinaus in die Tiefen des Weltraums befördert wurde. Künftige European Service Modules werden die Astronauten auf ihrer Mondmission mit Energie, Antrieb und Wärmeregulierung in der Kabine sowie atmungsaktiver Atmosphäre und Trinkwasser versorgen.

Artemis I
Am 16. November um 07:47 Uhr MEZ (01:47 Uhr Ortszeit) startete die NASA vom Kennedy Space Center in Florida aus die erste SLS-Rakete, die die Orion-Kapsel auf eine 25-tägige Mission schickte, bei der sie den Mond zweimal umrundete. Die Raumkapsel näherte sich bis auf 130 km der Oberfläche des Mondes und nutzte dessen Schwerkraft, um in ihre Mondumlaufbahn einzutreten und sich später wieder auf Kurs zur Erde zu bringen.

Der erste Vorbeiflug am Mond, bei dem das Haupttriebwerk des ESM gezündet wurde, um Orion auf den Weg hinter und um den Mond zu schicken, erfolgte am 21. November um 13:44 Uhr unserer Zeit. Zehn Tage nach dem Start, am 25. November um 13:44 Uhr unserer Zeit, wurde das Haupttriebwerk des ESM gezündet und die Orion in die Mondumlaufbahn befördert.

„Das European Service Module hat ganz hervorragend funktioniert“, freut sich Philippe Deloo, ESA-Programmleiter der Mission. „Ziel der ersten Artemis-Mission war es, das Raumschiff unter echten Bedingungen zu testen und auf Herz und Nieren zu prüfen. Daher haben wir Orion und sein European Service Module für Manöver und Operationen eingesetzt, die bei einer bemannten Mission nicht unbedingt notwendig wären. Doch wir wollten das Raumschiff bei seiner ersten Mission wirklich an seine Grenzen bringen.“

„Die Flugbetrieb-Teams der NASA und der ESA haben während der 25-tägigen Mission rund um die Uhr gearbeitet, um das Verhalten des Orion-Raumschiffs zu studieren, und dann noch zusätzliche Tests durchgeführt, da die Ergebnisse so zufriedenstellend waren. Es ist mir eine große Ehre, an dieser außergewöhnlichen Mission teilgenommen zu haben, die mir große Zuversicht gegeben hat und die dank des außerordentlichen Technikverständnisses der Orion-Teams auf beiden Seiten des Atlantiks herausragende Ergebnisse erbracht hat.

Mehr zu Artemis
Das Orion-ESM der ESA wurde vom Hauptauftragnehmer Airbus in Bremen entwickelt und gebaut, wobei Bauteile von Unternehmen aus zehn europäischen Ländern geliefert wurden. Die nächsten ESMs befinden sich bereits in der Produktion, und das zweite ESM für Artemis II, das Astronauten auf eine Mondumrundung bringen soll, wurde im Jahr 2021 an das Kennedy Space Center geliefert. ESM-3 wird im nächsten Jahr die Reise über den Atlantik antreten. ADS Bremen arbeitet bereits an ESM-4, während der Transport der Struktur des 5. Service Modules von Thales Alenia Space Italien (Turin) in Richtung Bremen kurz bevorsteht.

„Mit dem Erfolg der ersten Artemis-Mission wurde die internationale Partnerschaft zur Erforschung des Mondes noch weiter gestärkt“, erläutert David Parker, ESA-Direktor für Programme für bemannte Raumfahrt und robotische Exploration. „In den letzten 25 Tagen habe ich sehr oft zum Mond hochgeschaut und an Orion auf ihrem Erstflug gedacht. Ich habe Apollo miterlebt und es macht mich demütig, an der Rückkehr des Menschen zum Mond beteiligt zu sein. Eine Errungenschaft, die wir den jahrelangen enormen Anstrengungen der Teams der ESA und der Industrie zu verdanken haben, die gemeinsam das erste European Service Module entwickelt, gebaut und geflogen haben. Jetzt können wir zuversichtlich auf die nächsten Artemis-Missionen und den Bau des Lunar Gateway, unserem menschlichen Außenposten in den Tiefen des Weltraums, blicken!“

Während der Artemis I-Mission hat das Team des ESM Mission Evaluation Room der ESA den Flugkontrollzentren im Johnson Space Center der NASA in Houston mit fundierter Beratung und Sachkenntnis zur Seite gestanden und war dabei stets mit einem Team des ESTEC, dem technischen Zentrum der ESA in den Niederlanden, in engem Kontakt. Das ESA-Forschungsteam bei ESTEC war federführend an der Entwicklung, Beschaffung und Bereitstellung von ESM-1 beteiligt und ist darüber hinaus zuständig für das Management der europäischen Beiträge zum Gateway.

Diese umfassen das von der ESA geleitete International Habitation Module (I-Hab) sowie das ESA-Betankungsmodul, einem der beiden Infrastrukturelemente von ESPRIT. Diese werden von Orion-Raumschiffen der Missionen Artemis IV und Artemis V in die Mondumlaufbahn gebracht. Die ersten ESA-Beiträge zu Gateway werden das Mondkommunikationssystem für das Halo-Modul der NASA und das European Radiation Sensor Array (ERSA), eine wissenschaftliche Nutzlast, sein. Beide werden die Mondumlaufbahn im Jahr 2024 an Bord des Energie- und Antriebselements des Gateways erreichen.

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• Artemis I Mission – Orion auf SLS

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Quelle: Jena-Optronik GmbH 16. November 2022.

Das Ziel von Artemis I ist ein erster unbemannter Flug des neuen Raumschiffs und die Umrundung des Mondes: Die Mission ist gleichzeitig auch ein Härtetest für alle Systeme im Weltraum. Für die Entwicklung und den Bau des Raumschiffs Orion wurde das US-Unternehmen Lockheed Martin von der amerikanischen Raumfahrtbehörde NASA beauftragt. Für das Flaggschiff dieses Prestigeprogramms der bemannten Raumfahrt setzt das amerikanische Unternehmen auf Produkte der Jena-Optronik GmbH, zum einen die ASTRO© APS-Sternsensoren sowie dann auch die Rendezvous- und Dockingsensoren vom Typ RVS© 3000-3D. Neben diesen Sensoren ist das von Airbus gebaute „ESM“ (European Service Module) des Raumschiffs Orion ein weiterer wesentlicher europäischer Beitrag zum Artemis-Programm.

Die Sternsensoren aus Jena sorgen hierbei für die exakte Ausrichtung des Raumschiffs auf dem Weg auf dem Weg zum Mond.

