Thomas Ahrendt - Raumfahrt - wohin und wozu

Als Zwillingsplanet und engster Erdnachbar bietet sich der Mond mit seinen Ressourcen als natürlicher Raumflughafen und als Weltraumstützpunkt für Forschungsstationen und später für Kolonien an. Auf ihm lassen sich Mondproben analysieren, Weltraumstrahlung untersuchen, das Leben bei 1/6 der Erdschwerkraft erforschen und astronomische Beobachtungen im Infrarot- und Submillimeter-Bereich in schattigen und kalten polaren Gebieten betreiben. Auf der Mondrückseite können Radioteleskope für ultralange Radiostrahlung errichtet werden. Auf dem Erdtrabanten lassen sich weiterhin viele Technologien für bemannte Marsexpeditionen testen.

Der Standort einer Mondstation richtet sich nach guten Transportmöglichkeiten, natürlichen Ressourcen und wissenschaftlich relevanten und erforschenswerten Objekten in nicht allzu großer Entfernung. Die Polregionen haben als mögliche Standorte die Vorteile, dass sie sich fast ständig im Sonnenlicht befinden. Dadurch ließe sich die Sonne als Energiequelle nutzen. Mit mehreren Solar-Kraftwerk-Stationen wäre eine dauernde Energieversorgung gegeben und über ein Verteilernetz ließen sich auch Stützpunkte versorgen, die nicht ständigem Sonnenlicht ausgesetzt sind. Am Malarpert-Krater am Südpol ließe sich durch 2 Solarparks ständig Strom erzeugen und er könnte als Nachrichten-und Energie-Relaisstation für den Shackleton-Krater dienen, der sich seinerseits für astronomische Beobachtungen anbietet, da er sehr kalt ist und die Kraterwände die irdische Radiostrahlung abschirmen. In nahen Kratern könnte Wasserstoff vorkommen. Das Südpol-Aitken-Becken ist einer der größten Impaktkrater im Planetensystem und könnte Rückschlüsse über seinen Aufbau ermöglichen. Der Peary-Krater am Nordpol wird fast ständig beschienen und in nahen Kratern wird Wasserstoff vermutet. Am Mondäquator könnte es mehr Helium-3 geben, da der Sonnenwind steiler auftrifft. Im Oceanus Procellarum lassen Untersuchungen auf sauerstoffreiches Gestein schließen und die Helium-3-Konzentration dürfte noch viel stärker sein als auf der erdzugewandten Seite, da diese den Mond zum Teil vor dem Sonnenwind schützt.

Ein Vorteil einer Mondbasis wäre, den Mond als Sauerstoffquelle zu haben, wobei der Sauerstoff zum Atmen und als chemischer Raketentreibstoff verwendet würde. Die Versorgung einer Mondbasis und einer Raumfahrzeugflotte von der Erde aus wäre weit teurer als dessen Herstellung auf dem Mond und der Weitertransport ins All, da nur 1/6 Erd-g zu überwinden ist. Der in anderen Substanzen gebundene Sauerstoff macht etwa 40 Gewichtsprozent aus und kann mit relativ einfachen Abbau- und Aufbereitungstechniken gewonnen werden. Außerdem lassen sich Titan, Aluminium, Eisen und Magnesium auf dem Mond abbauen.

