Ein Beitrag von Günther Glatzel. Quelle: SpaceX, NASA, Raumcon.

Insbesondere trifft dies auf Umweltsteuerungseinrichtungen zu. Derzeit ließe die Technik bereits eine exakte Temperaturkontrolle mit einer Genauigkeit von 1 Grad Celsius zu. Dies ermöglicht es, biologische Proben zur Station zu liefern sowie eingefrorene Urin- und Blutproben zur Erde zurück zu bringen. Als nächstes wolle man Lithiumhydroxidkanister testen, die Kohlendioxid aus der Luft filtern und für eine angenehme Luftfeuchtigkeit sorgen würden. Ebenfalls auf dem Plan für die nächste Zeit stehen Drucklufttanks, welche den Druck in der Kapsel regulieren helfen und für den Fall eines Lecks eine gewisse Überbrückung ermöglichten.

Größere Änderungen an der Außenhaut des Raumschiffes stünden ebenfalls in Kürze an. So würden die Pods mit den Draco-Triebwerken in Zukunft nicht mehr regelmäßig in 90-Grad-Abständen auf dem Rumpf verteilt sondern asymmetrisch.

Änderungen an der Rakete bzw. den Bodenanlagen betreffen das Selbstzerstörungssystem sowie die Tankanlage. Hier kommt mehr und mehr Hardware zum Einsatz, die von SpaceX selbst entwickelt und gebaut wird. Elon Musk dazu: „Wir haben Zulieferer kleinerer Komponenten, aber alle Hauptsysteme werden bei SpaceX gefertigt. Es ist schwieriger und leidvoller am Anfang, zahlt sich aber auf lange Sicht aus.“

Nach Musk liegt man mit allen noch fehlenden Subsystemen im Zeitplan, so dass er nach wie vor 2015 als möglichen Termin für einen ersten bemannten Flug eines Dragon-Raumschiffes zur Internationalen Raumstation nennt.

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• Falcon 9/Dragon CRS1

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Ein Beitrag von Günther Glatzel. Quelle: NewSpaceWatch, SpaceX, Steve Jurvetson, Raumcon. Vertont von Peter Rittinger.

So hat SES, der weltweit größte Betreiber von kommerziellen Kommunikationssatelliten, mit SpaceX einen Vorvertrag geschlossen, der den Transport von 3 Satelliten in den Geostationären Orbit nach 2013 vorsieht. Offenbar ist man zuversichtlich, dass SpaceX mit dem Anlaufen einer Startserie in kommerziellem Auftrag zügig Startkapazitäten nachschieben kann. Bisher hat SES bereits den Start eines Satelliten im nächsten Jahr gebucht. SpaceX muss und will aber zunächst einige Verpflichtungen gegenüber der NASA erfüllen, welche die regelmäßige Lieferung von Fracht zur Internationalen Raumstation vorsieht. Hier ist man aufgrund normaler technischer Detailprobleme in zeitlichen Rückstand geraten.

Der erste reguläre Frachtflug zur ISS steht nun für Oktober an, der zweite ist für Mitte Januar geplant. Diesem Flug folgt die CASSIOPE-Mission für das US-Militär, bei der zum ersten Mal die deutlich leistungsstärkeren Merlin-1D-Triebwerke an einer vergrößerten Falcon 9 zum Einsatz kommen sollen. Danach möchte SpaceX auch seine Verträge mit privaten Unternehmen erfüllen.

Das Merlin-1D liegt offenbar im Plan und soll bis Ende des Jahres vollständig qualifiziert sein, d.h. alle erforderlichen Überprüfungen erfolgreich absolviert haben. Währenddessen wurde auf einer Fachtagung über Trägerraketen in Pasadena (USA) bekannt, dass ein Landedemonstrator für die Erststufe der Falcon 9 testbereit ist und letzte Woche bereits eine erste Probezündung des Triebwerks absolviert wurde. Man erwartet für die nächste Zeit die ersten Probeflüge und -landungen des Grasshopper genannten Konstrukts.

Am 11. September gab überdies SpaceX-Präsidentin Gwynne Shotwell während der World Satellite Business Week bekannt, dass die neue Nutzlastverkleidung für Satellitentransporte fertig ist und innerhalb eines Monats in die Testphase geht. Derweil buhlen traditionelle Raumfahrtstaaten der USA wie Texas und Florida um die Gunst, SpaceX beim Bau eines eigenen Startkomplexes auf ihrem Territorium unterstützen zu dürfen.

Bei der Orbital Sciences Corporation (OSC) geht es nun offenbar auch schneller voran. Mark Pieczynski äußerte auf dem Trägerraketen-Panel, dass man nach Fertigstellung der Startplattform für die Antares relativ zügig fortfahren könne. Innerhalb von 14 Tagen sei man bereit für einen Triebwerkstest der aufgerichteten Rakete und einen Monat später könne der erste Start erfolgen.