„Alle der drei gegenwärtig geplanten Artemis-Missionen werden mit zwei Sternsensoren ausgestattet sein. Die erste Mission ist unbemannt und dient der Prüfung der Technologie. Die nächsten beiden Missionen werden dann mit Astronauten an Bord zum Mond fliegen. Und Artemis III wird, als erste bemannte Mission nach Apollo 17, wieder mit einem Landefahrzeug auf dem Mond aufsetzen. Die Sternsensoren von Jena-Optronik sorgen für die Orientierung des Raumschiffs Orion auf seinem langen Weg zum Mond und zurück., erklärt Andreas Deter, Projektmanager ASTRO APS für Orion bei Jena-Optronik. „Unsere Sensoren sind innovativ und zuverlässig – genau so, wie es diese höchst anspruchsvolle Aufgabe erfordert. Diese Mission macht uns sehr stolz. Denn wir sind Teil der großen internationalen Gemeinschaft, die an diesem Projekt arbeitet“.

Der erste bemannte Flug von Orion – ein Meilenstein der Weltraumforschung – wird mit Artemis II durchgeführt. Beginnend mit Artemis III werden neben den Sternsensoren auch Rendezvous- und Dockingsensoren aus Jena zum Erfolg der Missionen beitragen. Diese Sensoren arbeiten nach dem LiDAR-Prinzip (Light Detection and Ranging).

„Das ist eine Auszeichnung für die harte Arbeit aller, die in den letzten Jahren bei Jena-Optronik an diesem Produkt mitgearbeitet haben“, erklärt Christoph Schmitt, Projektmanager für den RVS © 3000-3D bei Jena-Optronik. „Die bemannte Raumfahrt ist Faszination pur. Sie macht mir Gänsehaut! Schon als Kind habe ich den Start der Space Shuttles beobachtet, und heute darf ich als Ingenieur an Orion arbeiten – das ist unglaublich.”

Der Sensor RVS 3000-3D wurde von Lockheed Martin als Hauptsensor in den Missionen Artemis III, IV und V für das Andocken des Raumschiffs Orion an die geplante Raumstation in der Mondumlaufbahn (genannt: Lunar Gateway) ausgewählt. Artemis schafft so auch die Grundlagen für den weiteren Weg der Menschheit zum Mars.

Weitere Statements aus dem #teamspace von Jena-Optronik zu diesem Meilenstein:

„Unsere Produkte helfen Menschen zum Mond zu fliegen! Ich meine, wie cool ist das denn??! Jeder in unserem Unternehmen – angefangen von der Entwicklung, der Produktion, dem Testbereich, dem Marketing, dem Vertrieb und der Projektabteilung bis hin zu Finanzen, Einkauf und Qualität – ist daran beteiligt und kann wirklich stolz sein auf das, was erreicht wurde und was noch erreicht werden wird“, sagt Matthias Pischeli, Vertrieb.

„Die Zusammenarbeit mit Lockheed Martin und der NASA war für mich das Beste an dem Projekt – auch wenn es manchmal eine Herausforderung war! Der Enthusiasmus und die Professionalität von Lockheed Martin bei unseren Projekt-Meetings waren beeindruckend. Die Mission Orion ist aufregend und spannend, weil es hier um bemannte Raumfahrt geht. Schließlich geht es um die Möglichkeit, wieder Menschen zum Mond und später auch zum Mars zu bringen“, sagt Stefan Humbla, Produktmanager Sternsensoren.

“Seit ich an dem Projekt arbeite, bin ich begeistert von der Zusammenarbeit mit dem Team von Lockheed Martin, und gleichzeitig freue ich mich auf die Herausforderungen dieses anspruchsvollen Projekts. Es gibt immer wieder spannende und interessante Aufgaben, die wir zu lösen haben. Die Weite des Weltalls hat mich schon als Kind fasziniert, und diese Begeisterung ist geblieben. Deshalb macht es mich stolz, Teil dieser bahnbrechenden Mission zum Mond zu sein“, sagt Andreas Deter, Projektmanager ASTRO APS für Orion.

„Es ist ein absolutes Highlight, wenn man über seinen Job spricht und sagen kann, dass „unsere“ Produkte zum Mond fliegen und wir es möglich machen, dass sich Transporter und andere Raumfahrzeugen im Weltraum miteinander verbinden. Unsere Sensoren helfen nicht nur bei der Navigation von Satelliten in der Umlaufbahn oder bei der Versorgung der Internationalen Raumstation – sie fliegen auch zum Mond und eines Tages zum Mars und darüber hinaus. Und bei so spannenden und prestigeträchtigen Missionen wie Orion „an Bord“ zu sein, kann einen nur stolz machen“, so Steffen Schwarz, Vertriebsleiter.

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• Orion / ESM – Raumschiff

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Quelle: Beyond Gravity Austria GmbH 14. November 2022.

14. November 2022 – Diesen Mittwoch, 16. November, ist der Raketenstart der Artemis I Mission geplant. Ebenfalls im Rahmen des NASA Artemis Programms geplant ist ab Ende 2024 die Weltraumstation Gateway. Das Gateway wird die erste Raumstation der Menschheit in einer Mondumlaufbahn sein und bemannte und unbemannte Missionen zur Mondoberfläche und zum Mars unterstützen. Die NASA beauftragte den US-Satellitenbauer Maxar mit der Herstellung eines Energie- und Antriebselements für das Gateway. Für diesen solarelektrischen Ionenantrieb entwickelt und baut Beyond Gravity Austria (vormals RUAG Space) in Wien die für die Steuerung notwendigen Mechanismen.

Weltweit größter Steuerungsmechanismus für elektrische Triebwerke
„Wir werden den weltweit größten Steuerungsmechanismus liefern, der speziell für die Haupt-Hochleistungstriebwerke des Antriebsmoduls des NASA Gateway entwickelt wurde. Dieser Mechanismus ermöglicht es, die Schubrichtung der sehr großen elektrischen Triebwerke sowohl für präzise Manöver, als auch für weitreichende Bahnänderungen um den Mond während der Lebensdauer des Gateways korrekt auszurichten“, so Manfred Sust, Geschäftsführer von Beyond Gravity Austria. Das Unternehmen wird den Mechanismus an das US-Unternehmen Maxar in Palo Alto, Kalifornien, liefern. Das Energie- und Antriebselement für das Gateway versorgt die Weltraumstation mit Energie und Schub für Manöver um den Mond und für den Transit zwischen verschiedenen Umlaufbahnen. „Dieses Gateway-Modul ist das leistungsstärkste Raumfahrzeug mit solarelektrischem Antrieb, das jemals geflogen sein wird“, sagt Manfred Sust.

