Eine kurze Geschichte der Tiere im Weltraum


Bevor Menschen tatsächlich ins All flogen, war eine der vorherrschenden Theorien über die Gefahren der Raumfahrt, dass Menschen möglicherweise nicht in der Lage seien, lange Perioden der Schwerelosigkeit zu überleben. Seit mehreren Jahren gibt es unter Wissenschaftlern eine ernsthafte Debatte über die Auswirkungen längerer Schwerelosigkeit. Amerikanische und russische Wissenschaftler nutzten Tiere, hauptsächlich Affen, Schimpansen und Hunde, um die Fähigkeit jedes Landes zu testen, einen lebenden Organismus in den Weltraum zu befördern und ihn lebend und unversehrt zurückzubringen.

Am 11. Juni 1948 startete eine V-2 von White Sands, New Mexico, mit Albert I, einem Rhesusaffen, ins All. Der Mangel an Fanfare und Dokumentation machte Albert zu einem unbesungenen Helden unter den Tierastronauten. Am 14. Juni 1949 erreichte ein zweiter V-2-Flug mit einem lebenden Affen des Air Force Aeromedical Laboratory, Albert II., eine Höhe von 133 Kilometer. Der Affe starb beim Aufprall. Am 31. August 1950 wurde eine weitere V-2 gestartet und trug eine nicht betäubte Maus, die im Flug fotografiert wurde und den Aufprall nicht überlebte. Am 12. Dezember 1949 wurde der letzte V-2-Affenflug in White Sands gestartet. Albert IV, ein Rhesusaffe, der an Überwachungsinstrumenten befestigt war, war die Nutzlast. Es war ein erfolgreicher Flug, bei dem der Affe bis zum Aufprall, bei dem er starb, keine negativen Auswirkungen hatte.

Am 20. September 1951 wurden ein Affe namens Yorick und 11 Mäuse nach einem Aerobee-Raketenflug über 72 Kilometer auf der Holloman Air Force Base in New Mexico geborgen. Yorick erlangte als erster Affe, der einen Raumflug überlebte, viel Aufmerksamkeit in der Presse.

Am 22. Mai 1952 wurden zwei philippinische Affen, Patricia und Mike, in einem Aerobee-Nasenteil auf der Holloman Air Force Base eingeschlossen. Patricia wurde in eine sitzende Position und Mike in eine Bauchposition gebracht, um Unterschiede in den Auswirkungen einer schnellen Beschleunigung festzustellen. Diese beiden Affen wurden mit einer Geschwindigkeit von 3200 Kilometer pro Stunde 58 Kilometer in die Höhe geschossen und waren die ersten Primaten, die eine so große Höhe erreichten. Auf diesem Flug befanden sich auch zwei weiße Mäuse, Mildred und Albert. Sie befanden sich in einer langsam rotierenden Trommel, in der sie während der Schwerelosigkeit „schweben“ konnten. Der Abschnitt mit den Tieren wurde mit dem Fallschirm sicher aus der oberen Atmosphäre geborgen. Patricia starb etwa zwei Jahre später eines natürlichen Todes und Mike starb 1967, beide im National Zoological Park in Washington, D.C.

Die Sowjets beobachteten genau, was die USA in den frühen 1950er Jahren mit ihren V-2- und Aerobee-Raketenprojekten machten. Der sowjetische Raketenpionier Sergei Korolev, sein biomedizinischer Experte Vladimir Yazdovsky und ein kleines Team stützten sich bei ihren Experimenten auf amerikanische biomedizinische Forschung und verwendeten für ihre ersten Tests Mäuse, Ratten und Kaninchen als Einwegpassagiere. Sie mussten Daten sammeln, um eine Kabine zu entwerfen, die einen Menschen in den Weltraum befördern sollte. Schließlich wählten sie für diese Testphase kleine Hunde aus. Man wählte Hunde gegenüber Affen, weil man der Meinung war, dass sie im Flug weniger zappelig seien. Ein Test mit zwei Hunden würde genauere Ergebnisse ermöglichen.

Zwischen 1951 und 1952 beförderten die sowjetischen Raketen der R-1-Serie insgesamt neun Hunde, wobei drei Hunde zweimal flogen. Jeder Flug beförderte zwei Hunde in hermetisch verschlossenen Behältern, die per Fallschirm geborgen wurden. Von diesen frühen Weltraumhunden sind einige namentlich in Erinnerung geblieben.

Am 15. August 1951 wurden Dezik und Tsygan („Zigeuner“) gestartet. Diese beiden waren die ersten suborbitalen Hundeastronauten. Sie wurden erfolgreich zurückgeholt. Anfang September 1951 wurden Dezik und Lisa gestartet. Dieser zweite frühe russische Hundeflug war erfolglos. Die Hunde starben, aber ein Datenrekorder überlebte. Korolev war über den Verlust dieser Hunde am Boden zerstört. Kurz darauf kamen Smelaya („Bold“) und Malyshka („Little One“) auf den Markt. Smelaya lief am Tag vor dem Start davon. Die Besatzung befürchtete, dass in der Nähe lebende Wölfe sie fressen würden. Einen Tag später kehrte sie zurück und der Testflug wurde erfolgreich fortgesetzt. Der vierte Teststart war ein Fehlschlag, bei dem zwei Hunde ums Leben kamen. Allerdings verlief im selben Monat der fünfte Teststart zweier Hunde erfolgreich. Am 15. September 1951 fand der sechste Start mit zwei Hunden statt. Einer der beiden Hunde, Bobik, entkam und ein Ersatz wurde in der Nähe der örtlichen Kantine gefunden. Sie war ein Köter und erhielt den Namen ZIB, das russische Akronym für „Ersatz für den vermissten Hund Bobik“. Die beiden Hunde erreichten 100 Kilometer und kehrten erfolgreich zurück. Andere Hunde, die mit dieser Flugserie in Verbindung gebracht wurden, waren Albina („Whitey“), Dymka („Smoky“), Modnista („Fashionable“) und Kozyavka („Gnat“).

Am 3. November 1957 schoss die Sowjetunion Sputnik 2 mit einem Hund namens Laika an Bord in die Erdumlaufbahn. Laika, russisch für „Husky“ oder „Barker“, hieß mit bürgerlichem Namen Kudryavka („Little Curly“). In den USA wurde sie schließlich „Muttnik“ genannt. Laika war ein kleiner, streunender Mischling, der von der Straße aufgelesen wurde. Sie wurde hastig trainiert und in einem Metallträger unter der zweiten Sputnik-Kugel an Bord gebracht. Es blieb keine Zeit, eine Strategie für den Wiedereintritt auszuarbeiten, und Laika starb nach ein paar Stunden. Im April 1958 verglühte Sputnik 2 schließlich in der äußeren Atmosphäre.

Die Tatsache, dass Laikas Tod während der Weltraumfahrt von vornherein geplant war, führte weltweit zu einer Debatte über Tierversuche und den Missbrauch von Tieren im Namen des wissenschaftlichen Fortschritts. Im Vereinigten Königreich rief die National Canine Defence League in regelmäßigen Abständen die Hundebesitzer Großbritanniens zu Schweigeminuten auf. Die Royal Society for the Prevention of Cruelty to Animals begann schon mit Protesten, bevor die Sowjetunion den Erfolg der Mission verkündete. Tierschutzgruppen forderten die Öffentlichkeit zu Demonstrationen vor sowjetischen Botschaften auf. Allerdings waren diese Proteste zu einem erheblichen Teil politisch motiviert und instrumentalisiert. Die negativen Reaktionen im Westen beunruhigten die Sowjetunion. Die Tierschutzdebatte wurde zu einer Gefahr, den Ruhm des Projekts erheblich zu schmälern. Deshalb war der politischen Führung der Sowjetunion daran gelegen, nur wenige Informationen über den tatsächlichen Ablauf der Mission nach außen dringen zu lassen. Stattdessen traten Regierungssprecher und Gesandte gezielt mit Falschinformationen an die Öffentlichkeit, um die Stimmung im Westen zu beruhigen. Im Ostblock gab es daher keine solche Kontroverse. Auch die sowjetischen Publikationen in den darauf folgenden Jahren stellten die Entscheidung nicht in Frage, die Hündin im Weltraum sterben zu lassen. Nach dem Ende des Kalten Krieges drückten jedoch zahlreiche Mitarbeiter im Sputnik-Projekt ihr Bedauern über Laikas Ableben aus. Oleg Gasenko, ehemals Laikas verantwortlicher Ausbilder und führender Raketentechniker, äußerte sich 1998 öffentlich zu Laikas Tod: „Je mehr Zeit vergeht, desto mehr tut es mir leid. Wir haben durch die Mission nicht genug gelernt, um den Tod des Hundes zu rechtfertigen.“

Zurück in den USA wurde am 23. April 1958 eine Maus in einem Thor-Able „Reentry 1“-Test als erster Start im Rahmen des Mouse in Able (MIA)-Projekts gestartet. Es ging verloren, als die Rakete nach dem Start von Cape Canaveral zerstört wurde. Der zweite Start der Serie war MIA-2, oder Laska, in einem Thor-Able „Reentry 2“-Test am 9. Juli 1958. Laska ertrug eine Beschleunigung von 60G und 45 Minuten Schwerelosigkeit, bevor sie starb. Wilkie, die dritte Maus in der MIA-Serie, ging nach dem Flug von Cape Canaveral am 23. Juli 1958 auf See verloren. Vierzehn Mäuse gingen verloren, als die Jupiter-Rakete, an der sie sich befanden, nach dem Start von Cape Canaveral am 16. September 1959 zerstört wurde.

Gordo, ein Totenkopfäffchen, wurde ebenfalls am 13. Dezember 1958, ein Jahr nach dem Start der Laika durch die Sowjets, mit einer Jupiter-Rakete 965 Kilometer hoch katapultiert. Gordos Kapsel wurde aber nie im Atlantik gefunden. Er starb bei der Wasserung, als ein Schwimmmechanismus versagte, aber Marineärzte sagten, Signale seiner Atmung und seinem Herzschlag bewiesen, dass Menschen einer ähnlichen Reise standhalten könnten.

Able, ein in den USA geborener Rhesusaffen, und Baker, ein südamerikanisches Totenkopfäffchen, folgten am 28. Mai 1959 an Bord einer Jupiter-Rakete. Die beiden Tiere wurden im Nasenkegel abgeschossen, auf eine Höhe von 483 Kilometer befördert und beide wurden unverletzt geborgen. Able starb jedoch am 1. Juni auf dem Operationstisch an den Folgen der Narkose, als Ärzte gerade dabei waren, eine Elektrode unter ihrer Haut zu entfernen. Baker starb 1984 im Alter von 27 Jahren an Nierenversagen.

Vier schwarze Mäuse wurden am 3. Juni 1959 mit Discoverer 3 gestartet, einem Teil des Corona-Programms der US-Spionagesatelliten, das von der Vandenberg Air Force Base mit einer Thor Agena-A Rakete gestartet wurde. Dies war der einzige Discoverer-Flug mit einer Tiernutzlast. Die Mäuse starben, als die Agena-Oberstufe nach unten schoss und das Fahrzeug in den Pazifischen Ozean trieb. Der erste Startversuch wurde abgebrochen, nachdem die Telemetrie keine Anzeichen von Aktivität in der Kapsel anzeigte und die erste Besatzung aus vier schwarzen Mäusen tot aufgefunden wurde. Die Mäusekäfige waren mit Krylon besprüht worden, um raue Kanten abzudecken, und die Mäuse fanden das Krylon schmackhafter als ihr Futter und hatten eine Überdosis davon eingenommen. Der zweite Startversuch mit einer Ersatzmauscrew wurde abgebrochen, als der Feuchtigkeitssensor in der Kapsel 100 Prozent Luftfeuchtigkeit anzeigte. Als die Kapsel geöffnet wurde, stellte sich heraus, dass sich der Sensor unter einem der Mäusekäfige befand. Es war nicht möglich, den Unterschied zwischen Wasser und Mäuseurin zu unterscheiden. Nachdem der Sensor ausgetrocknet war, konnte der Start fortgesetzt werden.

