Raumfahrt: Mondsüchtig

50 Jahre nach Sputnik und 35 Jahre nach der letzten bemannten Mondlandung wollen alle wieder zum Mond. Warum eigentlich?

Geduldig lächelten die elf honorigen Personen – zehn Männer und eine Frau – in die Kameras. Im Halbrund posierten sie vor einem mit Rollrasen gesäumten Flecken Sand, um im Rahmen einer kleinen Spatenstichfeier „den Beginn einer neuen Ära der Raumfahrt“ zu symbolisieren, wie es Ende August in einer Pressemitteilung der US-Raumfahrtbehörde NASA hieß.

Schon tags darauf fuhren auf dem Gelände des John C. Stennis Space Center in Mississippi die Bagger vor, um mit einem mächtigen Erdaushub zu beginnen. Denn auf dem Raketentestareal nahe der Grenze zu Louisiana soll in den kommenden Monaten eine komplett neue, fast hundert Meter hohe Versuchsanlage für Raketenmotoren entstehen.

Die Antriebseinheiten, die dort in Zukunft getestet werden, sind nicht irgendwelche Raketenmotoren, sondern jene von Pratt&Whitney konstruierten J2-X-Triebwerke, die im kommenden Jahrzehnt Astronauten zur Internationalen Raumstation (ISS), zum Mond und vielleicht später noch weiter ins All befördern sollen. Die neue Anlage wird sogar das Zünden des Triebwerks im Vakuum des Weltraums simulieren können.

Während also in den USA die ersten Arbeiten für ein neues bemanntes Mondflugprogramm anlaufen, schickte Japan am Freitag der Vorwoche die seit Jahrzehnten größte unbemannte Forschungssonde zum Mond. Ebenfalls in der Vorwoche stiftete das Suchmaschinen-Unternehmen Google einen 30-Millionen-Dollar-Lunar-X-Preis für die erste privat finanzierte Mondsonde. 35 Jahre nach der bisher letzten bemannten Mondlandung im Rahmen des US-Apollo-Programms im Dezember 1972 und genau 50 Jahre nach Sputnik rückt damit der Mond wieder ins Zentrum der internationalen Weltraumforschung.

Irritationen. Zugleich werden in den USA bittere Erinnerungen wach. Am 4. Oktober 1957, mitten im Kalten Krieg, lösten Sputniks Piepssignale aus dem All in den USA tiefe Irritationen aus – vor allem deshalb, weil die schubstarken sowjetischen Raketen auch imstande waren, Atombomben bis nach Amerika zu tragen. Obendrein scheiterte zwei Monate später der Start eines US-Minisatelliten: Die Rakete war explodiert, der Signale funkende Satellit von der imposanten Größe einer Orange rollte über den Erdboden, sodass sich die Medien über diesen „Kaputtnik“ oder „Flopnik“ nur noch amüsieren konnten.

Erst die von US-Präsident John F. Kennedy im Jahr 1961 verkündete Vision, dass ein Amerikaner noch vor Ende des Jahrzehnts den Mond betreten könnte, mündete in jenes kühne Apollo-Programm, an dem nicht weniger als 300.000 Forscher beteiligt waren und dem die USA teils noch bis heute ihren technologischen Vorsprung verdanken. Doch mit dem Auslaufen des Apollo-Programms und dem Fehlen einer neuen Vision geriet die US-Raumfahrt in eine Grauzone zwischen faszinierenden Möglichkeiten, technischen Problemen und Finanzierungsengpässen, was immer wieder zum Scheitern von Projekten und zu endlosen Verzögerungen führte.

1984 hatte US-Präsident Ronald Reagan den Bau der Raumstation ISS verkündet – doch das bisher größte Forschungsvorhaben der Menschheit ist nach einer Planungs- und Bauzeit von 23 Jahren noch immer nicht fertig (siehe Kasten Seite 86). Außerdem krankt der Fertigbau an dem unzuverlässigen und von zwei katastrophalen Unglücksfällen überschatteten Shuttle-Programm. Und das im Jänner 2004 präsentierte kühne NASA-Konzept für bemannte Flüge zu Mond und Mars leidet schon jetzt unter chronischer Unterfinanzierung. Wie soll es also mit der Raumfahrt weitergehen, und warum wollen die Raumfahrtnationen nach 35 Jahren Pause unbedingt zurück zum Mond?

Wiederholt hatten Medien verbreitet, der Mond sei schon bei den Apollo-Landungen ausreichend erforscht worden, das neue Explorationskonzept der NASA diene nur PR-Zwecken. Tatsächlich birgt der Erdsatellit aber noch eine Fülle von Geheimnissen, die sowohl von Robotersonden als auch von Astronauten erkundet werden könnten, wie Bernhard Foing, Forschungschef der Europäischen Weltraumorganisation ESA, erläutert.

