Thomas Ahrendt - Raumfahrt - wohin und wozu

Zukünftige Routinemondflüge werden in Modulen stattfinden, die an thermonukleare Antriebsstufen gekoppelt sind. Die Astronauten steigen dann von der Raumstation in eine Kapsel um, die an eine Antriebseinheit gekoppelt wird und zum Mond fliegt, im Mondorbit löst sich die Kapsel von der Antriebseinheit und landet mit eigenen Triebwerken und Treibstoff. Die Antriebseinheit könnte im Mondorbit wiederbetankt werden und mit einem anderen Transportmodul zurück in den LEO fliegen. Zukünftige Mondlandungen könnten auf Luftkissen statt auf Raketentreibstoff basieren, oder die Landung erfolgt ganz flach auf einer präparierten Sandlandebahn mit Kufenbremsung.

Eine Mondstation könnte Treibstoff und Material (als Zwischenstation) für weiter entfernte Raumfahrtziele bereitstellen. Der Mond hätte als Basis für zukünftige interplanetare Missionen die treibstoffsparenden Vorteile einer geringen Fluchtgeschwindigkeit und fehlender Atmosphäre. Auf ihm ließen sich Erfahrungen für Marsmissionen und andere Kolonisationsprojekte (die großen Jupitermonde und Titan betreffend) sammeln und entsprechende Technologien testen. Er wäre ein ideales Forschungs- und Testgebiet, da viele Projekte und Experimente eine sterile, luftleere oder schwerkraftarme Umwelt benötigen, zum Beispiel nanotechnologische oder zoologische Forschungsprojekte.

Der nächste Schritt könnte die Errichtung einer Mondbasis sein. In mehreren Missionen würden unbemannte Raketen die zum Aufbau nötigen Materialien zum Erdtrabanten bringen und ihre Nutzlasten dicht beieinander landen lassen, damit sie leicht gefunden und zusammengebaut werden können. Die Besatzung der Mondbasis würde in einem Shuttle zur ISS fliegen und von dort aus in ein Mondraumschiff umsteigen, dessen Nutzlast ein Vielfaches der Apollokapseln wäre. Ihre Rückkehr würde analog, aber umgekehrt erfolgen. Vorher jedoch würden robotische Lander wiederverwendbare Start- und Landesysteme testen und Treibstoffvorräte deponieren.

Ab 2015 könnten bemannte Mondflüge stattfinden, um einen längerfristigen Aufenthalt auf fremden Himmelskörpern zu trainieren, was zum Beispiel eine autonome Energieversorgung und den Aufbau von Wohnungen und Lebenserhaltungssystemen einschließt. Zuerst würden die Astronauten (oder Kosmonauten oder Taikonauten) das eigene Raumschiff als Unterkunft benutzen, um dann Materialien aus den vorher gelandeten Transportraketen einzusammeln und daraus die Basis mit Wohn-, Schlaf- und Forschungsräumen errichten. Vorstellbar wäre auch der Einsatz aufblasbarer Konstruktionen, da sie geringere Masse haben und schnell einsetzbar sind; vielleicht werden sie auch als Notfalllager verwendet.

Ein mögliches Basislager wäre z.B. für 10 Personen und für 6 Monate eingerichtet, in denen Forschungs- und Wartungsarbeiten durchgeführt werden und eine lunare Produktionsstätte errichtet wird. Solare und nukleare Energieversorgung sowie die Herstellung von Treibstoffen, Wasser, Sauerstoff usw. machen die Mondstationen und -basen langfristig unabhängig von Erdlieferungen. Richtig große Mondkolonien könnten dann in Mondkratern errichtet werden, in denen Wassereis vermutet wird.

Wasser und Luft ließen sich sonst auch - mit mehr Aufwand - aus Ilmenit herstellen; das Wasser würde z.T. per Elektrolyse oder Photolyse in Wasserstoff und Sauerstoff zerlegt, der Sauerstoff verflüssigt und als Atemluft und als Treibstoff verwendet. Der Wasserstoff verbleibt in der Fabrik und wird wieder dem Ilmenit zugefügt. Der Mondtreibstoff - Wasserstoff und Sauerstoff - ließe sich für die Rückkehr der Astronauten zur Raumstation im LEO verwenden oder für die Versorgung der Raumstation oder interplanetarer Raumschiffe und würde mit unbemannten Transportschiffen vom Mond z.B. zum LEO befördert.

Wenn die ersten Mondstationen und -basen erfolgreich waren, kann die permanente Mondbesiedlung beginnen, deren Bedarf an Versorgungsgütern und Maschinen von der Erde zumindest in der Anfangszeit noch groß sein wird.

Um daher diese Transportkosten auf ca. 20 US-Dollar pro kg zu verringern bedarf es neuer Raumfähren und ferngesteuerter unbemannter Mondlanderaumschiffe. Unbemannte Versorgungsraketen werden die Materialien für den Bau größerer Siedlungen liefern, die in Containerbauweise zusammengesteckt werden können; außerdem wird es ein weitverzweigtes System aufblasbarer Außenstationen für etwa 12 Leute mit bis zu 16 m Durchmesser geben.

