Raumfahrt: Nasa hat überraschenden Favoriten bei Mondlanderkonzept
Nach dem Willen der US-Regierung sollen bis Ende 2024 wieder amerikanische Astronauten auf dem Mond landen. Aber ohne Mondlander gibt es keine Mondlandung. Die Nasa hat nun im Rahmen ihres 2017 gestarteten Artemis-Programms drei Entwicklungsverträge in Höhe von insgesamt knapp einer Milliarde US-Dollar vergeben. Mit dabei sind Blue Origin, Dynetics und SpaceX. Nicht dabei ist Boeing.
Mit 579 Millionen US-Dollar gewann die sogenannte Nationalmannschaft von Blue Origin mehr als die Hälfte der Summe. Blue Origin tritt als Hauptauftragnehmer auf, dahinter stehen die Rüstungsfirmen Lockheed Martin, Northrop Grumman und Draper. Es ist ein konventionelles Konzept aus drei Teilen, das an die Apollo-Mondfähre erinnert. Blue Origin übernimmt dabei die Entwicklung des sogenannten Landeelements auf Basis des wasserstoffbetriebenen Blue Moon Landers, der bisher auch nur als Konzept existiert. Das Aufstiegselement, also die Rakete zum Start vom Mond inklusive der Crewkapsel, soll von Lockheed Martin kommen. Es soll die Crew wieder zurück zum Orion-Raumschiff im Mondorbit bringen.
Northrop Grumman baut das sogenannte Transferelement, das den Antrieb für den Flug vom hohen Mondorbit in den niedrigen Mondorbit und zurück übernimmt. Draper ist für die Entwicklung der Flugsteuerung zuständig. Als Trägerrakete für den Flug von der Erde ist die New Glenn von Blue Origin vorgesehen, die sich aber auch noch in Entwicklung befindet. Sollte diese Schwerlastrakete von Blue Origin nicht rechtzeitig fertig sein, könnten die drei Module des Landers aber auch von kleineren Raketen zum Mondorbit gebracht und erst dort zusammengesetzt werden.
Dynetics erhält 253 Millionen US-Dollar für den Alpaca Lander. Dabei tritt Dynetics selbst hauptsächlich als Vertragspartner für die Nasa auf. Dahinter steht ein Zusammenschluss aus 25 Firmen. In der Planung des Projekts soll die Sierra Nevada Corporation eine wichtige Rolle übernommen haben, die derzeit auch das Dreamchaser Minishuttle für Frachtflüge zur ISS entwickelt. Mit dabei ist auch die europäische Firma Thales Alenia, die auch Teile des Orion- Raumschiffs, ISS-Frachter und Raumstationsmodule entwickelt hat.
Dynetics Alpaca landet an einem Stück
Alpaca ist ein völlig neues Mondlanderkonzept, das nur aus einer Einheit besteht. Der Lander startet mit denselben Triebwerken und derselben Technik, die auch beim Transfer, beim Landeanflug und der Landung selbst verwendet wurden. Statt mehrerer Stufen hat der Lander abwerfbare Treibstofftanks, um keine unnütze Masse mit großem Treibstoffverbrauch sanft auf dem Mond landen zu müssen. Sollte sich keine große Rakete für den Start des Landers finden, können die vollen Tanks auch separat zum Mond geflogen werden und dort an den Lander angedockt werden. Das senkt die notwendige Startmasse pro Rakete, womit auch die kleinere Vulcan-Rakete von der United Launch Alliance für den Start in Betracht kommt. Dynetics soll bei der Wahl der Raketen aber flexibel sein, womit auch Starts mit einer New Glenn oder Falcon Heavy von SpaceX möglich wären.
Die Falcon Heavy von SpaceX soll bei deren Mondplänen hingegen keine Rolle spielen.
Die Nasa ist skeptisch bei den Zeitplänen
Die 135 Millionen US-Dollar hat SpaceX für die Weiterentwicklung des Starships bekommen, das in dem Fall als Mondlander angeboten wird. Bei der geplanten Mission würde das Starship ohne Besatzung zum Mond fliegen und erst im Mondorbit die Besatzung vom Orion-Raumschiff aufnehmen, bevor es weiter fliegt zur Landung. Vor der Mondlandung muss das Starship zunächst mit anderen Starships im Erdorbit aufgetankt werden. Die Nasa überzeugte vor allem die viel höhere Nutzlast als andere Vorschläge und die Zukunftsperspektive zur Entwicklung ambitionierterer Raumfahrtvorhaben. Damit setzte sich SpaceX gegen Boeings Vorschlag durch,(öffnet im neuen Fenster) der von der Nasa abgelehnt wurde.
