Kitabı oxu: «SPACE 2022»

SPACE 2022

Impressum

ePub-Edition Dezember 2021

Copyright © by VFR e.V., München

Alle Rechte vorbehalten

Initiator: Verein zur Förderung der Raumfahrt e.V., www.vfr.de

Herausgeber: Thomas Krieger

Organisation: Peter Schramm

Lektorat: Heimo Gnilka, Margit Drexler, Thomas Krieger, Peter Schramm, Stefan Schiessl

Titelmotiv: SpaceX

Layout & Satz: Stefan Schiessl, www.exploredesign.de

Web: www.space-jahrbuch.de / eMail: space@vfr.de

ISBN 978-3-944819-51-8 (ePub)

Editorial
Liebe Leserin, Lieber Leser,

Meine Güte. Es ist ganz schön was los in der Raumfahrt. Vorbei sind die drögen Zeiten, in denen es die üblichen zwei jährlichen bemannten Missionen zur ISS gab, deren Besatzungen man schon Jahre im Voraus kannte, und vielleicht noch alle Jubeljahre die eine oder andere Sondenmission, die auf die Reise zu Monden und Planeten ging. Im September 2021, der Zeitpunkt an dem ich diese Zeilen schreibe, überschlagen sich die Ereignisse geradezu. Kaum ein Tag ohne neue Sensation. Nicht zuletzt deswegen ist diese aktuelle Ausgabe von SPACE die umfangreichste, die wir jemals produziert haben. Gerade eben (und an sich schon ein paar Tage außerhalb unseres Berichtszeitraumes) kehren Jared Isaacman, Sian Proctor, Hayley Arcenaux und Christopher Sembrowski nach zwei Tagen und 23 Stunden von ihrem rein privaten „Inspiration4“-Einsatz zurück und eröffnen mit dieser historischen Mission eine ganz neue Ära der Raumfahrt.

Für mich persönlich war jedoch die Entscheidung der NASA, SpaceX zum alleinigen Anbieter im Entwicklungsprogramm für den nächsten bemannten Mondlander zu machen, die größte Sensation des Jahres. Eine Entscheidung, die bei Blue Origin und Dynetics, den anderen beiden Anbietern für das Programm, zu wütenden Protesten führte. Blue Origin begann denn auch sofort danach, die NASA mit Klagen zu überziehen, um diesen Beschluss noch einmal auszuhebeln.

Mit furiosem Elan entsteht in Boca Chica das Raumtransportsystem der nächsten Generation. Erneut ist es SpaceX, das allen Konkurrenten vorauseilt. Starship-Prototypen führten im Berichtsjahr eine Reihe von Testflügen bis in Höhen von 12.000 Metern durch, und erstmals wurde die Kombination aus Starship und Super Heavy am Startplatz aufgebaut und lässt ahnen, was hier schon in naher Zukunft abgehen wird.

In China und den USA kam es zu einer Reihe von Testflügen neuer Kleinträgerraketen. Mit recht gemischten Ergebnissen, wie Sie im Statistik-Teil von SPACE 2022 nachlesen können. Hier gilt weiterhin eines der ungeschriebenen Gesetze der traditionellen Raumfahrt: 50 Prozent aller Testflüge scheitern.

Da und dort gab es auch Anlass zu einer gewissen Sorge. Der Geisterflug des „neuen“ russischen Nauka-Raumstationsmoduls zur ISS und der schlechte technische Zustand der russischen Module geben einigen Anlass zur Skepsis hinsichtlich der angestrebten „Haltbarkeit“ der ISS bis in die frühen 2030er-Jahre. Wie überhaupt die russische Raumfahrt mehr und mehr zurückfällt gegenüber den jetzt schon fast gleichrangigen Raumfahrt-Hegemonialmächten USA und China.

Während SpaceX mit seinem Crew Dragon inzwischen Mission um Mission mit Routine und Professionalität abwickelt, schaffte es Boeing auch in diesem Jahr nicht, seinen Starliner zum Einsatzbeginn zu bringen. Das Unternehmen stolpert von einem technischen Problem in das Nächste, und man fragt sich, wo die großen Zeiten dieses Traditionsunternehmens geblieben sind. Das Dauerversagen des Aerospace-Giganten freut natürlich SpaceX, das momentan das Geschäft der Crew-Transporte zur ISS ganz alleine abwickelt. Zu den anerkannt lukrativen Preisen, die man der NASA berechnen kann.

Enttäuschend wie so oft war auch dieses Jahr Europas müde Performance in Sachen Raumfahrt. Der bereits für 2018 angesetzte und auf 2020 verschobene Start der neuen europäischen Exomars-Plattform, bestehend aus dem Kasatschok-Lander und dem Rosalind Franklin-Rover musste auch dieses Mal abgesagt und auf 2022 verschoben werden. Auch der Erstflug der Ariane 6, an sich schon kein Highlight innovativer Raumfahrtkunst, musste erneut vertagt werden. Vor Ende 2022 wird es wohl nichts werden. Neue, spannende Programme sind in Europa nicht in Sicht. Ein bisschen Erdbeobachtung hier und ein wenig Navigation dort ist dem Alten Kontinent Raumfahrt genug. Die Haltung Europas zur eigenständigen bemannten Raumfahrt ist weiterhin „indifferent“ um es milde auszudrücken und es gilt die Hoffnung, die schon die letzten Jahrzehnte geprägt hat: Irgendwer wird uns schon mitfliegen lassen. Vor vielen Entwicklungen (Bespiel: Nukleare Energiequellen für Forschungssonden ins äußere Sonnensystem) drückt man sich aus ideologischen Gründen oder aus Desinteresse. Um diese „müde Performance“ ein wenig bildhafter zu machen: Zwischen dem 1. Januar und dem 15. September 2021 gab es weltweit 89 Orbitalstarts. Genau drei davon waren aus Europa. Alleine das US-Privatunternehmen SpaceX führte 23 dieser 89 Starts durch.

Nun zu unserer traditionellen „Sneak Preview“.

Unser diesjähriger Leitartikel hinterfragt kritisch die Chancen deutscher Kleinträgerraketen auf dem Weltmarkt. Es gibt derzeit hierzulande drei Neuentwicklungen, ein zunächst einmal sehr erfreulicher Aspekt. Die großen Hürden vor ihnen sind aber nicht Design und Entwicklung, sondern die Vermarktung und die Produktion. Gute Nachrichten kommen aus der Schnittstelle von der akademischen Forschung zur wirtschaftlichen Nutzung der Raumfahrt. Wir sehen uns hier die Würzburger Satellitenschmiede um Professor Schilling an, die mit interessanten neuen Projekten auf dem Kleinsatelliten-Sektor aufwartet. Ich sage nur: Formationsflug im All.

Einen Hahnenkampf der besonderen Art gab es in diesem Jahr in den USA beim Wettbewerb um den ersten bemannten Einsatzflug eines suborbitalen Raumtransportsystems. Den gewann Jeff Bezos. Oder Richard Branson? Oder vielleicht doch Jeff Bezos? Naja, wie auch immer. Mit Branson & Bezos – Suborbitaler Wettflug können Sie sich dazu selbst eine Meinung bilden. Wenn Sie schon immer einen Direktflug von Boca Chica in Südtexas nach Hawaii buchen wollten, und zwar einen, dessen Scheitelpunkt 900 Kilometer über der Erdoberfläche liegt, dann ergäbe sich jetzt die Gelegenheit dazu. Das ist nämlich die Strecke, die das SpaceX-Starship bei seinem (nahezu) orbitalen Jungfernflug abfliegen wird. Details dazu erfahren Sie in Mit dem Starship nach Hawaii. Das Neueste vom mit Volldampf wachsenden Markt des orbitalen „Weltraumtourismus“ lesen sie im Bericht „Privater Ausflug in den Orbit“. Da gibt es auch Details zu Isaacman, Proctor, Arcenaux und Sembrowski, die ich eingangs erwähnte.

Mit einer sehr interessanten japanischen Planetenmission, einer Probenrückführmission zum Marsmond Phobos, die 2024 starten soll, befasst sich MMX-Mission zu Phobos und Deimos. Unser diesjähriger Beitrag zur Raumfahrtgeschichte beschreibt die Friendship 7-Mission von John Glenn am 20. Februar 1962. Es war seinerzeit der erste bemannte Orbitalflug der USA. Ich habe Glenns damaligen Flugbericht übersetzt.

China, von vielen über lange Jahrzehnte als behäbig und langsam in Sachen Raumfahrtentwicklung eingeschätzt, verschärft zusehends das Tempo. In dieser Ausgabe bringen wir einen Statusbericht über die chinesischen „Flaggschiff-Aktivitäten“.

In der Öffentlichkeit kaum bekannt ist das rechtliche Rahmenwerk, das sich mit der Nutzung des Weltraums vor allem in Hinblick auf das Vorhaben ARTEMIS beschäftigt. Wir füllen diese Lücke und berichten darüber in Der ARTEMIS-Accord. Ebenfalls wenig bekannt ist, dass sich in einigen europäischen Ländern Initiativen zur Einrichtung von „Weltraumbahnhöfen“ für Kleinträgerraketen entwickelt haben. Selbst im bürokratiefreudigen und wenig technik-affinen Deutschland. Ob das gut gehen kann, erfahren sie im Beitrag Spaceports in Europa – Ein Statusbericht.

Und zu unserem Projekt Zeittunnel haben wir Ihnen dieses Mal eine detaillierte „Referenzvision“ für die Entwicklung der NASA/SpaceX-Aktivitäten der nächsten 15 Jahre ins Buch gestellt. Ihre Vorstellung zu diesem Thema mag aber ganz anders aussehen. In dem Fall versuchen Sie sich doch einfach mit einer eigenen Version www.space-jahrbuch.de.

Covid lässt – hoffentlich und dann nie wieder – ein letztes Mal grüßen: Der Autor hat es aufgrund der obwaltenden Umstände nicht geschafft, im Kino einen SF-Blockbuster zu sehen und ein paar grätig-kritische Worte darüber zu verfassen. Allerdings haben wir, wie eingangs festgestellt, auch ohne diesen „Stammartikel“ bereits die dickste SPACE-Ausgabe aller Zeiten, so dass Sie mir – denke ich – das ausnahmsweise durchgehen lassen können.

Unser diesjähriger Science-Fiction Wettbewerb befasste sich mit dem Thema Raumfahrt im äußeren Sonnensystem. Wie immer finden Sie die drei besten Beiträge im Buch. Sie sind dieses Jahr, wie ich finde, auf einem besonders hohen Niveau, phantasiereich und spannend geschrieben. Sie können sich wirklich darauf freuen. Erstmals befassen wir uns in dieser Ausgabe von SPACE mit einer neuen Science-Fiction Kategorie: Den Ultrashort-Stories. Sie stammen ursprünglich aus der englischsprachigen Twitter-Szene und sind dort auf 240 Zeichen beschränkt. Das erschien uns denn doch ein wenig sehr kurz, vor allem wenn man bedenkt, dass die deutsche Sprache in der Regel etwa 25 Prozent mehr Platz benötigt, um denselben Sachverhalt zu erzählen. Wir haben deshalb großzügig auf 500 Zeichen erweitert, inklusive Leerzeichen. Wir haben über 60 Zusendungen erhalten und stellen Ihnen die – aus unserer Sicht – fünf besten in dieser Ausgabe vor.

Neben den Artikeln und den Kurzgeschichten widmen wir einen wesentlichen Teil des Buches wie immer einer ausführlichen Dokumentation aller Raumfahrtstarts in der SPACE-typischen Berichtsperiode, die für den aktuellen Band vom September 2020 bis August 2021 läuft. Wir haben damit in den bislang erschienen 19 Bänden jede einzelne Mission, die seit dem 5. Januar 2003 in den Orbit oder darüber hinausging, im Detail dokumentiert. Vor zwei Jahren eingeführt, gibt es ergänzend auch in diesem Jahr im Raumfahrt-Panorama 24 jeweils drei Absätze lange Meldungen zu wichtigen und interessanten Ereignissen in der Raumfahrt, die nichts mit Starts und (bemannten) Landungen zu tun haben. Für die Zahlenfreaks und die Statistik-Afficionados unter unseren Lesern haben wir wie jedes Jahr einen Block von über 20 Seiten zur Raumfahrtstatistik des Jahres erarbeitet.

Wir sagen danke

Und zwar an alle, die zum Entstehen dieser Ausgabe beigetragen haben. Das sind in der SPACE-Redaktion unser „Exploredesigner“ Stefan Schiessl und unser „General Manager“ Peter Schramm. Unterstützt haben uns auch der Organisator des Science Fiction Wettbewerbs Lothar Karl, sowie unsere Lektoren Margit Drexler und Heimo Gnilka. Nicht zu vergessen unsere Sponsoren. Sie tragen den Teil der Erstellungskosten, die mit den Verkäufen alleine nicht zu decken wären.

Neues aus der SPACE-Werkstatt

Nachdem unser erster Kalender 2020 gut angekommen ist, bringen wir auch heuer einen SPACE 2022 Raumfahrtkalender heraus. Er ist auf unserer Website und im Buchhandel bestellbar. Exklusiv auf der Website und auf Veranstaltungen erhältlich ist dagegen das informative Weltraum-Glossar, welches wir ihnen im Rahmen einer Bestellung gerne kostenfrei zusenden.

Kontaktmöglichkeiten

Per e-Mail erreichen Sie uns jederzeit über redaktion@space-jahrbuch.de. Auf unserer Website www.space-jahrbuch.de erwartet Sie Wissenswertes rund um Raumfahrt und die Entstehung des Jahrbuchs. Hier können Sie auch die Bände vergangener Jahre nachbestellen, die im Buchhandel möglicherweise schon vergriffen sind. Facebook-Nutzer finden uns auf www.facebook.com/SPACE.Jahrbuch, das fast tägliche Updates erlebt. Abonnieren Sie es und kommentieren Sie mit. Noch persönlicher und direkter ist der Kontakt beim jährlichen Dachauer SPACE-Abend im November, bei dem das Jahrbuch jeweils Premiere feiert. Infos zum nächsten SPACE-Abend erhalten Sie auf unserer Website, zusammen mit Videos und Berichten der bisherigen Veranstaltungen. Wenn Sie Kritik für uns haben oder Lob, Tipps oder Meinungen, ein Problem oder eine Frage zu den Inhalten, wenn Sie sich schon mal die Ausgabe für das nächste Jahr reservieren wollen oder gerne der Tochter oder dem Sohn eines der Bücher schenken wollen, gerne auch signiert, wenn sie eine Prognose zum zukünftigen Verlauf der Raumfahrt abgeben wollen: nehmen Sie über eine der Möglichkeiten Kontakt mit uns auf. Wir freuen uns auf Ihr Feedback.

Und jetzt hinein ins Raumfahrtgeschehen. Wir wünschen Ihnen viel Freude bei der Lektüre von SPACE 2022. Bleiben Sie uns weiterhin treu und gewogen.

Im Namen des SPACE-Teams,

Ihr Eugen Reichl

Themen im Fokus

Diese Szene könnte sich bereits gegen Ende des Jahrzehnts so abspielen: Ein Lunar Starship von SpaceX entlädt zwei Toyota Lunar Cruiser.

Kleinträgerraketen aus Deutschland – Ein Erfolgsmodell?

Der Weltraum ist schon lange nicht mehr nur ein erdferner Ort exotischer Forschung, sondern wird zunehmend zum Wirtschaftraum. Das gilt nicht nur für die längst etablierten Anwendungen wie Telekommunikation, Erdbeobachtung, Meteorologie oder wissenschaftliche Arbeit quer über alle Fachrichtungen, sondern auch für Zukunftsmärkte, die heute vielen noch exotisch und kurios erscheinen.