Da der Mond praktisch ohne Atmosphäre ist, wird der Blick ins All weder durch Wolken behindert, noch durch Luftturbulenzen verzerrt, was auch günstig für die Astronomie ist, also für die Erforschung des Universums. Durch die niedrige Mondschwerkraft und eine geologisch sehr stabile Oberfläche - typische Mondbeben liegen beim 10 -8fachen vergleichbarer Erdbeben und entsprechende Bodenbewegungen bei 10 -9m - wird der Bau großer Beobachtungsinstrumente möglich; zum Beispiel 16 m große optische Teleskope und 500 m große schwenkbare Radioteleskope. Zusätzlich lassen sich Teleskope interferometrisch zusammenschalten, wodurch deren Auflösung die von einem Einzelteleskop von mehreren Kilometern Durchmesser erreichen kann. LOUISA (Lunar Optical-UV-IR-Synthesis-Array) ist zum Beispiel ein Teleskoppark aus 2 konzentrischen Ringen mit 1,5 m-Teleskopen, mit dem man auf der Erde noch 5 Cent-Stücke große Strukturen auflösen könnte. Mit LOUISA lassen sich erdähnliche Planeten in der galaktischen Nachbarschaft finden. Ähnliche Anordnungen wären auch mit Radioteleskopen mit vergleichbaren Leistungen möglich. Der Mond wäre auch ein möglicher Standort für kosmologische Beobachtungen wie etwa für die Suche nach Gravitationswellen und kosmischen Strings (über spezielle Gravitationslinsen). Im Gegensatz zum Erdorbit ist die Mondumgebung (noch) frei von Raumschrott und damit ist die Kollisionsgefahr sehr gering. Auch wenn die Gewinnung von Rohstoffen für Vorhaben auf dem Mond und in Erdumlaufbahnen und der Betrieb von Observatorien zum Großteil automatisch durch Roboter geschehen kann, die zunehmend komplexere Handlungen ausführen können, macht die Errichtung der Mondbasis selbst eine Beteiligung von Menschen nötig. Das anfängliche Mondleben wird dem in einem Atom-U-Boot ähneln; die ersten Mondbasen werden zum Schutz vor Sonnenstrahlung und Flares wohl aus miteinander verbundenen Zylindermodulen und einer gut 2 m hohen Deckschicht aus Mondmaterial bestehen. Solarkollektoren und kleine Kernreaktoren liefern Strom für die Basis, da eine Mondnacht zwei Erdwochen entspricht. Mit dem Wachsen der Mondbasis wird der Betrieb zur Routine. Besatzungen, die aus Astronomen, Geologen, Physikern und andere Wissenschaftlern bestehen, verbleiben 0,5 bis 1 Jahr in der Basis. Sauerstoff-Gewinnungsanlagen werden zum Beispiel Einrichtungen im Erdorbit beliefern; Helium-3 , das mit dem Sonnenwind auf den Mond gelangt, wird als Brennstoff für Fusionsreaktoren Verwendung finden - all diese Aktivitäten setzen eine ausgedehnte außerirdische Infrastruktur voraus, denn für 1 kg Helium-3 müssen jedoch 10 5bis 10 6m 3Regolith transportiert, auf 1000º C erhitzt und die freiwerdenden Gase über anspruchsvolle Destillations- und Separationsprozesse erarbeitet werden. Dafür fallen als Nebenprodukte tonnenweise Wasserstoff und andere Gase an. Existiert eine entsprechende Fusionstechnologie und sind die Herstellungs- und Transportkosten entsprechend gering, könnte der ökonomische Wert von 1 kg Helium-3 bei rund 10 6Euro liegen, wenn daraus 10 8kWh (thermisch) oder nach Umwandlung etwa 10 7kWh (elektrisch) erzeugt werden und 1 kWh (elektrisch) bei 0,1 Euro liegt. Die Helium-3-Deuterium-Fusion erzeugt Helium-4, Protonen und setzt pro Reaktion 18,3 MeV Energie frei; sie erfordert wesentlich höhere Werte der Plasmaparameter und die Abstoßkräfte sind höher als zum Beispiel bei der Deuterium-Deuterium- oder Deuterium-Tritium-Fusion. Dadurch wird sie zu einer komplexeren Technologie der 2. oder erst 3. Generation von Fusions-Kraftwerken. Aber bei ihr wird die freiwerdende Energie über Protonen statt über Neutronen abtransportiert, die über Wechselwirkungen mit Magnetfeldern direkt und problemlos in MHD-Kraftwerken in Elektrizität umgewandelt werden kann. Diese spezielle Fusionsart wird auch für Raumschiffantriebe hochinteressant. Ganze Flotten von Transferfahrzeugen werden einen regelmäßigen Fährverkehr zwischen dem LEO und dem Mond und zurück aufrechterhalten. Lunare Ressourcen lassen sich auch dazu verwenden, um größere Raumstationen mit komplexeren Einsatzmöglichkeiten und ein dichtes Netz von energieerzeugenden Satelliten zu bauen. Wäre es nach dem Constellation-Programm der NASA von 2006 gegangen, sollten 2019 Menschen zum Mond und 2037 zum Mars und danach zu noch weiter entfernten Zielen fliegen; zwischen 2020 und 2024 wäre eine ständig besetzte Mondbasis errichtet worden. Das ehrgeizige und umfassende Constellation-Programm stellte den NASA-Fahrplan zur Erkundung und Erforschung des Sonnensystems mit neuen Sonden, Raumschiffen und Trägerraketen dar und umfasste unter anderem Versorgungsflüge zu Raumstationen und Mondlandungen. Das in diesem Programm enthaltene bemannte Raumschiff "Orion" basierte auf den Apollo-Kapseln. Zusammen mit den Trägerraketen "Ares I" und "Ares V" sollte es das Space Shuttle ersetzen. Mit der Altair-Landefähre hätte man dann auf dem Mond landen können, dieses Mondlandemodul wäre mit einer Ares-V-Rakete in die Umlaufbahn gebracht worden, um dort mit dem Orion-Raumschiff zusammenzukoppeln, das seinerseits mit einer Ares-I in den LEO transportiert worden wäre. Ähnlich wie beim Apollo-Programm wäre der Komplex zum Mond geflogen. Die Altair-Mondlandefähre war zweiteilig konzipiert: eine Abstiegsstufe hätte den Großteil des Treibstoffs, des Sauerstoffs und der Stromversorgung enthalten und die Aufstiegsstufe die Astronauten, die Lebenserhaltungssysteme und Treibstoff für den Aufstieg. Mit der Altair hätten 4 Astronauten eine Mondmission durchführen können; das Orion-Raumschiff hätte unbemannt in einer Mondumlaufbahn verbleiben können. Doch es kam mal wieder anders als geplant.