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• SpaceX-Thema ab 12. September 2012
• Wiederverwendbarkeit und Landefähigkeit der Falcon-Familie ab 11. September 2012
• Antares-Trägerrakete

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Ein Beitrag von Tobias Willerding. Quelle: Nasaspaceflight.com.

Am 21. Dezember hat die NASA den CRS-Auftrag (Commercial Resupply Services) vergeben. Die Gewinner waren SpaceX mit 1,6 Milliarden US-Dollar für 12 Flüge und Orbital Sciences mit 1,9 Milliarden für 8 Flüge. Die NASA-Gruppe, die für die Evaluierung der Konzepte zuständig war, hat die Konzepte nach verschiedenen technischen, finanziellen und strategischen Gesichtspunkten geprüft und dann Punktzahlen vergeben. Dabei hat SpaceX 877 von 1000 Punkten bekommen, Planetspace 827 und Orbital 796 Punkte. Die Reihenfolge der Punktzahlen entpricht auch der Reihenfolge der vorgeschlagenen Preise, also SpaceX hat das günstige Angebot gemacht, dann kommt Planetspace und das teuerste Konzept hat Orbital abgegeben.
Wie hat die NASA nun die einzelnen Konzepte beurteilt?

Laut Aussage von Gerstenmaier, dem NASA Associate Administrator for Space Operations, ging SpaceX als eindeutiger Sieger hervor. Insbesondere die Falcon 9 wurde dabei wegen ihres Sicherheitsfaktors von 1,4 bei der struktuellen Belastung, der Fähigkeit Triebwerke während eines Großteils der Brennphase der ersten Stufe verlieren zu können und trotzdem noch den planmäßigen Orbit zu erreichen und der doppelt redundanten Avionik, gelobt, da diese Dinge über die Industriestandards hinausgehen. Weiter wurde die geringe Abhängigkeit von Zulieferern hervorgehoben, die eine zügige Ausführung des Zeitplans zulassen. Außerdem erfüllt das SpaceX-Konzept alle Anforderungen der NASA, nämlich Fracht in der Druckkabine und Fracht außerhalb der Druckkabine zur ISS zu befördern, Fracht von der ISS zu entsorgen und Fracht von der ISS zur Erde zurückzubringen.

Die größten Stärken des Planetspace-Angebotes waren die Erfahrung der Zulieferer Lockheed Martin, Boeing und ATK, die – zumindestens im Falle von Lockheed Martin und Boeing – eigentlich eher in der Rolle des Hauptauftragnehmers auftreten. Auch bei dem Plan für die ISS-Integration konnte Planetspace punkten.

Bei Orbital sind besonders der detailliert ausgearbeitete Operationsplan für die ISS-Versorgung sowie Verständnis und Realismus beim Management eines solchen Projektes aufgefallen. Weiterhin wurde Orbitals lange Erfahrung beim Start von Trägerraketen und dem Bau von Satelliten gelobt.

Nachdem nun die NASA die Konzepte entsprechend beurteilt hatte, lag es an Gerstenmaier, die endgültige Entscheidung zu treffen. Er hat zugestimmt, dass SpaceX der klare Gewinner ist. Jedoch wollte er im Interesse der NASA nicht eine sondern zwei Firmen auswählen, um das Risiko im Falle einer Verzögerung bei einer der Firmen zu minimieren. Daher hatte er nun die Wahl zwischen Planetspace und Orbital.

Eine große Schwäche bei Planetspace war, dass die Firma komplett von den Zulieferern abhängig war. Weiter kam hinzu, dass der CRS-Auftrag ein „fixed-price contract“, also ein Vertrag in dem vorher eine feste Summe vereinbart wird, ist. Planetspace hat aber mit Lockheed Martin, Boeing und ATK „cost-plus contracts“, also Verträge, wo nach Aufwand bezahlt wird, abgeschlossen.

Bei Orbital Science wurde auch die Abhängigkeit von anderen Firmen (auch im Ausland) kritisiert, insgesamt war die NASA aber der Meinung, dass Orbital dies besser managen könnte. Aus diesem und weiteren Gründen wurde der Auftrag schlussendlich an Orbital vergeben.

Diese Begründung konnte Planetspace nicht nachvollziehen und hat Protest eingereicht. Interessanterweise sind Lockheed Martin und Boeing nicht an dieser Protestaktion beteiligt. Das US Government Accountability Office muss in den nächsten 90 Tagen eine Entscheidung treffen.

Die genauen Bewertungen der einzelnen Konzepte und die Begründungen können hier nachgelesen werden:

Planetspace officially protest NASA’s CRS selection

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Ein Beitrag von Günther Glatzel. Quelle: NASA.

