Gastkommentar

Barbara Imhof, René Waclavicek, Waltraut Hoheneder (v.l.n.r.) © Bruno Stubenrauch
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Dossier

"Fly me to the Moon"

Gastkommentar

29.05.2019
  • Wien (Gastkommentar) - 50 Jahre nach Apollo tritt seine Zwillingsschwester Artemis auf den Plan. Das ist der Name des, vor wenigen Tagen (22. Mai 2019) bekannt gegebenen nächsten Mondlandeprogramms der NASA. Schon 2024 soll die erste Besatzung auf dem Südpol des Erdtrabanten landen. Neueste Pläne sehen vor, die Landung der AstronautInnen um vier Jahre nach vorne zu verschieben. Der Aufenthalt soll bis zu einer Woche dauern und ist an einem Ort vorgesehen, den Menschen noch nie zuvor betreten haben. Dort, am Rande des am Südpol gelegenen Shackleton-Kraters, ist für 2025 der Beginn der Errichtung einer Mondstation geplant.

  • NASAs Plan

  • Seit dem letzten Mondspaziergang 1972 ist nun schon einige Zeit vergangen und bis zum nächsten ist noch Einiges zu tun. Vieles von dem, was schon entwickelt und verfügbar war, geriet in der Zwischenzeit in Archive oder gar in Vergessenheit. Es lässt sich heute nicht ohne weiteres aus den alten Schubladen hervorholen, um wieder in brauchbare Hardware verwandelt zu werden. Geeignete Transportmittel sowie diverse andere Systeme zur Unterstützung, wie beispielsweise wissenschaftliche Gerätschaften für die robotische Exploration oder Raumanzüge für die Mondoberfläche müssen neu und teilweise wieder entwickelt und gebaut werden. NASAs besonderes Interesse gilt der Untersuchung der Komposition des Mond-Wassereises am Südpol, dem Kartographieren des dortigen Terrains und Magnetfeldmessungen zur Erforschung von Swirls auf der Mondoberfläche. Außerdem sind Kleinsatelliten, sogenannte Cubesats, zur mondglobalen Aufklärung und für die Untersuchung von volatilen Stoffen, Mineralien und anderen Elementen vom Mondorbit aus vorgesehen.

  • Gateway: Das Tor zu Mond und Mars

  • Einen Beitrag zur Verwirklichung dieser ambitionierten Pläne wird das nächste Raumstationsprojekt Gateway leisten. Die Partner der Internationalen Raumstation, die Raumfahrtagenturen Europas, der USA, Russlands, Kanadas und Japans arbeiten bereits daran. Gateway oder "Lunar Orbital Platform - Gateway" (LOP-G) wird aber nicht nur eine Zwischenstation für Landungen auf dem Mond sein, sondern auch, wie der Name sagt, als wissenschaftliche Plattform im lunaren Orbit dienen, um Systeme in Vorbereitung auf die sechsmonatige Reise zum Mars und der Erforschung seiner Oberfläche zu testen. Gateway wird dabei helfen, den richtigen Umgang mit den Risiken des interplanetaren Raums für den menschlichen Körper zu erlernen, Technologien für die Weltraumwetter-Vorhersage auszubilden, sowie den erforderlichen Strahlenschutz zu entwickeln. Erst kürzlich gab es eine Ausschreibung der ESA für ein astrobiologisches Experiment für Gateway.

  • Österreichische Beteiligung

  • Auch die Wiener LIQUIFER Systems Group ist derzeit mit einem Privatauftrag von Airbus Bremen an diesen Unternehmungen beteiligt. LIQUIFERs Aufgabe ist es, den Innenraum des Habitatmoduls so zu gestalten, dass auf engstem Raum vier AstronautInnen leben und arbeiten können. Dazu gehören private Rückzugsmöglichkeiten sowie Bereiche für die Zubereitung und Einnahme von Mahlzeiten, ein kleiner Sportbereich, eine Steuerungskonsole und Raum für wissenschaftliche Experimente. Eine Hygieneeinheit und genügend Stauraum für Vorräte und Ersatzteile sind ebenso vorgesehen. Alle diese Funktionen gemeinsam mit den Lebenserhaltungssystemen auf 78 m3 unterzubringen, ist eine gestalterische und planerische Herausforderung. Dazu kommen starke Gewichtseinschränkungen, die dem angestrebten Entwicklungsstand der Raketentechnologie zufolge, bei etwa acht Tonnen liegen. Die Planung für so spezielle Umweltbedingungen, wie sie beispielsweise unter Mikrogravitation herrschen, verlangen nach guten Kenntnissen und vor allem nach Erfahrung. Das interdisziplinäre Team von LIQUIFER befasst sich seit über 20 Jahren intensiv damit.

