Original-URL des Artikels: https://www.golem.de/news/mondfluege-marsfluege-raumstation-chinesisches-raumforschungsprogramm-kommt-wieder-in-gang-2001-146284.html    Veröffentlicht: 28.01.2020 09:00    Kurz-URL: https://glm.io/146284

Mondflüge, Marsflüge, Raumstation

Chinesisches Raumforschungsprogramm kommt wieder in Gang

Nach dem erfolgreichen Start einer Langer-Marsch-5-Rakete soll noch dieses Jahr ein neues chinesisches Raumschiff getestet und der Aufbau der Raumstation vorbereitet werden. Mit Huoxing-1 sollen ein Orbiter und ein Rover zum Mars fliegen und Chang'E 5 soll Gesteinsproben vom Mond zur Erde bringen.

Die Insel Hainan im Süden von China wird in den nächsten Jahren zum Zentrum der chinesischen astronautischen Raumfahrt und Raumforschung werden. Von dort sollen die größten und schwersten Nutzlasten der Chinesen in den Weltraum fliegen. Die ehemals ruhige Insel, die in den vergangenen Jahren vor allem für den Tourismus interessant geworden ist, hat damit noch eine weitere Attraktion dazubekommen: einen Weltraumbahnhof mit regelmäßigen Flügen in den Erdorbit, zum Mond und in den Rest des Sonnensystems.

Der regelmäßige Flugbetrieb hätte schon längst beginnen sollen. Die ersten Flüge der chinesischen Schwerlastrakete Changzheng 5 (Langer Marsch 5) waren bereits für 2015 geplant. Die Rakete ist leistungsfähiger als eine europäische Ariane 5 oder 6 und soll Missionen mit schweren Nutzlasten unternehmen, die von keiner anderen Rakete gestartet werden können. Aber wie bei der Ariane 5 kam es auch bei der Changzheng 5 zu Problemen in der Entwicklung.

Die erste Rakete hob Ende 2016 erfolgreich ab. Aber obwohl sie den Testsatelliten Shijian 17 erfolgreich aussetzte, kam es schon dabei zu leichten Abweichungen von der geplanten Leistung. Sie konnten noch von der vierten Raketenstufe ausgeglichen werden. Beim zweiten Flug im Juli 2017, dem Start von Shijian 18, gab es keine vierte Raketenstufe. Aber selbst sie hätte die Probleme, die es bei diesem Flug gab, nicht mehr ausgleichen können. Denn kurz nach dem Start versagte eine Turbopumpe eines der beiden YF-77-Wasserstofftriebwerke und die Rakete stürzte ab.

Schuld am Absturz war ein Konstruktionsfehler des Triebwerks in der zentralen Raketenstufe, der erst nach über zwei Jahren korrigiert werden konnte. Der dritte Flug setzte am 27. Dezember 2019 erfolgreich einen Nachbau des verlorenen acht Tonnen schweren Testsatelliten aus. Für 2020 sind drei Flüge der Rakete geplant, die schon in den vergangenen Jahren hätten stattfinden sollen.

Ein Raumschifftest bereitet den Start der nächsten Raumstation vor

Der vierte Flug soll im April ein neues chinesisches Raumschiff zu einem Testflug im niedrigen Erdorbit aussetzen. Auf diesem Flug soll auch auf die dritte Raketenstufe verzichtet werden, um die Nutzlast in niedrige Erdorbits zu maximieren. Mit der gleichen Konfiguration, bekannt als Changzheng 5B, sollen ab nächstem Jahr die Module der Raumstation Tiangong-3 gestartet werden. Der Testflug des Raumschiffs ist damit auch die Generalprobe für den Start des 22 Tonnen schweren Zentralmoduls Tianhe.

Das eigentlich nur zwölf Tonnen schwere Raumschiff soll in Zukunft mit der kleineren Changzheng-7-Rakete zur Raumstation fliegen, die 2017 bereits den Raumtransporter Tianzhou-1 zur Raumstation Tiangong-2 brachte. Um die Nutzlast der großen Changzheng-5-Rakete auch auszunutzen, wird das neue Raumschiff bei seinem Testflug zehn Tonnen zusätzlichen Treibstoff an Bord haben.

Mit der Reserve soll nicht nur die Manövrierfähigkeit getestet werden, sondern auch der Orbit bis auf 8.000 Kilometer angehoben werden, um schließlich von dort aus zur Erde zurückzukehren. Das Hitzeschild wird dabei deutlich größeren Belastungen ausgesetzt als bei der Rückkehr aus einem niedrigen Orbit. Sie sind zudem fast vergleichbar mit jenen bei Flügen zum Mond. Einen ähnlichen Test unternahm bereits die Nasa im Jahr 2014 mit einem Prototyp des Orion-Raumschiffs, das für Mondflüge entworfen wurde.

China hat ehrgeizige Pläne für Flüge zum Mond. Aber noch davor soll erstmals eine chinesische Mission zum Mars fliegen. Während der Mond jederzeit in Erdnähe ist, öffnen sich die seltenen Startfenster für Flüge zum Mars nur alle zwei Jahre. So lange braucht es, bis die Erde den Mars auf seiner Umlaufbahn wieder überholt und für kurze Zeit in der Nähe der Erde ist. Das nächste Mal in diesem Sommer.