Sam, ein Rhesusaffe, war einer der bekanntesten Affen des Weltraumprogramms. Sein Name war ein Akronym für die U.S. Air Force School of Aviation Medicine auf der Brooks Air Force Base, Texas. Er wurde am 4. Dezember 1959 in einer zylindrischen Kapsel innerhalb der Mercury-Raumsonde auf einer Little-Joe-Rakete gestartet, um das Rettungsrakete (Launch Escape System, LES) zu testen. Ungefähr eine Minute nach Beginn des Fluges brach die Mercury-Kapsel mit einer Geschwindigkeit von 5930 Kilometer pro Stunde von der Trägerrakete Little Joe ab. Nachdem die Raumsonde eine Höhe von 82 Kilometer erreicht hatte, landete sie sicher im Atlantik. Einige Stunden später erholte sich Sam, ohne dass die Reise irgendwelche Beschwerden verursachte. Später wurde er in die Kolonie zurückgebracht, in der er ausgebildet wurde, wo er im November 1982 starb und seine sterblichen Überreste eingeäschert wurden.

Miss Sam, ein weiterer Rhesusaffe und Sams Gefährtin, wurde am 21. Januar 1960 zu einem weiteren Test des LES freigelassen. Die Merkurkapsel erreichte eine Geschwindigkeit von 2897 Kilometer pro Stunde und eine Höhe von14,5 Kilometer. Nach der Landung im Atlantischen Ozean 17 Kilometer vom Startplatz entfernt wurde Miss Sam ebenfalls in insgesamt gutem Zustand geborgen. Anschließend wurde sie in ihre Ausbildungskolonie zurückgebracht. Was danach mit ihr geschah ist unbekannt.

Miss Sam mit Glasfasercouch wird für den Little Joe 1B-Flug in einen Container gelegt. Foto: NASA

In der Sowjetunion wurden inzwischen auch mehr Hunde getestet. Am 28. Juli 1960 wurden Bars („Panther“ oder „Lynx“) und Lisichka („Little Fox“) mit einem Korabl Sputnik, einem Prototyp der bemannten Raumsonde Wostok, gestartet. Der Booster explodierte beim Start und tötete die beiden Hunde. Am 19. August 1960 wurden Belka („Eichhörnchen“) und Strelka („Kleiner Pfeil“) zusammen mit einem grauen Kaninchen, 40 Mäusen, 2 Ratten und 15 Flaschen Fruchtfliegen und Pflanzen auf Sputnik 5 oder Korabl Sputnik 2 gestartet. Strelka brachte später einen Wurf von sechs Welpen zur Welt, von denen einer JFK als Geschenk für seine Kinder geschenkt wurde. Pchelka („Kleine Biene“) und Muska („Kleine Fliege“) wurden am 1. Dezember 1960 zusammen mit Mäusen, Insekten und Pflanzen an Bord von Sputnik 6 oder Korabl Sputnik 3 gestartet. Beim Wiedereintritt verglühten die Kapsel und die Tiere. Am 22. Dezember 1960 versuchten sowjetische Wissenschaftler, Damka („Kleine Dame“) und Krasavka („Schönheit“) mit einem Korabl-Sputnik zu starten. Allerdings versagte die obere Raketenstufe und der Start wurde abgebrochen. Die Hunde wurden nach ihrem ungeplanten suborbitalen Flug sicher geborgen. Am 9. März 1961 wurde ein weiterer russischer Hund, Tschernuschka („Blackie“), auf Sputnik 9 oder Korabl Sputnik 4 gestartet. Tschernuschka wurde von einer Kosmonautenattrappe, einigen Mäusen und einem Meerschweinchen ins All begleitet. Zvezdochka („Kleiner Stern“) wurde am 25. März 1961 an Bord von Sputnik 10 oder Korabl Sputnik 5 gestartet. Der Hund flog mit dem simulierten Kosmonauten „Ivan Ivanovich“ nach oben und testete erfolgreich die Struktur und Systeme des Raumfahrzeugs.

Am 31. Januar 1961 war Ham, dessen Name ein Akronym für Holloman Aero Med war, der erste Schimpanse im Weltraum, an Bord der Mercury-Redstone-Rakete auf einem suborbitalen Flug, der dem von Alan Shepard sehr ähnlich war. Ham wurde 1959 aus den französischen Camaroons in Westafrika, wo er im Juli 1957 geboren wurde, zur Holloman Air Force Base in New Mexico gebracht. Der ursprüngliche Flugplan sah eine Höhe von 185 Kilometer und Geschwindigkeiten von bis zu 7081 Kilometer pro Stunde vor. Aufgrund technischer Probleme erreichte das Raumschiff mit Ham jedoch eine Höhe von 253 Kilometer und eine Geschwindigkeit von 9426 Kilometer pro Stunde und landete 679 Kilometer unterhalb der Reichweite statt der erwarteten 467 Kilometer. Ham zeigte während seines Fluges gute Leistungen und stürzte 96 Kilometer vom Bergungsschiff entfernt in den Atlantischen Ozean. Während eines 16,5-minütigen Fluges erlebte er insgesamt 6,6 Minuten Schwerelosigkeit. Eine ärztliche Untersuchung nach dem Flug ergab, dass Ham leicht müde und dehydriert war, ansonsten aber in guter Verfassung. Hams Mission ebnete den Weg für den erfolgreichen Start von Amerikas erstem menschlichen Astronauten, Alan B. Shepard Jr., am 5. Mai 1961. Nach Abschluss einer gründlichen medizinischen Untersuchung wurde Ham 1963 im Washington Zoo ausgestellt, wo er bis zum 25. September 1980 alleine lebte. Anschließend wurde er in den North Carolina Zoological Park in Asheboro verlegt. Nach seinem Tod am 17. Januar 1983 wurde Hams Skelett zur weiteren Untersuchung durch das Pathologische Institut der Streitkräfte aufbewahrt. Seine anderen sterblichen Überreste wurden respektvoll vor der International Space Hall of Fame in Alamogordo, New Mexico, beigesetzt.

Der 3-Jahre alte Schimpanse Ham mit seinen Trainern auf der Biopack-Liege für den suborbitalen Mercury-Redstone 2 (MR-2) Testflug. Foto: NASA

Goliath, ein eineinhalb Pfund schweres Totenkopfäffchen, wurde am 10. November 1961 mit einer Atlas E-Rakete der Luftwaffe abgefeuert. Der SPURT-Affe (Small Primate Unrestrained Test) wurde getötet, als die Rakete 35 Sekunden nach dem Start vom Safety Officer gesprengt wurde.

Enos war der erste Schimpanse, der am 29. November 1961 an Bord einer Mercury Atlas-Rakete die Erde umkreiste. Obwohl der Missionsplan ursprünglich drei Umlaufbahnen vorsah, waren die Fluglotsen aufgrund eines defekten Triebwerks und anderer technischer Schwierigkeiten gezwungen, den Flug von Enos nach zwei Umlaufbahnen abzubrechen. Enos wurde 75 Minuten nach der Wasserung vom Hubschrauber abgeholt. Es wurde festgestellt, dass er sich in einem guten Gesamtzustand befand und sowohl er als auch die Mercury-Raumsonde gute Leistungen erbrachten. Seine Mission schloss die Tests für einen bemannten Orbitalflug ab, die John Glenn am 20. Februar 1962 durchführte. Enos starb 11 Monate nach seinem Flug auf der Holloman Air Force Base an einem nicht weltraumbedingten Fall von Ruhr.

Am 18. Oktober 1963 schickten französische Wissenschaftler die erste Katze mit einer Veronique AGI-Höhenforschungsrakete Nr. 47 ins All. Die Katze namens Félicette konnte nach einem Fallschirmabstieg erfolgreich geborgen werden, doch ein zweiter Katzenflug am 24. Oktober stieß auf Schwierigkeiten.

Zurück in der Sowjetunion wurden die Hunde Veterok („Brise“) und Ugoyok („Kleines Stück Kohle“) am 22. Februar 1966 von der Sowjetunion an Bord von Kosmos 110 gestartet. Der Flug war eine Auswertung längerer Auswirkungen während der Raumfahrt der Strahlung des Van-Allen-Gürtels auf Tiere. 21 Tage im Weltraum gelten immer noch als Hunderekord und wurden erst im Juni 1974 mit dem Flug von Skylab 2 von Menschen übertroffen.

Im Jahr 1968 wandte sich die UdSSR für die ersten Passagiere ihres neuen, bemannten Mondschiffs erneut dem Tierreich zu. Der erste erfolgreiche Start von Zond („Sonde“) erfolgte am 15. September 1968 mit dem Start von Zond 5. Der Flug umfasste eine biologische Ladung aus Schildkröten, Weinfliegen, Mehlwürmern, Pflanzen, Samen, Bakterien und anderen Lebewesen. Am 18. September 1968 flog die Raumsonde um den Mond. Am 21. September 1968 drang die Wiedereintrittskapsel in die Erdatmosphäre ein, wurde aerodynamisch abgebremst und löste in 7 km Höhe Fallschirme aus. Die Kapsel wasserte im Indischen Ozean und konnte erfolgreich geborgen werden, doch ein Ausfall des Wiedereintrittsleitsystems führte dazu, dass die biologischen Proben einem ballistischen 20G-Wiedereintritt ausgesetzt waren. Zond 6 wurde am 10. November 1968 zu einem Mondvorbeiflug gestartet. Die Raumsonde trug eine ähnliche biologische Nutzlast wie Zond 5. Zond 6 flog am 14. November 1968 um den Mond. Leider führte ein technisches Problem zum Verlust der Kabinenatmosphäre und zur Zerstörung der biologischen Proben.

Von 1966 bis 1969 starteten die USA drei Missionen der Biosatellitenserie. Insgesamt waren sechs Flüge geplant. Die erste Mission der Biosatellite-Serie, Biosatellite I, wurde am 14. Dezember 1966 von Cape Kennedy aus mit einer Delta-Rakete gestartet. Die wissenschaftliche Nutzlast, bestehend aus 13 ausgewählten Biologie- und Strahlungsexperimenten, wurde während des 45-stündigen Erdorbitalflugs der Schwerelosigkeit ausgesetzt. Experimentelle Biologiepakete auf dem Raumschiff enthielten eine Vielzahl von Exemplaren, darunter Insekten, Froscheier, Mikroorganismen und Pflanzen. Der Wiedereintritt in die Erdatmosphäre gelang nicht, da die Retrorakete nicht zündete und der Biosatellit nie geborgen wurde. Obwohl nicht alle Missionsziele erreicht wurden, sorgte die Erfahrung mit Biosatellite I aufgrund der hervorragenden Leistung in den meisten anderen Bereichen für technisches Vertrauen in das Programm.

Bevor Biosatellite II am 7. September 1967 von Cape Kennedy aus gestartet wurde, wurden Verbesserungen an Hardware, Tests vor dem Start und Verfahren vorgenommen. Die geplante dreitägige Mission wurde wegen der Gefahr eines Tropensturms im Bergungsgebiet und wegen eines Kommunikationsproblems zwischen der Raumsonde und den Ortungssystemen vorzeitig abgesagt. Es trug eine ähnliche biologische Nutzlast wie Biosatellit I. Das Hauptziel der Biosatellit II-Mission bestand darin, festzustellen, ob Organismen in der Mikrogravitation empfindlicher oder weniger empfindlich auf ionisierende Strahlung reagieren als auf der Erde. Um diese Frage zu untersuchen, wurde einer Gruppe von Experimenten, die im vorderen Teil des Raumfahrzeugs montiert waren, eine künstliche Strahlungsquelle (Strontium 85) zugeführt.

Das letzte Raumschiff der Serie, Biosatellite III, wurde am 28. Juni 1969 gestartet. An Bord befand sich ein einzelner männlicher Zopfaffe (Macaca nemestrina) namens Bonnie mit einem Gewicht von 6 kg für eine geplante 30-tägige Mission. Ziel der Mission war es, die Auswirkungen der Raumfahrt auf den Gehirnzustand, die Verhaltensleistung, den Herz-Kreislauf-Status, den Flüssigkeits- und Elektrolythaushalt sowie den Stoffwechselzustand zu untersuchen. Nach knapp neun Tagen im Orbit wurde die Mission jedoch aufgrund des sich verschlechternden Gesundheitszustands des Subjekts abgebrochen. Bonnie starb acht Stunden nach seiner Genesung an einem Herzinfarkt, der durch Dehydrierung verursacht wurde.

Nach der bemannten Mondlandung von Apollo 11 beschränkte sich die Rolle der Tiere auf den Status „biologischer Nutzlast“. Das Artenspektrum erweiterte sich und umfasste Kaninchen, Schildkröten, Insekten, Spinnen, Fische, Quallen, Amöben und Algen. Obwohl sie immer noch in Tests verwendet wurden, die sich mit weitreichenden gesundheitlichen Auswirkungen im Weltraum, der Gewebeentwicklung und der Paarung in einer Schwerelosigkeitsumgebung usw. befassten, schafften es Tiere nicht mehr auf die Titelseiten. Eine Ausnahme bildete einer der letzten Apollo-Flüge, Skylab 3, der am 28. Juli 1973 startete. An Bord waren Anita und Arabella, zwei gewöhnliche Kreuzspinnen. Es wurden Tests durchgeführt, um die erfolgreichen Versuche der Spinnen, im Weltraum Netze zu spinnen, aufzuzeichnen.

