Ein Beitrag von Tobias Willerding. Quelle: SpaceX.

Völlig überraschend gab SpaceX-Chef Elon Musk heute bekannt, dass Ende 2018 zwei Privatpersonen einen Flug mit der Dragon-Kapsel zum Mond unternehmen wollen. Dies ist kein Aprilscherz. Offenbar haben die beiden nicht näher identifizierten Personen bereits eine signifikante Anzahlung getätigt.

Bei dieser Mission soll Crew Dragon auf einer Falcon Heavy von Startplatz 39A starten und die Kapsel Richtung Mond starten. Ähnlich wie bei Apollo 13 soll die Kapsel dann ein Swingby-Manöver am Mond machen und wieder zur Erde zurückkommen. Ein Eintritt in eine Mondumlaufbahn findet nicht statt. Anschließend tritt Crew Dragon wieder in die Erdatmosphäre ein und landet im Wasser oder eventuell auch auf Land. Die gesamte Reise dauert ca. eine Woche.

Ursprünglich war bei Apollo 13 eine Mondlandung geplant. Durch eine Explosion im Sauerstofftank des Servicemoduls musste diese abgebrochen werden und die Mission machte nur einen Swingby am Mond ohne einen Eintritt in die Mondumlaufbahn oder eine Landung. Dieses Rettungsmanöver wurde später auch von Hollywood in dem Film Apollo 13 verfilmt.

Da es sich um eine private Mission handelt, braucht die Falcon Heavy keine Zertifizierung für bemannte Starts durch die NASA und die Dragon-Kapsel auch keine Zertifizierung für eine bemannte Mondmission, die Privatpersonen fliegen auf eigenes Risiko. Das wäre so nicht möglich, wenn NASA Astronauten mitfliegen würden. Allerdings braucht es eine Genehmigung durch die FAA.

Im Rahmen des kommerziellen Crewprogrammes entwickelt SpaceX die Crew Dragon-Kapsel für den Transport von NASA Astronauten. Crew Dragon soll Ende 2017 erstmals unbemannt zur ISS fliegen und im zweiten Quartal 2018 bemannt. Dort erfolgt eine Zertifizierung für bemannte Starts zur ISS auf der Falcon 9-Rakete durch die NASA.

Die Falcon Heavy soll ihren Jungfernflug im Sommer diesen Jahres von Startplatz 39A machen. Im Gegensatz zur Falcon 9 Rakete besitzt sie die nötige Performance um die Crew Dragon-Kapsel zum Mond zu schießen.

Bereits in vergangenen Interviews hat Musk die Fähigkeit der Dragonkapsel hervorgehoben, dass diese auch bei höheren Geschwindigkeiten wieder in die Erdatmosphäre eintreten könnte, da der Hitzeschild aus PICA dies ermöglicht. PICA wurde auch bei der Stardust-Mission eingesetzt.

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• SpaceX‘ Mondflug 2018

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Ein Beitrag von Thomas Weyrauch. Quelle: NASA.

Die NASA hat sich für ein Hitzeschutzschildmaterial entschieden, das die kommende Generation von Raumschiffen zur Erkundung des Weltraums und Versorgung der internationalen Raumstation beim Rücksturz zur Erde vor der dabei auftretenden Reibungshitze schützen soll.

Das Avcoat genannte System mit einer abschmelzenden Materialschicht soll die Temperaturbelastungen der künftigen Orion-Kapseln beim Wiedereintritt durch seine eigene geringe Wärmeleitfähigkeit auf einem vertretbaren Maß halten und die aus der beim Wiedereintritt vor dem Schild auftretenden Schockfront aufgenommene Wärme effektiv abführen.

Beim Wiedereintritt in die Erdatmosphäre am Ende des Rückflugs von einer Mondmission muss die Kapsel Temperaturen von über 2.700 Grad Celsius überstehen. Der diskusförmige Schild an der Basis der Orion-Kapsel wird dabei einen Großteil der Hitze aufnehmen, beim Wiedereintritt wird er in Flugrichtung zeigen. Ein Teil des Schildes verdampft, wodurch die aufgenommene Wärme abgeführt wird.

Das Orion-Projektbüro vom Johnson Space Center der NASA in Houston hatte die Aufgabe, herauszufinden, welche technische Lösung die angesichts der Problemstellung am besten passende sein würde. In einem mehr als drei Jahre dauernden Auswahlprozess wurden acht verschiedene Materialien untersucht. Die zwei zuletzt übrig gebliebenen Kandidaten, Avcoat und PICA, haben sich beide bereits am Ende von Weltraummissionen bewährt.

PICA steht für Phenolic Impregnated Carbon Ablator, also für phenolimprägniertes kohlenstoffhaltiges Abschmelzmaterial. Entwickelt wurde das Material vom Ames-Forschungszentrum der NASA. Es wurde an der Stardust-Rückkehrkapsel, welche von Lockheed gebaut worden war, verwendet. Das Material wurde in einem monolithischen Block hergestellt, der außen an der Basis angebracht, die Kapsel schützte, die 2006 mit Proben aus dem Schweif des Kometen Wild 2 und dem interstellaren Raum zur Erde zurückkehrte. Die Eintauchgeschwindigkeit in die Erdatmosphäre lag dabei über 12 km/s.

Avcoat wurde an den Apollo-Kapseln benutzt, sowie bei den allerersten Spaceshuttle-Missionen an bestimmten Stellen der Raumfähre. Wabenförmige Zellen aus besonders leichtem Fiberglasmaterial wurden in Handarbeit mit phenoplastischem Epoxidharz gefüllt. In einzelne Blöcke zerschnitten erfolgte anschließend eine Verklebung mit der primären metallenen Tragstruktur.

Untersucht wurden alle Materialien u. a. in Bezug auf Gewicht, Leistung hinsichtlich des Hitzeschutzes, Stabilität, Kosten, Herstellbarkeit und Zuverlässigkeit. NASA und ihr Hauptauftragnehmer für Orion, Lockheed Martin, entschieden sich für Avcoat als robustes, zuverlässiges und bereits eingeführtes Material. Lockheed Martin wird zusammen mit dem Subunternehmer Textron Defense Systems die Weiterentwicklung und die Anpassung des Materials an die Konstruktion der Orion-Kapsel fortführen.

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