  • Chinesische Pläne

  • Aber nicht nur die Partner der internationalen Raumstation blicken zum Mond. Die chinesische Raumfahrtbehörde CNSA ist seit vielen Jahren mit diversen Aufklärungsmissionen zum Mond beschäftigt und plant ebenfalls in den 2030er Jahren die taikonautische Landung auf dem Südpol des Mondes. Nach ihren Orbitalmissionen (Chang"e-1 und 2) und der weichen Landung mit Rovern (Chang"e-3 und 4) ist nun das Zurückbringen von Gesteinsproben (Chang"e-5) für Ende 2019 vorgesehen. Die Missionen Chang"e-6 bis 8 sollen in eine robotische Mondstation münden, bevor eine chinesische Besatzung die Oberfläche betritt.

  • Seit geraumer Zeit lädt China zur internationalen Zusammenarbeit ein, und kürzlich haben die USA angenommen. Der amerikanische Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) wurde entsprechend ausgerichtet, um Bilder des chinesischen Chang'e 4 Landegefährts im Jänner 2019 aufnehmen zu können.

  • Europäische Kooperation

  • Im November 2018 gab die ESA gemeinsam mit der chinesischen Raumfahrtbehörde eine Ausschreibung aus, existierende Technologien, Potenziale im Bereich Forschung und Wissenschaft sowie Kooperationsmöglichkeiten zu evaluieren. Europas Beiträge zur internationalen Mond-Exploration sind der Bau zweier Module für das Gateway sowie einer Mondlandefähre. Außerdem sind robotische Missionen geplant, die die Untersuchung des Mondgesteins hinsichtlich seiner Zusammensetzung sowie Wassereis zum Ziel haben.

  • Kommerzielle Akteure

  • Schon jetzt werden kommerzielle und unabhängige Akteure global aktiv, wenn es um den Mond geht. Mit dem Google Lunar X-Prize beispielsweise sollen MINT-Fächer gefördert, der bezahlbare Zugang zum Mond verwirklicht und neuen Weltraumfirmen (New Space) die Möglichkeit einer Plattform geboten werden. Daraus könnte sich längerfristige Geschäftsmodelle entwickeln lassen. Firmen wie Deep Space Industries Inc., Planetary Resources, Moon Express, ispace, Asteroid Mining Corporation Limited und Shackleton sind bereits in Vorbereitung, später einmal den Markt für den Abbau seltener Mineralien und wertvoller Stoffe im Weltraum und am Mond zu dominieren. Es wird mit einem Wertzuwachs ausgehend von 0,56 Mrd. Dollar im Jahr 2018 auf bis zu 3,28 Mrd. Dollar im Jahr 2026 gerechnet.

  • Eine Schlüsselrolle spielt dabei, dass der Mond nur eine Dreitagesreise entfernt liegt, sodass seine Oberfläche durch die immer günstiger werdende kommerzielle Transportmittel in Zukunft leichter erreicht werden kann. Damit erscheinen von Raumfahrtagenturen unabhängige Geschäftsmodelle nicht mehr abwegig. Zum Vergleich genügt ein Blick auf die Erschließung geostationärer Umlaufbahnen für die Telekommunikation, welche zuerst nur mit Steuergeldern finanziert werden konnte. Sehr schnell entwickelte sich daraus ein eigenständiger Industriezweig, der unsere Welt verändert hat.

  • Beispiel für solche Bestrebungen ist etwa die globale Mondkartierung, wie sie derzeit von den Weltraumagenturen vorgesehen wird. Die dabei gesammelten Daten könnten für den kommerziellen Gebrauch frei verfügbar gemacht werden, sodass sich daraus Geschäftsideen entwickeln lassen sollten.

  • Robotisch und astronautisch Zusammendenken

  • Derzeit sind astronautische Missionen für die Zeit zwischen 2024 und 2030 geplant. Eine spätere permanent bewohnbare Mondbasis benötigt Infrastruktur wie beispielsweise ausreichenden Strahlenschutz, einen Landeplatz oder auch Fahrzeuge. Für einen effektiven Strahlenschutz kommen nach heutigem Kenntnisstand nur Wasser oder Mondgestein in Form von Sand oder 3D-gedruckt in Frage. In letzterem Fall muss von einem Vorlauf von mindestens einem Jahr mit robotischen Missionen ausgegangen werden. Dabei wird beispielsweise mittels Sonnen-Sintern (Mondsand mittels gebündeltem Sonnenlicht geschmolzen) eine zwei bis drei Meter dicke Schutzhülle für Habitate hergestellt. Diese Herangehensweise wurde mit RegoLight weiterentwickelt und getestet, einem EU-Projekt, geleitet vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt, in das auch LIQUIFER involviert ist.

  • Einmal angekommen müssen die druckbeaufschlagten Habitat-Elemente vom Landeplatz mit Fahrzeugen und Kränen zu ihrem Bestimmungsort transportiert werden. Fahrzeuge werden außerdem gebraucht, um den Aktionsradius der Crew zu erweitern. Außerdem muss die Energieversorgung eingerichtet werden. Spätere Missionen benötigen auch eine eigenständige Nahrungsmittelversorgung durch ein Gewächshaus. Relevante Technologien werden derzeit in der Antarktis durch das EDEN ISS Team, zu dem auch LIQUIFER gehört, getestet. Die astronautische Erkundung des Mondes erscheint, sofern sie über das Maß des Apollo-Programms hinausgehen soll, nur mit robotischer Unterstützung machbar. Die chinesische Raumfahrtbehörde und ein Studienteam am JPL der NASA arbeiten bereits an Plänen für eine robotische Mondstation, die den Unterbau für eine bewohnte Mondbasis liefern und deren Betrieb sichern soll.

