"Artemis 2"-Ingenieur über Mondflug"Crew hat so viel Platz wie in einem VW-Campervan"
Vier Menschen werden bei der Mission "Artemis 2" den Mond umkreisen. Der deutsche Ingenieur Tobias Langener ist für das Antriebssystem des Raumschiffs zuständig. Mit ntv.de spricht er über die Platzverhältnisse und die Gefahren, die im Weltraum drohen.
ntv.de: Herr Langener, nach dem erfolgreichen, aber unbemannten Testflug zum Mond bei "Artemis 1" wird es bei "Artemis 2" ernst - jetzt sind eine Astronautin und drei Astronauten mit an Bord. Sie waren schon bei "Artemis 1" als Ingenieur in Houston mit dabei, ist die Nervosität bei diesem Start nun höher?
Tobias Langener: Die Anspannung ist hoch, aber anders. Bei "Artemis 1" wurde vieles zum ersten Mal gemacht. Da hatte man ein bisschen mehr Bammel, dass es funktioniert. Das ist jetzt etwas besser. Aber natürlich, jetzt haben wir Astronauten im Raumschiff. Da werden keine technischen Risiken mehr eingegangen, wie es noch bei "Artemis 1" war. Sicherheit geht vor, auch wenn sich dadurch der Start verschiebt.
Zehn Tage dauert der Mondflug insgesamt, während der gesamten Zeit sind die Astronautin und die Astronauten zu viert in dem Raumschiff. Wie eng ist es in der Orion-Kapsel eigentlich, womit kann man das vergleichen?
Das für die Crew nutzbare Volumen in der Kapsel liegt bei etwa neun Kubikmetern. Das ist vergleichbar mit einem VW-Campervan. Im Vergleich zu Sojus oder den alten Apollo-Kapseln ist Orion allerdings deutlich komfortabler und größer.
Was wird man beim Umkreisen des Mondes eigentlich auf dessen Oberfläche erkennen können? Vielleicht sogar die alten Apollo-Landeplätze?
Das ist nicht wie ein Flugzeug über einer Landschaft. Bei rund 6000 Kilometern Abstand sieht man den Mond allerdings in beeindruckender Größe, auch die Regionen der historischen Landestellen. Aber einzelne Relikte der Apollo-Missionen dürfte man nicht mit bloßem Auge erkennen können.
Wenn gleich beim Start etwas schiefgehen sollte, gibt es ja noch ein Notrettungssystem. Wie funktioniert das eigentlich?
Ganz oben auf der Rakete sitzt so eine weiße Nadel, das ist das Notrettungssystem mit kleinen Raketenmotoren. Das kann auf der Rampe und in den ersten Minuten nach dem Start die Crew-Kapsel von der Rakete wegziehen, wenn ein Startabbruch nötig ist. Wenn man etwa feststellt, dass die Rakete gleich explodiert.
In einer späteren Flugphase nutzen wir im Notfall die Orion-Triebwerke, um Abstand zur Rakete zu gewinnen. Je nach Phase landen die Astronauten dann direkt wieder, zum Beispiel im Atlantik. Oder man bricht so ab, dass die Kapsel eine Erdumrundung macht und dann im Pazifik wassert.
Was ist, wenn es auf dem Weg zum Mond einen medizinischen Notfall unter den Astronauten gibt? Kann man den Flug dann abbrechen?
Die Astronauten sind medizinisch ausgebildet, noch besser als im klassischen Erste-Hilfe-Kurs. An Bord gibt es Ausstattung für Wundversorgung, sogar für Zahnnotfälle. Auch gibt es Messgeräte wie EKG und für den Blutdruck, die Daten können an Ärzte am Boden übermittelt werden. Wenn es ernst ist, kann man den Flug auch abbrechen. Allerdings braucht das eine gewisse Vorbereitung. Vom Erdorbit ist man relativ schnell wieder zurück auf der Erde. Auf dem Weg zum Mond hingegen kann ein Abbruch die Zeit bis zur Rückkehr nur begrenzt beschleunigen, vielleicht um ein Dutzend Stunden bis einen Tag, was aber im Ernstfall entscheidend sein kann. Allerdings sind die Astronauten sehr fit und gesund. Das Risiko, dass genau in diesen zehn Tagen etwas passiert, ist relativ gering.