Modulare Mechanismen
Beyond Gravity verfügt über mehr als 20 Jahre Erfahrung im Bau von Steuerungsmechanismen speziell für elektrische Satellitenantriebssysteme und liefert zwei- und dreiachsige Mechanismen für verschiedene Missionen. „Unsere Mechanismen sind modular und können an unterschiedliche Anforderungen und Triebwerke angepasst werden. Das ist einer der größten Vorteile für unsere Kunden“, sagt Sust. Für das NASA Gateway liefert Beyond Gravity Austria zudem gemeinsam mit dem Wiener Unternehmen TTTech die Netzwerkelektronik für die Weltraumstation; diese werden im Energie- und Antriebselement (Power and Propulsion Element – PPE) von Maxar und im Wohn- und Logistik-Außenposten HALO (Habitation and Logistics Outpost) von Northrop Grumman eingesetzt.

Beyond Gravity Austria ist Österreichs größter Weltraumzulieferer
Beyond Gravity Austria (vormals RUAG Space Austria) mit Sitz in Wien-Meidling ist mit rund 46 Millionen Euro Umsatz (2021) und etwa 230 Mitarbeitenden das größte österreichische Weltraumtechnikunternehmen. Das Hochtechnologieunternehmen rüstet weltweit Satelliten und Trägerraketen mit Elektronik, Mechanik und Thermalisolation aus und hat eine Exportquote von rund 100 Prozent. Die Firma ist in Europa Marktführer bei Navigationsempfängern und Thermalisolation für Satelliten. Die meisten Satelliten und Raumsonden der ESA werden mit Thermalschutzhüllen von Beyond Gravity Austria ausgerüstet. Als Spin-off der Weltraumaktivitäten produziert das Unternehmen auch Thermalisolation für Anwendungen auf der Erde, zum Beispiel in der Medizintechnik (Magnetresonanztomographen).

Über Beyond Gravity: 1600 Mitarbeitende an 12 Standorten
Beyond Gravity mit Hauptsitz in Zürich, Schweiz, verbindet jahrzehntelange Erfahrung und bewährte Qualität mit Agilität, Schnelligkeit und Innovation. Rund 1600 Mitarbeitende an 12 Standorten in sechs Ländern (Schweiz, Schweden, Österreich, Deutschland, USA und Finnland) entwickeln und fertigen Produkte für Satelliten und Trägerraketen. Beyond Gravity ist der bevorzugte Lieferant von Strukturen für alle Arten von Trägerraketen und führend bei ausgewählten Satellitenprodukten, insbesondere für Satellitenkonstellationen im New Space Markt. 2021 erwirtschaftete das Unternehmen einen Umsatz von rund 319 Millionen Schweizer Franken. Mehr Informationen unter: www.beyondgravity.com.

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• Beyond Gravity (vormals RUAG)

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Quelle: Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) 29. August 2022.

29. August 2022 – „Zurück zum Mond, mit deutscher Beteiligung. Ohne das ESM kann das Orion-Raumschiff nicht fliegen. Es ist daher ein großer Vertrauensbeweis der Amerikaner gegenüber Europa und Deutschland, Entwicklung und Bau dieses wichtigen Missionselements in europäische und deutsche Hände zu legen. Das macht uns außerordentlich stolz und zeigt, welche ausgezeichnete Arbeit die deutsche und europäische Industrie und Wissenschaft leistet“, sagt Dr. Anna Christmann, Koordinatorin der Bundesregierung für die Deutsche Luft- und Raumfahrt. Sie ist beim Start heute vor Ort in den USA dabei.

Außerdem fliegen an Bord der noch unbemannten Orion-Kapsel auch zwei menschenähnliche Puppen mit, die vom Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt e.V. in Köln gefertigt wurden. Für das Projekt MARE (Matroshka AstroRad Radiation Experiment) werden sie die Strahlenbelastung innerhalb der Kapsel während des 42-tägigen Flugs von „Artemis I“ messen.

Im Rahmen der Reise zum Start von „Artemis I“ führte die deutsche Delegation unter Leitung von Dr. Christmann am Kennedy Space Center in Florida auch Gespräche mit NASA-Administrator Bill Nelson und seiner Stellvertreterin Pamela Melroy. Themen waren eine engere bilaterale Kooperation im Bereich Raumfahrt sowie die sogenannten Artemis Accords, eine Zusammenstellung der US-Regierung von Regeln und Best Practices im Zusammenhang mit der Erforschung des Mondes. Hierzu sollen die Gespräche weiter vertieft werden, auch im Rahmen eines strukturierten Raumfahrtdialogs zwischen den beiden Ländern.

Mit dem „Artemis-Programm“ will die NASA erstmals nach mehr als 50 Jahren wieder Menschen auf die Mondoberfläche bringen. Neben ESM und Orion gehört zum „Artemis-Programm“ auch die Schwerlastrakete „Space Launch System“ (SLS), welche ebenfalls bei „Artemis I“ ihren Jungfernflug absolviert und eine kleine Raumstation, das „Lunar Gateway“, welche noch aufgebaut werden muss und in Zukunft in der Nähe des Mondes als Umsteigebahnhof dienen wird. Hier ist die ESA an zwei Modulen beteiligt.

Die aktuelle Mission, „Artemis I“, testet die Komponenten noch ohne Menschen an Bord. 2024 sollen bei „Artemis II“ erstmals wieder Astronautinnen und Astronauten um den Mond fliegen. Frühestens 2025 sollen mit „Artemis III“ wieder Menschen auf der Mondoberfläche landen. Auch für diese Missionen und kommende Missionen wird Europa ESMs liefern, welche vom industriellen Hauptauftragnehmer Airbus Defence and Space in Bremen endmontiert werden. Aber auch bei den anderen Elementen der Artemis-Missionen ist Hightech „Made in Germany“ an Bord: Die Endkappen der Treibstofftanks der SLS-Rakete werden vom Augsburger Unternehmen MT Aerospace AG geliefert. Die Jena-Optronik GmbH aus Thüringen liefert für die Orion-Kapsel sogenannte Sternensensoren, die die Navigation des Raumschiffes im All ermöglichen. In Zukunft wird das Unternehmen auch die Sensoren liefern, die das Docking der Orion-Kapsel mit dem „Lunar Gateway“ und einem Mondlander steuern werden.

Update der RN-Redaktion:
Wegen technischer Probleme konnte der Start am 29.08.2022 nicht erfolgen. Eine neuer Startversuch ist derzeit für Samstag, den 3. September 2022 geplant.

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• Artemis I Mission – Orion auf SLS

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Quelle: DLR 24. August 2022.