  • Österreichisches Potenzial

  • In Österreich sind seit langem Weltraumfirmen und -institute aktiv. Dabei haben sie sich einige Expertise erarbeitet.

  • Österreich könnte einen wertvollen Beitrag zu den Wissenschaften bei der Erkundung des Mondes, über den wir noch nicht genug wissen, leisten. Dabei geht es um fundamentale Fragen wie: Wie verändern sich seine Umweltbedingungen? Welche Materialien sind im Detail vorhanden, in welchen Zuständen und wieviel davon? Komponenten für robotische Infrastruktur könnten entwickelt und geliefert werden. Die kaum bekannten Auswirkungen der um verminderten Schwerkraft auf den Menschen, können studiert werden. Zudem gibt es Potenzial für österreichische Firmen, sich an der Entwicklung der benötigten Kommunikations-Hardware zu beteiligen. Aus gesammelten Daten und Bildern sollten neue Applikationen erarbeitet werden, die bei der kommerziellen Erschließung des Mondes eingesetzt werden können. Erfolgreiche Beispiele dafür gibt es schon auf der Erde.

  • Ein erster Schritt für eine längerfristige Basis am Mond ist die Mondorbitalstation Gateway, genauso wichtig für eine weitere Reise zum Mars und um erarbeitetes Wissen und Technologien der Internationalen Raumstation weiterführen und erneuern zu können. So kann eine Kontinuität von Know-how gewährleistet werden, wie es in der Zeit nach dem Apollo-Programm versäumt wurde.

  • Eine zukünftige, bessere und längerfristige Mondexploration bietet für viele verschiedene und internationale Teilnehmer, sei es durch Steuergelder unterstützt oder rein kommerziell, viele Möglichkeiten, Wissen zu erweitern, neue hochwertige und inspirierende Arbeit zu schaffen, kreative kommerzielle Anwendungen und Nutzungen der Mondoberfläche zu entwickeln und eine Vision für eine gemeinsame friedliche Nutzung des Weltalls hervorzubringen.

  • Unsere Einschätzung:

  • Die neuen Pläne der NASA, die eine vorgerückte astronautische Landung schon für 2024 vorsehen, scheinen selbst uns OptimistInnen kaum haltbar. Die benötigten Technologien, allen voran der Transport, werden in dieser Zeit und mit den zugeteilten Geldern noch nicht einsatzbereit sein. Zudem stellen die Änderungen der Pläne der NASA, die die internationale Zusammenarbeit in dieser Sache stark mitbestimmt, so kurzfristig vor der europäischen Ministerkonferenz im November 2019, eine große Herausforderung für die ESA und ihre Mitgliedstaaten dar. Das Projekt Gateway ist im vollen Gange und müsste den Planänderungen zufolge neu definiert und aufgeteilt werden, was einen neuerlichen Einigungsprozess aller beteiligten Partner nach sich ziehen würde. Deshalb ist aus unserer Sicht mit einer Landung von Menschen am Südpol des Mondes nicht vor 2028 bis 2030 zu rechnen. Damit wäre das Vorhaben immer noch zeitlich ambitioniert.

  • Zu wünschen ist aber, dass die ESA mit Selbstbewusstsein hier gemeinsam mit ihren Partnern voranschreitet und sich für den Bau von wichtiger Infrastruktur, wie beispielsweise die Module für Gateway (die ISS Module kommen zur Hälfte aus Europa), für die Weiterentwicklung des 3D-Drucks zum Bau von Habitaten oder einen neuen Raumanzug für die Mondoberfläche einsetzt. Bereiche, in denen Europa schon einen Vorsprung hat, der sich noch weiter ausbauen lässt.

Zur Person

Barbara Imhof, René Waclavicek, Waltraut Hoheneder, LIQUIFER Systems Group

Barbara Imhof ist Architektin und Geschäftsführerin der LIQUIFER Systems Group, einer interdisziplinären Plattform von ExpertInnen aus den Feldern Architektur, Design, Human Factors, Systemingenieurswesen und Weltraumwissenschaften. Die Forschungsaktivitäten sind unter anderen im Bereich der Entwicklung von Designs für Weltraummissionen und entsprechender Prototypen sowie deren mögliche terrestrische Anwendung angesiedelt.

Rene Waclavicek ist Geschäftsführer der LIQUIFER Systems Group. Seine Tätigkeiten innerhalb der Plattform umfassen die Bereiche Architektur, Forschung und Design. Gegenwärtig liegen die Schwerpunkte auf den Projekten Eden ISS und Gateway.

Waltraut Hoheneder ist Designerin und Geschäftsführerin der LIQUIFER Systems Group. Ihre Forschungsbereiche umfassen Habitat-Entwicklung mit Fokus auf transformierbare Räume sowie Systemdesign im Bereich von Kreislaufwirtschaft.

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