Eine Begründung für die Ablehnung von Boeing gab es nicht, aber es dürften wohl die schlechten Leistungen bei der Entwicklung der SLS-Zentralstufe und des CST-100 Starliner-Raumschiffs eine große Rolle gespielt haben. Zusätzlich war das Boeing-Konzept das einzige, bei dem der Lander zwingend mit einer SLS-Rakete hätte starten müssen. Die Kosten für den Start einer solchen Rakete werden auf mindestens 2 Milliarden US-Dollar geschätzt. Allein die vier Haupttriebwerke kosten fast 600 Millionen US-Dollar. Es ist damit das mit Abstand teuerste Konzept, von dem Boeing durch die zusätzliche SLS-Rakete auch noch überproportional profitiert hätte. In der Beurteilung der Nasa(öffnet im neuen Fenster) war der Alpaca Lander von Dynetics das technisch beste Konzept.
Die Nasa betont sehr, dass die zugesprochenen Geldbeträge nichts mit einer Bevorzugung bestimmter Firmen zu tun hätte. Allerdings lassen die großen Geldbeträge an Blue Origins "Nationalmannschaft" mit den alten Nasa-Vertragspartnern Lockheed Martin und Northrop Grumman diesen Verdacht durchaus aufkommen. Teilweise waren diese Firmen schon in den 1960er-Jahren an der Apollo-Mondlandung beteiligt. Für deren Bevorzugung spricht auch, dass der Alpaca Lander von Dynetics in der Beurteilung der Vorschläge zwar durchweg am besten abschnitt, aber weniger als die Hälfte des Geldes von Blue Origin bekommen wird.
Alpaca soll waagerecht auf der Mondoberfläche landen, mit der Astronautenkapsel nur knapp über dem Mondboden. Für die Insassen würde der Schritt aus der Luftschleuse auf den Mond also ein viel kleinerer sein als bei der Mondlandung von Neil Armstrong, wahrscheinlich ganz ohne Leiter. Die einfache Konstruktion mit abwerfbaren Tanks anstelle einer zweiten Raketenstufe zur Rückkehr war in der Beurteilung aber noch wichtiger. Die Verwendung unterschiedlicher Raketenstufen für Start und Landung macht das System komplexer, was allgemein schlecht für dessen Zuverlässigkeit ist.
Der Vorschlag von Blue Origin ist letztlich eine Neukonstruktion des Apollo-Mondlanders mit aktuellerer Technik. Die Nasa lobte daran vor allem die erprobte Technik und die langjährige Erfahrung der Vertragspartner. Bei Dynetics und Blue Origin kritisierte die Raumfahrtbehörde vor allem die Tatsache, dass die vorgesehenen Triebwerke noch immer nicht erprobt sind. Dabei schrieb die Nasa in der Beurteilung aller Vorschläge, dass die Entwicklungszeit unter normalen Umständen nicht ausreichen würde.
Die Nasa übernimmt das Risiko für Verletzung und Tod der Crew
Das kritisiert die Nasa bei SpaceX in besonderem Maße. Die Behörde ist dabei unzufrieden mit der technischen Komplexität des Starships und dem aktuellen Stand seiner Entwicklung. Damit das Starship aber überhaupt in den Orbit kommt, muss SpaceX noch die Super Heavy genannte erste Raketenstufe entwickeln. Die Nasa lobte dabei ausdrücklich, dass SpaceX vor dem Flug mit Menschen ein viel ausgedehnteres Programm von Testflügen unternehmen will als die Mitbewerber, darunter auch eine Landung auf und ein Start von der Mondoberfläche. Dynetics will ebenso eine volle Mission demonstrieren, sieht aber keine anderen Testflüge vor. Blue Origin will nur den selbstgebauten Lander auf dem Mond landen lassen, ohne den Rest des Systems ohne Menschen zu testen.
Schon für eine robotische Mondlandesonde wäre die verbleibende Entwicklungszeit sehr knapp, selbst ohne wieder vom Mond aus zurückfliegen zu müssen. Die Nasa hinterfragte die Zeitpläne aller drei Vorschläge, was dafür spricht, dass sie unrealistisch kurz sind. Dabei arbeitet die Nasa selbst schon mit einer Verspätung. Nach ihrer eigenen Zeitplanung sollte die Auswahl der Lander schon vor einem halben Jahr getroffen worden sein. Das verkürzt die ohnehin schon viel zu knappe Entwicklungszeit noch weiter. Nun haben die Teams bis Februar 2021 Zeit, um die Nasa von der Machbarkeit ihrer Vorhaben zu überzeugen.
Die Nasa hofft, dass sich durch die gleichzeitige Entwicklung mehrerer Mondlander die Chancen erhöhen, dass wenigstens eines der Teams trotz des knappen Zeitplans noch rechtzeitig fertig wird. Für die Firmen ist die Entwicklung der Mondlander aus wirtschaftlicher Perspektive wohl nur deshalb möglich, weil die Nasa die Auftragnehmer ausdrücklich von allen Regressansprüchen für körperliche Schäden bis hin zum Tod der Crew entlastet(öffnet im neuen Fenster) hat. Um das von Präsident Trump gesetzte Ziel einer Mondlandung bis 2024 zu erreichen, wird ein Flug mit einer Crew an Bord mit weniger als vier Jahren Entwicklungszeit ein erhebliches Risiko darstellen, das so in der Raumfahrt normalerweise inakzeptabel ist.