Am 22. August 2022 hat die NASA „grünes Licht“ für das erste Startfenster von Artemis-I gegeben: Aus technischer Sicht stehen damit die Zeichen gut für den Erstflug der neuen SLS-Schwerlastrakete mit ihrem Raumschiff Orion an Bord. Die Mission „Artemis-I“ soll 42 Tage dauern und – bei erfolgreichem Start am 29. August – die Erde am 10. Oktober wieder erreichen. Das Raumschiff Orion, dessen Service- und Antriebsmodul das hauptsächlich in Deutschland gebaute „ESM“ (European Service Modul) ist, soll dabei den Mond mehrfach umrunden. Der Start soll von der Startrampe 39A am Kennedy Space Center der NASA in Florida erfolgen. Von hier aus sind auch die Flüge der Apollo-Mondmissionen gestartet.

„Das ist ein beispielloser Vertrauensbeweis der NASA in die Fähigkeiten unserer Industrie und Deutschland als Partner. Wir sind mit 50 Prozent an den Servicemodulen der Artemis-Missionen beteiligt, die federführend von Airbus, als Hauptauftragnehmer der ESA, von einem europäischen Industriekonsortium gefertigt und in Bremen endmontiert werden“, sagt Dr. Walther Pelzer, Leiter der Deutschen Raumfahrtagentur und DLR-Vorstandsmitglied. Das erste ESM heiße dementsprechend auch wie die Hansestadt: „Bremen“.

Die Premiere der „Rückkehr in den Mondorbit“ findet dabei noch ohne Astronautinnen und Astronauten statt: Dafür sind bei dem Erstflug nach 50 Jahren zwei Messpuppen des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) an Bord. Helga und Zohar sitzen auf den Plätzen der zukünftigen Besatzung und erfassen die Strahlenbelastung auf dem Flug. Sie sind Teil des Experiments MARE (Matroshka AstroRad Radiation Experiment) des DLR-Instituts für Luft- und Raumfahrtmedizin in Köln.

Ohne das Servicemodul kann Orion nicht fliegen
Die Deutsche Raumfahrtagentur im DLR mit Sitz in Bonn steuert im Auftrag der Bundesregierung die deutschen ESA-Beiträge. Aktuell ist Deutschland neben Frankreich der größte Partner der Europäischen Raumfahrtorganisation. Bezogen auf das Explorationsprogramm der ESA, aus denen die Europäischen Servicemodule für das Orion-Raumschiff der NASA finanziert werden, ist Deutschland der größte Beitragszahler. Insgesamt liefern zehn ESA-Mitgliedsstaaten (Deutschland und Frankreich sowie Belgien, Dänemark, Italien, Niederlande, Norwegen, Spanien, Schweden und die Schweiz) Teile für die ESM.

Ohne das Servicemodul kann „Orion“ nicht fliegen. Es ist das Herzstück des neuen Raumschiffs und sitzt unterhalb der Crew-Kapsel. Das ESM beinhaltet das Haupttriebwerk und liefert über vier Solarsegel den Strom, außerdem reguliert es Klima und Temperatur im Raumschiff und lagert Treibstoff, Sauerstoff und Wasservorräte für die Crew. Das Orion-Raumschiff und damit auch die ESM gelten als zentraler Meilenstein für künftige astronautische Explorationsmissionen zum Mond, aber auch zum Mars und darüber hinaus. Die NASA hat aktuell sechs ESM bei der ESA bestellt, von denen das nächste für die „Artemis-II“-Mission Anfang 2023 an die NASA ausgeliefert wird.

„Die Bereitstellung der ESM durch Europa ist Teil eines transatlantischen Tauschhandels. Wir kompensieren damit die Kosten für Betrieb und Versorgung der ISS durch die NASA“, erklärt DLR-Vorstand Walther Pelzer, und ergänzt: „Besonders freue ich mich, dass wir mit dem ESM auch auf die Expertise der fünf europäischen ATV-Transporter aufbauen und uns hier weiterentwickeln können.“ Die ATV-Raumfrachter hatten die Internationale Raumstation ISS von 2008 bis 2015 regelmäßig mit Nachschub versorgt. Sie wurden ebenfalls wesentlich bei Airbus in Bremen entwickelt und gebaut.

Bei der zweiten Artemis-Mission, die aktuell für Ende 2023 geplant ist, sollen erstmals Astronautinnen oder Astronauten mitfliegen. Mit der dritten Mission, Artemis III, sollen dann die erste Frau und der nächste Mann auf dem Mond landen. Die ESA soll ab 2024 mit insgesamt drei Plätzen für europäische Astronautinnen und Astronauten an den Artemis-Missionen zum Lunar Gateway, einer kleinen Station im Mondorbit, beteiligt sein.

Das Raumschiff Orion
Das Raumschiff Orion besteht im Wesentlichen aus zwei Teilen: dem US-amerikanischen Crewmodul und dem Europäischen Servicemodul. Das Crewmodul ähnelt der Kapselform der Apollo-Raumschiffe, ist aber rund doppelt so groß: Statt drei finden bis zu vier Menschen darin Platz. Die rund zehn Tonnen schwere Kapsel beherbergt auch das Lebenserhaltungssystem sowie die Flugsteuerung. Die Kapsel tritt am Ende einer Mission wieder in die Erdatmosphäre ein und landet am Fallschirm hängend im Pazifik. Die Crew wird dort von Schiffen und Hubschraubern geborgen. Das ESM wiegt voll beladen beim Start etwa 15 Tonnen. Am Ende jeder Mission trennt sich das ESM von der Orion-Kapsel und verglüht in der Erdatmosphäre.

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• Artemis I Mission – Orion auf SLS

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Quelle: ESA 24. August 2022.

24. August 2022 – Die Weltraumantennen der ESA werden gemeinsam mit der Goonhilly Earth Station im Vereinigten Königreich sechs der kleinen Satelliten verfolgen, um sicherzustellen, dass sie am Zielort ankommen und ihre Daten nach Hause übermittelt werden.

Sie sind jeweils etwa so groß wie ein großer Schuhkarton und ihre Einsatzziele sind genauso verschieden wie ihre Zielorte – der Mond, die Erdumlaufbahn, der Weltraum oder sogar ein Asteroid. Sie alle eint das Versprechen, unser Wissen über den Weltraum – von Asteroiden bis zur Weltraumstrahlung – zu vertiefen und gleichzeitig neue Technologien für künftige Missionen zu testen, die Menschen für einen Aufenthalt auf dem Mond brauchen.

„Unsere Estrack-Stationen werden bei der Bestimmung der Flugbahnen der CubeSat-Satelliten, bei der Übermittlung ihrer Daten und bei der Steuerung der sechs Raumfahrzeuge eine zentrale Rolle spielen“, erklärt Lucy Santana, die bei der ESA für die Bodeneinrichtungen für Weltraummissionen zuständig ist.