Von 1973 bis 1996 startete Russland bzw. sein Vorgänger, die Sowjetunion, eine Reihe von Biowissenschaftssatelliten namens Bion. Zu den Forschungspartnern gehörten Österreich, Bulgarien, Kanada, China, die Gemeinschaft Unabhängiger Staaten, die Tschechoslowakei, Ostdeutschland, die Europäische Weltraumorganisation, Frankreich, Deutschland, Ungarn, Litauen, Polen, Rumänien, die Ukraine und die Vereinigten Staaten. Das Bion-Raumschiff ist ein modifizierter Wostok-Typ und wird mit einer Sojus-Rakete vom Kosmodrom Plessezk im Norden Russlands gestartet.

Bion-Missionen werden typischerweise unter dem Dachnamen Kosmos geführt, der für eine Vielzahl unterschiedlicher Satelliten, darunter auch Spionagesatelliten, verwendet wird. Der erste Bion-Start war Kosmos 605 am 31. Oktober 1973. Der Satellit beförderte auf einer 22-tägigen Mission Schildkröten, Ratten, Insekten und Pilze. Andere Missionen transportierten auch Pflanzen, Schimmel, Wachteleier, Fische, Molche, Frösche, Zellen und Samen.

Beginnend mit Bion 6 (Kosmos 1514) beförderten diese Missionen Affenpaare. Bion 6/Kosmos 1514 wurde am 14. Dezember 1983 gestartet und beförderte die Affen Abrek und Bion auf einem fünftägigen Flug. Bion 7/Kosmos 1667 wurde am 10. Juli 1985 gestartet und beförderte die Affen Verny („Faithful“) und Gordy („Proud“) auf einem siebentägigen Flug. Bion 8/Kosmos 1887 wurde am 29. September 1987 gestartet und beförderte die Affen Yerosha („Drowsy“) und Dryoma („Shaggy“) auf einem 13-tägigen Flug. Yerosha befreite sich teilweise von seinen Fesseln und erkundete während der Mission seinen Orbitalkäfig. Beim Wiedereintritt verfehlte Bion 8 seinen Landepunkt um 1850 Meilen, was aufgrund des kalten Wetters zum Tod mehrerer Fische an Bord führte. Bion 9/Kosmos 2044 wurde am 15. September 1989 gestartet und beförderte die Affen Zhakonya und Zabiyaka („Unruhestifter“) auf einem 14-tägigen Flug. Temperaturprobleme an Bord führten zum Ausfall von Ameisen- und Regenwurmexperimenten.

Bion 10/Kosmos 2229 wurde am 29. Dezember 1992 gestartet und beförderte die Affen Krosh („Tiny“) und Ivasha auf einem 12-tägigen Flug. Bion 10 wurde zwei Tage früher geborgen, da es Probleme mit der Temperaturkontrolle gab, die zu unannehmbar hohen Temperaturen an Bord führten. Sieben von fünfzehn Kaulquappen an Bord starben an den Folgen der hohen Temperaturen. Beide Affen wurden wegen Dehydrierung behandelt und erholten sich. Ein Affe erlitt ebenfalls Gewichtsverlust, als er drei Tage lang ohne Nahrung auskam. Bion 11 wurde am 24. Dezember 1996 gestartet und beförderte die Affen Lapik und Multik („Cartoon“) auf einem 14-tägigen Flug. Tragischerweise starb Multik am Tag nach der Kapselbergung während seiner medizinischen Operation und Untersuchung nach der Landung. Multiks Tod warf neue Fragen hinsichtlich der Ethik der Verwendung von Tieren zu Forschungszwecken auf. Die NASA hat ihre Teilnahme an einer geplanten Bion-12-Mission abgesagt.

Von 1983 bis zum Ende des Shuttle Programms hat das Space Shuttle über zwei Dutzend Spacelab-Experimentierpakete in seiner Nutzlastbucht geflogen. Zu den Life-Science-Spacelab-Missionen gehörten Experimente mit menschlichen Astronauten sowie den auf diesen Missionen mitgeführten Tieren und Insekten. STS-51-B (Spacelab-3) startete am 29. April 1985. STS-61-A (Spacelab-D1) startete am 30. Oktober 1985. STS-40 (Spacelab Life Sciences 1 SLS-1) startete am 5. Juni 1991. STS-42 (International Microgravity Laboratory-1, IML-1) startete am 22. Januar 1992. STS-47 (Spacelab-J), ein Joint Venture zwischen der NASA und der National Space Development Agency of Japan (NASDA), startete am 12. September 1992. STS-65 (IML-2) startete am 8. Juli 1994. Ein biologischer Nutzlastrekord wurde am 17. April 1998 aufgestellt, als sich über zweitausend Lebewesen der siebenköpfigen Besatzung des Shuttles Columbia (STS-90) für sechzehn Tage anschlossen. Tagesmission intensiver neurologischer Tests (NEUROLAB). In den letzten 50 Jahren haben amerikanische und sowjetische Wissenschaftler die Tierwelt für Tests genutzt. Trotz der Verluste haben diese Tiere den Wissenschaftlern enorm viel mehr beigebracht, als ohne sie möglich gewesen wäre. Ohne Tierversuche in den frühen Tagen des bemannten Raumfahrtprogramms hätten die sowjetischen und amerikanischen Programme große Verluste an Menschenleben erleiden können. Diese Tiere erwiesen ihren jeweiligen Ländern einen Dienst, den kein Mensch hätte erbringen können oder wollen. Sie gaben ihr Leben und/oder ihren Dienst im Namen des technologischen Fortschritts und ebneten so den Weg für die zahlreichen Vorstöße der Menschheit ins All.

Das Starship Großraketenprojekt von SpaceX


Im Süden von Texas errichtete SpaceX ein Startgelände und eine Fabrik, in der seit Ende 2019 Starship-Prototypen gefertigt werden. In den Jahren 2020 und 2021 fanden dort mehrere atmosphärische Testflüge der oberen Stufe statt. Die ersten beiden Starts von Prototypen der kompletten Rakete im April und November 2023 endeten jeweils nach einigen Minuten mit einer Zerstörung beider Stufen.

Starship ist ein Großraketenprojekt des amerikanischen Raumfahrtunternehmens SpaceX. Die Rakete besteht aus dem Booster Super Heavy und einer ebenfalls Starship genannten oberen Stufe, die zugleich als Raumschiff dienen soll. Beide Stufen werden durch Triebwerke des Typs Raptor angetrieben.

Die Entwicklung des Starship-Raketensystems zielt darauf ab, dass es alle Missionen übernehmen kann, die bislang von Falcon 9, Falcon Heavy und Dragon 2 geflogen werden. Es wird eine Transportkapazität für schwere Nutzlasten von über 200 t, mindestens aber über 100 t in niedrige Erdorbits (LEO) und 21 t in eine geostationäre Transferbahn angestrebt. Das Raumschiff Starship soll darüber hinaus auch auf anderen Himmelskörpern sowohl mit als auch ohne Atmosphäre landen und von dort wieder starten können. So wählte die NASA das Starship als Mondlandefähre für die geplanten Missionen Artemis 3 und Artemis 4.

Ein Kernelement des Konzepts ist die volle Wiederverwendbarkeit aller Raketenbestandteile, mit der ein besonders kostengünstiger Betrieb der Rakete realisiert werden soll. Mit zunehmender Anzahl an Wiederverwendungen verringern sich die Kosten pro Start, da sich die Herstellungskosten auf eine größere Anzahl von Nutzungen aufteilen. Lediglich die variablen Kosten z. B. für Treibstoff und Wartung fallen jeweils in voller Höhe an. Die Planungen für das Interplanetary Transport System zielten auf eine zwölfmalige Wiederverwendbarkeit des bemannten interplanetaren Raumschiffs, eine hundertmalige Wiederverwendung einer als Tankschiff modifizierten Version und bis zu 1000 Starts der Erststufe ab. Zum Vergleich: Bei der Falcon 9 war ein Ziel von zehn Wiederverwendungen ausgegeben; erreicht wurden bislang achtzehn Starts derselben Erststufe (Stand: November 2023).

Die als Super Heavy oder „Booster“ bezeichnete erste Stufe ist mit 33 Raptor-Triebwerken ausgerüstet, die beim Start alle zum Einsatz kommen. Eine innere Gruppe von 13 Triebwerken ist schwenkbar angebracht und übernimmt die Schubvektorsteuerung. Die Erststufe soll nach ihrer Abtrennung zur Erde zurückfliegen.

SpaceX möchte versuchen, die Erststufe in einer Fangvorrichtung direkt am Startturm auf der Startrampe landen zu lassen, um einen schnellen Neustart zu ermöglichen. Dadurch würden auch das Gewicht und die Kosten für Landebeine eingespart.

Ein Prototyp der Rakete auf dem Startplatz (2022). Foto: Hotel Marmot/Wikipedia

Für die tragende Struktur und die Tanks sah die ursprüngliche Planung kohlenstofffaserverstärkten Kunststoff (CFK) vor. Ab Ende 2018 wurde zu einer Edelstahlbauweise gewechselt. Die Konstruktion ist einwandig ausgeführt, das heißt, die Tankhülle ist gleichzeitig die Außenhülle der Rakete, zudem sind Sauerstoff- und Methantank nur mit einem einfachen Blechschott getrennt.

Die geplante Triebwerksauslegung der Oberstufe – des Starship wechselte mehrmals. Mit Beginn der Fertigung von flugfähigen Prototypen legte sich SpaceX auf die Verwendung von sechs Raptor-Triebwerken fest, drei davon identisch mit denen der Erststufe und drei vakuumoptimierte Motoren – kurz RVac genannt – mit wesentlich größerer Düse. Wie bei der Super Heavy dient eine innere Gruppe von einzeln schwenkbaren Triebwerken, um die herum die starr befestigten übrigen Motoren angeordnet werden, zur Schubvektorsteuerung. Lageveränderungen während des Raumflugs sollen mit kleineren Steuertriebwerken erfolgen, die aus separaten Hochdrucktanks ebenfalls mit Flüssigsauerstoff und Methan versorgt werden. Die Triebwerke des Starship zünden noch vor der Stufentrennung, um den Geschwindigkeitsverlust während einer antriebslosen Flugphase zu vermeiden und so höhere Nutzlasten zu ermöglichen (sogenanntes hot staging, „heiße Stufentrennung“). Oben auf der Erststufe ist dazu ein Gitterring montiert, durch den die Starship-Triebwerksabgase entweichen können.

Die Außenhülle entwickelte sich wie bei der Super Heavy von einem CFK-Entwurf zu einer Konstruktion aus zusammengeschweißten Blechen aus rostfreiem Chromnickelstahl (Typ 304L). Dieses Material ist bei sehr hohen und sehr niedrigen Temperaturen wesentlich stabiler als CFK und kann den Infrarotanteil der Sonnenstrahlung im All zum größten Teil reflektieren. Zudem ist Stahl weitaus preiswerter und einfacher als CFK zu verarbeiten. Anfangs wurden vier Millimeter dicke Bleche verwendet, doch das sollte im späteren Verlauf auf 3 Millimeter verringert werden, um Gewicht einzusparen. Die Unterseite des Starship ist mit keramischen Hitzeschutzkacheln versehen.

Im Gegensatz zu herkömmlichen Raketenkonstruktionen ist die Oberstufe des Starship-Systems fest mit der Nutzlastsektion verbaut, sodass beide eine Einheit bilden. Der Durchmesser beträgt 9 Meter, und als maximale Nutzlastmasse sind über 100 Tonnen geplant. Eine volle Nutzung des Treibstofftanks und der Transportkapazität für interplanetare Flüge soll möglich werden, indem weitere Raumschiffe (Tanker) den Treibstoff in Portionen in den Erdorbit transportieren und dort das Raumschiff etwa für einen Flug zum Mars betanken.