Dafür erhält SpaceX für 12 Flüge 1,6 Milliarden US-Dollar, Orbital Sciences für 8 Flüge 1,9 Milliarden. SpaceX hat bereits einige Meilensteine des NASA-Programms erreicht und Zahlungen erhalten. Der nun geschlossene Vertrag hat eine Laufzeit von 2009 bis 2016.
Bezahlt wird jeweils, wenn eine Leistung erbracht wurde. Dies können Entwicklungsschritte, Demonstrationsflüge oder die tatsächlichen Missionen sein. SpaceX entwickelt dafür seine Trägerrakete Falcon 9 und das Transportraumschiff Dragon, bei Orbital Sciences heißen die Projekte Taurus II und Cygnus.

Benötigt werden die neuen Transportmittel weil der Space Shuttle nach 2010 für derartige Missionen nicht mehr zur Verfügung steht, die Station aber weiterhin mit vielfältigen Materialien versorgt werden muss. Erweiterte Zielstellungen wären der sichere Rücktransport von Materialien zur Erde und die Entwicklung einer bemannten Kapsel.

Raumcon:

• Thread zu ISS Commercial Resupply Services

Weblink:

• NASA Awards Space Station Commercial Resupply Services Contracts

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Ein Beitrag von Thomas Weyrauch. Quelle: NASA.

Keplers Transport wird von der Ball Aerospace & Technologies Corp. in Boulder, Colorado, aus begonnen werden, wo das Teleskop in den kommenden Tagen verpackt und in einem Transportcontainer untergebracht wird. Eine Zwischenstation wird bei Astrotech in Titusville, Florida, eingelegt werden, wo ein Teil der letzten Startvorbereitungen erfolgt.

Die derzeitige Planung sieht vor, den Satelliten am Morgen des 6. März 2009 um 4:48 Uhr MEZ auf einer Delta-2-Rakete in 7925-Konfiguration mit neun GEM-40-Feststoffboostern von der Rampe 17-B auf Cape Canaveral zu starten.

Erreicht Kepler alias Discovery 10 seinen vorgesehenen Orbit, soll er in geplanten dreieinhalb Jahren Missonsdauer über 100.000 Sterne durchmustern, und feststellen, ob es dort erdähnliche Planeten im Bereich von der halben bis zur doppelten Größe der Erde gibt, die in einem solchen Abstand von ihrem Muttergestirn kreisen, dass dieser eine Bewohnbarkeit nicht ausschließt.

Raumcon:

• Delta II D7925-10L mit Kepler

Verwandte Webseite zum Namensgeber der Mission:

• Wikipedia: Johannes Kepler

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Autor: Georg Jakubaas. Vertont von Karl Urban.

Das erste Startfenster
Pro Startfenster werden drei Flüge gestartet. Die ersten drei Flüge sind Lasttransporte und dienen dazu, die Marsbasis einzurichten und ein Raumschiff für den Rückflug in den Marsorbit zu befördern.

Mit dem ersten Marsflug wird das vollbetankte ERV (Earth Return Vehicle) zum Mars transportiert und im Orbit geparkt. Das ERV besteht aus einer Antriebsstufe, einem Wohnmodul, einem Versorgungsmodul und der Kapsel für den Wiedereintritt in die Erdatmosphäre (ECCV, Earth Crew Capture Vehicle). Bereits an Bord des ERV befinden sich die Verpflegung und alle Verbrauchsgüter für den gesamten Rückflug. Das Wohnmodul ist größtenteils identisch mit dem Habitat, mit welchem die Astronauten später zum Mars fliegen werden und auch mit dem zweistöckigen Wohn- und Laborkomplex, in welchem sie sich auf dem Mars aufhalten werden. Der Hinflug verläuft wie alle Lastflüge auf einer Minimum-Energie-Flugbahn, bei welcher der Flug etwa 224 Tage dauert. Das Raumschiff wird anschließend etwa vier Jahre lang im Marsorbit den Planeten umkreisen, bis es wieder aktiviert wird und zum Einsatz kommt.

Mit dem zweiten Flug im gleichen Startfenster wird ein unbetanktes MAV (Mars Ascent Vehicle, das Aufstiegsraumschiff) und das Modul für die Sauerstoff/Methan-Treibstoffproduktion auf den Mars befördert, zusammen mit sechs Tonnen flüssigem Wasserstoff, das für die Treibstoffproduktion benötigt wird. Auch ein 160 kW-Nuklearreaktor, sowie ein Mars-Geländefahrzeug und ein Mars-Rover mit Druckkabine wird mit an Bord sein.