„Wir sind sehr stolz darauf, unseren Anteil an der Rückkehr der Menschheit zum Mond zu leisten.“

CubeSats verteilen sich
Etwa anderthalb Stunden nach dem Start führt die Zwischenstufe des kryogenen Antriebs (Interim Cryogenic Propulsion Stage (ICPS)) eine ‚translunare Injektionszündung‘ durch, um das Raumfahrzeug Orion und die Flotte der CubeSats in Richtung Mond zu befördern. Die CubeSats werden dann ausgesetzt und verteilen sich wie Löwenzahnsamen im Wind.

Die CubeSats werden in den ersten Stunden nach dem Start zu bestimmten Zeiten entsprechend den Anforderungen der jeweiligen Mission ausgesetzt. ArgoMoon von der italienische Weltraumagentur (ASI) wird der erste CubeSat sein, den die ESA nur wenige Stunden nach dem Start mit der Cebreros-Station in Spanien verfolgen wird.

Kurz nach der Trennung, während die restlichen CubeSats auf ihren eigenen Flugbahnen ausgesetzt werden, müssen mehr Augen zum Himmel gerichtet werden. Die ESA wird dafür in Zusammenarbeit mit Goonhilly die Unterstützung durch ihre Bodenstationen in den zwei Wochen nach dem Start für etwa 75 Stunden sicherstellen.

„Wir freuen uns darauf, von hier im Vereinigten Königreich aus zu dieser bahnbrechenden Mission beizutragen. Goonhilly spielte 1969 bei der Verbreitung des Filmmaterials der Apollo-Mondlandung eine wichtige Rolle. Jetzt gehen wir einen Schritt weiter und unterstützen die Rückkehr der Menschheit zum Mond“, erklärt Matthew Cosby, Chief Technology Officer bei Goonhilly.

„Unsere 32 m lange Weltraumantenne wird seit 2021 für die Kommunikation mit ESA-Raumfahrzeugen verwendet. Die Unterstützung der Artemis I CubeSats ist eine großartige Möglichkeit, um unsere Fähigkeiten zu zeigen, während wir diesen kommerziellen Dienst weiter ausbauen.“

Wellen schlagen
Eine der wichtigsten Maßnahmen, mit denen Estrack die Artemis CubeSats unterstützen wird, ist die Bestimmung ihres Standorts und ihrer Flugbahn mit Hilfe eines sogenannten „Doppler-Effekts“. Jeder Satellit sendet Informationen auf einer Frequenz von ca. 8 GHz, die von Stationen auf der Erde erfasst und verfolgt werden.

Wenn sich das Raumfahrzeug beim Aussenden seiner Nachricht auf die Erde zubewegt, wird die Lichtwelle leicht gequetscht, wodurch sich die Wellenlänge verkürzt und sich die Frequenz erhöht. Bewegt sich der CubeSat hingegen von der Erde weg, wird seine Nachricht gedehnt und seine Frequenz verlängert sich. Anhand dieser Informationen kann die Missionskontrolle genau einschätzen, wo sich die Raumsonde befindet und wohin sie fliegt.

Auf zum Mond – kleine Satelliten mit großem Nutzen
Die von Goonhilly mit der Erde verbundenen CubeSats und die Deep Space-Antennen der ESA veranschaulichen das Potenzial von kleinen Raumfahrzeugen, große Einblicke zu ermöglichen.

Lunar IceCube und LunaH-map wurden für die Suche nach Wasser auf dem Mond entwickelt. Die Entdeckung von Wasser wäre für Langzeitmissionen von entscheidender Bedeutung, da die Forscher:innen es für die Gewinnung von Atemluft und die Herstellung von Raketentreibstoff aus Eis benötigen.

Biosentinel und CuSP werden unser Verständnis der Weltraumstrahlung erweitern und entscheidende Wissenslücken über die Gesundheitsrisiken für Forscher:innen im tiefen Weltraum durch Sonnenstrahlung und hochenergetische galaktische kosmische Strahlung schließen.

Darüber hinaus werden ArgoMoon und NEA Scout neue Betriebstechnologien testen, die die zukünftige Art und Weise, wie wir zum Mond fliegen, beeinflussen werden. ArgoMoon von der italienischen Raumfahrtagentur ASI wird einer der ersten CubeSats sein, der als persönlicher Fotograf für den Flug der Orion zum Mond eingesetzt wird.

NEA Scout wird den kleinsten Asteroiden anfliegen, der je von einer Raumsonde erforscht wurde – 2020 GE dürfte ein wenig kleiner als ein Schulbus sein. Während der Erkundung des Asteroiden wird es ein 86 Quadratmeter großes Sonnensegel für den Antrieb durch die Sonneneinstrahlung nutzen.

Die Daten dieser zum ersten Mal durchgeführten Missionen werden über europäische Antennen auf die Erde übertragen, wo die Teams sie an den richtigen Ort bringen und sicherstellen, dass wir die sich verteilenden Satelliten im Auge behalten.

Die Landung auf dem Mond war schwierig. Die Rückkehr für einen längeren Aufenthalt wird noch mehr Planung, Vorstellungskraft und Einfallsreichtum erfordern, und das Estrack-Netzwerk der ESA mit seinen über den Erdball verteilten Antennen wird entscheidend sein. Die ESA verfügt über jahrzehntelange Erfahrung im Bodenbetrieb und ein globales Netzwerk von Augen zum Himmel und spielt eine führende Rolle bei der Vernetzung der Erde mit dem Weltraum, während wir zum Mond vorstoßen.

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Quelle: ESA.

28. April 2022 – Der europäische Mischkonzern Airbus, der einen sehr umfangreichen Beitrag leistet, ist für den Bau und die Auslieferung dieser European Service Modules verantwortlich. Das Werk, in dem alles zusammengebaut wird, befindet sich in Bremen. Hier wurde Airbus von der ESA mit dem allgemeinen Programmmanagement betraut, das die Montage, die Integration und die Tests (zusammen mit der ArianeGroup) sowie das Management des Bodenbetriebs umfasst – das gesamte Paket also.

Als Hauptauftragnehmer ist Airbus für das Endergebnis verantwortlich und wählt, koordiniert und stellt sicher, dass alle in dieser Blogserie erwähnten Subunternehmen ihre Hardware pünktlich und gemäß den richtigen Spezifikationen an die Airbus-Montagehalle in Bremen liefern.