Das Starship verfügt über vier seitliche, flügelähnliche Brems- und Steuerflächen für Landungen auf Planeten mit Atmosphäre. Zwei kleine sind ähnlich Canards am vorderen (beim Start oberen) Ende des Raumschiffs angebracht, zwei größere am hinteren Ende. Diese Klappen wirken nach demselben Prinzip wie die Arme und Beine eines Fallschirmspringers: Während das Raumschiff mit dem „Bauch“ (der mit Hitzeschutz versehenen Seite) voran nach unten fällt, werden die Klappen unabhängig voneinander bewegt, um es in der Waagerechten bzw. dem gewünschten Anstellwinkel zu halten. In der Endphase des Landeanflugs dreht sich das Schiff um 90 Grad um die Querachse, fliegt rückwärts und landet wie die Falcon 9 mit Triebwerksbremsung, aber in Fangarmen des Startturms anstatt auf Landebeinen. Nur bei den ersten Testflügen von Prototypen wurden Landebeine genutzt. Bei der Rückkehr von interplanetaren Flügen soll das Starship mit Atmosphärenbremsung landen, das heißt, vor dem Landen mehrmals in die Erdatmosphäre eintauchen, um schrittweise die Bewegungsenergie abzubauen ohne zu überhitzen.

Die Oberstufe ist in mindestens sechs verschiedenen Ausführungen geplant: Als Starlink-Frachter, als Frachter für große Nutzlasten, als Tanker, als orbitales Treibstoffdepot, als Raumschiff für Personen- und Frachttransporte und als Mondlandefähre.

Ein erster Test des Gesamtsystems („Intergrated Flight Test 1“, IFT-1) fand am 20. April 2023 statt. Dabei sollte das Starship SN24 nahezu Orbitalgeschwindigkeit erreichen. Nach einer teilweisen Erdumrundung sollte es im Pazifik wassern. Während der ersten Flugminuten entstand jedoch ein Brand in der Triebwerkssektion der Erststufe, der die Verbindung der Triebwerke zum Bordcomputer unterbrach. Bis zu sechs der 33 Erststufentriebwerke fielen aus, und die meisten anderen waren nicht mehr steuerbar. Oberhalb von 30 km Höhe geriet die Rakete daher ins Taumeln. Etwa vier Minuten nach dem Abheben wurde sie durch Auslösung der Selbstzerstörungssysteme beider Stufen gesprengt Die Selbstzerstörung erfolgte unplanmäßig mit einer Verzögerung von 40 Sekunden. Trümmerteile der beim Start zerstörten Betonbodenplatte der Startrampe verteilten sich auf einer Fläche von 155 Hektar im umliegenden Naturschutzgebiet; zudem entstand auch dort ein Brand. SpaceX untersuchte diese Vorfälle unter Überwachung durch die Luftfahrtaufsichtsbehörde FAA und erarbeitete mit der FAA 63 „Korrekturmaßnahmen“, von denen 57 vor dem nächsten Starship-Start umzusetzen waren und umgesetzt wurden. Die FAA sieht sich durch die Auswirkungen des Startversuchs ihrerseits mit Klagen von Umweltschutzgruppen konfrontiert, die ihr mangelhafte Sorgfalt bei der Genehmigung vorwerfen.

Erster Testflug am 20. April 2023. Foto: Osunpokeh/Wikipedia

Um erneute Schäden am Startplatz zu vermeiden, versah SpaceX diesen mit einer Bodenplatte aus Stahl und mit einem Wasserüberflutungssystem, wie es bei anderen Raketenstartplätzen ohne Flammenschacht üblich ist. Durch die Prüfung der 57 „Korrekturmaßnahmen“ und die nötige Umweltverträglichkeitsprüfung des Überflutungssystems verzögerte sich die Genehmigung des nächsten Testflugs um etwa zwei Monate.

Der zweite Testflug des Gesamtsystems („Intergrated Flight Test 2“, IFT-2) fand am 18. November 2023 statt. Geplant war eine Wiederholung von IFT-1 mit teilweiser Erdumrundung und Wasserung des Starship bei Hawaii. Zudem sollte erstmals eine Stufentrennung im Hot-Staging-Verfahren erprobt werden, bei dem die Triebwerke der oberen Raketenstufe bereits vor der Trennung zünden. Im Gegensatz zum ersten Startversuch funktionierten diesmal alle 33 Super-Heavy-Triebwerke.

Beim zweiten Testflug (IFT-2) zündeten alle 33 Raptor Triebwerke der Erststufe (Super Heavy). Foto: SpaceX

Das Hot Staging verlief planmäßig und der Booster kehrte um, um im Golf von Mexiko zu wassern, brach jedoch einige Sekunden später auseinander. Das Starship beschleunigte weiter, auch nachdem es die geplante Flughöhe von ungefähr 150 Kilometern erreicht hatte. Nach etwa acht Flugminuten und bei einer Geschwindigkeit von rund 24.000 km/h erkannte der Bordcomputer des Raumfahrzeugs eine Fehlfunktion und löste die Sprengladungen zur Selbstzerstörung aus. Zum besseren Schutz des Boosters vor den Triebwerksabgasen des Starship erwog SpaceX bereits vor dem Start von IFT-2 den Einbau eines abwerfbaren Hitzeschildes, der bei diesem Testflug aber noch nicht vorhanden war.

OSIRIS-REx (Origins Spectral Interpretation Resource Identification Security – Regolith Explorer)


OSIRIS-REx hatte als primäres Missionsziel, Proben von der Asteroidenoberfläche des Asteroiden Bennu zur Erde zurückzubringen. Bennu ist ein erdnaher Asteroid mit einem Durchmesser von 494 m und einer kohlenstoffreichen und dunklen Oberfläche.

Nach New Horizons und Juno ist OSIRIS-REx die dritte Raumsonde des New-Frontiers-Programms. Die Entscheidung für die Mission wurde im Mai 2011 bekannt gegeben, nachdem sie sich in einem Auswahlverfahren gegen einen Venus-Lander durchgesetzt hatte, der die Atmosphäre und eine Bodenprobe untersuchen sollte (Venus In-Situ Explorer), und gegen eine Sonde, die Materialproben aus dem Südpol-Aitken-Becken des Mondes zur Erde bringen sollte (MoonRise).

OSIRIS-REx wurde vom US-amerikanischen Technologiekonzern Lockheed Martin gebaut, im Oktober 2015 fertiggestellt, anschließend umfangreich getestet und am 8. September 2016 mit einer Atlas-V-Rakete gestartet.

A Rückkehrkapsel, B TAGSAM, C Sondenkörper, D Solarmodule, E Parabolantenne; f Triebwerke, 
g Sternsensoren, h Antenne, j Antenne, k Heliumtank; 1 Lidar, 2 OLA, 3 OCAMS, 4 OTES, 5 OVIRS. Grafik: NASA

Die Instrumente von OSIRIS-REx:

  • OCAMS (OSIRIS-REx Camera Suite), bestehend aus drei Kameras
  • OVIRS (OSIRIS-REx Visible and IR Spectrometer), ein Spektrometer für Infrarot und den Bereich des sichtbaren Lichts,
  • OTES (OSIRIS-REx Thermal Emission Spectrometer), ein Spektrometer für Wärmestrahlung,
  • OLA (OSIRIS-REx Laser Altimeter), ein Laser-Altimeter,
  • REXIS (Regolith X-ray Imaging Spectrometer), ein Röntgenspektrometer
  • TAGSAM (Touch-And-Go Sample Acquisition Mechanism), der Sammelmechanismus für die Materialproben von Bennus Oberfläche

Ein Jahr nach dem Start flog sie am 22. September 2017 für ein Swing-by wieder in 17.000 km Entfernung an der Erde vorbei, am 3. Dezember 2018 erreichte sie den Asteroiden Bennu.

Am 31. Dezember 2018 trat die Sonde in einen Orbit im Abstand von etwa 1,75 km vom Asteroidenkern ein. Für einen Orbit brauchte die Sonde zirka 62 Stunden. Bennu ist das kleinste Objekt im All, das je von einer Sonde umkreist wurde, und so nah wurde zudem noch kein Himmelskörper umkreist.

Während der etwa 500 Tage dauernden Beobachtungsphase wurde die Umlaufbahn schrittweise bis auf 700 m abgesenkt. Am 6. Oktober 2020 manövrierte die Sonde in eine Bahn mit der nächsten Stelle von nur 374 Meter über der Oberfläche von Bennu. Somit hatte sie die nächste Umlaufbahn zu einem Asteroiden erreicht, die je aufgestellt wurde. Die Umlaufbahn wurde im Rahmen der Vorbereitungen für das TAG-Manöver (Touch-and-Go) erreicht, bei dem die Sonde Proben von der Oberfläche des Asteroiden nehmen würde. Sie blieb 2 Tage in dieser Umlaufbahn. Jeder Quadratzentimeter des Asteroiden wurde gescannt, auch um einen geeigneten Platz für die Materialprobenentnahme zu finden. Geplant war, mindestens 60 g Regolith-Gestein und zusätzlich 26 cm³ feinkörnigen Oberflächenstaub einzusammeln.

Am 20. Oktober 2020 näherte sich OSIRIS-REx dem Asteroiden bis auf wenige Meter, klappte einen Roboterarm namens TAGSAM (Touch-And-Go Sample Acquisition Mechanism) aus, berührte die Oberfläche des Asteroiden etwa fünf Sekunden lang und stieß dabei unter Druck gesetzten Stickstoff aus, um Probenmaterial aufzuwirbeln und einzufangen. Bei der Probenentnahme drang der Entnahmekopf ca. 50 cm in die Oberfläche des Asteroiden ein. Die tatsächlich gesammelte Menge wurde mithilfe von Kamerabildern und Trägheitsversuchen mit der beladenen Sonde abgeschätzt; falls sich die Menge als zu klein erwiesen hätte, wäre ein zweiter Versuch an einer anderen, bereits im Vorfeld ausgewählten Stelle auf dem Himmelskörper möglich gewesen. Die Kamerabilder zeigten, dass mehr als die gewünschte Mindestmenge von 60 g eingesammelt wurde, somit war ein zweites solches Manöver nicht mehr notwendig.

Nach der Entnahme ließ man die Sonde zunächst langsam auf bis etwa 2200 km Entfernung zu Bennu wegdriften, um dann ab Mitte Januar 2021 die Entfernung wieder langsam zu reduzieren. Am 7. April 2021 flog die Sonde im Abstand von 3,7 km noch einmal an der Probenentnahmestelle vorbei. Dabei wurden unter anderem hochaufgelöste Bilder der Nightingale getauften Entnahmestelle aufgenommen, um damit die Auswirkungen der Entnahme auf die Oberfläche zu untersuchen. Am 10. Mai 2021 wurde die Rückreise zur Erde durch eine Zündung der Haupttriebwerke eingeleitet.

OSIRIS-REx Rückkehrkapsel. Grafik: NASA

Am 24. September 2023 wurde die Rückkehrkapsel in Erdnähe von OSIRIS-REx abgetrennt und landete circa vier Stunden später mittels Fallschirm in der Großen Salzwüste auf der Utah Test and Training Range des US-Verteidigungsministeriums. In NASA-Laboren in Texas wird die Probe mit 60 verschiedenen Untersuchungsmethoden von ca. 200 Wissenschaftlern untersucht.

Die Rückkehrkapsel von OSIRIS-REx kurz nach der Landung. Foto: NASA/Keegan Barber

Double Asteroid Redirection Test (DART)


Der Double Asteroid Redirection Test (DART) Satellit, der vom Johns Hopkins Applied Physics Laboratory (APL) in Laurel, Maryland, gebaut und verwaltet wird, ist der erste Versuch der Menschheit, die Bewegung eines Asteroiden im Weltraum aktiv zu verändern, indem ein Raumschiff absichtlich darauf prallt. 

Der Zielasteroid von DART stellt keine Bedrohung für die Erde dar, ist aber das perfekte Testgelände, um zu sehen, ob diese Methode der Asteroidenablenkung – bekannt als kinetische Impaktortechnik – ein praktikabler Weg wäre, unseren Planeten zu schützen, wenn in der Zukunft ein Asteroid auf Kollisionskurs mit der Erde wäre. 

DART soll am Montag, den 26. September 2022 um 19:14 Uhr EDT (= Dienstag, den 27. September 2022 um 1:14 Uhr MESZ) seinen Zielasteroiden Dimorphos, einen Satelliten des Asteroiden Didymos, treffen.