Ein Indikator für innovative und zukunftsgewandte Volkswirtschaften sind ihre Raumfahrtaktivitäten. China ist da ganz vorne dran. Die USA auch. Diese beiden führen das Feld mit immer größerem Abstand an. Das unbewegliche Europa mit seinen byzantinischen Entscheidungsprozessen tut sich gegen diese Konkurrenz schwer. China und die USA planen und erproben schon die nächsten und übernächsten Schritte im All. Seien es die in der kurz- bis mittelfristigen Zukunft liegenden Anwendungen wie kommerzielle Raumstationen, der Abbau von Rohstoffen auf Erdmond und Asteroiden oder die Energiegewinnung durch orbitale Solarkraftwerke oder sei es in etwas fernerer Zukunft die Verlagerung umweltschädlicher Industrien von der Erde in den Weltraum oder die Einbeziehung des Alls als Wohn- und Lebensraum. Dinge wie diese scheinen vor allem uns in Europa als reine Science Fiction, doch die regulatorischen Entscheidungen zu diesen Themen werden in diesen Jahren getroffen. Europa sollte da eigentlich auf Augenhöhe mitreden. Das geht aber nur, wenn es von den anderen Parteien auch ernst genommen wird, doch tut es viel zu wenig dazu, sich in eine Position zu bringen, aus der das auch möglich ist. Wichtige Gebiete der Raumfahrt werden in Europa derzeit völlig ignoriert. Bemannte Raumfahrt beispielsweise. Hier herrscht die Meinung: Brauchen wir nicht. Irgendjemand wird uns schon mitfliegen lassen. Die Russen, die Amerikaner, die Chinesen und vielleicht bald auch die Inder. Ganz generell ist der Raumtransport, nicht nur für bemannte Flüge, die Schlüsseltechnologie für den Zugang zum Weltraum. Hier ist Europa denkbar schlecht aufgestellt. Nur ein Beispiel: Bis zum 15. September des Jahres 2021 – dem Redaktionsschluss dieser Ausgabe von SPACE – wurden weltweit 89 Orbitalstarts durchgeführt. Ganze drei davon aus Europa.

Für den unbeschränkten Zugang zum Weltraum benötigt Europa zu allererst preiswerte Trägerraketen, die technologisch und leistungsmäßig auf dem neuesten Stand sind. Im oberen Leistungsbereich der Trägerraketen hat Europa bereits wichtige Entscheidungen verschlafen. Die Ariane 6 als Nachfolgerin der Ariane 5 hat noch nicht einmal ihren (vielfach verschobenen) Erstflug absolviert und ist dennoch schon hoffnungslos veraltet. Sie ist technologisch ein Träger der frühen achtziger Jahre des letzten Jahrhunderts, der sich unnötigerweise in die Gegenwart verirrt hat. Diese Rakete soll in einer Variante (als Ariane 62) für Europa auch den Bereich der oberen Mittelklasse abdecken. Im wichtigen Gebiet der mittleren Mittelklasse besitzt Europa überhaupt keinen eigenen Träger. Hier hat man sich in Vereinbarungen mit Russland die Sojus-Trägerrakete ins Haus geholt, den konzeptionell weltweit ältesten Träger überhaupt. Er geht zurück auf Russlands R-7 Interkontinentalrakete aus den fünfziger Jahren des letzten Jahrhunderts. Europas Rakete der unteren Mittelklasse, die Vega, ist zu teuer, nicht zuletzt wegen ihrer sehr geringen Startfrequenz. Und sie ist nur mäßig zuverlässig, wie zwei Startversager in den letzten beiden Jahren gezeigt haben. Was schließlich den Bereich der Kleinträger betrifft, gab es in Europa bis vor einer Weile außer bunten Powerpoint-Präsentationen gar nichts. Immerhin, diese Situation ändert sich nun.

Kleinträger in Europa und in Deutschland

Momentan werden in Europa ein halbes Dutzend Kleinträgerentwicklungen in einem mehr oder weniger fortgeschrittenen Stadium betrieben. Das sind in Spanien PLD Space mit der Miura 5-Rakete, in Italien Avio mit der Vega Light und in England Skyrora mit der Skyrora XL-Rakete. Die anderen drei kommen aus Süddeutschland: Die Rocket Factory Augsburg (RFA), die zur OHB-Gruppe gehört, Isar-Aerospace aus Ottobrunn bei München und die Hyimpulse Technologies GmbH in Neuenstadt am Kocher, nahe Heilbronn. Von den deutschen Unternehmen sind RFA und Isar-Aerospace für die Anfangsphase eines solchen Unterfangens ausreichend finanziert. HyImpulse mit seinem SL-Launcher steht nicht ganz so gut da. Das Start-up versucht sich mit einem inkrementellen Entwicklungsprogramm auf dem Umweg über Höhenforschungsraketen auf der Finanzierungsleiter zum Orbitalträger hochzuarbeiten. Immerhin gibt es bei HyImpulse (wie bei den beiden anderen deutschen Firmen auch) Fördermittel vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR), der nationalen deutschen Raumfahrtbehörde. Zusätzlich erhält das Unternehmen eine intensive Betreuung durch das Forschungs- und Testzentrum für Raketenantriebe in Lampoldshausen. Diese Zuwendung ist nicht verwunderlich, denn bei HyImpulse handelt es sich um eine Ausgründung des DLR. Technologische Unterstützung (z. B. durch die dortigen Prüfstände) ist notwendig, denn dieses Unternehmen arbeitet an einem neuen technischen Konzept mit einem Antrieb, der Paraffin als Treibstoff einsetzt. Umwege über vorbereitende Technologieprogramme sind allerdings einem schnellen und preisgünstigen Entwicklungsprozess nicht gerade förderlich, so dass man die Entwicklung des SL-Launchers bislang eher als akademisches Projekt denn als ein nach dem Markt ausgerichtetes Unterfangen bezeichnen muss. Sollte es aber eines – wahrscheinlich eher ferneren – Tages mit dem geplanten dreistufigen Orbitalträger soweit sein, dann strebt HyImpulse einen Preis für das Kilo Nutzlast in den Orbit in der Gegend von 7.000 Euro an. Das ist in etwa der Durchschnittspreis, mit dem die schon auf dem Markt befindlichen Kleinträger derzeit um Kunden werben. Deutlich marktnäher sieht es bei den Konkurrenten RFA und Isar-Aerospace aus. Die beiden Unternehmen arbeiten an klassischen Trägerraketen die mit Kerosin und flüssigem Sauerstoff (RFA) und mit Propan und flüssigem Sauerstoff (Isar-Aerospace) betrieben werden. Diese beiden Start-ups haben gute Chancen, innerhalb der nächsten etwa zwei bis drei Jahre eine funktionsfähige Rakete auf die Startrampe zu bringen. RFA gehört zum deutschen Raumfahrtkonzern OHB Group und dürfte über die tiefen Taschen der Mutter ausreichend finanziert sein, um bis zum Prototypen zu gelangen. Der Starttermin für den Erstflug des dreistufigen Trägers liegt hier noch nicht fest. Wohl aber der Preis pro Kilogramm Nutzlast. Der soll nach Angaben von RFA bei 2.300 Euro liegen. Diese Zahl ist derart niedrig, dass sie angesichts der verwendeten Technik und der absehbar niedrigen Startfrequenz vollständig unrealistisch sein dürfte. Finanziell eher noch besser steht die Isar-Aerospace da, denn hier hat eine Investorengruppe unter der Führung der Porsche SE (dem Mehrheitsaktionär von VW) Gefallen an dieser Firma gefunden und mehr als 150 Millionen Euro hineingesteckt. Damit ist das Ottobrunner Unternehmen nach eigenen Worten das „bestfinanzierte und am schnellsten wachsenden Space-Start-up in der EU“. Es ist auch mit derzeit etwa 180 Mitarbeitern das personell am besten ausgestattete. Ihre zweistufige, über beide Stufen mit Kerosin und flüssigem Sauerstoff betriebene, Rakete namens Spektrum soll bereits irgendwann gegen Ende des kommenden Jahres vom norwegischen Startplatz Andoya aus zum Erstflug aufbrechen. Ziel der Isar-Aerospace-Ingenieure ist es, das Kilo Nutzlast für weniger als 10.000 Euro in den Orbit zu bringen. Die weitere Entwicklung nach dem Erstflug, also der eigentliche Eintritt in das Geschäftsmodell, ist bei allen drei deutschen Firmen noch recht wolkig. Isar-Aerospace behauptet, in fünf Jahren etwa 10 Raketen jährlich herstellen zu können, vielleicht sogar bis zu 30. Aber an dieser Stelle zeichnet sich schon ein gefährlicher Mangel ab, der gerade deutschen Startups nicht abzugewöhnen ist: Dem großen Interesse am Produkt und seiner Technik steht ein deutliches Desinteresse an seiner Platzierung auf dem Markt und seiner Vermarktung gegenüber.

Die Welt wartet nicht auf Deutschland

Ein hervorragendes Geschäftsmodell, einen schlagkräftigen Vertrieb und eine perfekte, bis zum äußersten durchrationalisierte Serienfertigung wird es brauchen. Dinge erfinden und entwickeln konnte man in Deutschland schon immer ziemlich gut. Auf einem ganz anderen Blatt steht die chronische deutsche Schwäche bei der Vermarktung, die sich quer durch alle Gebiete neuer Technologien zieht. Und eine perfekte Vermarktung wird notwendig sein, denn die deutschen Startups werden auf einen Markt treffen, der vollständig gesättigt ist. Nach Informationen des Northrop Grumman Smallsat Launcher Survey, der von seinen Autoren jährlich auf den Neuesten Stand gebracht wird, sind derzeit 155 Unternehmen weltweit dabei, Kleinträger zu entwickeln. Zehn davon sind bereits im Einsatz. Sechs dieser einsatzfähigen Kleinträgerraketen stammen aus China. Weitere etwa 10-15 werden ihren Erstflug in weniger als einem Jahr durchführen. Im Abstand von wenigen Wochen kommen neue Entwicklungen dazu und selbst Raumfahrt-Nerds verlieren inzwischen den Überblick bei all den exotisch klingenden Start-ups wie Aevum, Acrux Space, Beyond Earth, Green Launch, X-Bow, Merida Aerospace, Thor Launch Systems und viele, viele mehr, die sich zu den Namen dazugesellen, an die man sich schon etwas gewöhnt hat, wie Rocket Lab, Virgin Orbit, Astra, Firefly, iSpace, Landspace, Orbex, Launcher, Galactic Energy, Firefly, Relativity Space oder ABL. Fakt ist: Die Welt hat nicht gerade darauf gewartet, dass irgendwann auch noch die Deutschen (oder die Europäer generell) auf dem Markt eintreffen. Wenn sie es denn in zwei, drei oder noch mehr Jahren tatsächlich tun, dann finden sie dort eine große Anzahl von Unternehmen vor, die alle schon ihre Entwicklungsprobleme hinter sich gelassen haben, bei denen die Serienfertigung läuft, und die nun um die etwa 5-7 Positionen kämpfen, die der Markt auf absehbare Zeit wirklich benötigt. Wie fast immer auf dem Gebiet neuer Technologien ist Europa und hier vor allem Deutschland viel zu langsam. Das liegt noch nicht einmal an der oft beklagten deutschen Technikfeindlichkeit sondern auch häufig am nicht vorhandenen positiv regulativen Rahmen, an der überbordenden Bürokratie, fehlendem Pragmatismus und einer extrem technikkritischen Medienlandschaft, die neue Entwicklungen lieber ins Lächerliche zieht, anstatt sich objektiv damit zu befassen. Früher war es die Magnetschwebebahn, heute sind es Flugtaxis und Trägerraketen.

Serienfertigung und Vermarktung

Ein Design zu erstellen ist die mit weitem Abstand leichteste Aufgabe. Schon deutlich schwieriger ist es, einen flugfertigen Prototypen zu bauen. Das wahre Problem aber liegt im Produktionssystem. Das benötigt ein Vielfaches des Aufwandes, den Design und Prototypenbau erfordern. Elon Musk, der dieses Problem aus eigener leidvoller Erfahrung kennt, meint dazu, dass der Aufwand für „Manufacturing“ sträflich unterschätzt werde. Es ist etwas vollständig anderes, einen für 150 Millionen Euro in jahrelanger liebevoller Arbeit „handgebastelten“ Prototypen herzustellen, als für fünf Millionen Euro eine Serienrakete in so wenigen hoch rationalisierten Prozessschritten wie möglich. Der Weg zur Serienfertigung ist lang, beschwerlich, extrem teuer und es ist der Schritt, an dem Deutschland oft scheitert. Es ist der Schritt, bei dem die Leidensfähigkeit eines Unternehmensmanagements seine wahre Nagelprobe erlebt. Bei Trägerraketen kostet die Einrichtung einer Serienfertigung das Vielfache der Prototypenentwicklung. Ein relativ transparentes Beispiel ist hier Rocket Lab, die seit Jahren recht erfolgreich die Elektron-Kleinträgerrakete vertreibt. Auch dort gelang die Entwicklung der Rakete bis zum Prototypen mit etwa 120 Millionen Dollar. Für Serienreifmachung, Produktionsoptimierung, Beschaffung und Kalibrierung der Produktionsinfrastruktur, Bereitstellung der gesamten Bodenausrüstung (des so genannten „Ground support equipment) und der Startanlagen kolportiert man dagegen Zahlen vom sechs- bis siebenfachen dieser Summe. Solche Beträge bei Geldgebern erst einmal zu bekommen, und in der Folge auch zu amortisieren, bei einer Rakete, die wegen der beinharten Konkurrenzsituation auf dem Kleinträgermarkt nicht mehr als vielleicht fünf bis sieben Millionen Euro kosten darf, gelingt ausschließlich mit hohen Startzahlen. Astra in den USA beispielsweise plant auf lange Sicht mit einem Start täglich. Auch Rocket Lab müsste, um wirtschaftlich sein zu können, mehrere Dutzend Starts pro Jahr absolvieren. Momentan liegt das Unternehmen bei 8-9 Starts jährlich. Nächstes Jahr sollen es 20 – 24 werden. Sehen wir einmal in die USA, dann wird schnell klar, warum es dort vergleichsweise einfach ist, ein Raketen-Startup hochzuziehen. Das Land ist technik-affin, Raumfahrt steht hoch im Kurs und wird von der Regierung als zukunftsweisende Schlüsseltechnologie verstanden. Die Regularien sind überschaubar, klar und industriefreundlich. Genehmigungsprozesse laufen zügig, und werden nicht, wie hierzulande, oft über viele Jahre verschleppt. Es gibt eine ganze Auswahl von möglichen Startplätzen und mit das Wichtigste: Es gibt dort Investmentgesellschaften, die sich darauf spezialisiert haben, Startups an die Börse zu bringen, und ihnen somit das nötige Kapital zur Serienreifmachung zu verschaffen. Ein weiteres deutsches Problemfeld ist die Vermarktung. Wann immer man sich durch die Veröffentlichungen der deutschen Raketenstartups liest, trifft man auf Aussagen der jeweiligen Geschäftsleitungen, dass man jetzt erstmal die Rakete entwickeln werde und dann schon schauen werde, was sich auf dem Markt so ergibt. Devise: Erst bauen, dann schauen. Doch das ist eine komplett falsche Einstellung. Die Vermarktung ist ein Gebot der ersten Stunde. Gwynne Shotwell, die heute das Unternehmen SpaceX wirtschaftlich leitet, gehörte zu den ersten 10 Angestellten, die Elon Musk im Jahre 2002 einstellte. Schon wenige Wochen nach ihrer Einstellung war sie beim „Klinkenputzen“ bei den potentiellen Kunden, auch wenn danach noch Jahre bis zum ersten erfolgreichen Start vergingen.

Neue Entwicklungen

Und noch ein Problemfeld für Deutschlands und Europas Kleinraketenbauer: Der Markt ist dynamisch und baut sich ständig um. Europäische und deutsche Reaktionszeiten auf diese Marktdynamik sind viel zu langsam. Für Kleinnutzlasten, die nicht sensitiv für spezielle Anforderungen an ihre Umlaufbahn sind, bietet beispielsweise SpaceX seit einer Weile einen für Raumfahrtverhältnisse revolutionären Service an: Mehrmals jährlich regelmäßige Transportflüge zu festen Terminen. Sie gehen stets auf dieselbe sonnensynchrone polare Umlaufbahn in 500 Kilometer Höhe, denn das ist der beim Kunden beliebteste Orbit. Sie finden statt, egal ob sie ausgelastet sind oder nicht (doch es ist kein Geheimnis: Sie SIND komplett ausgelastet). Aufgrund der enormen Nutzlastkapazität dieser Rakete können dabei pro Flug 100 oder mehr Kleinsatelliten mitgenommen werden. Zu – für Raumfahrtverhältnisse – sensationell niedrigen Preisen. Die ersten 200 Kilogramm Nutzlast kosten den Kunden des Transporter-Programms von SpaceX eine Million Dollar, somit 5.000 Dollar (oder etwa 4.000 Euro) pro Kilogramm. Mit diesem unschlagbaren Angebot saugt SpaceX momentan einen großen Anteil der klassischen Nutzlasten der Kleinträger vom Markt. Dieser Markt wächst zwar laufend, aber SpaceX hält hier mit seiner nahezu unbegrenzten Startkapazität mühelos dagegen. Damit bleiben für die Mikro-Launcher nur zwei Lösungen. Zum einen die Startaufträge für die maßgeschneiderten Lösungen, die den Einschuss in spezielle Bahnen und besondere Orbithöhen erfordern, und die deswegen auch etwas teurer sein können, und zum anderen die Möglichkeit noch billiger zu sein als SpaceX. Das Letztere erfordert ein technisch enorm simples Konzept in Verbindung mit sehr hohen Startraten.