Die Montagehalle für die European Service Modules ist ein riesiger Reinraum, in dem jeweils zwei Module (und einige andere nicht unbedeutende europäische Raumfahrtelemente wie die Ariane-5-Oberstufe) untergebracht werden können. Hier arbeiten Fachleute im Schichtbetrieb 24 Stunden am Tag an der Montage der Hardware, die Menschen auf den Mond bringen soll. Nach der Fertigstellung kümmert sich Airbus auch um den Transport der European Service Modules zum Kennedy Space Center der NASA in Florida, USA, zur Montage an das Besatzungsmodul und die SLS-Trägerrakete. Ferner liefert Airbus während der Missionen technisches Know-how.

Allerdings übernimmt Airbus nicht nur das Management und die Montage, sondern wendet auch „Sustaining Engineering“-Techniken an, um alle Aspekte der Entwicklung der European Service Modules sicherzustellen und zu verbessern. Im Rahmen des Vertrags über die Lieferung von sechs Modulen soll sichergestellt werden, dass jedes European Service Module die genauen Spezifikationen erfüllt, die erforderlich sind, um Menschen sicher zum Mond und zurück zu bringen, aber auch um zu sehen, wo Verbesserungen vorgenommen werden können, um leichter, stärker und schneller zu sein.

Schnell, sicher und pünktlich
Das deutsche Unternehmen Leoni liefert die Kabel für das Datennetzwerk an Bord des European Service Modules. Es ermöglicht Geschwindigkeiten von Gigabit pro Sekunde, schneller als üblich für Raumfahrtzeuge. Darüber hinaus können die von Leoni gelieferten Kabel und Steckverbinder problemlos Temperaturen von -180 °C bis zu 120 °C standhalten, was weit mehr ist als bei herkömmlichen Heimnetzwerken und bei Reisen durch die Tiefen des Weltraums von Vorteil ist. Diese Kabel bieten im Vergleich zu einer Büro- oder Heimverbindung einen wesentlich höheren Schutz und eine höhere Zuverlässigkeit und unterstützen den Time-Triggered-Ethernet-Standard, der sicherstellt, dass kritische Daten innerhalb eines präzisen Zeitlimits übertragen werden. Nicht wie zu Hause, wo Ihr Browser langsamer wird, wenn die ganze Familie oder die Mitbewohner gerade einen Film streamen.

Über Schubkraft – von Lampoldshausen bis zum Mond
Die ArianeGroup ist bekannt für ihre zuverlässigen Trägerraketen, die denselben Namen tragen, und sie ist führend bei der Entwicklung und dem Betrieb von Triebwerken für die Raumfahrt. Obwohl das Unternehmen in vielen Ländern tätig ist, werden wir uns in diesem Blogeintrag nur auf die deutschen Standorte konzentrieren. Ab der dritten Version des European Service Module hat Airbus die ArianeGroup mit der Lieferung vieler Teile des Antriebssystems beauftragt.

Das European Service Module hat mehrere – insgesamt 33 – Triebwerke, und die ArianeGroup in Lampoldshausen baut die 24 Lageregelungstriebwerke, mit denen sich das Orion-Modul im Weltraum drehen und orientieren, aber auch Feineinstellungen für seine Umlaufbahnen oder Geschwindigkeit vornehmen kann. Diese Triebwerke haben eine Schubkraft von 220 N und werden in kurzen Stößen gezündet. Sie werden Reaction Control System Thrusters genannt und sind zu jeweils vier mal sechs Triebwerken zusammengefasst. Die gleichen Triebwerksmodelle wurden auch bei den Automated Transfer Vehicles verwendet, die Nachschub zur Internationalen Raumstation lieferten. In diesem Video ist zu sehen, wie sie während des Abdockens des letzten ATV, das zur Raumstation flog, gezündet wurden.

Die ArianeGroup liefert auch die vier 2100 Liter fassenden Treibstofftanks für die European Service Modules, die in der Nähe der Integrationshalle in Bremen gebaut werden, wo man seit über 40 Jahren raumfahrttaugliche Treibstofftanks herstellt. Die Treibstofftanks bestehen aus Titan und verfügen über Komponenten, die das Schwappen des Treibstoffs in den Tanks reduzieren und den Treibstoff schneller zu den Triebwerken bringen, selbst in der Schwerelosigkeit.

In einem Auto kann sich der Treibstoff auf die Schwerkraft verlassen, um das Triebwerk zu erreichen, aber im Weltraum braucht der Treibstoff einen kleinen Schub. Das European Service Module verwendet Heliumgas, um den Treibstoff zu den Triebwerken zu befördern. Die ArianeGroup Lampoldshausen stellt die Druckregelungsbaugruppe (Pressure Control Assembly) her, die das Helium an die Treibstoff- und Oxidationstanks verteilt. Die ArianeGroup in Bordeaux stellt die beiden Heliumtanks her, die das Gas unter sehr hohem Druck halten.

Ein weniger sichtbarer Teil des Systems sind die Füll- und Ablassventile sowie die Prüfanschlüsse. Diese Komponenten ermöglichen es, Tanks zu füllen, ohne dass die Flüssigkeit austritt wenn sie beladen sind, oder, was noch wichtiger ist, den gewünschten Druck zu halten, oft über Jahre hinweg.

Wir haben die Triebwerke und den Treibstoff (Tanks), aber damit endet die Beteiligung der ArianeGroup am Antrieb noch nicht. Die Antriebselektronik (Propulsion Drive Electronics, PDE), das Nervensystem des Service Modules, das die Befehle zum Zünden der einzelnen Triebwerke oder zum Öffnen und Schließen der Ventile entsprechend den Anweisungen der Flugsoftware in der Orion-Kapsel sendet, wird ebenfalls in Bremen gebaut. Mit 33 Triebwerken, die gesteuert werden müssen, und drei verschiedenen Flugdimensionen hat dieses elektronische Gerät eine wichtige und komplizierte Aufgabe. Es ist wichtig, dass das European Service Module über zwei identische PDEs verfügt, falls eine ausfällt.

Beschaffen Sie uns alle Teile!
Jeder, der sich mit Heimwerken beschäftigt, weiß, dass der Einkauf und die Suche nach den richtigen Teilen für ein Projekt die halbe Arbeit ist. Stellen Sie sich nun vor, es gibt 20.000 Teile… Die Bestellungen und die Artikel selbst im Auge zu behalten und sie zur richtigen Zeit an den richtigen Ort zu liefern, ist für viele ein Vollzeitjob. Hier kommt Tesat-Spacecom ins Spiel! Das in Backnang bei Stuttgart ansässige Unternehmen ist auf die Beschaffung elektronischer Komponenten für hochspezifische technische Projekte wie Raumfahrzeuge und das European Service Module spezialisiert.