Am 23. November 2021 startete die Falcon 9-Rakete von SpaceX mit dem Double Asteroid Redirection Test (DART) Satellit an Bord vom Space Launch Complex 4E auf der Vandenberg Space Force Base in Kalifornien. Foto: NASA/Bill Ingalls
Diese Illustration zeigt die Raumsonde DART und und dahinter den LICIACube der italienischen Raumfahrtagentur (ASI) vor dem Aufprall auf Didymos. LICIACube reiste mit DART, wurde vor einigen Tagen abgekoppelt und soll im Vorbeiflug den Aufprall von DART fotografieren. Foto: NASA/JHUAPL/Steve Gribben

CAPSTONE startet zu einer bahnbrechenden Mondmission


Der 25 kg schwere Cubesat CAPSTONE (Cislunar Autonomous Positioning System Technology Operations and Navigation Experiment) wurde am 28. Juni 2022 auf einer Rocket Lab’s Electron Kleinrakete vom Rocket Lab Launch Complex 1 in Neuseeland in eine Erdumlaufbahn gestartet.

Start der Electron Rakete am 28. Juni 2022 mit dem Cubesat CAPSTONE vom Rocket Lab Launch Complex 1 auf der Halbinsel Mahia in Neuseeland. Foto: Rocket Lab

Der CubeSat der NASA, der zum Testen einer einzigartigen Mondumlaufbahn entwickelt wurde, befindet sich sicher im Weltraum und auf der ersten Etappe seiner Reise zum Mond.

Das Raumschiff steuert auf eine Umlaufbahn zu, die in Zukunft für Gateway vorgesehen ist, eine Mondraumstation, die von der NASA und ihren internationalen Partnern gebaut wird und das Artemis – Programm der NASA, einschließlich Astronautenmissionen, unterstützen wird.

Illustration des Cubesat CAPSTONE. Grafik: NASA

CAPSTONE ist ein Beispiel dafür, wie wichtig die Zusammenarbeit mit kommerziellen Partnern für die ehrgeizigen Pläne der NASA zur Erforschung des Mondes und darüber hinaus ist“, sagte Jim Reuter, stellvertretender Administrator des Space Technology Mission Directorate. „Wir sind begeistert von einem erfolgreichen Start der Mission und freuen uns darauf, was CAPSTONE tun wird, sobald es beim Mond ankommt.“

CAPSTONE befindet sich derzeit in einer erdnahen Umlaufbahn, und das Raumschiff wird etwa vier Monate brauchen, um seine angestrebte Mondumlaufbahn zu erreichen.

CAPSTONE ist mit dem Lunar Photon von Rocket Lab verbunden, einer interplanetaren dritten Stufe, die CAPSTONE auf seinen Weg in den Weltraum schicken wird. Kurz nach dem Start trennte sich Lunar Photon von Electrons zweiter Stufe. In den nächsten sechs Tagen wird der Motor von Photon regelmäßig zünden, um ihn über die erdnahe Umlaufbahn hinaus zu beschleunigen, wo Photon den CubeSat auf einer ballistischen Mondtransferbahn zum Mond freisetzen wird. CAPSTONE nutzt dann seinen eigenen Antrieb und die Schwerkraft der Sonne, um den Rest des Weges zum Mond zu navigieren. Die schwerkraftgetriebene Bahn wird die Treibstoffmenge, die der CubeSat benötigt, um zum Mond zu gelangen, drastisch reduzieren.

„CAPSTONE ist in vielerlei Hinsicht ein Wegbereiter und wird während seines Missionszeitraums mehrere technologische Fähigkeiten unter Beweis stellen, während es in einer nie zuvor geflogenen Umlaufbahn um den Mond navigiert“, sagte Elwood Agasid, Projektmanager für CAPSTONE am Ames Research Center der NASA im kalifornischen Silicon Schlucht. „CAPSTONE legt den Grundstein für Artemis, Gateway und kommerzielle Unterstützung für zukünftige Mondoperationen.“

Während seiner Mission wird CAPSTONE Daten über den Betrieb in einem NRHO (Near-Rectilinear Halo Orbit) bereitstellen und Schlüsseltechnologien präsentieren. Das Cislunar Autonomous Positioning System der Mission, das von Advanced Space mit Unterstützung des Small Business Innovation Research-Programms der NASA entwickelt wurde, ist ein Navigations- und Kommunikationssystem von Raumfahrzeug zu Raumfahrzeug, das mit dem Lunar Reconnaissance Orbiter der NASA zusammenarbeiten wird , um die Entfernung zwischen den beiden Raumschiffen in der Mondumlaufbahn zu bestimmen . Diese Technologie könnte es zukünftigen Raumfahrzeugen ermöglichen, ihre Position im Weltraum zu bestimmen, ohne sich ausschließlich auf die Verfolgung von der Erde zu verlassen. CAPSTONE verfügt außerdem über eine neue Präzisions-Einweg-Entfernungsmessung, die in sein Funkgerät integriert ist und die für Operationen im Weltraum benötigte Bodennetzwerkzeit reduzieren könnte.

Neben Neuseeland, das den Start von CAPSTONE ausrichtet, arbeiten das neuseeländische Ministerium für Wirtschaft, Innovation und Beschäftigung und ein Team unter der Leitung der Universität Canterbury mit der NASA an Forschungsanstrengungen zur Verfolgung von Raumfahrzeugen in der Mondumlaufbahn zusammen. Neuseeland half bei der Entwicklung des Artemis-Abkommens – das eine Reihe praktischer Prinzipien festlegt, um die Zusammenarbeit bei der Weltraumforschung zwischen den Nationen zu leiten, die an den Monderkundungsplänen der NASA für das 21. Jahrhundert teilnehmen.

Warum lässt die NASA männliche Astronauten länger im Weltraum bleiben als weibliche?


Wie hat die NASA unterschiedliche Grenzwerte für Männer und Frauen festgelegt?

Jeden Tag wird die Erde von ionisierender Strahlung belagert, hochenergetischen Wellen, die Elektronen aus Atomen im Körper entfernen können. Eine hohe Exposition gegenüber ionisierender Strahlung kann zu Strahlenkrankheit und Krebs führen. Glücklicherweise verhindern die Magnetosphäre und die Atmosphäre unseres Planeten, dass fast die gesamte Strahlung – die von der Sonne und galaktischen kosmischen Strahlen von explodierenden Sternen erzeugt wird – das Leben auf der Erdoberfläche erreicht. Aber oben auf der Internationalen Raumstation (ISS), die immer noch von der Magnetosphäre, aber nicht von der Atmosphäre geschützt wird, sind Astronauten einer höheren Konzentration ionisierender Strahlung ausgesetzt, was ihr Risiko erhöht, im Laufe ihrer Karriere an Krebs zu erkranken.

Unter den aktuellen Grenzwerten, die 1989 von der NASA festgelegt wurden, basiert der effektive Dosisgrenzwert für die Karriere eines Astronauten auf einem maximalen Lebenszeit-Exzessrisiko für Krebssterblichkeit von 3%. Dieses Risiko wird mit einer gleitenden Skala basierend auf Alter und Geschlecht bewertet, die von einer unteren Karrieregrenze von 180 Millisievert (mSv) Strahlung für eine 30-jährige Frau bis zu einer oberen Karrieregrenze von 700 mSv für einen 60-jährigen alten Mann gilt.

Warum gibt es also für weibliche Astronauten eine niedrigere Karrieregrenze für die Strahlenbelastung als für männliche Astronauten?

Laut R. Julian Preston, einem speziellen Regierungsangestellten der Strahlenschutzabteilung der US-Umweltschutzbehörde, basierte die niedrigere Strahlungsschwelle der NASA für weibliche Astronauten auf folgendem Befund: Wenn Frauen und Männer für ähnliche Zeiträume hoher Strahlung ausgesetzt waren, hatten Frauen ein mehr als doppelt so hohes Lungenkrebsrisiko wie Männer. 

„Es wurde allgemein angenommen – weitgehend basierend auf den Überlebenden der Atombomben in Japan -, dass Frauen insbesondere bei Lungenkrebs empfindlicher auf ionisierende Strahlung reagieren als Männer“, sagte Preston. 

Diese Richtlinien hatten echte Karrierefolgen. Im Jahr 2018 musste die ehemalige Chefin des Astronautenkorps der NASA, Peggy Whitson, die öffentlich ihre Frustration über die Strahlungsgrenzwerte für weibliche Astronauten zum Ausdruck gebracht hatte, in den Ruhestand treten, nachdem sie im Alter von 57 Jahren ihre Karrieregrenze bei der Strahlenbelastung erreicht hatte.

Astronautin Peggy Whitson während eines Weltraumspaziergangs (Extra-Vehicular Activity, EVA). Foto: NASA

Es wird jedoch erwartet, dass sich die Strahlungsgrenzwerte der NASA in naher Zukunft ändern werden. Im Jahr 2021 bat die NASA ein von den National Academies of Sciences, Engineering and Medicine einberufenes Expertengremium, den Plan der Weltraumbehörde zu bewerten, ihre Karriere-Strahlungsgrenze für alle Astronauten jeden Alters auf 600 mSv zu ändern. Die NASA bestimmte diese Grenze, indem sie das Krebsrisikomodell der Agentur auf die anfälligsten Personen anwendete: Frauen am Anfang ihrer Karriere. Die NASA berechnete das durchschnittliche Risiko eines expositionsbedingten Todes für diese Gruppe und wandelte dieses Risiko, das eine viel größere Fehlerquote als zuvor zulässt, in eine Dosis um. Diese Dosis von 600 mSv entspricht der Exposition, der ein Astronaut während vier sechsmonatiger Expeditionen auf der ISS ausgesetzt wäre. Zum Vergleich, beträgt laut NASA etwa 3,6 mSv gegenüber 300 mSv pro Jahr auf der ISS.

Der neue Grenzwert „würde die Dosis für einige Gruppen von Männern, insbesondere ältere Männer, reduzieren“, sagte Preston, der auch stellvertretender Vorsitzender des Expertengremiums der National Academies zur Bewertung von Krebsrisiken für bemannte Weltraummissionen war. „Das würde bedeuten, dass die Frauen eine längere Karriere haben können.“

Der Ausschuss, der seinen Bericht im Juni 2021 veröffentlichte, bestand aus drei Gruppen, die jeweils den Risikobewertungsprozess, ethische Fragen und die Kommunikation der neuen Empfehlungen analysierten.

„Um diese Gleichstellung zu erreichen, könnten Frauen eine höhere Dosis erhalten, als sie derzeit können, bei einer höheren Exposition, als sie derzeit erlaubt ist“, sagte Preston. „Wir haben das ausführlich als ethische Frage diskutiert. Es ist eine Frage des Gleichgewichts zwischen den wahrscheinlichen Auswirkungen dieser etwas höheren Dosis und der Chancengleichheit. Wir schlugen vor, dass die NASA mit diesem Ansatz fortfahren könnte.“

Der von der NASA vorgeschlagene Plan beinhaltet einen Verzicht auf die Karriere-Expositionsgrenze für längere Missionen, wie beispielsweise eine eventuelle Reise zum Mars, die Astronauten geschätzten 900 mSv aussetzen würde. Diese Dosis liegt jedoch wahrscheinlich unter den Berufsbelastungsgrenzwerten von 1.000 mSv , die europäische, kanadische und russische Raumfahrtagenturen derzeit für ihre Astronauten haben.

„Wenn die NASA entscheiden würde, dass dies eine kritische Mission ist, und es bestimmte Astronauten gibt, die für diese Mission von entscheidender Bedeutung sind und ihre berufliche Exposition überschreiten würden, könnte die NASA darauf eine Ausnahmeregelung anwenden, und dies wurde in ihren allgemeinen [Expositions-] Standard eingebaut “, sagte Preston. „Es ist eine ziemlich komplizierte ethische Frage, aber es wäre notwendig, um zum Mars zu fliegen.“

Quelle: www.space.com. Ursprünglich veröffentlicht von John Arnst auf Live Science.

Weihnachten im Weltraum feiern


Die Weihnachts-, Chanukka- und Neujahrsfeiertage sind in der Regel freudige Ereignisse, die mit Familie und Freunden verbracht werden. Astronauten und Kosmonauten, die sich während dieser Zeit im Weltraum aufhalten, haben ihre ganz eigene Art gefunden, diese Gelegenheiten zu feiern. In den frühen Jahren des Weltraumprogramms waren Ferien im Weltraum relativ seltene Ereignisse, wie der Flug von Apollo 8 um den Mond zu Weihnachten 1968, was sie vielleicht unvergesslicher machte. Als Missionen länger und häufiger wurden, wurden Urlaube im Weltraum immer häufiger. In den letzten 21 Jahren sind Ferien an Bord der Internationalen Raumstation ISS zu jährlichen, wenn auch nicht ganz alltäglichen Ereignissen geworden.