Vielleicht wird man die Aufenthaltsdauer der Mondastronauten wegen schwieriger Lebensbedingungen und Langzeitauswirkungen von Strahlung und geringer Schwerkraft auf maximal 60 Tage begrenzen. Während die Erzabbaumaschinen anfangs noch von der Erde kommen, stellt die Mondbevölkerung sie später selbst her und aus weiteren Erzen werden Baumaterialien für feste Siedlungen jenseits der Containerdörfer gefertigt.

Die Energiegewinnung vor allem mit Solar-Kraftwerken erlaubt nicht nur eine eigene Energieversorgung der Mondbewohner, sondern macht weitere Aktivitäten möglich, vor allem kann der Außenposten die Mondbodenschätze ausbeuten; in großen Fabriken wird aus Ilmenit Wasserstoff und Sauerstoff gewonnen, um die Abbaueinrichtungen mit Luft und die Maschinen mit Treibstoff zu versorgen. Mit lunar erzeugten Treibstoffen ließen sich die Kosten für Flüge zwischen Erde und Mond reduzieren; gleiches gilt noch mehr für ENO-Treibstoffe.

Statt chemischer Triebwerke oder in Ergänzung zu ihnen könnte der Erde-Mond-Verkehr auch mit Seilschleudern stattfinden und/oder mit "Lunar Mass Drivern", elektromagnetischen Kanonen von vielleicht 200 m Länge, die bis zu 4 kg schwere Pakete mit 2,4 km/s in die Mondumlaufbahn oder in einen der EMLs schießen. Durch die Mondgravitation werden sie auf ca. 70 m/s abgebremst, automatisch eingefangen und von einer Fabrik im Mondorbit oder in EML4 oder EML5 weiterverarbeitet. Die Endprodukte werden entweder zur Erde oder zurück zum Mond befördert.

Noch weiter geht das Konzept der automatischen Mondfabriken, die für minimalen Personaleinsatz vorgesehen sind. Nach der Erzanlieferung sind diese Maschinen allein fähig, dieses zu zerkleinern, abzupacken und abzuschießen. Aus anderen Mondrohstoffen erzeugen die automatischen Fabriken Material für größere Habitate und Maschinen, was schließlich zur Bildung ganzer Industriekomplexe auf dem Mond führen wird. Um die von der Erde importierten Lebensmittel durch frische zu ergänzen und später zu ersetzen, werden immer größere Ansiedlungen Gewächshäuser haben, selbst Tierzüchtungen sind möglich, allerdings müssten die Schwerkraftauswirkungen noch erforscht werden. Nach ca. 50 Jahren könnte eine Mondkolonie autonom werden und deren Bewohner sich zu einem Paraterraforming entschließen. Dazu wird der (ganze) Mond unter einem Glasdach verpackt, um Atmosphäre und flüssige Hydrosphäre langfristig, also über Mega- und Gigajahre zu halten, die sonst wegen der geringen lunaren Oberflächenschwerkraft nach 10 - 100 Kilojahren in den Weltraum verdunsten würde. Die Mondkolonien und ihre Bewohner an sich wären schon ein Forschungsfeld; wie reagieren Menschen - auch langfristig - auf diese spezifische Umwelt?

Da eine Mondkolonie ständiger solarer und kosmischer Strahlung und Mikrometeoriten ausgesetzt wäre, würde sie wohl vor allem unter der Mondoberfläche gebaut werden, entweder in natürlichen Höhlen oder die Basis wird zwar an der Oberfläche errichtet, aber anschließend unter mehreren Metern Mondstaub vergraben.

Eine zukünftige Mondkolonie könnte sich vielleicht sogar mit künstlichen Magnetfeldern vor solarer und kosmischer Strahlung schützen...

Der Transport von und zur Oberfläche könnte außer mit Raketen auch mit einem Weltraumlift erfolgen; für den Transport von Material und Personen zwischen den Kolonien, Lagerstätten, Kosmodromen usw. würde sich eine Magnetschwebebahn anbieten, da ihre Geschwindigkeit nicht durch atmosphärische Reibung begrenzt wird. Mit elektrodynamischen Massenbeschleunigern beziehungsweise Massentreibern lassen sich Objekte elektromagnetisch bis jenseits der lunaren Fluchtgeschwindigkeit beschleunigen. Je nach Ausrichtung der Massenschleudern können die Ladungen abgefangen werden oder auf der Erde landen. Werden die lunaren Rohstoffe auch auf dem Mond weiterverarbeitet, und fügt man die geringen Transportkosten dazu, würden Energiesatelliten, Raumschiffe, Raumkolonien usw. erheblich billiger, als wenn man sie auf der Erde herstellen und hochschießen müsste. Materialien vom Mond aus zu einer Erdaußenstation zu transportieren wäre wesentlich einfacher als ihr Transport auf die Erde. Metalle und Helium-3 wären wichtige Mondressourcen. Da flüchtige Elemente auf dem Mond kaum vorhanden sind, müssten sie von der Erde importiert werden.