Zu den Faktoren, die Tesat berücksichtigt und dafür sorgt, dass sie innerhalb akzeptabler Grenzen bleiben, gehören Kosten, pünktliche Lieferung, Dokumentation, Mindestbestellmengen, Qualitätskontrolle, Zuverlässigkeit und mehr. Teast berücksichtigt sogar die Lagerzeit und sagt eventuelle Probleme für künftige Anschaffungen voraus. Ein European Service Module steht bereits auf der Startrampe, das zweite wird im Kennedy Space Center der NASA mit dem Besatzungsmodul verbunden, das dritte wird in Bremen zusammengebaut und drei weitere sind bereits eingeplant – Tesat hat also eine Menge zu bestellen, zu verfolgen, zu testen und zu versenden.

Bremen
Bei den European Service Modules läuft alles in Bremen zusammen, und so wurde das erste komplette Modul nach der Hansestadt benannt. Im Inneren des Orion-Besatzungsmoduls befindet sich ein digitales Foto der Stadtlandschaft zu Ehren der Industriestadt, die dem Mondmodul seinen Namen gibt.

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• Orion / ESM – Raumschiff

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Quelle: OHB SE.

Augsburg, 17. März 2022. Boeing (NYSE: BA) und die zur OHB SE gehörende MT Aerospace AG haben einen weiteren Vertrag zur Lieferung von Strukturbauteilen für das Space Launch System (SLS) der NASA unterzeichnet. Boeing ist industrieller Hauptaufragnehmer für Entwicklung und Bau dieser Schwerlast-Trägerrakete, deren Erstflug im Frühjahr 2022 geplant ist. Boeing hat nun das Augsburger Unternehmen mit den Domsegmenten für den kryogenen Wasserstofftank der Raketenoberstufe EUS (Exploration Upper Stage) beauftragt und erweitert damit die bestehende Kooperation mit MT Aerospace. Die Oberstufe EUS ist für die im Artemis-Programm der NASA geplanten Explorationsmissionen vorgesehen. Das Artemis-Programm wird eine nachhaltige Präsenz auf dem Mond schaffen.

Die MT Aerospace AG ist seit 2013 qualifizierter Lieferant und Partner von Boeing für das Space Launch System der US-Raumfahrtbehörde NASA und wurde 2018 für herausragende Arbeiten am SLS mit dem „Space Flight Awareness Award“ ausgezeichnet. Im Juli 2021 hatten beide Unternehmen eine Absichtserklärung (Memorandum of Understanding – MOU) unterzeichnet, mit der die Zulieferertätigkeiten der MT Aerospace für Boeings Geschäftsbereiche Commercial, Defense und Space über die nächsten Jahre hinweg noch einmal deutlich diversifiziert und erweitert werden; neben Strukturbauteilen für SLS etwa auch bei Design und Herstellung von Bauteilen für kommerzielle Satelliten.

„MT Aerospace ist ein innovatives Mitglied der globalen Luft- und Raumfahrtindustrie. Die Erweiterung dieser Partnerschaft bestärkt uns in unserem Plan, die Zusammenarbeit mit deutscher Industrie langfristig weiter auszubauen und im Rahmen von Kooperationen gleichzeitig das deutsche Wirtschaftswachstum zu unterstützen“, sagte Dr. Michael Haidinger, Präsident von Boeing Deutschland, Zentral- und Osteuropa, Benelux und Nordeuropa. „Als führender europäischer Standort für Luft- und Raumfahrt ist Bayern die Heimat weltweit erstklassiger Ingenieursleistungen. Die Partnerschaft mit bayerischen Industrie-Champions verschafft uns Zugang zu Talenten, Technologien und Spitzenforschung für unsere gesamten globalen Aktivitäten.“

„Mit diesem weiteren Auftrag für SLS heben wir die Partnerschaft mit Boeing im wahrsten Sinne des Wortes auf ein höheres Level: Seit 2013 liefern wir essentielle Komponenten für die SLS-Hauptstufe. Jetzt kommt unsere Expertise auch bei der Raketenoberstufe EUS zum Einsatz, die im Weltraum astronautische Explorationsmissionen ermöglichen wird“, sagt Hans Steininger, Vorstandsvorsitzender der MT Aerospace AG und ergänzt. „Bei jedem SLS-Start und bei zukünftigen Mondlandungen werden wir mit sicherheitskritischen Strukturbauteilen aus Augsburg an Bord sein.“

Domsegmente aus Augsburg für NASAs Schwerlast-Trägerrakete
Die MT Aerospace AG produziert derzeit „Dome Gore Panels“ für die Hauptstufe der Schwerlast-Trägerrakete. Tanksysteme stellen ein sicherheitskritisches Element dar, daher gelten höchste Qualitätsstandards bei Material und Verarbeitungsprozessen.

Das Augsburger Unternehmen trägt nun auch beim Oberstufentank Verantwortung für den ganzheitlichen, hochpräzisen 3D-Fertigungsprozess der aus einer Aluminium-Lithium-Legierung bestehenden Domsegmente für den kryogenen Wasserstofftank. Die einzelnen Segmente werden in den USA zu den riesigen Tankdomen (Durchmesser 8,40 m) gefügt und in die Rakete integriert.

Das NASA Space Launch System ist die leistungsstärkste Rakete, die je gebaut wurde. Sie ermöglicht den Transport von Astronauten und Fracht auf den Artemis-Missionen der NASA zum Mond und sogar bis zum Mars. Rund 3.800 Zulieferer in allen 50 US-Bundesstaaten und in ganz Europa sind an der der Rakete und dem Raumfahrzeug Orion beteiligt. Boeing ist dabei für die kryogene Hauptstufe der Trägerrakete, die Oberstufe und die Avionik-Suite verantwortlich.

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• OHB-System

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Quelle: ESA.

Im Rahmen des Artemis-Programms der NASA werden wieder Menschen den Mond betreten. Dabei stellt das Europäische Servicemodul der ESA die Versorgung im Crewmodul mit Wasser, Sauerstoff, Antrieb, Elektrizität und einer angenehmen Temperatur sicher und dient als „Fahrgestell“ des Raumschiffs.

Die dritte Artemis-Mission wird im Jahr 2024 Astronauten zum natürlichen Trabanten der Erde fliegen – die erste Mondmission seit mehr als 50 Jahren, als Apollo 17 auf dem Mond landete.