Nach der Landung wird der Nuklearreaktor einige hundert Meter von der Basis entfernt platziert und autonom oder per Fernsteuerung in Betrieb genommen. Danach beginnt das Modul für die Treibstoffgewinnung damit, Sauerstoff und Methan aus der Marsatmosphäre als Treibstoff für das MAV zu produzieren. Dabei verwendet es den mitgebrachten Wasserstoff. Die Produktion wird etwa ein Jahr dauern und einige Monate vor dem Start der Besatzung zum Mars abgeschlossen sein. Am Ende stehen 30 Tonnen Sauerstoff und Methan im MAV zur Verfügung. Später wird die Treibstoffgewinnung dazu benutzt, um zusätzliche Betriebsstoffe für den Aufenthalt auf dem Mars zu produzieren. Die Fabrik ist in der Lage, Treibstoff für die Rover, Chemikalien für Energiezellen, sowie Wasser, Sauerstoff, Stickstoff und Argon herzustellen. Diese Substanzen dienen als zusätzliche Sicherheitsreserve für die Lebenserhaltungssysteme.

Der dritte Transport bringt den zweistöckigen Wohn- und Laborkomplex inklusive Notrationen, einen zweiten 160 kW-Nuklearreaktor, ein weiteres Mars-Geländefahrzeug, Werkzeuge, Ersatzteile und einen weiteren fernsteuerbaren Mars-Rover auf den Roten Planeten.

Das Wohn- und Labormodul ist beinahe identisch mit dem Modul, in welchem die Astronauten zum Mars reisen werden. Damit spart man einerseits Kosten, andererseits verwendet man ein redundantes System, das der Besatzung zusätzliche Sicherheit für den Fall gibt, dass mit einem Modul Probleme auftreten. Dies ist auch der Grund, weshalb das Wohn- und Labormodul bereits von Anfang an mit nichtverderblichen Notrationen ausgestattet ist. So kann die Besatzung im Wohn- und Labormodul überleben, falls das andere Modul Schaden nimmt.

Die einzelnen Systeme müssen nahe beieinander landen, was eine hohe Präzision voraussetzt. Die Module müssen beschränkt mobil sein und werden deshalb mit Rad- oder Kettenantrieb ausgestattet, um sie nach der Landung nahe aneinander positionieren zu können. Anschließend wird die gesamte Ausrüstung zum Teil autonom, zum Teil per Fernsteuerung in Betrieb genommen und ausgetestet. Nur wenn alles einwandfrei funktioniert, die Treibstoffgewinnung abgeschlossen, das MAV vollgetankt und das ERV einsatzbereit im Orbit ist, startet die kritischste Phase der Mission: der Flug der ersten Mannschaft zum Mars.

Das zweite Startfenster

Im zweiten Startfenster werden erneut drei Flüge zum Mars unternommen. Mit dem ersten Flug dieser Gruppe wird ein zweites, ebenfalls vollgetanktes EAV zum Mars entsandt und dort wie das erste EAV im Orbit geparkt.

Der zweite Flug platziert ein zweites MAV und ein zweites Modul für die Sauerstoff/Methan-Treibstoffproduktion, sowie weitere Ersatzteile auf dem Mars. Diese zusätzlichen Systeme haben eine Doppelfunktion. Einerseits dienen sie der ersten Mannschaft als Ersatz, falls ein ERV, MAV oder das Treibstoff-Produktionsmodul ausfällt. Falls sie von der ersten Besatzung nicht benötigt werden, wird die zweite Besatzung sie für ihre Mission verwenden. Mit diesem Rotationsprinzip lässt sich die Mission beinahe beliebig oft verlängern und die Marsbasis sukzessive ausbauen.

Nach dem Start der ersten beiden Lastschiffe folgt letztlich die erste Mannschaft mit dem dritten Flug im zweiten Startfenster. Obwohl die Astronauten als letzte starten, werden sie vorher auf dem Mars ankommen, da sie auf einem schnellen Transitkurs fliegen. Dieser dauert nur 150 Tage, im Gegensatz zu den 224 Tagen, welche die Lastflüge benötigen.

Der erste bemannte Flug

Nachdem alle notwendigen Systeme auf dem Mars in Betrieb genommen und alle Vorbereitungen abgeschlossen wurden, starten die Astronauten nach vielen Jahren intensivsten Trainings mit dem siebten Flug endlich zum Mars.

Der Start erfolgt gleich wie bei den vorhergehenden Flügen mittels herkömmlicher Triebwerke bis in den Erdorbit. Nach dem Start werden alle Systeme des Raumschiffs komplett und eingehend getestet, solange noch Echtzeitkommunikation mit dem Kontrollzentrum und ein allfälliger Flugabbruch z.B. zur ISS möglich ist. Wenn alle Systeme einwandfrei funktionieren, ist es Zeit für den TMI (Trans Mars Injection).

In der Mars-Referenzmission war geplant, für das Verlassen des Erdorbits einen thermonuklearen Antrieb zum Einsatz zu bringen. Dieser Antrieb wurde bis 2006 im Rahmen des Projektes Prometheus entwickelt und ist ein Nachfolger des NERVA-Projektes, welches 1972 eingestellt wurde. Durch Budgetkürzungen scheint das Projekt aber ebenfalls gefährdet zu sein. Es ist deshalb anzunehmen, dass auch für den MOI (Mars Orbit Insertion) konventionelle Triebwerke zum Einsatz kommen werden.