Links: Das berühmte Erdaufgang-Foto, aufgenommen von der Apollo-8-Crew in der Mondumlaufbahn. Foto: NASA. Rechts: Video der Apollo 8-Crew von Frank Borman, James A. Lovell und William A. Anders beim Lesen von Genesis. Video: NASA

Die erste Besatzung, die Weihnachten im Weltraum verbrachte, die Apollo-8 Astronauten Frank Borman, James A. Lovell und William A. Anders, feierten im Dezember 1968 das Weihnachtsfest, während sie den Mond umkreisten und als erste Menschen die Erdumlaufbahn verließen. Sie verewigten das Ereignis am Heiligabend, indem sie abwechselnd die ersten Verse aus dem Buch Genesis der Bibel lasen, während sie Szenen des vorbeigleitenden Mondes ausstrahlten. Schätzungsweise eine Milliarde Menschen in 64 Ländern haben ihre Sendung an Heiligabend eingeschaltet. Als sie die Mondumlaufbahn verließen, funkte Lovell zur Erde zurück, wo bereits Weihnachten war: „Bitte beachten Sie, dass es einen Weihnachtsmann gibt!“

Links: Der provisorische Weihnachtsbaum an Bord von Skylab im Dezember 1973. Rechts: Skylab-4-Astronaut William R. Pogue fotografierte seine Crew-Kollegen Gerald P. Carr (links) und Edward G. Gibson beim Beschneiden ihres selbstgebauten Weihnachtsbaums. Foto: NASA.

Während ihrer 84-tägigen, rekordverdächtigen Mission an Bord der Raumstation Skylab in den Jahren 1973 und 1974, feierten die Astronauten Gerald P. Carr, William R. Pogue und Edward G. Gibson Thanksgiving, Weihnachten und Neujahr im All. Sie waren die erste Crew, die Thanksgiving und Silvester im Orbit verbrachte. Aus Essensresten bauten sie einen selbstgemachten Weihnachtsbaum, verwendeten farbige Abziehbilder als Dekoration und krönten ihn mit einem Pappausschnitt in Form eines Kometen. Carr und Pogue verbrachten sieben Stunden auf einem Weltraumspaziergang am Weihnachtstag, um Filmkanister auszuwechseln und den vorbeiziehenden Kometen Kohoutek zu beobachten. Zurück in der Station genossen sie ein Weihnachtsessen und ein Obstkuchendessert, sprachen mit ihren Familien und öffneten Geschenke. Sie hatten sogar eine Art Orbitalbesucher, da die sowjetischen Kosmonauten Pyotr I. Klimuk und Valentin V. Lebedev zwischen dem 18. und 26. Dezember an Bord von Sojus 13 im Orbit waren. Zum ersten Mal waren Astronauten und Kosmonauten gleichzeitig im Weltraum.

An Bord von Saljut-6 stoßen Georgi M. Grechko (links) und Yuri V. Romanenko als erste russische Kosmonauten an, um das neue Jahr im Weltraum zu feiern. Bildnachweis: Mit freundlicher Genehmigung von RKK Energia.

In der säkulareren Sowjetzeit hatte der Neujahrsfeiertag mehr Bedeutung als das russisch-orthodoxe Weihnachtsfest am 7. Januar. Die ersten Kosmonauten, die ein neues Jahr im Orbit einläuteten, waren Yuri V. Romanenko und Georgi M. Grechko während ihrer rekordverdächtigen 96-tägigen Mission 1977 und 1978 an Bord der Raumstation Saljut-6. Sie stießen während einer Fernsehsendung mit der Erde auf das neue Jahr an. Die genaue Art des zu diesem Anlass konsumierten Getränks ist nicht überliefert.

Links: STS-61-Missionsspezialist Jeffrey A. Hoffman mit einem Dreidel während Chanukka im Dezember 1993. Rechts: Video von Hoffman, der beschreibt, wie er an Bord der Raumfähre Endeavour Chanukka feierte. Foto und Video: NASA

Das jüdische Fest Chanukka, auch «Fest der Lichter» genannt, ist ein achttägiges Fest der Rückeroberung Jerusalems und der Wiedereinweihung des Zweiten Tempels im Jahr 164 v. Chr. Es wird im hebräischen Mondkalender im Monat Kislev gefeiert, der im gregorianischen Kalender zwischen Ende November und Ende Dezember fallen kann. NASA-Astronaut Jeffrey A. Hoffman feierte im Jahr 1993 das erste Chanukka im Weltraum während der Reparaturmission des Hubble-Weltraumteleskops STS-61. Chanukka begann in diesem Jahr am Abend des 9. Dezember, nachdem Hoffman seinen dritten Weltraumspaziergang der Mission abgeschlossen hatte. Er feierte mit einer reisenden Menora, unbeleuchtet natürlich, und indem er einen Dreidel drehte.

Die Crew von STS-103 mit Claude Nicollier von der European Space Agency (ESA), vorne links, Scott J. Kelly, John M. Grunsfeld; Steven L. Smith, links hinten, C. Michael Foale, Curtis L. Brown und Jean-François A. Clervoy von der ESA, zeigen 1999 auf dem Flugdeck der Raumfähre Discovery ihre Weihnachtsmützen. Foto: NASA

Die Crew einer anderen Hubble-Weltraumteleskop-Reparaturmission, STS-103, feierte 1999 an Bord der Discovery das erste Space Shuttle Weihnachten. Zum Weihnachtsessen genossen Curtis L. Brown, Scott J. Kelly, Steven L. Smith, Jean-François A. Clervoy von der Europäischen Weltraumorganisation (ESA), John M. Grunsfeld, C. Michael Foale und Claude Nicollier von der ESA Entenleber auf mexikanischen Tortillas, Cassoulet und gesalzenem Schweinefleisch mit Linsen. Smith und Grunsfeld haben während eines Weltraumspaziergangs am Heiligen Abend am Teleskop gearbeitet.

Links: Russische Kosmonautin und Flugingenieurin der Mir Expedition 17 Elena V. Kondakova mit einer Flasche Champagner zur Feier von Silvester 1994. Rechts: Video von Kondakova, die das Verhalten von Champagner in der Schwerelosigkeit an Bord der MIR demonstriert. Bildnachweis: Mit freundlicher Genehmigung von RKK Energia.

Zwischen 1987 und 1998 verbrachten 12 MIR-Expeditionsteams ihren Urlaub an Bord des sich ständig erweiternden Aussenpostens. Zwei der Crews waren NASA-Astronauten, John E. Blaha und David A. Wolf, die im Rahmen des Shuttle-MIR-Programms an Bord der russischen Raumstation waren.

Links: Video der MIR-Expedition 22-Flugingenieur und NASA-Astronauten John E. Blaha’s Weihnachtsbotschaft 1996 von der MIR. Rechts: Flugingenieur Mir Expedition 24 und NASA-Astronaut David A. Wolf mit Menora und Dreidel zur Feier von Chanukka im Jahr 1997. Foto und Video: NASA

Die letzten beiden Silvesternachrichten von der Raumstation MIR. Links: MIR-24 Besatzung Pavel V. Vinogradov, links, NASA-Astronaut David A. Wolf und Anatoli Y. Solovyev im Jahr 1997. Rechts: MIR-26 Besatzung von Sergei V. Avdeyev, links, und Gennadi I. Padalka im Jahr 1998. It war das dritte Mal, dass Avdejew das neue Jahr im Weltraum einläutete. Bildnachweis: Mit freundlicher Genehmigung von RKK Energia.

Die Ankunft der Expedition 1 Crewmitglieder William M. Shepherd von der NASA und Yuri P. Gidzenko und Sergej K. Krikalev von Roskosmos an Bord der Internationalen Raumstation am 2. November 2000 markierte den Beginn einer dauerhaften Präsenz des Menschen im Weltraum. Sie waren die ersten, die Weihnachten feierten und das neue Jahr an Bord des noch jungen Weltraumlabors läuteten und begannen eine Tradition, den Menschen auf der Erde eine Botschaft des guten Willens vorzulesen. Shepherd würdigte eine Schiffstradition, ein Gedicht als ersten Eintrag des neuen Jahres im Logbuch des Schiffes zu schreiben.

Links: Video der Besatzungsmitglieder der Expedition 1 Yuri P. Gidzenko von Roskosmos, links, der NASA-Astronaut William M. Shepherd und Sergei K. Krikalev von Roskosmos beim Lesen ihrer
Weihnachtsbotschaft im Dezember 2000 – dies war die dritte Urlaubssaison, die Krikalev im Orbit verbrachte die ersten beiden verbrachten 1988 und 1991 an Bord der MIR. Rechts: Die Raumstation, wie sie im Dezember 2000 erschien. Fotos: NASA

Das Gedicht des Kommandanten der Expedition 1 und des NASA-Astronauten William M. Shepherd , geschrieben für den Neujahrstag 2001 Eintrag im Logbuch der Raumstation , in Übereinstimmung mit der Tradition der Marine. Bild: NASA

Links: Eine kurze Videoauswahl, wie einige Expeditionscrews Weihnachten an Bord der Raumstation feierten. Rechts: Ab 2019 die Weihnachtsbotschaft der Crew-Mitglieder der Expedition 61.

Geniessen Sie die folgende Auswahl an Fotografien von internationalen Crews, die in den letzten 21 Jahren an Bord der Raumstation Chanukka und Weihnachten feierten und das neue Jahr einläuteten.

Links: Die Expedition 4 Crew von Daniel W. Bursch von der NASA, links, Yuri I. Onufriyenko von Roskosmos und Carl E. Walz von der NASA posieren für ihr Weihnachtsfoto 2001. Mitte: NASA-Astronaut C. Michael Foale, links, und Aleksandr Y. Kaleri von Roskosmos von Expedition 8 feiert Weihnachten im Jahr 2003. Rechts: Die Expedition 10-Crew von Salizhan S. Sharipov von Roskosmos, links, und der NASA-Astronaut Leroy Chiao feierten Silvester 2004. Fotos: NASA

Links: Valeri I. Tokarev von Roskosmos, links, und NASA-Astronaut William S. McArthur von Expedition 12 posieren mit Weihnachtsstrümpfen im Jahr 2005. Mitte: Die Expedition 14-Crew von Mikhail V. Tyurin von Roskosmos, links, und NASA-Astronauten Michael E. Lopez-Alegria und Sunita L. Williams posieren mit Weihnachtsmützen zu Weihnachten 2006. Rechts: Mit ihren Weihnachtsstrümpfen und Geschenken posieren die Besatzungsmitglieder der Expedition 16, Yuri I. Malenchenko von Roscosmos, links, und die NASA-Astronauten Peggy A. Whitson und Daniel M. Tanja, 2007. Fotos: NASA

Links: Die Expedition 18-Crew von E. Michael Fincke, links, und Sandra H. Magnus von der NASA, und Yuri V. Lonchakov von Roscosmos genießen ihr Weihnachtsessen im Jahr 2008. Mitte: Die fünfköpfige Expedition 22-Crew von Soichi Noguchi der Japan Aerospace Exploration Agency, links, Maksim V. Surayev und Oleg V. Kotov von Roscosmos sowie Timothy J. Creamer und Jeffrey N. Williams von der NASA beim Weihnachtsessen 2009. Rechts: Die Expedition 26-Crew von Oleg I. Skripochka von Roskosmos, links, Paolo A. Nespoli von der Europäischen Weltraumorganisation, Dmitri Y. Kondratyev von Roskosmos, Catherine G. „Cady“ Coleman von der NASA, Aleksandr Y. Kaleri von Roskosmos und Scott J. Kelly von der NASA feiern Silvester 2010 Dies war Kaleris dritter Urlaubszeit im Weltraum verbracht. Fotos: NASA

Links: Die Expedition 30-Crew des NASA-Astronauten Donald R. Pettit, links, Anatoli A. Ivanishin und Oleg D. Kononenko von Roskosmos, André Kuipers von der European Space Agency, Daniel C. Burbank von der NASA und Anton N. Shkaplerov von Roscosmos pose für ihr Weihnachtsfoto 2011. Mitte: Weihnachtsfoto 2012 der Besatzungsmitglieder der Expedition 34 des NASA-Astronauten Thomas H. Marshburn, links, Roman Y. Romanenko, Oleg V. Novitski und Yevgeni I. Tarelkin von Roscosmos, Kevin A. Ford of NASA und Chris A. Hadfield von der Canadian Space Agency. Rechts: Zu Weihnachten 2013 hinterließ die Expedition 42-Crew Milch und Kekse für den Weihnachtsmann und hängte ihre Strümpfe an der Joint Airlock als provisorischen Schornstein auf. Fotos: NASA