Ein Flug geht zum Mars, einer zum Mond und einer wieder zurück zur Erde

Das Startfenster für den Flug zum Mars öffnet sich am 23. Juli 2020. Die erste chinesische Marsmission heißt Huoxing-1 (Feuerstern-1 oder schlicht Mars-1) und besteht aus einem Orbiter und einem Rover, die den Roten Planeten erforschen sollen. Der 200 Kilogramm schwere Rover baut auf den Erfahrungen mit dem Mondrover Yutu (Jadehase) auf. Wie der Mond soll auch der Mars mit dem bewährten Bodenradar bis in etwa 100 Meter Tiefe untersucht werden.

Zur Untersuchung der Oberfläche soll neben einer Kamera auch ein Laser zum Einsatz kommen, der, ähnlich wie beim Marsrover Curiosity, Material zu Plasma verdampfen kann. Aus dem Spektrum des abgegebenen Lichts kann dann die Zusammensetzung des Materials bestimmt werden. Für weitere Untersuchungen sollen Kameras, Magnetometer und Wettersensorik zum Einsatz kommen. Aber zuvor muss der Rover erst einmal erfolgreich landen. Historisch gesehen stehen die Chancen dafür im ersten Versuch ziemlich schlecht.

Chang'E 5 soll Mondgestein zur Erde bringen

Die dritte Changzheng-5-Rakete in diesem Jahr soll zum Mond fliegen. Auch diese Mission wurde durch den Absturz der Trägerrakete verzögert. Chang'E 5 wird auf dem Mond landen, Proben von der Oberfläche nehmen und sie zurück zur Erde bringen. Die letzten Proben vom Mond wurden von der Sowjetunion im Jahr 1976 zur Erde zurückgebracht. Luna 16, 20 und 24 sammelten zusammen 301,1 Gramm Mondstaub. Für Chang'E 5 sind 2.000 Gramm geplant. Mit Hilfe eines Bohrers sollen die Proben aus einer Tiefe von bis zu zwei Metern entnommen werden.

Dabei ist zu erwarten, dass die Ergebnisse und wohl auch die Gesteinsproben mit dem Rest der Welt geteilt werden, wenn die chinesischen Forscher sie erst einmal selbst ausgiebig untersucht haben. Ähnlich wurde mit den Daten der Yutu-Mondrover verfahren. Erst vergangene Woche wurden die Daten des zweiten Mondrovers der Öffentlichkeit zugänglich gemacht, zusammen mit einer großen Zahl hoch aufgelöster Bilder von der Mondoberfläche.

Anders als bei den Luna-Missionen sollen die Proben aber nicht mit einer Rakete direkt zurück zur Erde gebracht werden. Stattdessen werden sie in einen Mondorbit geflogen und dort mit Hilfe eines Orbiters automatisch eingesammelt, der dann zurück zur Erde fliegt. Damit wird auch die Technik für Landungen von Menschen auf dem Mond getestet, in denen das gleiche Verfahren angewendet wird.

Beim Apollo-Programm waren sowohl an Bord des Orbiters als auch des Mondlanders Piloten. Die vollständige Automatisierung des Prozesses, inklusive des Starts vom Mond und des Dockingvorgangs im Mondorbit, wurde noch nie demonstriert.

Vor weiteren Mondflügen wird die Raumstation aufgebaut

Wahrscheinlich dient die Demonstration des Dockingvorgangs auch der Vorbereitung einer Mondlandung mit einem Raumschiff. Schließlich wäre ein direkter Rückflug einfacher und zuverlässiger machbar gewesen.

Chinesische Mondlandungen mit Astronauten sind bereits geplant. Eine noch größere Changzheng-9-Rakete befindet sich dafür wenigstens schon seit 2013 in Entwicklung. Sie soll mit 3.000 Tonnen Startgewicht und zehn Metern Durchmesser etwa die Dimensionen einer Saturn V haben, mit denen die Mondlandungen im Apollo-Programm durchgeführt wurden. Ihre ersten Flüge waren zunächst für 2028 geplant, inzwischen ist von 2030 die Rede.

Zuvor soll die chinesische Raumstation aufgebaut werden. Wenn alles nach Plan läuft, soll 2021 das Zentralmodul Tianhe und noch im gleichen Jahr das Experimentmodul Wentian gestartet werden. 2022 komplettiert das dritte Modul Mengtian die Station. Zwei Jahre später soll außerdem das Weltraumteleskop Xun Tian in den gleichen Orbit wie die Raumstation gebracht werden. Dadurch wird es möglich sein, das Teleskop bei Bedarf zur Raumstation zu fliegen und von dort aus Wartungsarbeiten durchzuführen.

Der chinesischen Raumfahrt stehen spannende Jahre bevor. Auf der Insel Hainan dürfte die Ruhe um den Weltraumbahnhof Wenchang in Zukunft viel häufiger als bisher gestört werden. Durch die Verzögerungen sind dort seit 2016 erst fünf Raketen gestartet.  (fwp)


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