Um Energie zu sparen werden nach dem erfolgreichen TMI alle Systeme heruntergefahren, die für den Transit nicht benötigt werden. Die für den Flug selbst notwendigen Arbeiten und Verrichtungen der Besatzung bestehen aus Routineaufgaben wie das Zubereiten der Mahlzeiten oder den Unterhalt des Raumschiffs. So steht den Raumfahrern relativ viel Zeit zur Verfügung. Die Crew trainiert deshalb während des Transits den MOI (Mars Orbit Insertion) und die Landung. Dafür werden entsprechende Simulatoren an Bord mitgeführt. Zudem trainieren die Astronauten ihre Konstitution und bereiten sich einerseits auf die lange Transitphase in der Schwerelosigkeit und später auf die Marsschwerkraft vor. Durch regelmäßige Gesundheitschecks werden sowohl medizinische Daten erhoben, als auch die Ergebnisse des Konstitutionstrainings verifiziert. Alle Daten und Ergebnisse der Simulationen und des Trainings werden an das Kontrollzentrum übermittelt und liefern kommenden Missionen wertvolle Erkenntnisse.

Vor allem zu Beginn des Fluges, wenn die Kommunikation noch ohne längere Wartezeiten abläuft, werden die Astronauten relativ viel Medienarbeit leisten. Durch die internationale Besatzung wird weltweit ein großes Interesse der Medien zu befriedigen sein.

Während des Fluges halten sich die Astronauten im Wohnmodul auf, das beinahe identisch mit dem Wohn- und Labormodul ist, welches bereits auf dem Mars auf die Astronauten wartet. Auf die Nutzung einer künstlichen Schwerkraft per Rotation wird verzichtet, da die Risiken größer wären als der Nutzen. Früher plante man, das Raumschiff mit einer ausgebrannten Raketenstufe mittels eines 30 Meter langen Stahlseils zu verbinden und in Rotation zu versetzen. Von Langzeitaufenthalten auf der Mir und der ISS weiß man, dass ein längerer Aufenthalt in der Schwerelosigkeit teilweise kompensierbar ist und keine unmittelbare Gefahr für den Organismus der Astronauten darstellt. Der Flug dauert ca. 150 Tage, also etwa fünf Monate.

Die Ankunft auf dem Mars

Um Gewicht zu sparen wird bei der Ankunft nicht per Triebwerk gebremst, sondern mit dem Aerocapture/Aerobraking-Verfahren. Dabei tritt das ankommende Raumschiff in die Atmosphäre ein und wird dabei so abgebremst, dass es praktisch ohne nennenswerten Treibstoffverbrauch in einen Orbit gelangt (aerocapture). Ein Hitzeschild schützt das Raumschiff bei diesem Manöver, mit welchem sogar ein kreisrunder Orbit erreicht werden kann. Bei den Marsmissionen wird mit diesem Verfahren aber in einen elliptischen Orbit eingeschwenkt.

Nach dem Manöver taucht das Raumschiff beim Erreichen des Periapsis (größte Annäherung an den Planeten) erneut in die Marsatmosphäre ein und wird davon so weit abgebremst (aerobraking), dass eine Landung möglich wird. Der Entscheid für den Einsatz dieses Verfahrens hat drei Gründe:

1. Für die Landung auf dem Mars wird sowieso ein Hitzeschild benötigt, welches auch für Aerobraking verwendet werden kann.
2. Die zusätzlichen Anforderungen an den Hitzeschild sind nur bescheiden.
3. Mit diesem Verfahren kann eine Triebwerkstufe eingespart werden, womit ein potenzielles technisches Risiko eliminiert wird.

Nach der ersten Abstiegsphase durch die Atmosphäre wird der Hitzeschild abgesprengt und der sequenzielle Einsatz von mehreren, unterschiedlich großen Fallschirmen bremst den Fall weiter ab. In der letzten Phase setzt das Raumschiff mit Hilfe der Landetriebwerke sanft in der Nähe der Basis auf.

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Autor: Georg Jakubaas. Vertont von Karl Urban.

Die Grundlagen der Marsmissionen
Im Juli 1997 veröffentlichte die NASA ein Dokument der Arbeitsgruppe „NASA Mars Exploration Study Team„, welches für zukünftige Marsmissionen auch heute wegweisend ist. Es beschreibt ausführlich eine Referenzmission zum Mars. Dieser Artikel fasst das 237 Seiten starke Dokument zusammen und zeigt auf, wie realistisch eine Marsmission ist und wie sie ablaufen könnte.