Links: Expedition 50-Besatzungsmitglieder Sergei N. Ryzhikov von Roskosmos, links, R. Shane Kimbrough von der NASA, Andrei I. Borisenko und Oleg V. Novitski von Roskosmos, Peggy A. Whitson von der NASA und Thomas G. Pesquet von der European Space Agentur feiert Silvester im Jahr 2016 mit Stil. Mitte: Expedition 54-Crewmitglied Mark T. Vande Hei von der NASA posiert zu Weihnachten 2017 als Elf im Regal. Rechts: Die Expedition 58-Crew von David Saint-Jacques der Canadian Space Agency, links, Anne C. McClain von der NASA und Oleg D. Kononenko von Roskosmos überprüfen ihre Weihnachtsstrümpfe auf Geschenke im Jahr 2018. Fotos: NASA

Drei Szenen aus der Ferienzeit 2019 an Bord der Raumstation. Links: Expedition 61-Flugingenieurin Jessica U. Meir von der NASA zeigt ihre Chanukka-Socken in der Kuppel. Mitte: Die Crewmitglieder der Expedition 61 Andrew R. Morgan, links, und Christina H. Koch von der NASA, Luca S. Parmitano von der ESA und Meir teilen ihre Weihnachtsbotschaften. Rechts: Die Besatzungsmitglieder der Expedition 61 Koch, links, Morgan, Oleg I. Skripochka von Roskosmos, Meir, Aleksandr A. Skvortsov von Roskosmos und Parmitano läuten mit Mundharmonikas das neue Jahr ein. Fotos: NASA

Drei Szenen aus der Ferienzeit 2020 an Bord der Raumstation. Links: Expedition 64 NASA-Astronauten Shannon Walker, links, Michael S. Hopkins, Kathleen H. Rubins und Victor J. Glover und Soichi Noguchi von der Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA) nehmen Weihnachtsgrüße auf. Mitte: Walker, links, Hopkins, Rubin, Glover und Noguchi verwendet einen aufblasbaren Erdkugel als Ersatz für den Times Square Silvester Ball „drop“ an Bord der Raumstation. Rechts: Expedition 64-Besatzungsmitglieder Sergei V. Kud-Sverchkov von Roskosmos, links Hopkins, Walker, Sergei N. Ryzhikov von Roskosmos, Glover, Rubins und Noguchi begrüßen 2021 an Bord der Raumstation. Fotos: NASA

Links: Während der Expedition 66 im Jahr 2021 die NASA-Astronauten Mark T. Vande Hei (links), Raja J. Chari, Kayla S. Barron und Thomas H. Marshburn sowie Matthias Maurer von der ESA in einem Standbild aus einem Video, in dem Sie ihre Gedanken über die Ferienzeit teilen. Rechts: Barron zeigt die Geschenke, die sie für ihre sechs Crewmitglieder verpackt hat. Fotos: NASA

Wir hoffen, dass Ihnen diese Geschichten, Fotos und Videos von Feierlichkeiten im Weltraum gefallen haben. In diesem Jahr wird eine Rekordzahl von 10 Menschen aus vier Nationen auf zwei Raumstationen – der Internationalen Raumstation und der chinesischen Raumstation Tiangong – die Feiertage feiern und das neue Jahr einläuten. Wir wünschen ihnen allen und jedem hier auf der Erde alles Gute für die Weihnachtszeit und mögen 2022 tatsächlich ein glückliches neues Jahr sein!

John Uri
NASA Johnson Space Center

Originaltext: https://www.nasa.gov/feature/celebrating-the-holiday-season-in-space

Artemis Programm


Das Artemis-Programm ist ein Raumfahrtprojekt der NASA in Zusammenarbeit mit internationalen Partnern (derzeit Australien, Kanada, Japan, Luxemburg, Italien, Vereinigte Arabische Emirate und Großbritannien). Ziel des Programms ist es, erstmals seit Apollo 17 wieder Astronauten auf dem Mond zu landen und eine Mondbasis aufzubauen. Anschließend sollen jährlich bemannte Mondlandungen stattfinden. Das Projekt wurde im März 2019 von US-Präsident Donald Trump initiiert und wird von der Regierung unter Joe Biden fortgeführt. In Anspielung auf das Apollo-Programm wurde es im Mai 2019 nach Artemis benannt, der Mondgöttin und Zwillingsschwester Apollons in der griechischen Mythologie. Eine erste Mondlandung war für das Jahr 2024 geplant, kann jedoch aus finanziellen, rechtlichen und technischen Gründen voraussichtlich erst im Zeitraum 2026–2028 stattfinden.

Logo Artemis Programm. Grafik: NASA

Das Artemis-Programm ist ein Raumfahrtprojekt der NASA in Zusammenarbeit mit internationalen Partnern (derzeit Australien, Kanada, Japan, Luxemburg, Italien, Vereinigte Arabische Emirate und Großbritannien). Ziel des Programms ist es, erstmals seit Apollo 17 wieder Astronauten auf dem Mond zu landen und eine Mondbasis aufzubauen. Anschließend sollen jährlich bemannte Mondlandungen stattfinden. Das Projekt wurde im März 2019 von US-Präsident Donald Trump initiiert und wird von der Regierung unter Joe Biden fortgeführt. In Anspielung auf das Apollo-Programm wurde es im Mai 2019 nach Artemis benannt, der Mondgöttin und Zwillingsschwester Apollons in der griechischen Mythologie. Eine erste Mondlandung war für das Jahr 2024 geplant, kann jedoch aus finanziellen, rechtlichen und technischen Gründen voraussichtlich erst im Zeitraum 2026–2028 stattfinden.

Das Artemis-Programm baut auf fünf technischen Einheiten auf, deren Konzept überwiegend aus früheren US-Mondprogrammen stammt:

  • Die Superschwerlastrakete SLS (Space Launch System) wird offiziell seit 2011 entwickelt, beruht aber auf Komponenten des Space-Shuttle-Systems. Sie soll zunächst bis zu 26 Tonnen Nutzlast auf den Weg zum Mond bringen können. Ob eine ursprünglich geplante Erweiterung auf 45 Tonnen realisiert wird, ist ungewiss.
  • Das Orion-Raumschiff wurde vom Constellation-Programm über das SLS-Programm ins Artemis-Programm übernommen. Es ist für eine Besatzung von bis zu vier Astronauten ausgelegt. Orion besteht aus einer von Lockheed Martin gebauten Raumkapsel und dem „europäischen Servicemodul“, einer von Airbus Defence and Space in Bremen gefertigten Antriebs- und Versorgungseinheit. Das Gesamtsystem ist so schwer, dass es nur mit dem SLS auf den Weg zum Mond gebracht werden kann.
  • Die Bodensysteme am NASA-Weltraumbahnhof Kennedy Space Center wurden für die Handhabung von SLS und Orion umgerüstet. Hierzu zählen das Vehicle Assembly Building (VAB), in dem die Rakete zusammengebaut wird, die Startrampe 39B und die Crawler-Transporter für den Transport der Rakete vom VAB auf die Rampe. Außerdem wurde der Mobile Launcher 1 (ML-1) gebaut, ein mobiler Starttisch mit integriertem Startturm. Ein zweites Mobile-Launcher-Exemplar ist in Vorbereitung.
  • Der LOP-G (Lunar Orbital Platform-Gateway) ist seit 2017 geplant. Es handelt sich um eine modulare Raumstation, die in einer komplizierten Umlaufbahn um den Mond platziert werden soll. Von dort aus sollen sowohl Mondlandungen als auch spätere Flüge zum Mars erfolgen. Außerdem soll der LOP-G als Kontrollzentrum für die Steuerung von Robotermissionen auf der Mondoberfläche dienen. Die Station soll nur zeitweise bewohnt sein. Getragen wird sie von einer internationalen Kooperation der ISS-Teilnehmerstaaten. Da nicht sicher ist, ob der LOP-G bis 2024 einsatzbereit sein wird, ist seine Nutzung erst für spätere Artemis-Missionen vorgesehen.
  • Eine spezielle Version des SpaceX-Raumschiffs Starship soll als Mondfähre eingesetzt werden. Die NASA wählte das Starship im April 2021 im Rahmen einer Ausschreibung, an der drei technisch sehr verschiedene Entwürfe teilgenommen hatten. Der komplexeste Entwurf stammte von einem Konsortium unter der Leitung des Unternehmens Blue Origin; er sah ein dreiteiliges System aus Ab- und Aufstiegsmodul (wie bei der Apollo-Landefähre) und einem Transfermodul vor. Letzteres sollte die ersteren beiden zwischen verschiedenen Orbits bewegen. Dynetics hatte eine Lande- und Aufstiegsfähre mit abwerfbaren Tanks vorgeschlagen. Aus Redundanzgründen beabsichtigte die NASA anfangs die getrennte Beschaffung und den Start von zwei verschiedenen Fähren für die Mondlandung im Jahr 2024; dies scheiterte jedoch an der unzureichenden Finanzierung durch den US-Kongress.

Zunächst soll mit der unbemannten Mission Artemis 1 (2022) und der bemannten Mission Artemis 2 (2024) das Orion-Raumschiff erprobt werden. Beide Flüge sollen mit dem SLS starten und um den Mond führen. Frühestens im Jahr 2024 sollen die ersten beiden Module der LOP-G-Raumstation mit einer Rakete des Typs Falcon Heavy in eine Mondumlaufbahn gebracht werden. Mit mehreren Starship-Flügen (einschließlich Wiederbetankung im Erdorbit) soll die Mondfähre in einen Mondorbit transportiert werden. Schließlich würden mit Artemis 3 erstmals seit 1972 wieder Astronauten auf dem Mond landen.

Der erste Testflug einer Orion-Kapsel erfolgte am 5. Dezember 2014 im Rahmen des EFT-1 (Exploration Flight Test 1) mit einer Delta IV Heavy Trägerrakete, da die SLS (Space Launch System) der Orion Kapsel zum Zeitpunkt des Testflugs noch nicht fertiggestellt war.

Ein Startabbruchstest (Ascent Abort-2) fand im Juli 2019 statt. Dabei wurde eine Orion-Testkapsel, die nicht über die vollen Funktionen verfügt, von Cape Canaveral SLC-46 mit dem speziell entwickelten Orion Abort Test Booster (ATB) gestartet. Ziel der Mission war es, das Orion Launch Abort System (LAS) zu überprüfen und zu qualifizieren (LAS), dass es der Astronautenbesatzung ermöglicht, bei einem Notfall während des Starts und der Aufstiegsphase mit der Orion Kapsel sicher zu entkommen.

Künstlerische Darstellung der Trägerrakete SLS mit einer Orion Raumkapsel in der Grundkonfiguration auf der Startrampe. Bild: NASA

Im Dezember 2020 wählte die NASA je neun US-amerikanische Astronautinnen und Astronauten aus, die für die Artemis-Missionen trainieren werden. Die Hälfte davon waren zum Zeitpunkt der Nominierung noch ohne Raumflugerfahrung. Weitere Teilnehmer, darunter auch internationale Partnerastronauten, können dieser Gruppe beitreten. So soll bei der ersten bemannten Mission, Artemis 2, auch ein kanadischer Astronaut mit an Bord sein.

Orion Multi-Purpose Crew Vehicle


Das Orion MPCV (Multi-Purpose Crew Vehicle) ist ein bemanntes Raumfahrzeug der NASA, das in Zusammenarbeit mit der ESA gebaut wird. Es soll im Rahmen des Artemis-Programms zum Transport von Personen zum Mond dienen.

2004 begann die Entwurfsphase des Crew Exploration Vehicle (CEV), welches dann in MPCV (Multi-Purpose Crew Vehicle) unbenannt wurde. Im November 2005 gab die NASA die Exploration Systems Architecture Study (ESAS) heraus, welche die genauen Anforderungen und Missionsprofile für das CEV beinhaltet. Am 31. August 2006 gab die NASA bekannt, dass Lockheed Martin für den Bau des Orion-Raumschiffs ausgewählt wurde.

Am 6. Mai 2010 wurde auf der White Sands Missile Range in New Mexico mit einer Orion Testkapsel (Orion Boilerplate) ein Pad-Abort Test (PA-1) durchgeführt. Dabei wurde das Orion Launch Abort Systems (LAS) getestet. PA-1 war der erste Test in einer Reihe von atmosphärischen Flugtests, die als Orion Abort Flight Test (AFT) bekannt sind. PA-1 testete die grundlegende Funktionalität des Startabbruchkonzepts vom Pad aus in seiner vorläufigen Orion-Designkonfiguration. Es nutzte die frühere konforme Form des LAS-Adapters. Der Flight Test Article (FTA)-Aufbau wird sich in vielerlei Hinsicht vom fertigen Orion Raumschiff unterscheiden.