„Wir möchten zum Beispiel mehr über die frühe Geschichte des Mondes wissen, als dieser von einem globalen Ozean aus flüssigem Magma bedeckt war. Und wir können auf seiner Oberfläche Phänomene wie Mondbeben, Meteoriteneinschläge und die Einwirkung von Weltraumstrahlung studieren“, so Foing. Von besonderem Interesse für die Forschung, aber auch im Hinblick auf den Bau einer späteren Mondstation, ist jedoch die Frage nach eventuellen Wasservorkommen und in diesem Zusammenhang die Hypothese vom „wandernden Kometeneis“. So gilt es als sicher, dass gelegentlich einschlagende Kometen größere Eismengen auf dem Mond hinterlassen.

Das Eis verdampft während der zweiwöchigen Sonnenscheinphase und setzt sich in der ebenso langen Mondnacht in einer anderen Region wieder ab. „Vermutlich erreicht das Kometeneis irgendwann einen tiefen polnahen Krater, dessen Boden niemals von der Sonne beschienen wird“, erklärt Foing, der das Projekt der Mondsonde Smart-1 leitete, am Projekt Marsexpress beteiligt war und heute die Internationale Arbeitsgruppe für Mondforschung (ILEWG) leitet.

Mondsonden. Mehrere geplante Mondsonden sollen prüfen, ob in solchen Kratern tatsächlich Eis zu finden ist. Kometeneis ist ein für die Wissenschaft höchst aufschlussreiches Material aus der Frühzeit des Sonnensystems. Astronauten könnten Proben davon für Analysen zur Erde bringen oder aus dem Eis auch das für eine künftige Mondbasis erforderliche Trinkwasser gewinnen, sofern sich daraus giftige Verunreinigungen eliminieren lassen.

Auch der einstige Mondvulkanismus harrt genauerer Erforschung. Als vor über 3,8 Milliarden Jahren große Asteroiden auf dem Mond einschlugen, füllten sich die gigantischen Krater mit flüssiger Lava und wurden zu den dunklen Mare-Ebenen, die wir als „Mondgesicht“ kennen. Noch vor zwei Milliarden Jahren gab es jedenfalls Vulkanismus, wie bei Apollo-Missionen geborgene Basaltbrocken zeigten.

Bis heute speit der Mond an manchen Stellen offenbar noch Gase ins All, die zuweilen mit Leuchterscheinungen verbunden sind. Spuren der wilden vulkanischen Vergangenheit sind jedoch auch in oft hunderte Kilometer langen, gewundenen Gräben zu sehen: Flüssiges Magma strömte unterirdisch durch horizontale Lavatunnel, deren Decke später einstürzte. Die Apollo-15-Astronauten inspizierten einen solchen, mit 120 Kilometern Länge und einem Kilometer Breite äußerst imposanten Mondcanyon.

Aber ließe sich die Mondoberfläche nicht mit unbemannten Sonden besser und kostengünstiger erkunden als mit teuren bemannten Missionen? „Vieles geht natürlich unbemannt“, erklärt Foing. „Für manche Arbeiten ist es aber absolut sinnvoll, gut ausgebildete Wissenschaftsastronauten vor Ort zu haben, die mit Robotern zusammenarbeiten.“ Als Beispiel nennt der Forscher die Suche nach Meteoriten am Mond. Erstaunlicherweise können beim Einschlag eines großen Asteroiden auf einem Planeten Gesteinsbrocken mit derartiger Wucht und Geschwindigkeit weggeschleudert werden, dass sie ins All fliegen und irgendwann zufällig auf einem anderen Planeten oder Mond landen. Auf der Erde wurden beispielsweise bisher rund 30 vom Mond stammende Steinbrocken und 34 vom Mars gefunden.

So gesehen müsste es auf der großteils uralten Mondoberfläche, die – anders als die Erdkruste – nicht durch Plattentektonik umgewälzt wurde, von verschiedensten Asteroiden und Planeten stammendes Gestein geben. Laut Schätzungen von Experten liegen auf einem Quadratkilometer Mondoberfläche rund 200 Kilogramm irdisches Material. Dieses ist für die Forschung vor allem deshalb von großem Interesse, weil es aus der Phase der großen Asteroideneinschläge vor mehr als 3,5 Milliarden Jahren stammen könnte, aus einer Zeit, als sich auf der Erde Leben zu entwickeln begann. Auf der Erde wurde das Gestein dieser Zeit durch die Kontinentalverschiebung fast vollständig zerquetscht und aufgeschmolzen. Auf dem Mond hingegen könnten die Wissenschafter noch Spuren jener Zeit und vielleicht sogar Fossilien frühester irdischer Lebensformen finden.