Planetenbahnen und Flugbahnen
Eine Marsmission kann nicht mit einem einzelnen Flug abgewickelt werden. Keine Rakete wäre in der Lage, die gesamte benötigte Last von der Erde zum Mars zu befördern. Früher wurde deshalb die Idee verfolgt, ein Raumschiff im Erdorbit oder auf dem Mond zu bauen und von dort aus zu starten. Diese Idee hat sich inzwischen als zu komplex und zu teuer herausgestellt. Die Kosten für den Aufbau und Betrieb einer Raumschiffswerft, die Versorgung der Arbeiter und die Materialtransporte wären wortwörtlich exorbitant hoch. Eine Marsmission kann auf einfachere Weise abgewickelt werden, indem die Last mit einer Serie konventioneller Raketen auf den Mars transportiert wird.

Als Vorreiter dieser Idee gilt der Marsforscher Dr. Robert Zubrin, der zu dem Schluss kam, dass man zuerst das Material mit mehreren Flügen zum Mars befördern und dort zusammensetzen sollte. Die Besatzung würde erst dann zum Planeten fliegen, wenn die Infrastruktur funktionsfähig und einsatzbereit ist.

Die Tatsache, dass mehrere Flüge für die Mission notwendig sind, bringt allerdings neue Herausforderungen mit sich. Da die Umlaufbahn des Mars‘ nicht konzentrisch um die Sonne verläuft, variiert der Abstand zwischen Mars und Erde zwischen 3 und 22 Lichtminuten (55 Mio. und 401 Mio. km). Zudem umrundet Mars die Sonne durch seinen äußeren Orbit in 668,6. Tagen. Dadurch ergibt sich eine günstige Konstellation für einen Start nur etwa alle zwei bis drei Jahre. Dies setzt eine wesentlich langfristigere Planung voraus, als bei den Mondmissionen, wo sich jeden Monat ein Startfenster öffnet.

Zudem stellt sich die Frage, ob auf dem Hin- oder Rückweg der Besatzung ein Vorbeiflug an der Venus durchgeführt werden soll. Zwar brächte dies Vorteile wie die Tatsache, dass damit der Flug beschleunigt und so verkürzt werden könnte. Allerdings würde sich das Raumschiff innerhalb der Erdumlaufbahn befinden, also wesentlich näher an der Sonne. Damit wäre die Besatzung wiederum einer höheren Strahlenbelastung ausgesetzt. Am Raumschiff wäre deshalb ein zusätzlicher Strahlenschutz notwendig. Bei größeren Sonneneruptionen müssten sich die Astronauten sogar in einen besonders gut geschützten Bereich zurückziehen können, da während solchen Sonnenaktivitäten sehr hohe und gefährliche Strahlungsbelastungen auftreten können.

Unterschiede zu den Mondmissionen
Die wesentlich größere Entfernung zum Mars ist nicht der einzige Unterschied zu Mondmissionen. Auch die Flugbahn wirkt sich sehr stark auf die Mission aus.

Ein Abbruch der Mission und eine direkte Rückkehr zur Erde sind im Gegensatz zu einem Mondflug nicht möglich. Bei einem Mondflug kann eine Flugbahn gewählt werden, die ohne größere Korrekturen um den Mond herum und innerhalb weniger Tage wieder zur Erde zurück führt (Free Return Trajectory). Bei einem Marsflug ist dies schon deshalb nicht möglich, weil die notwendigen Verbrauchsgüter für einen Rückflug nicht an Bord sind. Die Reise muss beim Mars terminiert werden, wenn auch nur kurzfristig, um in das ERV (Earth Return Vehicle) umzusteigen.
Die Kommunikation wird anders als bei den Mondmissionen verlaufen. Je nachdem, wie weit weg der Mars von der Erde gerade ist, wird eine Nachricht 3 bis 22 Minuten unterwegs sein. Dies hat auch Auswirkungen auf die Aufgabenteilung zwischen Kontrollzentrum und Besatzung. Deshalb wird die Bodenkontrolle andere Aufgaben als bei bisherigen Missionen wahrnehmen. Zwar wird sie weiterhin entscheiden, was die Astronauten zu tun haben. Wie die Astronauten aber die gesetzten Ziele erreichen, wird ihnen überlassen. Der Bodenkontrolle wird deshalb eine vermehrt unterstützende Rolle zukommen.
Ein nicht zu unterschätzender Faktor während der gesamten bemannten Mission ist der psychologische Aspekt. Die Missionsteilnehmer aus verschiedenen Staaten und Kulturen werden während mehrerer Jahre auf kleinstem Raum in lebensfeindlichen Umgebungen zusammen wohnen und arbeiten. Es gibt bisher keine vergleichbaren Daten, welche die Auswirkungen eines solchen Zusammenlebens dokumentieren. Vergleichbare Projekte wie Biosphere 3 (1972 – 1984) und Biosphere 2 (1987-1989) wurden jeweils nach 180 Tagen abgebrochen. Auch hatten diese Experimente nicht primär psychologische, sondern ökologische Forschungsziele. Zurzeit ist aber ein neues Experiment in Planung, in dessen Rahmen die psychologischen Aspekte einer Langzeitmission untersucht werden sollen. Russland und die ESA werden Probanden für 520 Tage unter Konditionen einer Langzeitmission einsperren.
Optimales Abfallmanagement, bioregenerative Lebenserhaltungssysteme, verbesserter Strahlungsschutz, Ressourcennutzung vor Ort, Telemedizin, Psychodynamik,– all diese Themen müssen behandelt, bewertet, und für möglichst alle Vorkommnisse Lösungen erarbeitet werden. Lösungen, die bisher noch gar nicht oder nur unvollständig zur Verfügung stehen.