Techniker führen letzte Arbeiten kurz vor dem Pad Abort Test (PA-1) durch. Foto: US Army White Sands Missile Range

Pad Abort 1 (PA-1) startete am 6. Mai 2010 auf der White Sands Missile Range in New Mexico. Foto: NASA/WSTF/Reed P. Elli

Fallschirmabstieg der Testkapsel am 6. Mai 2010 auf der White Sands Missile Range. Foto: NASA/WSTF/Reed P. Elli

Am 5. Dezember 2014 erfolgte im Rahmen des EFT-1 (Exploration Flight Test 1) der erste Testflug des Orion MPCV (Multi-Purpose Crew Vehicle) in den Weltraum. Es war der erste Testflug des Orion Raumschiffs, mit dem wichtige Systeme, u.a. die Bordelektronik, der Hitzeschild und die Fallschirme, getestet wurden. Da die eigentliche Trägerrakete des MPCV, das SLS, zum Zeitpunkt des Testflugs noch nicht fertiggestellt war, erfolgte der Start auf einer Delta IV Heavy der United Launch Alliance.

Missionsverlauf von EFT-1, Grafik: NASA

Die Oberstufe der Delta IV war zur Energieversorgung bis zum Wiedereintritt in die Erdatmosphäre mit dem MPCV verbunden, da die Photovoltaik-Panels nicht installiert wurden. Bei der zweiten Erdumrundung wurde das Raumschiff in eine gesteigerte Höhe von etwa 5.800 km gebracht, was etwa 15-mal höher als der Orbit der ISS ist. Dann trat es mit einer Geschwindigkeit von etwa 32.000 km/h wieder in die Erdatmosphäre ein und wasserte im Pazifischen Ozean. Während des gesamten Flugs stand das Raumschiff unter Druck, so wie es auch mit Astronauten an Bord der Fall gewesen wäre.

Am 2. Juli 2019 wurde der Ascent Abort-2 (Aufstiegsabbruch-2) durchgeführt. Dabei wurde eine Orion-Testkapsel, der der weltraumerprobten Kapsel aerodynamisch ähnlich ist, jedoch nicht über die vollen Funktionen verfügt, von Cape Canaveral SLC-46 mit dem speziell entwickelten Orion Abort Test Booster (ATB) gestartet . Der Booster war eine umfunktionierte Peacekeeper-Rakete der ersten Stufe (SR118), die von der United States Air Force beschafft und von Orbital ATK/Northrop Grumman für die Mission modifiziert wurde , ähnlich der ersten Stufe der von Peacekeeper abgeleiteten Minotaur IV. Ziel der Mission war es, das Orion Launch Abort System (LAS) zu überprüfen und zu qualifizieren (LAS), dass es der Astronautenbesatzung ermöglicht, bei einem Notfall während des Starts und der Aufstiegsphase mit dem Orion MPCV sicher zu entkommen.

Der LAS sollte nach etwa 55 Sekunden Aufstieg in einer Höhe von 9.400 m aktiviert werden, während der Booster noch feuerte. Auf dem Crew Module wurde kein Fallschirmsystem installiert, da diese sehr teuer sind und bereits mehrfach getestet wurden. Die Orion Kapsel übermittelte während seines Fluges Telemetriedaten, und als Backup wurden während des Sinkflugs 12 Datenrekorder paarweise ausgeworfen, beginnend etwa 20 Sekunden nach der Trennung der Kapsel von der Rettungsrakete und wurden später aus dem Atlantik geborgen. Der Test folgte dem Pad Abort-1 Test von Orion im Jahr 2010 und dem Exploration Flight Test-1 im Jahr 2014, bei dem die Kapsel zum ersten Mal ins All flog. Der Flug war erfolgreich und das Startabbruchsystem funktionierte wie geplant.

Start der umfunktionierten 1. Stufe der Peacekeeper Rakete mit einer einer Orion Testkapsel und einem voll funktionsfähigen Launch Abort System (LAS) am 2. Juli 2019 von der Startrampe 46 der Cape Canaveral Air Force Station in Florida zur Mission Ascent Abort-2 (AA-2). Bei dieser Mission wurde ein Startabbruch während des Aufstiegs der Rakete durchgeführt. Der Flugtest hat bewiesen, dass das Abbruchsystem die Besatzung im unwahrscheinlichen Fall eines Notfalls während des Aufstiegs in Sicherheit bringen kann. Foto: NASA

Die europäische Weltraumagentur ESA liefert einen zentralen Teil des Raumschiffs, das Europäische Servicemodul (ESM), das für Antrieb, Klimatisierung und die Versorgung mit Strom, Wasser und Atemluft sorgt, und möchte im „Tausch“ auch europäische Astronauten mitfliegen lassen. Das Modul wird bei Airbus Defence and Space (ehemals Astrium) in Bremen gebaut und basiert technisch auf dem zuvor dort hergestellten Raumfrachter Automated Transfer Vehicle (ATV). Im November 2015 traf das erste Testmodul aus Europa mit einer Antonow An-124 in den USA ein.

Im Juni 2015 wurde bekannt, dass die NASA der ESA eines der Space-Shuttle-Orbital Maneuvering System (OMS) zur Weiterverwendung im EM-1-Servicemodul zur Verfügung stellt. Dieses OMS war zuvor bereits bei 19 Shuttle-Missionen eingesetzt worden. Es wurde 2017 über den Einsatz von bis zu vier derartigen Einheiten verhandelt.

Anfang November 2018 wurde dann das Servicemodul für den ersten Mondflug (EM-1) des Orion-Raumschiffs von Bremen zum Kennedy Space Center/USA geflogen.

Space Launch System


Das Space Launch System ist eine im Auftrag der NASA entwickelte Trägerrakete zur bemannten Erforschung des Weltraums über einen niedrigen Erdorbit hinaus. Der erste unbemannte Start war für November 2021 geplant, kann in diesem Jahr jedoch nicht mehr stattfinden. Ein erster bemannter Start ist für 2023 vorgesehen. Technologisch baut die Rakete auf den nie realisierten Plänen der Ares-V-Rakete im Rahmen des Constellation-Programms auf. Basis der Entwicklung sind die Haupttriebwerke, die Feststoffbooster und der Außentank des 2011 beendeten Space-Shuttle-Programms.

Nach dem Ende der bemannten Mondmissionen im Rahmen des Apollo-Programms Anfang der 1970er Jahre hatte sich die NASA wieder auf bemannte Einsätze im niedrigen Erdorbit konzentriert und das Space Shuttle entwickelt, das mit der Columbia am 12. April 1981 erstmals in den Weltraum startete. Als genau diese Raumfähre am 1. Februar 2003, beim Wiedereintritt in die Atmosphäre zerbrach, gab es erneut ein Umdenken bei der NASA und der US-Regierung. Das Shuttle galt mittlerweile als veraltet und zu teuer. So kündigte US-Präsident George W. Bush Anfang 2004 das Ende des Shuttle-Programms nach der Fertigstellung der Internationalen Raumstation (ISS) im Jahr 2010 an. Außerdem verkündete er im Rahmen der Initiative Vision for Space Exploration (VSE; deutsch „Vision für Weltraumerforschung“) die Entwicklung neuer Raketen und eines Raumschiffs zur Rückkehr
zum Mond und letztendlich Flüge bis zum Mars an.

Aus dieser Vision entwickelte sich dann das Constellation-Programm mit der bemannten Ares-I-Rakete und dem Orion-Raumschiff sowie der Schwerlastrakete Ares V. Das ganze Projekt litt von Beginn an unter Schwierigkeiten bei der Finanzierung und wurde im Jahr 2010 vom neuen US-Präsidenten Barack Obama wieder eingestellt. Als Kompromiss sollte lediglich das Orion-Raumschiff erhalten und weiterentwickelt werden.

Der Widerstand gegen die Einstellung des Constellation-Programms wurde größer, und im Sommer 2011 beauftragte der US-Kongress die NASA mit dem Bau einer neuen Schwerlastrakete. Diese jetzt Space Launch System genannte Rakete sollte ihren noch unbemannten Erstflug im Jahr 2017 absolvieren. Ein erster bemannter Start war für 2021 vorgesehen. Die Rakete soll aus Technologien des Space Shuttles und den Planungen der Ares-V-Rakete entwickelt werden.

Das SLS soll über mehrere Schritte zu einer Schwerlastrakete mit einer Kapazität von ca. 130 Tonnen Nutzlast in eine niedrige Umlaufbahn entwickelt werden. Als Erstes soll die Block 1 genannte Version zum Einsatz kommen. Mit Rettungsrakete an ihrer Spitze ist diese Kombination zusammen 98 Meter hoch und wiegt beim Start etwa 2500 Tonnen. Die Nutzlastkapazität des Trägers beträgt 95 Tonnen für eine erdnahe Umlaufbahn (LEO) beziehungsweise 26 Tonnen zum Mond. Sie soll das Orion-Raumschiff in eine Mondumlaufbahn befördern können.

Entwicklungsstufen des Space Launch Systems (SLS). Grafik: NASA
Explosionszeichnung der Block-1-Version (bemannt). Grafik: NASA/MSFC

Die Block 1B genannte Variante soll über eine stärkere Oberstufe (Nutzlast von 130 Tonnen LEO bzw. 45 Tonnen zum Mond) verfügen und sowohl das Orion-Raumschiff als auch unbemannte Nutzlasten wie Planetensonden befördern können.

Mit neuen und verstärkten Boostern soll die Rakete mit der Bezeichnung Block 2 später ihre maximale Nutzlastkapazität erreichen und größere Bestandteile für Asteroiden- und/oder Marsmissionen ins All befördern können.

Explosionszeichnung der Block-2-Version (unbemannt). Grafik: NASA/MSFC

Ob Block 1B und Block 2 tatsächlich realisiert werden, ist wegen der Verspätungen und entsprechend ausufernder Kosten im SLS-Programm ungewiss. Die US-Regierung unter Donald Trump wollte den Zeitplan in den Griff bekommen, indem sie privat betriebene und wiederverwendbare Trägerraketen bevorzugte. Die Aufgabe der SLS könnte auf die Beförderung des bemannten Orion-Raumschiff in eine Mondumlaufbahn beschränkt werden, wofür Block 1 ausreicht. Die Entwicklung der für Block 1B und 2 benötigten stärkeren Oberstufe wurde 2018 eingefroren, 2020 allerdings wieder aufgenommen.

Die Block-1- und Block-1B-Varianten sollen beim Start zwei von den Space-Shuttle-Feststoffraketen abgeleitete, modernisierte Booster verwenden. Die Booster sollen aus fünf anstatt der beim Space Shuttle eingesetzten vier Segmenten bestehen. Die beiden Booster sind seitlich an der ersten Stufe angebracht und sollen – anders als beim Space-Shuttle-Programm – nicht wiederverwendet werden.

Bei der Block-1-Variante dient eine leicht abgeänderte zweite Stufe DCSS (Delta Cryogenic Second Stage) der Delta-IV-Rakete unter dem Namen ICPS (Interim Cryogenic Propulsion Stage) als Oberstufe. Bei den Varianten Block 1B und Block 2 soll eine leistungsfähigere Oberstufe namens EUS (Exploration Upper Stage) zum Einsatz kommen. Diese Oberstufe hat denselben Durchmesser wie die erste Stufe und soll vier wiederzündbare RL-10-Triebwerke verwenden.

Das SLS ist im Vergleich mit der bisher stärksten Rakete – der Falcon Heavy – so leistungsfähig, dass es größere und schwerere Raumsonden auf eine Transferbahn zu den Gasplaneten usw. bringen kann, je nach Ziel auch Raumsonden derselben Masse ohne missionsverlängernde Swing-by-Manöver.

Im Laufe des Jahres 2019 wurde die erste Stufe des ersten Raketenexemplar zusammengebaut, welches für den Start der Mission Artemis 1 vorgesehen ist. Anschließend wurde die Erststufe für einen achtminütigen Testlauf zum Stennis Space Center gebracht. Der Test fand nach einem weiteren Jahr an Vorbereitungen am 16. Januar 2021 statt, brach aber wegen eines Hydraulikproblems im Zusammenhang mit der Schubvektorsteuerung nach nur 67 Sekunden ab. Am 18. März 2021 wurde der Test erfolgreich wiederholt und die erste Stufe feuerte für 8 Minuten und 19 Sekunden.

Der erste Start des SLS soll im Rahmen des Artemis-1 Projekts im Februar 2022 stattfinden.