Chance im Geschützten Markt?

Ist es also vergebliche Liebesmüh, in Deutschland oder in Europa Kleinraketen entwickeln zu wollen? Tatsächlich scheint es nicht gut auszusehen. Deutschland und Europa sind für derlei Technologien, man muss es so hart sagen, weder dynamisch noch mental dafür gut genug aufgestellt. Sie würden, so wie sich die Situation gegenwärtig darstellt, in der „freien Wildbahn“ des offenen weltweiten Marktes nicht überleben. Ein Ausweg wäre es, in die USA zu gehen, wo die Voraussetzungen wesentlich besser sind. Dort hätte man dann auch Zugang zum US-Markt mit seiner generell sehr dynamischen privaten und institutionellen Raumfahrtszene. Zusätzlich könnte man damit auch die strikten US-Technologietransfer-Regularien umgehen, die heute einem außeramerikanischen Unternehmen Starts technologisch sensitiver US-Nutzlasten verhindern. Den Weg einer US-Registrierung haben beispielsweise das neuseeländische Unternehmen Rocket Lab oder das britische Unternehmen Virgin Orbit beschritten. Ein Sonderfall mag in Deutschland die Rocket Factory Augsburg sein. Sie hat ihren finanziellen und technologischen Rückhalt bei der OHB Gruppe, die selbst Kleinsatelliten baut. Allerdings momentan nur einige wenige pro Jahr. Wenn dieses Geschäft bei OHB aber wächst, wäre für diese Rakete zumindest eine gewisse Grundauslastung aus dem eigenen Haus gegeben.

Im Prinzip müssen wir aber zur eingangs gemachten Betrachtung zurückkommen. Europa braucht schon alleine aus geostrategischen Überlegungen eine vollständige Palette moderner und leistungsfähiger Raumfahrtträger. Angefangen von der Schwerlastrakete bis zum Mikro-Launcher. Die Chancen für Deutschlands Kleinraketen wären also vor allem innerhalb eines geschützten europäischen Binnenmarktes gegeben. Allerdings müsste man dazu alle institutionellen Nutzer solcher Träger dazu verpflichten, nur das europäische Produkt zu nehmen und nicht zum günstigeren Anbieter außerhalb des EU-Raumes zu gehen. Es wäre dann ein ähnliches Konstrukt, wie es beispielsweise auch für die Ariane 6 gefordert wird.

Aber schön ist so eine Lösung nicht. Es ist ein Eingeständnis der Schwäche, des Nicht-mithalten-könnens. Hoffen wir also, dass ich mich hier mit meiner Einschätzung irre und sich die neuen deutschen Kleinträger in Zukunft auf dem freien Markt behaupten können.

Der Flug der Friendship 7 – Bericht des Piloten

John Glenn war der bekannteste Astronaut der Mercury 7, wie sich die sieben Astronauten des ersten bemannten US-Raumfahrtprogramms selbst bezeichneten. Am 20. Februar 2022 jährt sich der Tag des ersten US-Orbitalfluges zum 60. Mal. Bei seinem Flug mit der Mercury-Raumkapsel Friendship 7 wurde Glenn zum fünften Menschen im Weltraum, und zum ersten Amerikaner, der die Erde umkreiste.

John Glenn war der Einzige der Mercury-Astronauten, der schon vor seiner Zeit als Astronaut eine nationale Berühmtheit war, seit er am 16. Juli 1957 einen neuen Geschwindigkeitsrekord für die Überquerung der USA aufgestellt hatte. An diesem Tag war er von der Los Alamitos Naval Air Station in Kalifornien aufgestiegen und war danach in seiner Vought F8U Crusader in drei Stunden und 23 Minuten nach New York geflogen. Mit einer Durchschnittsgeschwindigkeit von 1.167 Kilometern pro Stunde, entsprechend Mach 1,1 war dies der erste Transkontinentalflug mit Überschallgeschwindigkeit.

Kurz nach seinem Raumflug schrieb John Glenn für das damals (wie heute) führende US-Luftfahrtmagazin Aviation Week & Space Technology einen Flugbericht, der in der Ausgabe vom 23. April 1962 erschien. Stilistisch bewegt er sich zwischen den üblichen Testflugberichten der damaligen Zeit, einem wissenschaftlichen Paper und einem Erlebnisbericht. Der generelle Duktus ist technisch-nüchtern, lässt aber dennoch überall die Erstmaligkeit des Erlebnisses und emotionale Momente durchscheinen. Der Report enthält Einzelheiten, die heute selbst unter gewieften Raumfahrthistorikern nicht mehr bekannt sind. Und er lässt in jedem Detail spüren, wie sehr man sich damals im bemannten Raumflug auf unbekanntem Gelände bewegte. Von diesem Bericht gibt es keine deutsche Fassung. Ich habe ihn übersetzt und um etwa 40 Prozent gekürzt. Die Kürzungen betreffen vor allem Schilderungen technischer Details sowie die sehr ausführlichen Beobachtungen der Erde, das Wahrnehmen von Oberflächenmerkmalen, Siedlungen, Schiffen und Verkehrswegen, der Morphologie von Wolkenformationen und Ähnlichem. Glenn sollte insgesamt 15 Experimente durchführen. Vier betrafen Meteorologie, sieben Astronomie und vier waren medizinische Versuche. Unter anderem gab es da eine Position die „drinking“ hieß, also einfach „trinken“, da man seinerzeit noch annahm, dass Schlucken in der Schwerelosigkeit problematisch sein könnte. Eine Reihe dieser Experimente konnte er aber wegen seines andauernden Problems mit der automatischen Lageregelung nicht wahrnehmen, da er während der letzten beiden Erdumkreisungen die Kapsel manuell fliegen musste.

Einführung

Die Testziele für die Mission MA-6 der Friendship 7 waren – im Einklang mit den Missionsrichtlinien – die Folgenden:

 Beurteilung der Leistungsfähigkeit eines Mensch-Raumfahrzeugsystems während einer Mission mit drei Erdumkreisungen.

 Bewertung der Effekte eines Raumflugs auf einen Astronauten.

 Beurteilung der operationellen Tauglichkeit des Raumfahrzeugs und der unterstützenden Systeme für einen bemannten Raumflug durch einen Astronauten.

Das sind ganz offensichtlich sehr allgemeine Zielvorgaben. Die Funktionsweise der Raumfahrzeugsysteme wurde bereits in früheren Veröffentlichungen teilweise recht detailliert erläutert, und – bis zu einem gewissen Grad – auch die Integration des Menschen in diese Systeme. Mein Bericht beschäftigt sich daher hauptsächlich mit den Punkten in den drei Testzielen, bei denen die Beurteilungsfähigkeit des Menschen Informationen liefert, die durch andere Mittel nicht zu erlangen sind. Der Bericht wird zeigen, dass ein bemanntes Vehikel einen großen Vorteil gegenüber einem unbemannten Fluggerät hat, das oft taub und blind gegenüber dem Neuen und Unerwarteten ist. Mein Report hebt deswegen vor allem heraus, was ich während des Orbitalfluges hörte, sah und fühlte.

Vorbereitung und Countdown

Die Vorbereitung, der Transfer zur Startrampe und das Besteigen des Raumfahrzeugs verliefen wie geplant. Die Techniker und ich hatten diese Vorgänge zuvor vielfach praktiziert. Wie bei jedem Countdown kam es auch hier zu kurzen Unterbrechungen, sobald sich Probleme ergaben. Die Halterung für das Helmmikrofon wurde beschädigt und musste ausgetauscht werden. Ein Teil das zuvor buchstäblich tausende Male justiert und bewegt worden war. Als die Luke des Raumfahrzeugs gesichert wurde, brach einer der Bolzen und musste ebenfalls ersetzt werden. Während dieser Zeit war ich damit beschäftigt, meine Checklisten durchzugehen und die Instrumente des Raumfahrzeugs zu beobachten. Viele Menschen sorgten sich um meine mentale Verfassung während dieser und anderer Verzögerungen, die Teil der Vorbereitung für einen bemannten Raumflug sind. Menschen haben sich zuvor schon wiederholt erkundigt, ob ich vor dieser Mission Angst hätte. Menschen fürchten sich immer vor unbekannten Situationen – das ist ganz normal. Wichtig ist nur, was wir mit dieser Angst tun. Wenn wir es ihr erlauben, uns zu lähmen und vom angemessenen Handeln abzuhalten, dann ist Angst gefährlich. Das beste Gegenmittel gegen Angst ist es, so viel über eine Situation zu wissen, wie nur irgend möglich. Es ist der Mangel an Wissen, der die Menschen oft in die Irre führt, wenn sie sich die Gefühle eines Astronauten vor dem Start vorstellen. Während der Jahre der Vorbereitung für das Projekt Mercury sind diese unbekannten Bereiche, so glauben wir, auf ein akzeptables Niveau reduziert worden. Für diejenigen aber, die nicht in den Genuss dieses Trainings kamen, erscheint das Unbekannte groß und unüberwindbar, und das verringert die Zuversicht bei diesem Personenkreis um ein Erhebliches.

Alle Mitglieder des Mercury-Teams arbeiten schon lange auf diese Fluggelegenheit hin. Wir haben uns nicht vor ihr gefürchtet, wir haben sie erwartet. Nach drei Jahren der Vorbereitung dürfen wir wegen einiger Verzögerungen nicht ungebührlich besorgt sein. Die wichtigste Erwägung ist, dass alles bereit ist und dass nichts durch unnötige Hast gefährdet wird, was durch umsichtiges Handeln bewahrt werden kann. Die erste ungewöhnliche Erfahrung der Mission besteht darin, sich an der Spitze der Atlas-Trägerrakete zu befinden, nachdem der Wartungsturm zurückgefahren ist. Durch das Periskop kann man nun über weite Teile von Cape Canaveral sehen. Wenn man sich in der Liege vor und zurückbewegt, bemerkt man, wie sich das ganze Vehikel leicht bewegt. Wenn die Triebwerke geschwenkt werden, kann man die Vibration fühlen. Wenn der Tank mit flüssigem Sauerstoff gefüllt wird, vibriert und zittert das Raumfahrzeug, wenn sich die Metallhaut durch die Kälte zusammenzieht. Durch das Fenster und das Periskop ist die weiße Wolke des ausgasenden Sauerstoffs sichtbar.

Start

Als der Countdown Null erreichte, konnte ich die Zündung der Triebwerke fühlen. Das Raumfahrzeug schüttelte sich. Nicht wild, aber dennoch nachdrücklich. Über den Zeitpunkt des Lift-offs gab es keinen Zweifel. Als die Halteklammern die Atlas freigaben, gab es augenblicklich ein sanftes Schwanken, das einen wissen ließ: man ist auf dem Weg. Die Rollbewegung der Rakete in den korrekten Start-Azimuth war nach dem Abheben deutlich wahrnehmbar. Ich hatte den kleinen Spiegel am Fenster vorab eingestellt, um den Boden sehen zu können. Ich blickte nach dem Abheben kurz hinaus und konnte sehen, wie sich der Horizont drehte. Sofort nach dem Liftoff gab es einige Vibrationen. Nach etwa 10-15 Sekunden nahmen sie etwas ab, verschwanden aber nie vollständig. Es war ein mäßiges, aber deutliches Vibrationsniveau, das anhielt, bis das Raumfahrzeug etwa eine Minute nach dem Verlassen der Startrampe die Zone des maximalen aerodynamischen Staudrucks (Anmerkung des Übersetzers: Die Originalbezeichnung lautete „max q“) durchquerte. Die Annäherung an max q kündigt sich durch eine erhebliche Zunahme des Vibrationsniveaus an. Die Kraft, die von außen auf das Raumfahrzeug einwirkte, war für diese Phase mit 982 Pound pro Quadratfuß berechnet worden. Während dieser Zeit nahm ich ein gedämpftes, dumpfes Röhren der Triebwerke wahr. Nachdem die Zone hohen Staudrucks passiert war, nahmen die Vibrationen deutlich ab. Das Raumfahrzeug war aber während der gesamten angetriebenen Phase nie vollständig vibrationsfrei. Der Aufbau der Beschleunigung war erheblich, aber nicht belastend. Vor dem Flug sagte mein Ersatzmann, Astronaut Scott Carpenter, er denke, dass es sich gut anfühlen würde einer geradlinigen Beschleunigung ausgesetzt zu sein, als der kreisenden, wie wir sie aus dem Zentrifugentraining her kannten. Und er hatte Recht. Der Brennschluss der Booster-Triebwerke erfolgte bei zwei Minuten und 9,6 Sekunden nach dem Liftoff. Als die beiden Außentriebwerke stillgelegt und abgeworfen wurden, fiel die Beschleunigung, aber nicht so ruckartig, wie ich es eigentlich erwartet hatte. Vielmehr baute sie sich über etwa eine halbe Sekunde ab. Es gibt einen Wechsel im Lärmpegel und im Vibrationsniveau, nachdem diese Triebwerke abgeworfen wurden. Ich sah einen Rauchstoß aus meinem Fenster und dachte zunächst, dass der Fluchtturm vorzeitig abgetrennt worden wäre und berichtete das auch. Dieser Ausstoß war aber offensichtlich reflektierter Rauch von der Booster-Trennung, der das Raumschiff kurzzeitig umgab. Der Fluchtturm wurde bei 2 Minuten und 33,3 Sekunden abgeworfen, und ich berichtigte meine vorherige Aussage. Ich war bereit, für den Fall manuell einzugreifen, wenn es beim automatischen Ablauf des Trennprozesses zu Unregelmäßigkeiten kommen sollte, und zählte daher die Sekunden herunter bis der Turm abgetrennt wurde. Ich blickte auf die Düsen der Fluchtturm-Raketen als sie feuerten. Der Turm beschleunigte schnell in gerader Linie vom Raumfahrzeug weg. Ich beobachtete ihn bis in eine Distanz von etwa einer halben Meile. Das Raumfahrzeug war darauf programmiert, sich vor dem Abwurf leicht nach unten zu neigen, und dieses Manöver gab mir die erste wirkliche Sicht auf den Horizont und die Wolken. Ich konnte die Wolken und den Horizont hinter dem Turm erkennen, als der sich vom Raumfahrzeug trennte. Nachdem der Fluchtturm abgefeuert war, richtete sich das Raumfahrzeug wieder langsam auf und ich verlor die Sicht auf den Horizont. Ich erinnere mich etwa um diese Zeit einen Kommentar abgegeben zu haben, dass der Himmel sehr schwarz sei. Die Beschleunigung begann sich erneut aufzubauen, aber wie zuvor stellte sie kein größeres Problem dar. Ich konnte bis zum Maximum von 7,7 g gut kommunizieren. Dann endete der Schub des Marschtriebwerks. Unmittelbar vor dem Ende des angetriebenen Fluges gab es eine Erfahrung, die ich nicht erwartet hatte. Zu dieser Zeit waren die Oxidator- und Treibstofftanks schon fast leer und offensichtlich wurde die Atlas dadurch merklich flexibler, als sie es in vollgetanktem Zustand war. Ich hatte das Gefühl, mich am Ende eines federnden Sprungbrettes zu befinden und konnte oszillierende Bewegungen fühlen, so als würde die Nase des Startvehikels leicht vor und zurück schwingen.