Roboter auf dem Mars
Die Mars-Referenzmission identifiziert die Robotik als einen kritischen Erfolgsfaktor. Roboter ermöglichen es, den Mars vorbereitend detaillierter als bisher zu erkunden und so potenzielle Landeplätze festzulegen. Dabei werden Parameter wie Eisvorkommen für die Wassergewinnung, Oberflächenbeschaffenheit für eine sichere Landung und Fortbewegung, sowie die wissenschaftliche Relevanz von Marsgebieten für die Mission berücksichtigt.

Die Referenzmission sieht vor, diese Parameter mit automatisierten Marsmissionen zu überprüfen, indem mit Unterstützung von autonomen Robotern Proben vom Mars auf die Erde gebracht und hier untersucht werden. Dabei wird auch die Möglichkeit genutzt, neue Schlüsseltechnologien wie das Aerobrake-Verfahren, Treibstoffgewinnung vor Ort, oder Präzisionslandungen auf dem Mars zu testen und das Funktionieren dieser Prozeduren zu bestätigen (Proof of Concept).

Sowohl beim späteren Aufbau der Marsbasis, als auch bei der Erforschung durch Menschen wird Robotik eine tragende Rolle spielen. So genannte telerobotische Rovers (TROVs), also weitgehend autonome, aber unterstützend fernsteuerbare (programmierbare) Marsfahrzeuge, werden zuerst die Basis aufbauen. Danach könnten mit einem TROV weit entfernte Gebiete aufgesucht werden, um vorab Proben zu sammeln, welche nach Ankunft der Marsforscher untersucht werden können.

Die Besatzung
Die Zusammensetzung der Mannschaft ist noch offen. Wahrscheinlich ist aber, dass die Besatzung aus Vertretern der an der Mission teilnehmenden Staaten zusammengesetzt wird, ähnlich wie heute auf der ISS. Dort sind die EU, Russland, Japan und die USA beteiligt. Bei einem Unternehmen dieser Größe ist es möglich, dass die UNO auch einen Teilnehmer der Dritten Welt entsenden wird. Wahrscheinlich ist, dass an jeder Teil-Mission sechs Astronauten beteiligt sein werden.

Die Astronauten werden mehrere Jahre lang trainieren, um den physischen und psychischen Belastungen, sowie den wissenschaftlichen und sozialen Anforderungen der Marsmission gewachsen zu sein. Durch die Abgeschiedenheit und die Unmöglichkeit, die Mission abzubrechen und frühzeitig zur Erde zurückzukehren, müssen sie ein sehr breites Spektrum an Anforderungen abdecken, damit sie in allen Situationen effektiv und effizient reagieren können. Die Besatzung muss in der Lage sein, stets so zu entscheiden, dass die Missionsziele möglichst erreicht werden. Deshalb wird sie interdisziplinär ausgebildet. Entsprechend hoch sind die Anforderungen an die Astronauten.

Zwar musste bereits die Besatzung der Apollo-Missionen mehrere Aufgaben erfüllen können. Zum Beispiel war bereits Michael Collins bei Apollo 11 ausgebildet, um den Rückflug zur Erde alleine durchzuführen, falls Neil Armstrong und Buzz Aldrin auf dem Mond etwas zugestoßen wäre. Die Ansprüche bei Marsmissionen sind aber weitaus höher. Die Astronauten müssen die folgenden Wissensgebiete abdecken:

1. Wartung, Reparatur und Betrieb der mechanischen, elektrischen und elektronischen Geräte
   
2. Medizin inkl. Chirurgie, Psychologie und Biomedizin
   
3. Geologie, Geophysik, Planethologie, Geochemie und Geophysik
   
4. Biologie, Botanik, Ökologie und Sozialwissenschaften
   

Für jedes Wissensgebiet muss zudem ein zweites Crewmitglied als Ersatz ausgebildet sein. Alle Astronauten müssen zusätzlich über umfangreiche Kenntnisse in Management, Kommunikation, Computerwissenschaften, Forschung, Navigation und Journalismus verfügen.