Im Weltall gibt es gefährliche kosmische Strahlung, schnelle Teilchen, die von der Sonne und aus dem All stammen. Auf der Erde schützt uns das Erdmagnetfeld und die Atmosphäre davor. Wie schützt man die Crew im Orion-Raumschiff?
Auf dem Weg zum Mond verlässt man natürlich den Schutz des Erdmagnetfelds. Die Dosis der Strahlung ist höher als auf der ISS. Aber die Mission ist kurz und die Kapsel schirmt viel ab. Für seltene, starke Sonnenstürme gibt es im Raumschiff zudem einen besser geschützten Bereich, in den sich die Crew zeitweise zurückziehen kann.
Eine weitere Gefahr für das Raumschiff sind Meteoroiden, winzige bis zentimetergroße Steine, die durchs All sausen. Wie groß ist das Risiko, dass Orion getroffen wird?
Kleine Objekte kann man mit Radar vom Boden aus tracken. Das wird auch bei der ISS gemacht, damit diese notfalls ausweichen kann. Ganz ausschließen lässt sich ein Treffer aber dennoch nicht. Ein ganz großes Problem wäre natürlich, wenn dadurch ein Leck entsteht. Da gibt es aber dann ein Reparatur-Kit im Raumschiff. Die Wahrscheinlichkeit dafür ist aber sehr gering, sie liegt bei unter 0,1 Prozent.
Die missglückte Mondlande-Mission Apollo-13 ist das berühmte Worst-Case-Szenario: Ein Sauerstoff-Tank explodierte, der Strom fiel aus und nur mit Mühe konnten die drei US-Astronauten 1970 heil zur Erde zurückkehren. Könnte so etwas auch bei Orion passieren?
Orion und das europäische Servicemodul sind konsequent redundant ausgelegt, Triebwerke, Ventile und sogar Bordcomputer und Software sind mehrfach vorhanden. Fällt eine Einheit aus, übernimmt eine andere. Ein Fehler kann also passieren, ohne dass die Crew verloren geht. Aber wenn eine Redundanz weg ist, steigt dieses Risiko, falls es zu einem erneuten Fehler kommen sollte. Dann bricht man den Flug eher ab. Das alles wurde aber im Vorfeld trainiert. Seit vergangenem April laufen Flugsimulationen mit der Nasa, an der auch die Esa und Airbus in Bremen, unser Hauptauftragnehmer für das Europäische Servicemodul, teilnehmen. Hier wurden gezielt Fehler durchgespielt.
Bei der Test-Mission "Artemis 1" zeigten sich 2022 beim Wiedereintritt in die Erdatmosphäre unerwartete Probleme mit dem Hitzeschild der Kapsel. Was wurde geändert - und wie sicher ist das jetzt?
"Artemis 1" ist ja sicher auf der Erde gelandet. Aber bei einigen Kacheln des Hitzeschilds war der Abbrand höher als erwartet und es sind sogar Teile herausgebrochen. Die Nasa hat das über rund zwei Jahre sehr detailliert untersucht, mit aufwendigen Tests. Am Ende kam heraus, dass man das Material leicht abändern muss, um diesen Abbrand zu verhindern oder zu verringern. Der neue Hitzeschild kommt dann bei "Artemis 3" in Einsatz. Bei "Artemis 2" wurde die Flugbahn beim Wiedereintritt so gewählt, dass die Hitze geringer ist.
Sie sind leitender Ingenieur für das Antriebssystem des europäischen Servicemoduls des Orion-Raumschiffs. Wie viel Schub steckt da eigentlich drin, womit kann man das vergleichen? Mit einem Kleinflugzeug?
Im ESM sind 33 Triebwerke, die das Raumschiff antreiben. Das Haupttriebwerk liefert rund 27.000 Newton, also etwa 2,7 Tonnen Schub. Das ist in etwa vergleichbar mit einem großen Businessjet oder einem Militärjet. Zusätzlich gibt es 24 kleine Lageregelungsdüsen für Ausrichtung im All und acht Hilfstriebwerke für Kurskorrekturen. Diese dienen auch als Backup, falls das Haupttriebwerk ausfällt.
Zum Mond zu fliegen, dauert mit dem Raumschiff etwa vier Tage. Insgesamt sind es hin und zurück zehn. Warum fliegt Orion nicht einfach deutlich schneller, um die Zeit für die Astronauten zu verkürzen?