Einschuss in den Orbit

Der Geräuschpegel steigerte sich noch einmal als das Fahrzeug sich SECO näherte (Anmerkung des Übersetzers: Sustainer Engine Cutoff – Brennschluss des Marschtriebwerks). Als das Marschtriebwerk bei 5 Minuten und 1,4 Sekunden stillgelegt wurde und die Beschleunigung auf Null fiel, hatte ich das deutliche Gefühl nach vorne zu fallen. Dieses Gefühl kannte ich bereits aus dem Training in der Zentrifuge. Beim realen Flug war das Gefühl nicht so deutlich ausgeprägt wie dort, und nachdem das Raumfahrzeug an diesem Punkt tatsächlich eine Kippbewegung nach unten machte, mag es eher das Ergebnis der tatsächlichen Bewegung gewesen sein, als eine Illusion. Es gab keinen Zweifel, wann der Spannring zwischen der Atlas und der Mercury feuerte. Es war ein lauter Vorgang und ich fühlte augenblicklich die Kraft der Trennraketen, die das Raumfahrzeug von der Rakete lösten. Vor dem Flug hatte ich angenommen, dass die Beschleunigung dieser drei kleinen Triebwerke unbedeutend sei und dass wir sie womöglich gar nicht wahrnehmen würden. Es gibt aber keinen Zweifel darüber, wann sie feuern. Sofort nach der Trennung von der Atlas begann der Autopilot das Raumfahrzeug zu wenden. Als das Raumfahrzeug seine normale Position erreicht hatte, mit dem Hitzeschild in Flugrichtung und aus der Sicht des Piloten rückwärts fliegend, konnte ich die Atlas durch das Fenster erkennen. Zu diesem Zeitpunkt schätzte ich, dass sie etwa 200 Yards entfernt war. Eine Bahnanalyse nach dem Flug ergab, dass die Entfernung zwischen der Trägerrakete und dem Raumfahrzeug zu diesem Zeitpunkt tatsächlich etwa 600 Fuß betragen sollte. Recht gut für eine grobe Schätzung also. Ich bilde mir nicht ein, dass ich normalerweise so kurze Entfernungen gut schätzen kann. In dieser Schätzung war auch ein gewisser Zufallsfaktor beinhaltet, dennoch zeigt das Resultat, dass ein Mensch eine angemessene Schätzung zumindest auf kurze Distanzen zu einem bekannten Objekt im Weltraum vornehmen kann. Diese Fähigkeit wird in zukünftigen Missionen, in denen der Mensch ein Rendezvous durchführen soll, von Bedeutung sein, denn hier wird es auf den Piloten ankommen, um das finale Annäherungsmanöver durchzuführen. Ich behielt die Atlas für etwa sechs oder sieben Minuten in Sicht, während ich den Atlantik überquerte. Beim letzten Mal, als ich ihre Sichtung berichtete, war sie etwa zwei Meilen hinter und eine Meile unter dem Raumfahrzeug. Ich konnte sie leicht als helles Objekt gegen den schwarzen Hintergrund des Weltraums und später gegen den Hintergrund der Erde ausmachen.

Orbit

Der Autopilot drehte das Raumfahrzeug herum und brachte es in die vorgesehene Raumlage. Nach meinem ersten Funkkontakt mit Bermuda erhielt ich die Zeiten für die Zündung der Retro-Raketen und begann das Kontrollsystem zu checken. Dies ist ein Test der Steuerungssysteme des Raumfahrzeugs. Ich hatte das viele Male auf dem Boden im Mercury Procedures Trainer geübt und der Test verlief genau wie im Simulator. Ich war begeistert, mit welcher Präzision die Prozedur ablief. Der Test ist ein ziemlich komplexer Vorgang. Man muss mit der rechten Hand den Steuerknüppel bewegen und die Wasserstoff-Peroxid-Triebwerke damit betreiben, um das Raumfahrzeug zu rollen, zu gieren und zu nicken. Mit der linken Hand wechselt man dabei von einem Kontrollsystem zum anderen, während das Raumfahrzeug manuell durch eine Anzahl von präzisen Bewegungsraten und Lagewinkeln geht. Es war das erste Mal, dass ich vollständig im manuellen Modus flog, und es war sehr beruhigend, dass das Raumfahrzeug nicht nur wie erwartet reagierte, sondern auch meine eigene Fähigkeit zu sehen, es so manuell zu kontrollieren, wie wir uns das erhofft hatten. Nach dem Check der Flugkontrollsysteme ging ich wieder zurück auf den Autopiloten und in diesem Modus arbeitete das Raumfahrzeug auch während der gesamten ersten Erdumkreisung einwandfrei.

Triebwerksproblem

Wegen einer Fehlfunktion in einem Lageregelungstriebwerk am Ende des ersten Orbits wurde es notwendig, das Raumfahrzeug für die restlichen beiden Erdumkreisungen von Hand zu steuern. Diese Anforderung bildete kein ernsthaftes Problem, und tatsächlich gab es mir sogar die Möglichkeit zu demonstrieren, was ein Mensch tun kann, um ein Raumfahrzeug zu kontrollieren. Allerdings begrenzte es die Zeit, die ich mit den Experimenten zubringen konnte, von denen ich gehofft hatte, ich könnte sie während des Fluges durchführen. Der Flugplan für den ersten Orbit bestand darin, für die Bahnverfolgung mittels Radar und für Kommunikationstests die optimale Raumlage des Raumfahrzeugs aufrechtzuhalten. Auf diese Weise wären zum frühestmöglichen Zeitpunkt gute Bahndaten verfügbar, die mir die Möglichkeit gegeben hätten, mich an neue Bedingungen anzupassen, für den Fall, dass das nötig werden sollte. Weitere Beobachtungen und Aufgaben waren für den zweiten und dritten Orbit geplant. Nachdem es aber das Triebwerksproblem erforderlich machte, dass ich während der Orbits zwei und drei meistens manuell fliegen musste, konnten einige der geplanten Beobachtungen und Experimente nicht durchgeführt werden. Eine Reihe von Fragen befasste sich mit der Fähigkeit eines Menschen, den Erdhorizont als Referenz für die Kontrolle der Raumlage des Raumfahrzeugs zu verwenden. Während dieses Fluges gab es nie ein Problem, den Horizont zu erkennen. Während des Tages ist die Erde hell und der Hintergrund des Weltraums ist schwarz. Dadurch ist der Horizont deutlich markiert. Bei Nacht, vor Mondaufgang, kann der Horizont ebenfalls gegen den Hintergrund der Sterne erkannt werden. Nach Mondaufgang (während des Fluges war Vollmond) ist die Erde ausreichend beleuchtet, um den Horizont klar erkennen zu können.

Lernphase

Mit dem Horizont als Referenz kann der Nick- und Rollwinkel des Raumfahrzeugs leicht kontrolliert werden. Das Fenster kann überall hin positioniert werden, wohin mal will. Einen Bezugspunkt für den Gierwinkel zu finden ist dagegen nicht so leicht. Ich glaube aber, dass es mit der Fortdauer des Fluges eine Lernphase hinsichtlich meiner Fähigkeit gab, den Gierwinkel zu bestimmen. Hilfreich für diese graduelle Verbesserung war der Gebrauch der Sicht durch das Periskop und das Fenster. Um das Gieren des Raumfahrzeugs bestimmen zu können, muss die Geschwindigkeit des Raumfahrzeugs über der Erde zu Hilfe genommen werden, die eine scheinbare Drift der Erdoberfläche unter dem Raumfahrzeug erzeugt. Wenn das Raumfahrzeug korrekt in der Orbit-Ebene ausgerichtet ist, scheint sich der Grund parallel zur Längsachse des Raumfahrzeugs zu bewegen. Während des Fluges entwickelte ich eine Prozedur, die mir half, diese Drift als Referenz für den Gierwinkel zu verwenden. Ich neigte die Spitze des Raumfahrzeugs relativ zur normalen Raumlage etwa um 60 Grad nach unten. Danach war eine recht gute vertikale Sicht möglich. Aus diesem Blickwinkel hatten Wolken und Landschaften, die unter mir vorbeizogen eine höhere scheinbare Bewegung als in der normalen Raumlage, bei der meine Blickrichtung zum Horizont hin ausgerichtet war.

Nachts, mit dem Vollmond, der die Wolken unter mir beleuchtete, konnte ich immer noch den Gierwinkel durch das Fenster bestimmen, aber nicht so schnell wie tagsüber. Nachts konnte ich die Drift der Sterne verwenden, um die Flugrichtung zu ermitteln, aber es dauerte länger und war weniger genau. Während des ganzen Fluges zog ich das Fenster zur Bestimmung der Raumlage dem Periskop vor. Es schien auf der Tagseite länger zu dauern, den Gierwinkel mittels des Periskops zu bestimmen. Auf der Nachtseite ist die Beleuchtung der Wolken zu schwach, um gut durch das Periskop erkannt zu werden. Dreimal während des Fluges drehte ich das Raumfahrzeug in einer Gierbewegung um 180 Grad und blickte danach in Flugrichtung. Mir gefiel diese Raumlage viel besser, da ich sehen konnte wo es hinging anstatt zu sehen, wo ich war. Als Auswirkung dieses Manövers gab mir mein Instrumentenreferenzsystem eine falsche Raumlageanzeige. Es war jedoch einfach, die korrekte Raumlage durch eine Referenz auf den Horizont über das Fenster oder das Periskop zu bestimmen. Überhaupt war es kein Problem, die Orientierung aufrecht zu erhalten. Ich glaube aber, dass sich der Pilot im Weltraum automatisch mehr auf visuelle Wahrnehmung orientiert als in einem Flugzeug, wo es zusätzliche Hinweise durch die Schwerkraft gibt. Der Erfolg, mit dem ich das Raumfahrzeug während des gesamten Einsatzes kontrollieren konnte, war für mich eine der wichtigsten Erkenntnisse des Fluges.

Schwerelosigkeit

Die Schwerelosigkeit war eine angenehme Erfahrung. Ich berichtete, dass ich mich gut fühlte sobald sich das Raumfahrzeug von der Trägerrakete getrennt hatte. Dieses Gefühl hielt für die ganze Dauer des Fluges an. Während des Fluges führte ich etwa alle 30 Minuten eine Reihe von Übungen durch, um festzustellen, ob mich die Gewichtslosigkeit in irgendeiner Weise beeinträchtigte. Um herauszufinden, ob Kopfbewegungen in einer Zero G-Umgebung irgendwelche Symptome von Seekrankheit oder Schwindel erzeugten, versuchte ich zunächst meinen Kopf von einer Seite zur anderen zu bewegen, dann nach oben und unten und schließlich von einer Schulter zur anderen zu neigen. Mit anderen Worten: Ich bewegte meinen Kopf im Roll, Kipp- und Gierwinkel. Ich begann vorsichtig mit diesen Übungen, aber in der Fortdauer des Fluges bewegte ich meinen Kopf schneller und heftiger und gegen Ende der Mission führte ich diese Bewegung so schnell durch, wie es mein Druckanzug erlaubte. Bei einem anderen Test, in dem nur Augenbewegungen durchgeführt wurden, verfolgte ich einen sich schnell bewegenden Lichtpunkt, der durch meine Fingerspitzenlichter (Anmerkung des Übersetzers: des Raumanzuges) erzeugt wurde. Ich hatte kein Problem, dem Lichtfleck zu folgen und kein Gefühl von Schwindel oder Seekrankheit. Auf meinem Instrumentenpaneel befand sich ein Sehstärken-Prüffeld mit Buchstaben verschiedener Größen und einer Grafik mit einem Speichenradmuster, um sowohl meine generelle Sehfähigkeit als auch eine mögliche Tendenz zu Astigmatismus zu prüfen. Auch hier war keine Abweichung vom Normalzustand erkennbar. Ein Augenbewegungstest wurde durchgeführt, bei dem die Drehraten des Raumfahrzeugs mit Empfindungen und Augenbewegungen in Verbindung gebracht wurden. Die Ergebnisse waren allesamt normal. Die entsprechenden Kalibrierungsmessungen waren vor dem Flug in der Naval School of Aviation Medicine in Pensacola, Florida mit Dr. Ashton Graybiel durchgeführt worden. Dadurch war ich mit meinen Reaktionen auf dieselben Bewegungen bei normaler Schwerkraft gut vertraut.

Um medizinische Daten über das kardiovaskuläre System zu erhalten, führte ich von Zeit zu Zeit eine Übung durch, die darin bestand, einen Expander für eine Dauer von 30 Sekunden jeweils einmal pro Sekunde zu betätigen. Diese Übung lieferte eine bekannte Belastung, deren Resultate mit vorausgegangenen Tests dieser Art verglichen werden konnten, die ich auf dem Boden gemacht hatte. Die Flugärzte berichteten über den Effekt, den die Übung auf meinen Puls und meinen Blutdruck hatte. Es war genau derselbe, den die Übung auf dem Boden auf mich machte – sie machte mich müde. Ein weiteres Experiment mit Bezug auf mögliche Auswirkungen der Schwerelosigkeit war Essen im Orbit. Bei der relativ kurzen Flugdauer von Friendship 7 war Essen keine Notwendigkeit, sondern vielmehr ein Versuch zu bestimmen, ob es ein Problem dabei gäbe, Nahrung in gewichtslosem Zustand zu sich zu nehmen und zu verdauen. Zu keiner Zeit hatte ich ein Problem mit dem Essen. Ich glaube, dass jede Art von Nahrung gegessen werden kann, so lange sie nicht auseinanderfällt oder bröselt. Vor dem Flug machten wir Scherze drüber, ob wir nicht normales Essen wie etwa ein Schinkensandwich mitnehmen sollten. Jetzt denke ich, dass das praktisch wäre und wir es versuchen sollten. In einem Raumfahrzeug unter den Bedingungen der Schwerelosigkeit zu sitzen, ist angenehmer als unter den Bedingungen von 1 g auf dem Boden, denn man ist nicht irgendwelchen Druckpunkten ausgesetzt. Ich hatte den Eindruck, dass ich mich sehr schnell an die Schwerelosigkeit anpasste. Ich hatte keine Tendenz über Dinge hinaus zu greifen noch stellte ich irgendein anderes Zeichen mangelnder Koordination fest. Auch nicht in den ersten Momenten nach der Trennung des Raumfahrzeugs von der Rakete. Ich fand mich selbst unbewusst Vorteil aus den Bedingungen der Schwerelosigkeit zu ziehen, wenn ich zum Beispiel die Kamera oder ein anderes Objekt einfach im Raum schweben ließ, während ich mich anderen Dingen zuwandte. Das war kein geplantes Manöver, sondern entstand spontan aus der Eingebung des Momentes, wenn andere Dinge meiner Aufmerksamkeit bedurften. Erst später fiel mir auf, dass ich das so natürlich getan hatte als würde ich die Kamera in einem 1 g-Feld auf den Tisch legen. Es illustriert pointiert, wie schnell sich der Mensch anpassen kann. Auch an etwas so Fremdartiges wie die Schwerelosigkeit.

Wir lernten von diesem Flug, dass einige Probleme hinsichtlich des Verstauens und Sicherns von Ausrüstung noch gelöst werden müssen, die in einem Raumfahrzeug verwendet wird. Ich hatte eine Anzahl von Instrumenten dabei, wie Kameras, einen Feldstecher und ein Fotometer, mit denen ich Beobachtungen aus dem Raumfahrzeug machen wollte. All das befand sich in einer kleinen Packtasche an meinem rechten Arm. Jeder dieser Ausrüstungsgegenstände war mit einer etwa 90 Zentimeter langen Leine mit der Tasche verbunden. Als ich begann, Teile dieser Ausrüstung zu verwenden, begannen sich die Leinen zu verheddern. Obwohl mir die Schnüre im Weg herumgingen ist es dennoch wichtig, sie in irgendeiner Weise zu sichern, wie ich erfahren musste, als ich versuchte, einen Film zu wechseln. Die Filmhülsen waren nicht mit der Packtasche durch eine Leine verbunden. Ich ließ eine davon in der Luft schweben, während ich mit der Kamera beschäftigt war, und als ich danach greifen wollte, stieß ich sie versehentlich an und sie verschwand hinter dem Instrumentenpaneel.