Der Missionsablauf
Die technischen und logistischen Anforderungen, um sechs Menschen einen 150 Tage langen Flug, einen 600 Tage langen Marsaufenthalt und einen 120-tägigen Rückflug zu ermöglichen, sind enorm. Zu den schwierigsten Aufgaben gehört die Tatsache, dass die Mannschaft die gesamte Mission ohne Nachschub von der Erde absolvieren muss. Alle benötigten Güter werden entweder vorher auf dem Mars platziert, beim Hinflug mitgeführt, oder auf dem Mars vor Ort produziert. Da alle Ressourcen beschränkt sein werden, gilt es, ein ausgewogenes Gleichgewicht zwischen Kosten und Komfort, sowie zwischen Effektivität und Sicherheit zu finden.

Die Mars Referenzmission wählte deshalb das Vorgehen der „Split Mission Strategy„, also als Strategie der aufgeteilten Mission. Diese besteht aus ca. 15 Marsflügen, aufgeteilt auf ca. 10 Jahre, welche zusammen die gesamte Marsmission ausmachen. Die Grundzüge des Vorhabens:
Die Infrastruktur auf dem Mars wird vor dem Abflug der Astronauten bereitgestellt Es fliegen nacheinander drei Teams mit je sechs Astronauten auf den Mars Die Lasttransporte fliegen immer auf einer langsamen Flugbahn mit maximaler Nutzlast Die Mannschaft fliegt immer auf einer schnellen Flugbahn mit minimaler Nutzlast Auf dem Mars werden Ressourcen vor Ort für die Mission erzeugt / verwendet. Der Treibstoff für den Wiederaufstieg wird aus der Marsatmosphäre gewonnen Alle drei Teams werden nacheinander je ca. 600 Tage auf dem Mars verbringen

Verwandte Artikel:

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Ein Beitrag von meiklampmann. Quelle: ESA.

Mit einem Durchmesser von 4,5 Metern ist das Modell zu groß, um auf der Strasse von Alenia Spazio in Turin nach Köln zum Europäischen Astronauten-Zentrum transportiert werden zu können. Über den militärischen Teil des Flughafens rollte es direkt zum Europäischen Astronauten-Zentrum, das in unmittelbarer Nachbarschaft zum Flughafen liegt.

Das Automatische Transferfahrzeug (ATV) ist ein unbemanntes Raumfahrzeug, das von der europäischen Trägerrakete Ariane 5 von Kourou (Französisch Guayana) in eine Erdumlaufbahn geschossen wird. Es versorgt die Internationale Raumstation (ISS) mit Ausrüstung für wissenschaftliche und kommerzielle Zwecke, Treibstoff zur Anhebung ihrer Bahnhöhe, Ersatzteilen sowie Proviant, Sauerstoff- und Wasservorräten für die Mannschaft, die sich ständig auf der ISS aufhält. Außerdem ist es in der Lage, die gesamte Station auf eine höhere Umlaufbahn zu bringen, um den von der Erdatmosphäre verursachten stetigen Höhenverlust auszugleichen. Das erste ATV trägt den Namen Jules Verne und wird im September 2004 zur ISS starten.

Das ATV Trainingsmodell ist eine Nachbildung im Maßstab 1:1 des Originals, das zur ISS fliegen wird. Es wurde von Alenia Spazio in Turin hergestellt. Das ‚richtige‘ ATV wird von einem Konsortium unter der Leitung der französischen Firma EADS-LV hergestellt. An seinem Bau sind 1500 Ingenieure aus 30 Industriefirmen in 10 europäischen Ländern beteiligt, darunter auch Alenia Spazio. Mit Hilfe des ATV Trainingsmodells machen sich die Astronauten vertraut mit ihren zukünftigen Aufgaben an Bord der ISS im Zusammenhang mit dem ATV. Sie üben, das ATV zu be- und entladen und es an- und abzudocken. Das Training wird abgeschlossen durch eine Computersimulation des automatisierten Anfluges und des Andockens des ATV an die ISS. Später, an Bord der ISS, lautet eine der Aufgaben der Astronauten, die automatischen Flugmanöver zu überwachen. Im Simulationstraining lernen sie alles über diese Aufgabe.

„Die erste internationale Astronauten-Crew wird im September mit dem ATV Training im Europäischen Astronauten-Zentrum in Köln beginnen. Diese dreiköpfige Crew wird im April/Mai 2004 mit einer russischen Sojuz-Rakete zur ISS fliegen. Sie besteht aus einem russischen Kosmonauten, einem amerikanischen Astronauten und dem europäischen ESA-Astronauten André Kuipers aus den Niederlanden“, sagt Ernst Messerschmid, Leiter des Europäischen Astronauten-Zentrums.

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