Weil Geschwindigkeit und Flugbahn im All untrennbar zusammenhängen. In den Erdorbit kommt man mit rund 26.000 Kilometer pro Stunde, für den Weg Richtung Mond liegt man eher bei Größenordnungen um 40.000 km/h, bezogen auf die Erde. Man könnte auch schneller fliegen, aber wenn man am Mond ankommt, wäre man zu schnell für eine Umrundung. Das bedeutet, dass man später wieder zusätzlich abbremsen müsste. Aber das kostet Treibstoff, den man zusätzlich mitnehmen müsste, was Gewicht kostet und daher unpraktikabel ist.
Apropos Flugbahn, wie navigiert Orion eigentlich im All? Auf der Erde funktioniert das mit GPS, aber im All ja wohl nicht?
Bis zu einer gewissen Höhe kann man GPS noch nutzen - GPS-Satelliten fliegen in grob 20.000 Kilometern Höhe. Der Mond ist aber rund 380.000 Kilometer entfernt, also weit außerhalb davon. Orion nutzt deshalb Sensoren, die Erde, Mond, Sonne und Sternbilder erkennen, daraus berechnet der Bordcomputer die Position. Zusätzlich wird das Raumschiff vom Boden aus getrackt. Bei "Artemis 1" war das extrem präzise - wir mussten weniger korrigieren als geplant.
"Artemis 2" ist ja ein weiterer Schritt in Richtung Mondlandung. Was sind für Sie als Ingenieur die entscheidenden Fragen, die die Mission beantworten muss, damit mit der späteren Mission "Artemis 4" eine Landung gewagt werden kann?
Alles, was mit den Menschen an Bord zusammenhängt, muss im echten Betrieb verifiziert werden. In dem europäischen Servicemodul ist das Lebenserhaltungssystem, in dem Luft und Wasser gespeichert sind. Das muss alles funktionieren. Die Astronauten schwitzen zum Beispiel und diese Feuchtigkeit in der Luft muss verlässlich wieder verwertet werden. Dann gibt es auch Themen wie die Bordtoilette, die funktionieren muss. Hört sich banal an, aber das kann man nur mit Menschen an Bord testen.
Dazu muss die Steuerung des Raumschiffs gut funktionieren. Nach der Trennung von der Oberstufe im Erdorbit werden daher erst mal einige Manöver geflogen, im Prinzip ein Rendezvous- und Docking-Training ohne echtes Andocken. Das ist Vorbereitung für späteres Docking mit Landefähren und perspektivisch auch für die Gateway-Station, die um den Mond kreisen soll.
Sie haben es erwähnt, Europa liefert das Servicemodul für das Orion-Raumschiff. Was bedeutet diese Partnerschaft für die europäische Raumfahrt - und wie geht es nach "Artemis 2" weiter?
Für die Nasa ist das etwas Besonderes, weil erstmals eine kritische Missionskomponente von einer externen Agentur kommt. Ohne das europäische Servicemodul von Airbus aus Bremen fliegt Orion nicht. Das ist ein Vertrauensbeweis. Die Esa arbeitet naturgemäß stark über Kooperationen, weil sie die Interessen vieler Mitgliedsstaaten bündelt.
Nach "Artemis 2" folgt "Artemis 3", ein weiterer Testflug im erdnahen Orbit, und bei "Artemis 4" und "Artemis 5" sind dann auch Mondlandungen geplant. Dafür arbeitet die Nasa mit SpaceX von Elon Musk und Blue Origin von Jeff Bezos zusammen. Die Landung soll nach heutigem Planungsstand 2028 stattfinden. Danach soll die Mond-Raumstation Gateway gebaut werden, zu der Europa Module beiträgt. Für spätere Missionen wie "Artemis 4" und "5" sind auch europäische Astronautenflüge vorgesehen. Ein Deutscher soll ja als erster Esa-Astronaut auf einer dieser Missionen fliegen.
Das Verhältnis zu den USA verschlechtert sich ja zusehends. Könnte Europa - mit mehr Geld - aus Ihrer Sicht eigentlich ein eigenes Mondprogramm technisch stemmen?
Ja, mit politischem Willen und Budget. Einzelne Schlüsseltechnologien müssten gezielt entwickelt werden und man bräuchte eine größere Trägerrakete. Aber Europa kann Lebenserhaltungssysteme, Module und Raumfahrzeuge entwickeln, vieles ist da. Am Ende ist es vor allem eine Ressourcen- und Prioritätenfrage.
Mit Tobias Langener sprach Kai Stoppel