Beobachtungen

Die größte Überraschung des Fluges ereignete sich im Dämmerungsbereich. Als ich während des ersten Orbits den Nacht-Tag-Terminator überflog, beim ersten Aufblitzen des Sonnenlichtes am Raumfahrzeug, hatte ich gerade meinen Blick für 15 – 20 Sekunden nach innen gerichtet, um die Instrumente zu checken. Als ich aufblickte und durch das Fenster sah, war meine erste Reaktion, dass das Raumfahrzeug taumelte und dass ich nichts anderes als sich bewegende Sterne durch das Fenster sehen konnte. Ich stellte aber schnell fest, dass ich mich nach wie vor in einer stabilen Raumlage befand. Das Raumfahrzeug war von leuchtenden Partikeln umgeben. Diese Partikel waren von heller gelblich-grüner Farbe. Es schien, als würde sich das Raumfahrzeug durch eine Wolke von Glühwürmchen bewegen. Sie waren etwa so hell wie ein Stern erster Magnitude und variierten in der Größe von Stecknadelkopfgröße bis etwa 3/8 Inch. Sie waren etwa 8 bis 10 Fuß vom Raumfahrzeug entfernt und relativ gleichmäßig im Raum um das Raumfahrzeug verteilt. Gelegentlich bewegten sich ein oder zwei der Partikel langsam auf mich zu oder quer über das Fenster, trieben dort sehr, sehr langsam herum und bewegten sich schließlich wieder langsam weg. Ich beobachtete diese leuchtenden Objekte für annähernd vier Minuten jedes Mal, wenn ich aus der Nachtseite auf die Tagseite der Erde wechselte. Während des dritten Sonnenaufgangs drehte ich das Raumfahrzeug herum und sah nach vorne und versuchte herauszufinden, woher diese Partikel kamen. Wenn ich nach vorne sah, konnte ich nur etwa 10 Prozent so viele davon sehen wie wenn ich die Sonne im Rücken hatte. Sie schienen sich aber immer noch aus einiger Distanz zu mir hinzubewegen und schienen nicht vom Raumfahrzeug selbst zu stammen. Um was es sich bei diesen Partikeln handelt, wird derzeit diskutiert und erwartet noch weitere Klärung.

Anmerkung: Scott Carpenter konnte beim nachfolgenden Mercury-Flug das Wesen dieser Leuchtpartikel herausfinden. Es handelte sich um Eiskristalle, die am Raumfahrzeug anhafteten, sich beim Erreichen der Tagseite ablösten und dann innerhalb weniger Minuten verdampften. Sie entstanden als Zerfallsprodukt des Feuerns der Lageregelungstriebwerke, die mit Wasserstoffperoxid betrieben wurden. Dieses Zerfallsprodukt bestand aus Wasser und Sauerstoff. Das Wasser gefror auf der Nachtseite der Erde, setzte sich zunächst am Rand der Triebwerke an und löste sich beim Erreichen der Tagseite durch die Sonneneinstrahlung ab und verdampfte nach wenigen Minuten.

NASA

Das Retro-Raketenpaket mit den Haltebändern am Hitzeschild der Kapsel.

Rückkehr und Landung

Nachdem ich das Raumfahrzeug während des letzten Orbits noch einmal gedreht hatte, um die Leuchtpartikel zu beobachten, manövrierte ich es nun in die korrekte Raumlage für die Zündung der Retroraketen und verstaute die Ausrüstung in der Packtasche. Während der letzten Morgendämmerung fiel mir eine leichte Abweichung im Raumlageindikator auf. Aber noch bevor es Zeit war, die Retroraketen zu feuern, hatte der Horizontscanner die Kreisel wieder in die korrekte orbitale Raumlage zurückgebracht. Ich nahm daraufhin einen Kontrollcheck mittels wiederholter Vergleiche der Instrumentenanzeigen, der Darstellung im Periskop und der durch das Fenster beobachteten Raumlage vor. Obwohl es während des Fluges zu gelegentlichen Abweichungen in den Instrumentenanzeigen kam, hatte ich nie ein Problem bei der Bestimmung meiner Raumlage, die ich über das Fenster oder durch das Periskop ermittelte. Schließlich erhielt ich einen Countdown von der Bodenkontrolle und die Retroraketen feuerten planmäßig knapp vor der kalifornischen Küste. Ich konnte das Feuern jeder Rakete hören und spürte, wie der Schub das Raumfahrzeug verlangsamte. Nachdem ich aus der Schwerelosigkeitsphase kam, erzeugten die Retroraketen ein Gefühl, als würde ich zurück nach Hawaii beschleunigen. Dieses Gefühl war natürlich eine Illusion. Nach der Retro-Zündung fiel wegen der Unsicherheit, ob der Lande-Airbag ausgefahren war oder nicht die Entscheidung, dass ich das Retro-Paket während des Wiedereintritts an Ort und Stelle belassen sollte. Diese Entscheidung erforderte es, dass ich eine Reihe von Vorgängen manuell durchführen musste, die normalerweise vorprogrammiert sind und automatisch ablaufen. Ich brachte dabei das Raumfahrzeug unter manueller Kontrolle in die richtige Raumlage für den Wiedereintritt. Das Periskop fuhr ich durch Betätigung des manuellen Rückziehhebels ein. Als die Bremsverzögerung zunahm, konnte ich ein zischendes Geräusch wahrnehmen, das klang, als würden kleine Partikel über das Raumfahrzeug reiben. Wegen der Ionisierung um das Raumfahrzeug ging nun die Funkverbindung verloren. Dies war auch bei früheren Missionen geschehen und ereignete sich zum erwarteten Zeitpunkt. Als die Aufheizung begann, gab es ein Geräusch und einen Schlag am Raumfahrzeug. Ich sah eines der Bänder, die das Retropaket fixieren, vor meinem Fenster hin- und herschwingen. Die Aufheizung der umgebenden Luftmoleküle verstärkte sich, bis ich eine glühende orange Farbe durch das Fenster sehen konnte. Brennende Stücke brachen weg und flogen am Fenster des Raumfahrzeugs vorbei. Zu diesem Zeitpunkt erregte diese Beobachtung einige Besorgnis in mir, da ich nicht wusste, um was es sich dabei handelte. Ich hatte angenommen, dass das Retropaket abgeworfen worden war, als ich die Haltebänder vor meinem Fenster sah. Ich dachte daher, dass diese flammenden Brocken Teile des Hitzeschildes sein könnten. Wir wissen jetzt aber, dass die Stücke vom Retropack kamen. Es gab keinen Zweifel daran, wann die Wärmeentwicklung während des Wiedereintritts zunahm, aber es dauerte eine Weile bis die Hitze vom Raumfahrzeug aufgenommen wurde und die Luft in der Kabine aufzuheizen begann. Es fühlte sich nicht besonders heiß an, bis wir auf etwa 75.000 bis 80.000 Fuß gesunken waren. Von da an wurde es ungemütlich warm, und zum Zeitpunkt, an dem der Hauptschirm ausgeworfen wurde, schwitzte ich erheblich. Die Bremsverzögerung beim Wiedereintritt war mit 7,7 g wie erwartet und ähnelte der Erfahrung, die wir bei den Trainingsläufen in der Zentrifuge gemacht hatten. Es hatte im Vorfeld Fragen gegeben, ob unsere Fähigkeit hohe Beschleunigungslasten zu ertragen durch die 4,5 Stunden Schwerelosigkeit beeinträchtigt werden könnte. Ich konnte allerdings keine Unterschiede zwischen der Bremsverzögerung bei diesem Flug und denen bei den Trainingseinheiten in der Zentrifuge auf dem Boden erkennen.

Nach dem Maximum der Bremsverzögerung begann sich die Amplitude der Oszillationen des Raumfahrzeugs aufzubauen. Ich hielt sie mit dem manuellen Fly-by-Wire System unter Kontrolle bis der manuelle Treibstoff verbraucht war. Nach diesem Punkt war ich, ohne es zu wissen, nur mit dem (nun treibstofflosen: Der Übersetzer) Fly-by-Wire System verblieben und die Oszillationen nahmen wieder zu. Ich wechselte zum Hilfs-Dämpfungssystem, welches das Raumfahrzeug unter Kontrolle hielt, bis auch da der Treibstoff verbraucht war. Ich langte gerade zum Schalter, um den vorzeitigen Auswurf des Stabilisierungsschirms zu veranlassen um diese Schwingungen zu reduzieren, als er auch schon automatisch ausgeworfen wurde. Der Pilotschirm stabilisierte das Raumfahrzeug schnell. Bei 10.800 Fuß wurde der Hauptschirm ausgeworfen. Ich konnte ihn über mir herausströmen sehen, zunächst nur teilgefüllt. Als die Reff-cutter aktiviert wurden, füllte sich der Schirm komplett. Die Öffnung des Fallschirms verursachte einen Ruck, aber weniger stark, als ich erwartet hatte. Der Aufschlag bei der Landung war dagegen härter, als ich erwartet hatte. Zuvor hatte ich alle Anschlüsse zu meinem Raumanzug getrennt und mich für einen schnellen Ausstieg vorbereitet. Dafür war aber kein Bedarf. Ich erhielt die Nachricht, dass mich der Zerstörer Noa innerhalb von 20 Minuten aufnehmen würde. So lag ich ruhig im Raumfahrzeug und versuchte so kühl wie möglich zu bleiben. Die Temperatur im Inneren des Raumfahrzeugs schien nicht zu sinken. Das in Verbindung mit der hohen Feuchtigkeit der Luft, die jetzt ins Raumfahrzeug geleitet wurde, hielt mich unangenehm warm und ich schwitzte heftig. Als die Noah längsseits war, gab es ein wenig Verzögerung bei der Bergung. Das Raumfahrzeug wurde teilweise aus dem Wasser gehoben, um das Wasser aus dem Lande-Airbag herauslaufen zu lassen. Während des Anhebens des Raumfahrzeugs bekam ich einen heftigen Schlag. Es war wahrscheinlich der härteste Stoß der ganzen Reise, als das Raumfahrzeug beim Heraufziehen gegen die Seite des Schiffes prallte. Gleich danach war das Raumfahrzeug an Deck. Ich hatte ursprünglich geplant, durch die Spitze des Raumfahrzeugs auszusteigen, aber zu diesem Zeitpunkt hatte ich bereits für etwa 45 Minuten heftig geschwitzt. Ich entschied mich stattdessen, die seitliche Sprengluke zu aktivieren um auszusteigen.

NASA

John Glenn wird mit dem Hubschrauber von der Noah abgeholt und zur USS Randolph geflogen.

Schlussbemerkung

Was kann nun über den Menschen als Teil des Systems gesagt werden? Von erheblicher Bedeutung ist die Erkenntnis, dass auf den Menschen als zuverlässig handelndem Teil der Mensch-Raumfahrzeug-Kombination viel mehr Bedeutung gelegt werden kann. Auf vielen Gebieten kann seine sichere Rückkehr von seinem eigenen intelligenten Handeln abhängig gemacht werden. Obwohl bislang noch keine diesbezügliche Design-Philosophie etabliert wurde, betrachtete das Projekt Mercury dennoch den Astronauten nie als hauptsächlich passiven Passagier. Diese Gebiete müssen vorsichtig erwogen werden, denn der Mensch ist nicht unfehlbar, wie wir alle nur zu gut wissen. Ein Beispiel dafür aus dem Flugverlauf: Einige von ihnen mögen bemerkt haben, dass es eine kleine Diskrepanz der (mittels der automatisch laufenden Filmkamera – der Übersetzer) vom Piloten aufgenommenen Fotos beim Start und der Landung gibt. Beim Start war das Visier geschlossen. Während des Wiedereintritts war es offen. Wäre der Kabinendruck gefallen, dann hätte ich die Gesichtsplatte rechtzeitig schließen können, um eine Dekompression zu vermeiden. Nichtsdestotrotz war der Wiedereintritt mit offenem Visier nicht geplant gewesen. Auch auf dem Boden würde man nunmehr einiges anders machen. Als Beispiel halte ich es für ratsam, im Fall einer vermuteten Fehlfunktion, wie etwa den Problemen mit dem Hitzeschild-Retropack, die ausführliche Beratungen zwischen dem Bodenpersonal erfordern, dem Piloten jedes Bit an Information sofort weiterzugeben, anstatt darauf zu warten, dass man ihm am Ende eine finale, klar umrissene Empfehlung vom Boden aus geben kann. Dies würde den Piloten in jeder Phase voll informiert halten, vor allem für den Fall, wenn es im weiteren Verlauf des Fluges zu Kommunikationsproblemen käme, die es für ihn notwendig machen, alle seine Entscheidungen aufgrund der Informationen zu fällen, die er bereits verfügbar hat (Der Übersetzer: Die Bodenkontrolle informierte John Glenn nicht über ein mögliches Problem mit dem Hitzeschild, obwohl er aus den spezifischen Fragen, die ihm im Verlauf des Fluges gestellt wurden, darauf schließen musste, dass ein ihm unbekanntes ernstes Problem vorläge. Die „Geheimnistuerei“ um diesen Punkt wurde seinerzeit als der größter Fehler der Mission betrachtet).

Viele Dinge würden anders gemacht werden, wenn dieser Flug noch einmal unternommen werden könnte. Aber wir lernen aus unseren Fehlern. Ich habe nie einen Testflug mit einem Flugzeug durchgeführt, bei dem ich mir bei der Rückkehr nicht gewünscht hätte, dass ich manches anders gemacht hätte. Auch dort, wo automatische Systeme noch notwendig sind, wird die Missionszuverlässigkeit immens erhöht, wenn zur Sicherheit ein Mensch verfügbar ist. Der Flug von Friendship 7 ist ein gutes Beispiel dafür. Die Mission hätte fast sicher nicht ihre drei Orbits beendet, und das Raumfahrzeug wäre möglicherweise überhaupt nicht zurückgekommen, wäre nicht ein Mensch an Bord gewesen. Der Flug des Friendship 7 Mercury-Raumfahrzeugs hat bewiesen, dass sich der Mensch schnell an diese neue Umgebung anpassen kann. Seine Sinne und Fähigkeiten werden durch den Aufenthalt im Weltraum kaum verändert. Zumindest für die 4,5-stündige Dauer dieser Mission stellt die Schwerelosigkeit kein Problem dar. Die Flexibilität des Menschen wird durch seine Kraft der Beobachtung offenkundig. Er kann viel mehr und unterschiedlichere Experimente pro Mission bewältigen als man von einem unbemannten Vehikel erhalten könnte. Wenn das Unerwartete eintritt, wie es mit den leuchtenden Partikeln geschah oder mit den Beobachtungen der Atmosphärenschichtung, kann er Feststellungen treffen, die eine schnellere Untersuchung dieser Phänomene bei zukünftigen Flügen ermöglichen. Tatsächlich wären die genannten Beobachtungen bei einem unbemannten Flug gar nicht erst gemacht worden.

Unsere gegenwärtigen Bemühungen im Weltraum können mit den allerersten Flügen in Kitty Hawk verglichen werden. Sie waren zunächst unbemannt, doch bald kamen bemannte Flüge, vollständig vorgeplant und nur wenige Sekunden lang. Aber bald schon folgten längere und komplexere bemannte Flüge. Das ist in etwa die Entwicklungsstufe, auf der sich die Weltraumforschung derzeit befindet.

John Glenn verließ die NASA im Jahre 1964 und ging zunächst in die Wirtschaft. Nach einer erfolglosen Kandidatur im Jahre 1970 wurde er 1974 für den US-Bundesstaat Ohio in den Senat gewählt. In diesem Amt blieb er bis 1999. 1984 bewarb er sich für die demokratische Partei um die Kandidatur für das Amt des US-Präsidenten, schied aber in den Vorwahlen aus. Im Jahre 1998 kehrte Glenn in den Weltraum zurück, als er bei der Mission STS-95 an Bord des Shuttles Discovery als Nutzlastspezialist mitflog. Seit dieser Zeit ist sein Rekord als ältester Mensch, der je in den Orbit geflogen ist, ungebrochen. Der Mercury- und Shuttle-Astronaut und US-Senator John Glenn starb am 18. Dezember 2016 im Alter von 95 Jahren. Sein Grab befindet sich auf dem US-Nationalfriedhof in Arlington.

Würzburger Kleinsatelliten im Formationsflug

Selbst eingefleischte Individualisten kommen an der Erkenntnis nicht vorbei, dass in der Gruppe manches besser und effizienter geht als alleine. Beispiele dafür sehen wir überall. In der Natur, beim Menschen und auch in der Technik.