David Parker, ESA-Direktor für astronautische Raumfahrt und robotische Exploration, erklärt: „Mit dem Abschluss dieses Vertrags beweisen wir erneut, dass Europa ein starker und zuverlässiger Partner bei Artemis ist. Das Europäische Servicemodul leistet einen entscheidenden Beitrag, indem es wissenschaftliche Forschung, die Entwicklung von Schlüsseltechnologien und internationale Zusammenarbeit ermöglicht und als Inspiration für Missionen dient, bei denen Menschen die niedrige Erdumlaufbahn verlassen.“

In jedem Europäischen Servicemodul sind über 20.000 Teile und Komponenten vorhanden, von der elektrischen Ausrüstung über Motoren, Sonnensegel, Treibstofftanks und lebenserhaltende Elemente für die Astronauten bis hin zu etwa 12 Kilometer Kabel.

„Dank unseres Know-hows und unserer Fachkompetenz werden wir in der Lage sein, auch künftige Mondmissionen im Rahmen internationaler Partnerschaften zu unterstützen“, erklärt Airbus-Raumfahrtchef Andreas Hammer. „Durch die Zusammenarbeit mit unseren Kunden ESA und NASA sowie unserem Industriepartner Lockheed Martin verfügen wir nun über eine verlässliche Planungsgrundlage für die ersten drei Mondmissionen. Dieser Vertrag ist eine Bestätigung des gemeinsamen Ansatzes, um das Beste der europäischen und der amerikanischen Raumfahrttechnologien zu vereinen.“

Bei der Entwicklung und Konstruktion stützte man sich auf die Erfahrungen aus dem Bau der ATV-Raumtransporter, die mit regelmäßigen Lieferungen von Testgeräten, Ersatzteilen, Lebensmitteln, Sauerstoff, Wasser und Treibstoff zur Internationalen Raumstation flogen.

Orion hat die Größe eines kleinen Hauses, bei dem das Europäische Servicemodul mit vier Metern Höhe und vier Metern Durchmesser das erste Stockwerk einnimmt. Es hat vier Sonnensegel mit 19 Metern Spannweite, die im All entfaltet werden und genug Energie für zwei Haushalte erzeugen können. Mitgeführt werden 8,6 Tonnen Treibstoff für das Haupttriebwerk von Orion und 32 kleinere Triebwerke, um auf Kurs zum Mond zu bleiben und die Rückkehr zur Erde zu sichern.

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Quelle: ESA.

Die Mondstation soll im Laufe dieses Jahrzehnts errichtet werden und sich auf einem weit entferntem, „exzentrischen“ Orbit bewegen, wobei der nächste Punkt zur Mondoberfläche bei 3.000 Kilometern und der entfernteste Punkt bei 70.000 Kilometer liegt. In diesem Orbit braucht das Gateway etwa eine Woche für eine Mondumkreisung. Für die astronautische Raumfahrt liegt der Vorteil des Gateways darin, dass weniger Energie als bei einem direkten Flug zum Mond benötigt wird. Die Crew könnte sich von dort aus mit speziellen Landegeräten auf die Mondoberfläche wagen.

Diese Zwischenbasis könnte auch Missionen in die Tiefen des Weltraums unterstützen – wie zum Beispiel Raumfahrzeuge, die zum Schutz unseres Planeten einen auf die Erde zurasenden Asteroiden ablenken.

Obwohl das Konzept nach Science-Fiction klingt, sind die ersten Missionen zum Schutz unseres Planeten bereits in aktiver Vorbereitung. Nächstes Jahr soll die NASA-Raumsonde Double Asteroid Redirect Test (DART) starten, um den kleineren Asteroiden des Doppel-Asteroiden Didymos, der sich im Orbit zwischen Erde und Mars befindet, auf eine andere Umlaufbahn zu bringen. Im Jahr 2026 wird die ESA-Raumsonde Hera eine genaue Untersuchung des Einschlagkraters durchführen.

Die beiden DART- und Hera-Missionen sind Teil der übergreifenden AIDA-Mission (Asteroid Impact and Deflection Assessment) und stellen einen experimentellen Testlauf an einem weit entfernten Himmelskörper dar, der allerdings keine Bedrohung für uns darstellt. Sobald sich die Ablenkungstechnik bewährt hat, könnte die Abwehrmission bei Asteroiden, die der Erde gefährlich nahe kommen, auch wirklich eingesetzt werden. Für eine maximale Wirksamkeit ist allerdings eine schnelle Reaktionszeit entscheidend.

Die ESA finanziert daher eine neue Studie des Polytechnikums Mailand mit dem Ziel, eine mögliche Stationierung von Raumfahrzeugen am Gateway zu analysieren, die im Ernstfall herannahende Asteroiden umleiten könnten. Solche Raumschiffe würden für ihren Start vom Gateway aus weniger Energie aufwenden, als wenn sie erst von der Erde aus starten müssten.

„Diese vielversprechende Studie geht auf eine der jüngsten Ideen zurück, die über die Open Space Innovation Platform der ESA, kurz OSIP, eingereicht wurden“, so Moritz Fontaine, ESA-Officer im Bereich Discovery & Preparation. „OSIP bietet allen die Möglichkeit, neue Ideen zur Bewältigung von weltraumbezogenen Herausforderungen vorzuschlagen.“

„Wir führen vielversprechende Ideen durch die geeigneten ESA-Implementierungswege. Dabei ist jeder gefragt: Fachwissenschaftler, Unternehmen oder Bürgerinnen und Bürger. Obwohl OSIP erst vor weniger als einem Jahr ins Leben gerufen wurde, sind bereits Hunderte Vorschläge eingegangen.“

Im Januar 2020 wurden weitere Forschungsideen, die über OSIP eingereicht wurden, ausgewählt:

• Neue Herangehensweisen im Satellitenbau können zu einer neuen Art von Weltraumschrott führen: Die jüngsten carbonfaserverstärkten Kunststoffe könnten, wenn sie auseinander brechen, Unmengen von winzigen Kohlefaserfragmenten erzeugen. Diese sind in aktuellen Trümmermodellen nicht abgebildet, so dass ein entsprechendes Modell erstellt werden muss.
• Luftgefüllte integrierte Hohlleiter könnten die Konstruktion von kostengünstigen und leistungsstarken Antennen für die kommende Generation von Satellitenkonstellationen ermöglichen.
• Mit Hilfe von KI-basierten Hardware-Beschleunigern könnte die Autonomie integrierter Geräte an Bord von Satelliten erhöht werden.
• Angesichts der zunehmenden Verwendung von Nanomaterialien für biomedizinische Anwendungen muss untersucht werden, welche Auswirkungen die Schwerelosigkeit in biologischen Systemen hat.

Es gibt noch weitere Herausforderungen, die wir lösen müssen. Schauen Sie hier nach, auf der Open-Space-Innovation-Plattform finden Sie mehr Informationen darüber.

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• Lunar Orbital Platform – Gateway (LOP-G)/ ehemals DSG

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