Mittwoch, 18. Mai 2022

Capstone-Satellit im Weltall
NASA testet die Umlaufbahn ihrer neuen Mondstation

Eine neu geplante Raumstation der US-Raumfahrtsbehörde NASA soll den Mond umkreisen - anders als die ISS, die um die Erde kreist. Der unbemannte Capstone-Satellit soll die neue Mondumlaufbahn nun erstmal testweise abfliegen.

03.05.2022

Modell-Illustration des Artemis Raumschiffs, dass die SpaceX Mondstation Gateway erreicht. Am 09.11.2021 kündigte NASA-Geschäftsführer Bill Nelsen die Fortsetzung der Tests mit bemannten Raumschiffen ab 2024 an.
Modell-Illustration des Artemis Raumschiffs, dass die SpaceX Mondstation Gateway erreicht. Am 09.11.2021 kündigte NASA-Geschäftsführer Bill Nelsen die Fortsetzung der Tests mit bemannten Raumschiffen ab 2024 an. (Nasa/Planet Pix via ZUMA Press Wire)
Drei, vier Jahre mag es noch dauern, aber dann will die US-amerikanische Raumfahrtbehörde NASA das erste Element ihrer neuen Raumstation, des Gateways, ins All schießen – genauer: Richtung Mond.
„Die Umlaufbahn des Gateways ist ein spannendes Thema“, findet Markus Landgraf, Architekturanalyst am europäischen Weltraumforschungszentrum ESTEC im holländischen Noodwijk. Europa wird sich an Bau und Betrieb dieser ersten Station in solch einer „spannenden Umlaufbahn“ beteiligen.

"Umlaufbahn sieht ungefähr aus wie eine große Ellipse"

„Man ist relativ weit weg vom Mond. Die Umlaufbahn sieht ungefähr aus wie eine große Ellipse. Der nächste Punkt ist ungefähr 4.000 km über der Mondoberfläche, und der entfernteste Punkt ungefähr 75.000 km von der Mondoberfläche entfernt.“
Das Gateway wird also nicht auf einem kreisförmigen Orbit um den Mond fliegen, und der Mond wird auch nicht im Zentrum dieser Umlaufbahn stehen. Stattdessen befindet sich der Mond eher am Rand dieser Ellipse.
„Der nächste Punkt kann entweder über dem Süd- oder über dem Nordpol sein, und der entfernteste Punkt eben entsprechend andersrum, also dann über dem Nord- oder Südpol.“

Neuer Orbit um neunzig Grad gekippt

Die Umlaufbahn „steht“ sozusagen senkrecht im All. Sie ist um neunzig Grad gekippt zur Ebene des Sonnensystems und damit zur Bahn des Mondes um die Erde. Das habe einen entscheidenden Vorteil, betont Markus Landgraf.
„Die Ebene, die diese Bahn beschreibt, die zeigt immer auf die Erde. Das ist der Trick dieser Orbits, dass die nicht im Raum fest sind, sondern dass die sich mit dem Mond um die Erde drehen, d.h. man kann von der Erde aus immer diesen Gateway sehen. Man kann damit immer auch Funkkontakt haben.“

Mehr zur Zukunft der Raumfahrt:

Hat das Gateway seine größte Annäherung zum Mond von nur wenigen Tausend Kilometern erreicht, soll eine Fähre Astronauten hinunter bringen auf die Oberfläche. Am weitesten Punkt ihrer Umlaufbahn können Versorgungsflüge von der Erde die Station relativ leicht erreichen, ohne viel Treibstoff für Steuerung und Bremsprozesse zu verschwenden. Aber: Grau ist alle Theorie.

Capstone-Satellit testet die künftige Umlaufbahn im Weltraum

„Sie können noch so viele Simulationen machen. Aber bevor ihr Raumschiff nicht eine entsprechende Position im Weltraum eingenommen hat, wissen Sie nicht, ob die Umlaufbahn wirklich stabil ist oder ob Sie von Zeit zu Zeit nachsteuern müssen. Denn mit einem solchen Orbit haben wir nicht viel Erfahrung. Neben all den Berechnungen benötigen unsere Ingenieure also auch Flugdaten. Nur so können sie ihre Modelle überprüfen.“
Elwood Agasid ist bei der NASA der Chef des Projekts Capstone. Das steht für Cislunar Autonomous Positioning System Technology Operations and Navigation Experiment – ein Satellit also, der in der Nähe des Mondes autonom navigieren und seine Position halten soll. Das versucht er, indem er die künftige Umlaufbahn des Gateways einfach einmal ausprobiert und abfliegt. Verspricht sie, was sie hält?
Die Umlaufbahn des Capstone-Satelliten wird der ähneln, auf der unsere Artemis-Missionen in ein paar Jahren fliegen werden. Diese Flüge werden auch Rover und Module für eine Basis auf der Mondoberfläche transportieren. Wir wollen diese Transporte von der Erde möglichst treibstoffeffizient durchführen und gleichzeitig viel Masse zum Mond mitnehmen.

Zwergen-Satellit wiegt nur 25 Kilogramm

Wie das gehen könnte, soll Capstone in den kommenden Monaten zeigen. Dieser quaderförmige Satellit misst nur zwanzig mal zwanzig mal dreißig Zentimeter – ein Zwerg also, und mit seinen gerade einmal 25 Kilogramm entsprechend leicht. Hinzu kommen noch zwei Sonnensegel und ein wenig Treibstoff – das war’s. Experimente hat Capstone keine an Bord, denn er selber ist das Experiment. Regelmäßig wird er Positionsdaten zur Erde funken. Dann wird die NASA wissen, auf welchem Punkt der Umlaufbahn er sich befindet – und ob sich dieser extrem langgezogene, elliptische Orbit wirklich für die Mondstation Gateway eignet.