Wildtierarten wie Zebras und Antilopen leben in Herden sicherer als alleine. Kleine Fische sind im Schwarm besser geschützt als einzeln, Zugvögel fliegen im Verband kräftesparender, aber auch Affen und Elefanten haben schon lange die Vorteile der aufgabenteiligen Sippe erkannt. Unternehmen, Vereine, Gesellschaften, Staaten werden auch deshalb gegründet, weil Menschen in einem koordinierten Verband einfach mehr erreichen. Auch in der Raumfahrt gilt dieses Prinzip häufig. Auch hier sind Gruppen, Schwärme oder Konstellationen für viele Anwendungen vorteilhaft. Ein einzelner Internet-Kommunikationssatellit bringt relativ wenig. Erst eine ganze Konstellation in einer niedrigen Umlaufbahn ermöglicht weltweiten Zugriff mit niedrigen Latenzzeiten. Satellitengruppen im All sind nicht neu. Das Militär hat schon früh darauf gezählt, wie man etwa an den NOSS-Satelliten (für: Naval Ocean Surveillance System) aller drei Großmächte sehen kann. Sie sind meist als Dreiergruppe in genau definierten Abständen voneinander unterwegs, um durch Triangulation Funkquellen, Schiffe und Flugobjekte lokalisieren zu können. Zivile Satelliten wie das europäische TandemX-Paar oder die chinesischen Tinahui-Satellitenduos fliegen in präziser und enger Formation, um Stereo-Radaraufnahmen der Erdoberfläche zu gewinnen. Die weiträumigste aller Formationen werden in einigen Jahren die drei Lisa-Raumsonden bilden, die trotz ihres ungeheuren Abstandes von 2,5 Millionen Kilometern ihre Positionen zueinander auf den Bruchteil eines Millimeters einhalten müssen. Nur in der Gruppe sind sie in der Lage, Gravitationswellen aufzuspüren. Alleine würde ihnen das nie gelingen. Bei bestehenden Groß-Konstellationen im Orbit wie Starlink oder OneWeb wird aktuell noch meist jeder einzelne Satellit individuell von Bodenstationen aus angesteuert. Die Satelliten tauschen in diesem Fall ihre Kontrollkommandos nicht direkt untereinander aus, sondern kommunizieren über den Umweg einer Bodenstation. Das Ergebnis sind relativ lange Funk-Laufzeiten. Das schmälert ihren Einsatzwert. Doch hier ist Änderung in Sicht. Neuere Starlink-Satelliten beispielsweise sind bereits mit Laser-Links eingerichtet. Und das ist auch notwendig, denn sehr viel schneller und effizienter können sie reagieren – beispielsweise zur Kollisionsvermeidung – wenn sie sich gleich direkt untereinander abstimmen. In etwa das ist die Stelle, wo die Innovationen einer Würzburger Forschergruppe ansetzen. Sie stellen sich einer zusätzlichen neuen technischen Herausforderung, die darin besteht, Formationsflüge mit bezahlbaren und vergleichsweise einfachen Mikrosatelliten durchzuführen. Der Entwicklung dieser Fähigkeit haben sich das unabhängige Forschungsinstitut Zentrum für Telematik e. V. und die S4 GmbH (in den vier „S“ versteckt sich der Begriff: Smart Small Satellite Systems) auf die Fahnen geschrieben. Beide Unternehmen sind Ausgründungen aus der Grundlagenforschung der Universität Würzburg.

Von UWE zu NetSat

Das Erreichen dieses Ziels wurde von einer Forschungsgruppe um Professor Schilling, der seit 2003 den Lehrstuhl für Robotik und Telematik der Julius-Maximilians-Universität Würzburg (JMU) leitet, in den letzten 17 Jahren Schritt für Schritt durch orbitale Testflüge vorbereitet. Der erste deutsche Pico-Satellit, mit der Bezeichnung UWE-1 (die Abkürzung steht für: Universität Würzburg Experimentalsatellit), wurde 2005 in den Orbit gebracht. UWE-1 ist ein 10 Zentimeter-Würfel, was einem 1Unit CubeSat entspricht. Seine Aufgabe war die Optimierung von Internet-Protokoll-Parametern für Raumfahrtanwendungen. Vielleicht ist an dieser Stelle ein kleiner Exkurs zum Prinzip des CubeSats notwendig. Sie stellen ein einheitliches Format kostengünstiger Kleinsatelliten dar, die ursprünglich von der Stanford-University und der California Polytechnic State University zunächst für Anwendungen im institutionellen Forschungsbereich geschaffen wurden. Daraus hat sich inzwischen ein Industriestandard entwickelt, um den herum Nachfolge- und Zusatzentwicklungen (wie beispielsweise die von Dispensern) gefolgt sind. Professor Schilling konnte als Consulting Professor an der Stanford University in den Jahren 2002-2006 eng mit Professor Bob Twigs, dem „Vater“ der CubeSats, bereits ganz zu Anfang dieser neuen Entwicklungen eng zusammenarbeiten. Der Grundbaustein eines CubeSat ist ein Würfel von 10 Zentimetern Kantenlänge und etwa einem Kilogramm Gewicht. Daraus können Einheiten abgeleitet werden, die aus einem Vielfachen dieser „Cubes“ bestehen. Cubesats in 2er,3er, 4er und 6er-Einheiten sind heute Standard. Aber auch 12er oder 24er-Einheiten sieht man immer häufiger. Es gibt neuerdings auch Ableitungen, die in der Größe nach unten gehen. Das sind dann 1/3 oder ¼-Cubesats (wie beispielsweise die jeweils 250 Gramm schweren SpaceBee Datenrelay-Satelliten. Auch Startdienstleister sind auf diesen Zug aufgesprungen und bieten günstige Konditionen für den Transport von CubeSats in den Orbit an, mit dem Erfolg, dass sich dieser Markt in den letzten Jahren fast explosiv entwickelt. Doch jetzt wieder zurück zu UWE-1.

Aus dem daraus entstandenen UWE-Programm, das CubeSats zur Ausbildung der Raumfahrt-Studierenden in Systemtechnik an der Universität Würzburg einsetzte, folgte 2009 die Mission UWE- 2 zur Bestimmung von Position und räumlicher Ausrichtung des Satelliten. UWE-3 hatte 2013 die Ziele, eine geeignete Lageregelung durchzuführen und gleichzeitig eine hohe Lebensdauer anzustreben. Dies trotz Verwendung ausschließlich kommerziell erhältlicher Bauteile. Das dabei eingesetzte Konzept der Kombination von Hardware-Redundanz und fortgeschrittener Software zur Fehlerfeststellung und –korrektur in Echtzeit, führte zu „Strahlenabschirmung durch Software“. Der Satellit UWE-3 zeigte die Leistungsfähigkeit dieses Ansatzes in einem über sechseinhalb Jahre dauernden, unterbrechungsfreien Betrieb auf einem polaren sonnensynchronen Erdorbit. UWE-4 wurde 2018 gestartet. Dieser Cubesat war erstmals mit einem elektrischen Antriebssystem für eine aktive Orbitkontrolle ausgerüstet. Damit wurden sowohl Manöver zum Anheben als auch zum Absenken der Umlaufbahn durchgeführt. Dies ist nicht nur während der Betriebszeit, sondern auch am Lebensende eines Satelliten eine wichtige Fähigkeit. Mit einem eigenen Antriebssystem kann die Einheit am technischen Lebensende auf einen Abstiegsorbit zum Verglühen in der Erdatmosphäre gebracht werden. Sie trägt damit nicht zur weiteren „Vermüllung“ des niedrigen Erdorbits bei. Besonders spannend wurde es im Juli 2020, als ein defekter Iridium-Satellit die Bahn von UWE-4 kreuzte. Dank der frühzeitigen Kollisionswarnung durch das US Combined Space Operations Center (CSpOC) konnte mit UWE-4 erstmals ein Kleinsatellit ein Ausweichmanöver fliegen und einen möglichen Zusammenstoß vermeiden. Aufgrund dieser früheren Vorhaben waren alle wesentlichen Technologien und die notwendige Expertise für einen Formationsflug von Kleinsatelliten am Standort Würzburg verfügbar und die wesentlichen Technologien im Orbit getestet. Zeit somit, zum nächsten Schritt überzugehen, der NetSat-Konstellation, ein Projekt, das vom European Research Council (ERC) mit 2,5 Millionen Euro unterstützt wurde.

Mission NetSat – Die Technik

Das Ziel, die NetSat-Satelliten möglichst kompakt zu bauen, führte erstmals bei den Würzburger Satelliten zu einem 3Unit Cubesat-Design. Ein NetSat ist somit 30 Zentimeter lang, 10 Zentimeter breit und ebenso tief. In einem einzelnen 10-Zentimeter-Standardwürfel wäre die Gesamtheit der für einen autonomen Gruppenflug notwendigen Technologien nicht unterzubringen. Sehen wir uns einige davon an. Der für CubeSats verfügbare so genannte UNISEC-Standard (für: University Space Engineering Consortium) für elektrische Schnittstellen stellt alle Daten- und Energieverbindungen auf einer Basisplatine bereit. Die einzelnen Untersystem-Platinen müssen dann nur noch in die entsprechenden Steckverbindungen eingesetzt werden. Auf diese Weise kann der übliche Kabelbaum vermieden werden. Dies steigert die Flexibilität, sodass auch noch relativ spät in der Integrationsphase Platinen kurzfristig ausgetauscht werden können. Und es eröffnet die Möglichkeiten, in der Fertigung eine höhere Automatisierung durch Nutzung von Robotern zu erzielen. Beim INNOspace-Masters-Wettbewerb 2017 (einem jährlichen Wettbewerb des DLR für innovative Technologien) wurde dieser Ansatz mit dem ersten Preis der Airbus DS Space Challenge für die so erzielbare modulare, flexible Satellitenproduktion ausgezeichnet. Für kostengünstige Missionen mit Kleinsatelliten in der Erdbeobachtung und für optische Telekommunikationssysteme ist eine hochgenaue Ausrichtung nötig. Hierfür wurden energieeffiziente Miniatur-Reaktionsräder mit einem Leistungsbedarf von unter 300 Milliwatt entwickelt. Sie werden in in einem Zwei-Zentimeter-Würfel mit weniger als 30 Gramm Masse untergebracht und sind ein Wunderwerk der Mikro-Miniaturisierung. Ihre Entwicklung erfolgte zusammen mit der bei Bad Mergentheim ansässigen Firma Wittenstein Cyber Motor GmbH. In jedem NetSat-Satelliten sind sechs dieser Miniatur-Reaktionsräder für das Lageregelungssystem zusammengeschaltet. Die Reaktionsräder werden auch verwendet, um mit nur einem einzelnen Elektroantriebsmodul den Schubvektor in jede gewünschte Richtung orientieren zu können. Für Antrieb und Lageregelung wird ein Ionen-Triebwerk der in Wiener Neustadt angesiedelten Firma Enpulsion genutzt, das in einem der drei Zehn-Zentimeter-Würfel untergebracht ist. Für die Entsättigung der Reaktionsräder und für einen alternativen Ansatz zur Ausrichtung der Satelliten wurden so genannte „Magnettorquer“ an der Innenseite aller Seitenpaneele angebracht. Sie erzeugen mittels einer Magnetspule einen Dipol, der mit dem Magnetfeld der Erde interagiert. Eine Zusatzfunktion dieser Bauteile ist die Möglichkeit, sie für die Lageregelung einzusetzen. Damit bieten sie eine funktionelle Redundanz für dieses wichtige Untersystem. Die Sensorwerte für die Relativ-Navigation der Satelliten liefern vier ebenfalls auf den langen Seitenpaneelen untergebrachte GPS-Empfänger, sodass immer mindestens eine Seite geeignete Messwerte für das Orbitkontrollsystem erzeugt.

Wozu NetSat?

Die NetSat-Mission wurde realisiert, um in einem Formationsflug mit vier Kleinsatelliten erstmals die Selbstorganisation im dreidimensionalen Raum im Orbit zu demonstrieren. Die in dieser Mission erprobten Technologien eröffnen ganz neue Erdbeobachtungsansätze und werden in Zukunft unter anderem in der Klimaforschung eingesetzt. Die dreidimensionale NetSat-Konfiguration kann ein Ziel aus unterschiedlichen Richtungen erfassen und verspricht dadurch neue Beobachtungsmöglichkeiten. So können die Bildinformationen der einzelnen NetSat-Kameras aus verschiedenen Perspektiven kombiniert werden und 3D-Daten liefern. Redundante UHF-Transceiver und -Antennen (UHF für: Ultra High Frequency) werden sowohl für die Kommunikation zwischen den Satelliten als auch für die Verbindung mit der Bodenstation genutzt. Über diese Inter-Satelliten-Kommunikation werden insbesondere die aktuellen Messwerte zu Orbit und Ausrichtung der einzelnen Einheiten ausgetauscht. An Bord durchgeführte Extrapolationen im Regelungssystem stellen sicher, dass Kollisionen untereinander vermieden werden. Sie gewährleisten außerdem, dass kontinuierlich eine gemeinsame Ausrichtung auf Beobachtungsziele an der Erdoberfläche erfolgt, und das bei einer Bahngeschwindigkeit von nahezu 28.000 Kilometern pro Stunde. Für die Sicherstellung des Informationsflusses in diesem verteilten und vernetzten System wurde ein spezieller Satz von Regeln, Standards und Normen für die untereinander kommunizierenden Einheiten entwickelt, ein so genanntes Protokoll. Dieses spezielle Protokoll trägt die Bezeichnung COMPASS (für: COMmunication Protocol for Autonomous Systems and Services). Es regelt sowohl den Datenfluss zwischen den Satelliten im Orbit als auch dessen Integration in das Netzwerk der Bodenstationen.

Der Flug der NetSats

Am 28. September 2020 brachte eine Sojus-2.1b-Rakete mit einer Fregat-Oberstufe zunächst drei Satelliten des russischen Kommunikationssystems Gonets auf eine Kreisbahn in 1.500 Kilometer Höhe, kehrte dann auf 575 Kilometer Höhe zurück und setzte weitere 19 Kleinsatelliten in einem polaren Orbit ab. Unter ihnen die vier Würzburger NetSats. Nicht unerwähnt bleiben soll im Übrigen, dass es vom Bayerischen Wirtschaftsministerium einen Zuschuss zu den Startkosten gab. Vom Ausstoßmechanismus des Berliner Launch-Service-Anbieters Exolaunch wurden die vier NetSat-Satelliten wie in einer Perlenkette hintereinander aufgereiht in ihrer Umlaufbahn abgesetzt. Zu allen vier Satelliten konnte kurz nach der Freigabe Kontakt aufgenommen werden. Sie begannen danach, untereinander Datenpakete auszutauschen. Anschließend wurden die einzelnen Untersysteme sorgfältig der Reihe nach in Betrieb genommen, im Orbit kalibriert und erste Wolkenbilder übermittelt.

Anschließend sollte mit den Triebwerksaktivitäten das Auseinanderdriften der vier Satelliten gestoppt und eine erste eindimensionale Formation in einer Reihe in einem Abstand von je 100 Kilometern initiiert werden. Es folgen Übergänge, um zuerst in der Bahnebene durch Rotation um einen virtuellen Mittelpunkt (in einer so genannten „Cartwheel“-Konfiguration) die zweite Dimension für diese Formation zu erschließen. Schließlich ist die Bahnebene zu verlassen, um die anderen Satelliten unter Nutzung der dritten Dimension zu umkreisen („Out of Plane“-Manöver). Hier ist geplant, verschiedene Konfigurationen und ihre Eigenschaften im Hinblick auf spätere Beobachtungsaufgaben zu untersuchen, ebenso wie die Übergänge zwischen den verschiedenen Konfigurationen im Orbit. Besonders interessant sind dabei Tetraeder-Konfigurationen, die im zeitlichen Ablauf wie eine DNA-Helix verdrillt sind, um damit die durchschnittlichen Störeinflüsse auf den Orbit während eines Umlaufs bei allen vier Satelliten gleich zu halten. Von solchen Manövern wird erwartet, mit minimalem Energieeinsatz für Bahn-Korrekturmanöver die Formation über lange Zeiträume aufrechterhalten zu können, weil die Satelliten dann mit der Ressource Treibstoff am sparsamsten umgehen.

Was bringt die Zukunft?