Aufbruchsstimmung. Im Jänner 2004 verkündete US-Präsident Bush eine neue „Raumforschungsvision“, welche in einen neuerlichen Aufbruch zum Mond, später auch zum Mars, münden soll. Im Rahmen des NASA-Projekts „Constellation“ soll eine Orion-Raumkapsel als Nachfolger des Spaceshuttles entwickelt werden, die nicht nur als Zubringer zur Raumstation fungieren, sondern (gekoppelt mit einer Raketenstufe und einer Landeeinheit) auch Astronauten zum Mond oder sogar zu einem erdnahen Asteroiden bringen wird. Äußerlich ähnelt Orion, die vier bis sechs Astronauten Platz bietet, den Apollo-Kapseln, ihr Innenleben entspricht aber dem neuesten Stand der Technik. Wie Apollo soll sie an einem Fallschirm landen, jedoch am Festland in der Wüste von Utah und nicht im Ozean.

Laut NASA-Plänen wird Orion an der Spitze einer umgebauten Feststoffrakete namens Ares I ins All starten, die den seitlich am Spaceshuttle-Tank befestigten Hilfsraketen ähnelt. Feststoffraketen haben allerdings den Nachteil, dass sie im Notfall nicht abgeschaltet werden können, sondern nach der Zündung so lange brennen, bis der Treibstoff verbraucht ist. Größere Frachten wie etwa Raketenstufen und Mondlandeeinheiten sollen mithilfe einer neuartigen, besonders schubstarken Rakete namens Ares V ins All starten, im Prinzip eine vergrößerte Version des großen ockerfarbenen Shuttle-Treibstofftanks samt seitlichen Feststoff-Zusatzraketen, nur eben ohne Raumfähre. Stattdessen werden an der Raketenspitze ein Frachtcontainer und am unteren Ende Raketenmotoren montiert.

Die Entwicklung dieser Systeme läuft bereits auf vollen Touren. Im Jahr 2009 soll der erste parabelförmige Testflug von Orion erfolgen, 2013 der erste Testflug mit Astronauten und 2014 der erste Flug zur Raumstation ISS. Frühestens 2018 könnte die Frachtrakete Ares V erprobt werden sowie die Mondlandeeinheit LSAM, inoffiziell auch Artemis genannt. Im folgenden Jahr könnten erstmals wieder NASA-Astronauten in die Nähe des Mondes fliegen. Doch schon jetzt führt die völlig unzureichende Finanzierung des Programms zu Verzögerungen, der festgelegte Zeitplan wird sich wohl noch erheblich ändern.

Mondstation. Frühestens um das Jahr 2025 erscheint der geplante Bau einer Mondstation realistisch. Um eine solche Basis mit allen lebensnotwendigen Stoffen und mit Energie zu versorgen, ließe sich aus Kometeneis Wasser und aus sauerstoffhaltigem Gestein Atemluft beziehungsweise Sauerstoff als Oxidans für Raketenantriebe gewinnen. Im Mondboden sind diverse seltene Metalle zu finden, das reichlich vorhandene Silizium ließe sich für den Bau von Solarzellen nutzen. Für spätere Zeiten denken die Forscher daran, den überreichlich vorhandenen Rohstoff Helium-3 für eine Art der Kernfusion zu nutzen, die nahezu keine Radioaktivität freisetzt.

Im vergangenen August verkündete der Chef des russischen Raumfahrtkonzerns RKK Energia vollmundig, Russland wolle bis zum Jahr 2015 eine bemannte Mondbasis errichten, um ab 2020 das Isotop Helium-3 industriell abzubauen (die NASA plant eine Mondbasis frühestens für 2024). Der Chef der russischen Raumfahrtbehörde, Anatoli Perminow, ruderte allerdings kurz danach zurück, indem er die Aussagen des Energia-Chefs als übertrieben und unseriös kritisierte.

Manche futuristischen Konzepte sahen auch den Zusammenbau von Raumschiffen auf dem Mond vor, um von dort aufgrund der viel geringeren Schwerkraft weit treibstoffsparender zum Mars zu starten als von der Erde aus. Zuvor aber eine ganze Fabrik auf dem Mond zu errichten erscheint auf lange Sicht unrealistisch, sodass eher davon auszugehen ist, dass die erste bemannte Marsmission von einem Erdorbit aus starten wird und nicht von einem „Raumflughafen“ auf dem Mond.

Von Gerhard Hertenberger