NetSat soll als Pionier für diese neuen Technologien die Grundlagen für Anschluss- Missionen schaffen, in denen dann durch mehrere kooperierende Kleinsatelliten Methoden der Computertomographie genutzt werden. So kann beispielsweise durch das Rückstreulicht der Sonne an den Wolken deren Inneres charakterisiert werden, um diesen wesentlichen Unsicherheitsfaktor in Klimavorhersagen weiter zu reduzieren. NetSat eröffnet durch die Formationsfähigkeiten für Kleinsatelliten auch geeignete Strategien zur Kollisionsvermeidung sowie zur autonomen Selbstorganisation und -koordination im Orbit. Am Zentrum für Telematik werden derzeit verschiedene Formationen aus Kleinsatelliten für innovative Erdbeobachtungsaufgaben vorbereitet. 2022 sollen drei CubeSats der Telematics Earth Observation Mission (TOM) mit photogrammetrischen Beobachtungsmethoden dreidimensionale dynamische Phänomene an der Erdoberfläche erfassen. Damit könnte beispielsweise die Ausbreitung einer Aschewolke bei einem Vulkanausbruch in allen drei Dimensionen verfolgt und beispielsweise Flugzeuge ausweichend umgeleitet werden. TOM ist Teil der größeren, aus acht Satelliten bestehenden, Telematics International Mission (TIM), die im Rahmen des Regional Leadership Summit (kurz: RLS) von Bayern mit Partnern aus fünf Kontinenten durchgeführt wird.

Ende 2023 sollen dann diese Nanosatelliten im Rahmen der CloudCT-Mission Algorithmen der Computertomographie umsetzen, um scheibchenweise (und somit auf ähnliche Weise, wie es die Medizin mit einem CT im menschlichen Körper macht) auch das Innere von Wolken zu erfassen und so deren Einfluss auf das Klima besser zu verstehen. Das Vorhaben LoLaSat (für: Low Latency communication Satellite) soll in einer sehr niedrigen Erdumlaufbahn, mit einer Orbithöhe von unter 300 Kilometern, Kommunikation mit sehr geringen Verzögerungsdauern erproben, wichtig für 5G- und 6G-Kommunikationsnetze. Auch im Bereich der Telekommunikation stehen Kleinsatelliten-Formationen spannende Aufgaben bevor, beispielsweise im Rahmen des Internet der Dinge, der großflächigen Versorgung weniger dicht besiedelter Gebiete mit Telekommunikationsdiensten oder beim Aufspüren von Funkstörquellen. Schon jetzt ist abzusehen, dass die im NetSat-Projekt demonstrierten Technologien ein breites Anwendungsspektrum für innovative Ansätze in den Bereichen Telekommunikation und Erdbeobachtung im NewSpace-Sektor erschließen werden.

Branson gegen Bezos – Suborbitaler Wettflug und einige Nachträge

Lange Zeit herrschte „Tote Hose“ auf dem Gebiet des suborbitalen Weltraumtourismus. Sir Richard Bransons Weltraumflugzeug SpaceShipTwo (SS2) stolperte 16 Jahre lang von einem technischen Missgeschick ins Nächste, und auch das Entwicklungstempo des New Shepard (NS) von Jeff Bezos glich eher der Bewegung eines Gletschers – und zwar noch vor dem Beginn der Klimakrise – als den dynamischen Prozessen, die man heute von einem modernen Technologieunternehmen erwarten sollte.

Doch plötzlich ist alles anders. Diese beiden Marathonläufer, die sich lange Zeit irgendwo in der Landschaft verirrt zu haben schienen, sind plötzlich unvermutet gleichzeitig im Stadiontor erschienen und rannten jetzt Kopf an Kopf der Ziellinie entgegen. Und es wurde ein Foto-Finish.

Erste Anzeichen für eine Belebung der lange Zeit recht statischen Szene gab es bereits Ende April, als Jeff Bezos verkündete, dass am 20. Juli der erste bemannte Einsatz seines New Shepard erfolgen werde. Nach vorausgegangenen 15 unbemannten Testeinsätzen in einem Zeitraum von neun Jahren. Das war allerdings schon keine besondere Neuigkeit mehr, denn einen bemannten Einsatz in diesem Sommer hatte Blue Origin schon zu Beginn des Jahres angekündigt. Nicht bekannt war nur das genaue Datum und wer da mit an Bord sein sollte. Für die Experten war aber klar: Es wird eine firmeninterne Blue Origin-Testcrew sein. Das stellte sich allerdings bald als Irrtum heraus.

Anfang Mai begann dann das, was einige Medien ziemlich despektierlich als das „Wettpissen der Weltraumbarone“ bezeichneten. Den Beginn machte Jeff Bezos, der verkündete, einen der Sitze an Bord seiner New Shepard-Kapsel versteigern zu wollen. Dazu veranstaltete er eine Art „Vorauswahl der Anbieter“ auf einer eigens dafür geschaffenen Seite im Internet. Nach einer Weile lag dort das höchste Gebot bei 4,8 Millionen Dollar. Die finale Auktion erfolgte am 12. Juni und die wusste Jeff Bezos gehörig zu befeuern, denn am 7. Juni, also noch vor der Schlussversteigerung, verkündete er, beim bemannten Erstflug seines New Shepard höchstpersönlich mit an Bord zu sein. Nicht nur das, sein jüngerer Bruder Mark werde ihn beim Kurztrip ins All begleiten.

Dann kam die Schlussauktion. Die dauerte ganze sieben Minuten. Vier Minuten weniger, als der Flug am Ende selbst dauerte. Die Versteigerung erzielte ein Gebot von sage und schreibe 28 Millionen Dollar. Zum Vergleich: Ein Sitz in einem Raumschiff von Elon Musk für einen drei- bis fünftägigen Orbitalflug (ohne Anlegen an der ISS) kostet derzeit etwa 50 Millionen Dollar. Diese Summe schiebt Jeff Bezos übrigens nicht in die eigene Tasche, wie giftige Kommentare auf Twitter vermuten ließen. Vielmehr spendet er sie für einen wohltätigen Zweck. Das Geld geht an die „Club for the Future“-Stiftung. Die allerdings Jeff Bezos betreibt. Nun gut.

Bis auf den heutigen Tag ist übrigens immer noch nicht bekannt, wer dieser generöse Mensch war, denn geflogen ist dieser Bieter (bislang) nicht, sondern überließ seinen Platz am Ende jemand anderem. Vielleicht ist an dieser Stelle etwas Statistik angebracht, um das Ereignis richtig einordnen zu können. Zum Stand Ende Juni 2021 waren insgesamt 583 Menschen in den Weltraum geflogen. 567 davon flogen in eine Erdumlaufbahn oder darüber hinaus. 24 flogen auf eine suborbitale Bahn, wobei wir für diesen Zweck alles als Weltraum definieren, was es jemals über 80 Kilometer Höhe geschafft hat, denn tatsächlich flogen von den 24 nur sieben über 100 Kilometer hoch. Acht von diesen 24 haben zusätzlich auch noch orbitale Flüge unternommen, entweder vor ihrem suborbitalen Flug oder danach. Die Mischung ist dabei sehr bunt. Da ist zum Beispiel Alan Shepard mit dabei, der erste Amerikaner im Weltraum. Er flog im Jahre 1961 mit Mercury-Redstone 3 (Friendship 7) suborbital, und 1971 mit Apollo 14 zum Mond. Dann gibt es da insgesamt acht X-15 Piloten, die in den 60er Jahren schon beinahe regelmäßig Flüge auf über 80 Kilometer Höhe unternahmen. Einer von ihnen, Joe Engle, flog später zweimal mit dem Shuttle in den Orbit. Da gibt es vier Männer, die bei Startabbrüchen mit Orbitalraketen einen suborbitalen Flug durchgeführt haben (die Russen Lazarew, Makarow und Owtschinin, sowie der Amerikaner Nick Hague). Alle vier flogen zuvor (Lazarew) oder danach auch noch orbital. Darunter sind auch Leute wie Mike Melville und Brian Binnie, die im Rahmen des X-Price-Wettbewerbs zweimal, respektive einmal mit dem SpaceShip1, dem Vorgänger von SpaceShipTwo, suborbitale Flüge durchgeführt hatten.

Genug der Statistik, zurück zum Ereignis. Die Medienaufmerksamkeit für den Konkurrenten wurmte Sir Richard mächtig. Sein SpaceShip2 war nach einer gelungenen Demo-Mission mit zwei Piloten an Bord am 22. Mai eigentlich noch mindestens einen weiteren Flug von einem ersten Testeinsatz mit „Versuchspassagieren“ entfernt. Erst dann – nach eben diesem weiteren Versuchsflug und geschätzt irgendwann im Frühherbst 2021 – sollte auch Sir Richard seinen seit vielen Jahren angekündigten „Einweihungsflug“ des kommerziellen Systems durchführen.

Das allerdings hätte bedeutet, dass der Erzrivale Bezos noch vor ihm im Weltraum sein würde. Eine Schmach, die er unmöglich auf sich sitzen lassen konnte. Und so verkündete Richard Branson, dass er bereits beim nächsten Flug des SS2 mit an Bord sein werde. Damit war klar: Der „Endkampf“ zwischen Virgin Galactic und Blue Origin war entbrannt. Allerdings war da noch ein kleines Problem zu lösen. Virgin Galactic hatte das Vorhaben als „Testflug“ angemeldet, und die Freigabe der FAA (Federal Aviation Administration) für diesen mit sechs Personen besetzten „Testflug“ war unter der Voraussetzung erfolgt, dass alle Besatzungsmitglieder erstens Angestellte des Unternehmens sein mussten, und zweitens mit missionstechnisch notwendigen Funktionen betraut sein mussten. Bei einem „Testflug“ musste schließlich – die Bezeichnung drückt es aus – ja irgendwas „getestet“ werden. Bei fünf der sechs Personen war das kein Problem: Die Piloten Dave Mackay und Mike Masucci mussten an Bord sein, ohne die ging es nicht. Platz drei war für Beth Moses bestimmt, die „Astronautentrainerin“ von Virgin Galactic. Sie war schon einmal bei einem Testflug im Februar 2019 mit an Bord, somit ist auch sie eine logische Wahl. Platz vier nahm Colin Bennett ein, der Chefingenieur von Virgin Galactic für Flight Operations. Also auch klar. Bei Sitz Nummer 5 wurde der Begriff „missionstechnisch notwendig“ schon etwas gedehnt, der ging an Sirisha Bandia. Sie ist zuständig für das institutionelle Geschäft und für die Betreuung von Versuchsanordnungen. Aber auch das ging am Ende in Ordnung, denn während des Fluges war es ihre Aufgabe, ein Experiment der Universität von Florida abzuwickeln. Somit waren das fünf Leute, jeder mit einer definierten „missionstechnisch notwendigen“ Aufgabe.

Jetzt galt es nur noch eine sinnvolle Rolle für Sir Richard zu finden, der sich so kurzfristig auf die Besatzungsliste gedrängelt, und damit vermutlich einen weiteren Virgin Galactic-Ingenieur um seinen Platz gebracht hatte. Doch das war kein Problem: Richard Branson ist schließlich als Chairman der Virgin Galactic-Holding auch irgendwie ein Angestellter des Unternehmens, und die Firma kann jeden Angestellten für einen Testflug benennen, den sie für nötig hält. So bekam auch Richard Branson eine Testfunktion zugewiesen: „Research of Customer Experience“. Etwas banaler ausgedrückt: „Probekunde“. Das nächste Problem für Virgin Galactic hing mit dem Flugtermin zusammen. Bezos hatte für den New Shepard-Flug den 20. Juli angekündigt. Der Termin wurde weniger aus technischen Gründen gewählt, sondern wegen seiner historischen Bedeutung: Es ist der 52. Jahrestag der ersten Mondlandung. Für Bezos war der Termin leicht zu schaffen. Für Branson kam er allerdings verteufelt früh. Die Testflüge von Virgin Galactic sind berüchtigt dafür, in enormen Zeitabständen zu erfolgen. Meist sind sie viele Monate voneinander getrennt. Noch vor dem 20. Juli zu fliegen, und das bei seinem extrem wartungsintensiven System, war schwierig. Aber um es vor Bezos zu schaffen, musste das Unternehmen nun ins Risiko gehen, und so legte Branson seinen Starttermin kurzerhand auf den 11. Juli. Das war nur 51 Tage nach dem letzten Testflug, eine Turn-around-Zeit, die Virgin Galactic bei raketenbetriebenen Flügen bislang noch nie auch nur annähernd geschafft hatte.

Aber Branson musste der Erste sein, der flog. Unbedingt. Zunächst einmal natürlich weil es genau darum ging. Aber es gab noch einen zweiten Grund, der fast genauso entscheidend ist: SpaceShip2 ist deutlich weniger leistungsfähig als der New Shepard. Wenn also schon weniger Leistung, dann musste Branson zumindest eher unterwegs sein. Und seien es nur neun Tage. Weniger Leistung UND Zweiter werden, das ging gar nicht.

SpaceShip2 kann nicht mehr als etwa 90 Kilometer Höhe erreichen, der New Shepard dagegen locker mindestens 105. Das ergibt dann knapp unter, respektive knapp über drei Minuten Schwerelosigkeit. Plus natürlich der Erfahrung eines Weltraumstarts und einer Landung aus dem Weltraum. Bei Branson an Bord eines schicken Raketenflugzeugs, bei Bezos in einer klassischen Raumkapsel. Das mit den „nur 90 Kilometern“ rieb Blue Origin dem Rivalen gleich mal kräftig unter die Nase. In einer E-Mail des Blue Origin CEOs Bob Smith hieß es mit Bezug auf Branson. “Wir wünschen ihm einen fabelhaften und sicheren Flug. Aber sie werden nicht über die Karman-Linie hinauskommen, und das ist dann schon eine sehr unterschiedliche Erfahrung”. Auf den sozialen Medien schob Bezos gleich noch etliche hämische Infografiken hinterher, die den Konkurrenten in Misskredit bringen sollten.

Tatsächlich bleibt Branson unterhalb der Karman-Linie, die heute – mit Ausnahme der USA – weltweit als die „offizielle“ (wenngleich nicht physikalisch korrekte) Grenze zum Weltraum gilt. Branson markiert sie gezwungenermaßen nach der US-Definition: Für die beginnt der Weltraum in nur 50 Meilen (also bei etwa 80,5 Kilometern) Höhe. Diese US-Definition, das nur am Rande, geht zurück auf den US-Juristen Andrew Hawley. Der war seinerzeit Präsident der International Astronautical Federation, die sie 1957 mit 275.000 Fuß festlegte, also 52,1 Meilen oder 83,8 Kilometer. Die US-Luftwaffe, die als erste praktisch mit dem Problem zu tun hatte, rundete das einfach nach unten auf die besagten 50 Meilen ab. Ursprünglich hatte Branson für sein SS2 durchaus ebenfalls die 100-Kilometer-Marke im Auge. Aber im Laufe des langjährigen Entwicklungsprozesses geriet das Schiff schwerer und schwerer, und so musste Branson die Erwartungen an sein suborbitales Raumflugzeug reduzieren.

Auch Art und Dauer des Erlebnisses sind unterschiedlich. Bei Virgin Galactic dauert die ganze Mission etwa 75 Minuten. 60 davon braucht es aber schon, bis das WhiteKnight2-Mutterflugzeug das raketenbetriebene SpaceShip2 auf seine Absetzhöhe bringt. Immerhin dürfte auch das schon ganz schön aufregend sein. In 13.500 Metern Höhe angekommen wirft das Mutterflugzeug die geflügelte Rakete ab, und die eigentliche Show beginnt: Eine Minute angetriebene Flugphase mit bis zur vierfachen Erdbeschleunigung, drei Minuten Schwerelosigkeit auf einer Wurfparabel, die bis auf die erwähnten knapp 90 Kilometer Höhe führt, dann eine Minute „Wiedereintritt“ mit Belastungen bis zu fünf g, und schließlich ein etwa zehnminütiger Gleitflug zurück zum Spaceport America in der Nähe der White Sands Missile Range in New Mexico.

Der New Shepard dagegen startet auf dem Privatgelände von Jeff Bezos in Texas. Der so genannten „Corn Ranch“, auf der es nichts weniger gibt als „Corn“ (also: Mais), sondern nur eine nahezu vegetationslose Wüste. Das Gelände ist nicht viel kleiner als der Staat Luxemburg. Der Start der einstufigen Rakete dauert etwa drei Minuten und ist deutlich sanfter als der Flug von SS2. Danach löst sich die himbeerbonbonförmige Kapsel. Nun folgen gut drei Minuten Schwerelosigkeit und das Abfliegen einer steilen Parabel mit einem Scheitelpunkt in etwa 105 Kilometern Höhe. Danach folgt der „Wiedereintritt“ mit kurzzeitigen Belastungen bis etwa fünf g und schließlich die Landung am Fallschirm in der Wüste. Gesamtdauer von der Zündung der Rakete bis zum Aufsetzen der Kapsel: knapp elf Minuten.

Damit waren die Eckpunkte abgesteckt: SpaceShip2 ist ein klassisches, analoges, anmutig anzusehendes Raketenflugzeug, das von zwei Piloten handgesteuert in den Himmel steigt. Branson fliegt neun Tage früher als Bezos, aber nicht so hoch. Der New Shepard dagegen ist eine moderne Rakete bei der alles vollautomatisch läuft. Es gibt keine Piloten an Bord, die irgendetwas steuern müssten. Bezos fliegt etwas später, ist aber, ungeachtet welche Definition man auch immer anwendet und anders als Branson, definitiv im Weltraum. Somit könnte man meinen: Wenn alles klappt, hat die Sache zwei halbwegs gleichberechtigte Sieger.

Doch so wollte das Jeff Bezos nicht stehen lassen. Der hatte ja seiner „Jungfernflugmission“ bereits durch die Auktion einen philantropischen Touch gegeben. Jetzt legte er nochmal eins drauf und lieferte die nächste Sensation: Er lud für den Flug die inzwischen 82-jährige Wally Funk ein. In Deutschland ist sie unbekannt, für die US Aerospace-Gemeinde ist sie aber eine Legende. Nicht nur dass sie in ihrem Berufsleben als Pilotin fast 20.000 Flugstunden absolviert (und als Fluglehrerin mehrere hundert Piloten ausgebildet) hat, sie war auch Mitglied der legendären „Mercury 13“, jener Gruppe von Frauen, die sich in den Frühtagen des bemannten US-Raumfahrtprogramms allen medizinischen Tests unterwarfen, welche auch die männlichen Raumflug-Aspiranten erfüllen mussten. Diese Tests, das nur nebenbei, führte keineswegs die NASA durch, wie heute oft behauptet wird, sondern eine rein private Initiative. Keine von ihnen kam damals zum Zug, denn Präsident Eisenhower legte, um die Pilotenauswahl abzukürzen fest, dass sich die zukünftigen Weltraumflieger aus den Reihen der militärischen Testpiloten rekrutieren mussten.

Es gibt dabei noch eine besonders pikante Note: Wally Funk hatte sich nämlich bereits 2010 ein „Ticket“ bei Virgin Galactic gekauft. Für damals 170.000 Dollar. Das Unternehmen konnte aber bis zum heutigen Tag die seinerzeit verkaufte Leistung nicht liefern. Nun ist also Blue Origin dafür eingesprungen und gibt ihr einen kostenlosen Flug und das sogar in eine größere Höhe als Virgin Galactic schaffen würde. Somit hatte Bezos Branson wieder eins ausgewischt. Die Durchführung der Flüge ist bekannt. Es wurde vielfach darüber berichtet, deshalb hier nur eine stichwortartige Zusammenfassung: Am 11. Juli erfolgte wie geplant der Flug der VSS Unity mit Dave Mackay, Mike Masucci, Beth Moses, Sirisha Bandla, Colin Bennett und Sir Richard Branson an Bord. Die Mission ging auf eine Flughöhe von knapp über 86 Kilometern und schien zunächst vollständig erfolgreich verlaufen zu sein (zum „schien“ gleich mehr). Am 20. Juli flog auch der New Shepard mit Jeff und Mark Bezos, Wally Funk und dem zahlenden Passagier Oliver Daemon. Die Kapsel erreichte eine Flughöhe von knapp über 107 Kilometern. Und es gab noch einige „Weltrekorde“ einzuheimsen, denn erstmals flog ein Brüderpaar in den Weltraum (Jeff und Mark Bezos), zusammen mit dem ältesten Menschen, der je einen Raumflug unternommen hat (Wally Funk mit 82) und dem jüngsten Menschen im Weltraum (Oliver Daemon mit 18). Insofern könnte man an dieser Stelle vermelden: Mission accomplished. Gleichstand zwischen den Ego-Shootern. Jeder der beiden Alphatiere konnte sein Gesicht waren. Doch das stimmt nicht ganz. Sehen wir uns dazu an, was danach geschah.

Nachtrag I

Die Show an sich, die sowohl Bezos als auch Branson um ihre jeweiligen Flüge durch ihre PR-Abteilungen veranstalten ließen, wurde weltweit als erheblich „overdone“ betrachtet. Viel Pathos, Pomp, Prahlerei und Protz und zu wenig der Boden der Tatsachen. Branson, ohnehin schon berüchtigt für seine Extravaganz und peinliche Selbstdarstellungssucht übertrieb es mal wieder, und das wurde gerade von der Gemeinde der Raumfahrtfans gar nicht goutiert. Im Livestream vom Morgen des Fluges erschien Branson, ein selbst ernannter Umweltschützer, mit dem Fahrrad am Spaceport und begrüßte dort seine Mitflieger. Das stellte sich aber bald als Fake heraus. Branson war an diesem Tag keineswegs mit dem Fahrrad vom 50 Kilometer entfernten Truth and Consequences hergeradelt, wie er glauben machen wollte. Die Szene war schon eine Woche vor dem Start gedreht worden, Branson hatte dabei gerade mal 200 Meter mit dem Fahrrad zurückgelegt, und dann wurde das in die aktuelle Berichterstattung hineingeschnitten, um den Eindruck zu erwecken, dass es am Morgen des Starts geschehen sei. Die Nachrichtenagentur Reuters fand das heraus, und ein Firmensprecher tat danach kund, dass “Virgin den Fehler und die Verwirrung, die es gestiftet hat, bedauert.“

Nachtrag II

Deutlich ernster war der zweite Vorfall, der erst am 1. September durch einen Artikel im „The New Yorker“ bekannt wurde. Danach hat es gegen Ende der angetriebenen Phase des Fluges ein Warnlicht im Cockpit gegeben, das einen zu flachen Steigwinkel anzeigte. Die Folgen wären neben einer zu geringen Gipfelhöhe (und tatsächlich erreichte VSS Eve statt der erhofften 90 Kilometer nur 86 Kilometer) gefährliche Auswirkungen auf den so genannten „Cone“ gewesen. Dabei handelt es sich um einen imaginären Kegel im Raum, den das Fluggerät nicht verlassen darf, soll das Energiemanagement für den antriebslosen Rückflug zum Flughafen erfolgreich sein. Statt abzubrechen, wie es für diesen Fall vorgesehen war, lief das Triebwerk weiter bis zum Brennschluss. Dies war die Entscheidung der beiden Piloten, denn SpaceShip2 läuft analog. Es gibt an Bord keine computergestützten Entscheidungsprozesse. Und die Piloten entschieden sich dafür, den Flug fortzusetzen. Inwieweit der Umstand mitspielte, dass der Chef hinten in der Kabine saß und einen Erfolg erwartete, bleibt der Vermutung überlassen. Immerhin, die beiden Piloten kannten ihr Fluggerät gut genug, um beurteilen zu können, was geht und was nicht. Und welche Reserven sie in Anspruch nehmen konnten. Und Reserven in Anspruch nehmen mussten sie. Für einen Zeitraum von einer Minute und 41 Sekunden flog VSS Unity unterhalb des zugewiesenen Luftraumes, wie eine unabhängige Quelle (Flightradar24) bewies. Ein Hinweis darauf, dass das Energiemanagement für den Gleitflug zurück zur Basis gefährlich beansprucht wurde. Nach 101 Sekunden kam VSS Unity zwar wieder in den so genannten „restricted airspace“, aber nur weil dieser – nun schon recht nahe am Flughafen – ab da ohnehin bis zum Boden reichte. Es war also notwendig gewesen, den Anflug so weit wie möglich zu strecken um eine möglichst große Distanz zu überbrücken. Dies gelang am Ende. Das Verlassen des zugewiesenen Luftraums meldete Virgin aber zunächst nicht der FAA. Ein weiteres Manko. Eine pikante Randnote ist außerdem, dass Virgin erst kurz vor Bransons Flug seinen legendären Testpiloten und Flugdirektor Mark Stucky auf beschämende Weise gefeuert hatte (via Zoom!). Stucky hatte immer wieder intern hartnäckig auf die laxe Handhabung von technischen Problemen und auf Sicherheitsmängel bei Virgin hingewiesen, und immer wieder nachdrücklich mehr technisches Personal gefordert.

Nachtrag III

Am 2. September 2021 kündigte Virgin Galactic auf ihrer Homepage die Durchführung ihres ersten kommerziellen Einsatzes an. Dabei sollen drei italienische Luftwaffenangehörige Mikrogravitationsforschung betreiben. Der Flug war schon früher informell angekündigt worden, wurde hier aber insofern präzisiert, als die Namen der vollständigen Crew genannt wurden: Walter Villadel, Angelo Landolfi und Pantaleone Carlucci von der italienischen Luftwaffe, Beth Moses als Astronauten-Ausbilderin von Virgin Galactic und die beiden Piloten Mike Masucci und CJ Sturckow. Außerdem wurde noch das ungefähre Flugdatum verkündet: Ende September. Diese Ankündigung kam zu einem Zeitpunkt, an dem die Auswertung der FAA zum Vorfall vom 11. Juli noch lief. Die Untersuchungen der FAA wurden in der Ankündigung von Virgin Galactic mit keinem Wort erwähnt. In den sozialen Medien aber, hauptsächlich über Twitter, versuchte Virgin Galactic den Eindruck zu erwecken, dass diese Untersuchung eine reine Formsache sei, die so gut wie erledigt wäre. Die Antwort der FAA ließ nicht lange auf sich warten. Noch am selben Tag stellte die FAA klar, dass sie die Sache keineswegs als erledigt betrachte, Virgin Galactic derzeit keine Flugerlaubnis bekommen werde und deshalb die Ankündigung ins Leere laufe.

Letzter Nachtrag

Hier soll kein falscher Eindruck entstehen. Ich bin keineswegs gegen den Wettbewerb zwischen Virgin Galactic und Blue Origin. Und ich bin auch nicht dagegen, dass die beiden Firmenbosse selbst bei diesen Demonstrationsflügen mit an Bord waren. Ganz im Gegenteil. Es signalisiert den Beobachtern: „Seht her, unser System ist so zuverlässig, dass wir uns ihm selbst anvertrauen. Also könnt ihr es auch tun“. Beide Fluggeräte, so begrenzt sie in ihren Fähigkeiten auch sein mögen, sind wichtige Schritte hin zur „Sozialisierung“ der Raumfahrt. Nicht nur für „Touristen“, sondern auch für Wissenschaftler, die Mikrogravitationsforschung, Astrophysik, Astronomie und andere Fachgebiete betreiben, die man auf der Erde nun mal entweder gar nicht oder nur begrenzt wahrnehmen kann. Ein suborbitaler Flug mag kurz sein, aber er ist dafür auf absehbare Zeit um eine ganze Größenordnung billiger als ein Orbitalflug. Bei Blue Origin hat im Übrigen das Wissenschaft-Business schon begonnen. Schon in der Vergangenheit wurden bei Testflügen immer wieder einmal wissenschaftliche Nutzlasten mitgeführt. Am 27. August führte ein New Shepard eine Wissenschaftsmission mit 18 kommerziellen Nutzlasten und einer Versuchsanordnung der NASA für das Anflugverfahren bei Mondlandungen durch. Die Mission wurde unbemannt geflogen. Bei Virgin Galactic dagegen kommt es nach dem Flug für die italienische Luftwaffe – wenn er denn stattfindet – erst einmal zu einer sehr langen Flugpause. Acht Monate sind es diesmal. Solange dauert die vollständige Grundüberholung des WhiteKnight2-Trägerflugzeugs, das in den letzten Monaten immer umfangreichere Reparaturen erforderte.

Mit dem Starship nach Hawaii

Sollte das Prinzip des Starship funktionieren, dann wird das nichts weniger als eine Revolution der gesamten Raumfahrt bedeuten. Schon die schieren Dimensionen des Systems sind beeindruckend. Zusammen wird die Kombination aus Super Heavy und Starship beim Start etwa 5.500 Tonnen wiegen und etwa 120 Meter hoch sein. Sie wird damit die Saturn V aus den Tagen des Apollo-Mondprogramms als immer noch größte Trägerrakete der Welt weit hinter sich lassen. Und noch eines kann man jetzt schon prophezeien: Ein Start dieses Behemots wird akustisch dem Weltuntergang ziemlich nahekommen.

Diese Starts werden nach Beendigung der Testphase nicht nur von Boca Chica aus erfolgen, sondern im späteren Programm zunehmend von Startplattformen weit draußen im Golf von Mexiko und von der modifizierten Startanlage 39A am Kennedy Space Center. Für den Einsatz als Meeres-Start- und Landebasen modifiziert SpaceX derzeit zwei ehemalige Erdöl-Bohrplattformen. Sie sollen die Namen Phobos und Deimos erhalten. Genauso wie die beiden Monde des Mars. So ein Name soll ja auch ein bisschen Programm sein.

Doch noch ist es nicht ganz so weit. Wenn dieses Buch erscheint, sollte es nicht mehr lange dauern bis zum ersten Orbitalflugversuch des Starship von SpaceX. Diese Mission wird nicht von einer Plattform im Meer, sondern vom derzeitigen Testzentrum im texanischen Boca Chica aus erfolgen.

Wo stehen wir im September 2021?

Zum Zeitpunkt, an dem diese Zeilen entstehen (Anfang September 2021), waren die Einsätze der Starship-Prototypen mit einem vollständig erfolgreichen Flug der Serien-Nummer 15 am 5. Mai 2021 abgeschlossen. Dieser Flug ging auf etwa 10.000 Meter Höhe und dauerte knapp sieben Minuten. Elon Musk entschied sich danach, keine weiteren atmosphärischen Testflüge der Orbitaleinheit durchzuführen, sondern gleich den nächsten Flug mit einer kompletten Starship/Super Heavy Kombination und einem teilorbitalen Flugprofil zu wagen. Die ersten Starship-Flugtestgeräte wurden informell als „Starhopper“ bezeichnet. Die Leute von SpaceX bezeichneten das allererste dieser Testgeräte auch scherzhaft als den „Fliegenden Wasserturm“. Der Spitzname kommt nicht von ungefähr, denn dabei handelte es sich tatsachlich um eine klobige Stahlstruktur in der Form eines großen Wasserturms, wie er für die Südstaaten der USA typisch ist. Dieses Testmodell diente dazu, das Grunddesign des Vehikels zu überprüfen, die Funktion des neu entwickelten Raptor-Triebwerks erstmals im Flug zu testen, und die Flugsteuerung des massiven Fahrzeugs zu erproben. Mit dem Grasshopper wurden am 26. Juli und am 27. August 2019 zwei erfolgreiche Flüge bis in 150 Metern Höhe und von etwa einer Minute Dauer durchgeführt. Dem ersten Flug waren drei statische Brennläufe vorausgegangen, bei denen der Starhopper von Klammern auf dem Boden festgehalten wurde. Dem folgten am 4. August und am 3. September 2020 zwei Flüge mit Testgeräten der zweiten Generation, SN 5 und SN 6 (SN für „Serial Number“) bezeichnet. Diese beiden Testfahrzeuge waren bereits wesentlich komplexer als der noch recht einfach gehaltene „Fliegende Wasserturm“. Sie wurden mit jeweils drei Raptor-Triebwerken ausgerüstet und nicht nur mit einem einzelnen, wie beim „Starhopper“. Auch diese beiden Einsätze dauerten jeweils etwa eine Minute und führten bis in 150 Meter Höhe.

Zwischen dem 9. Dezember 2020 und dem 30. März 2021 kamen die Prototypen der dritten Generation zum Einsatz, die SNs 8 – 11. Mit ihnen wurden erstmals komplexe Manöver geflogen, wie etwa der so genannte „Bellyflop“, bei dem sich das Vehikel im Landeanflug in eine horizontale Lage begibt, um größtmögliche Vorteile aus der atmosphärischen Abbremsung zu ziehen. Dieses Manöver muss unmittelbar vor dem Aufsetzen wieder umgekehrt werden. Das heißt, dass sich das Vehikel nun wieder innerhalb von nur etwa zwei bis drei Sekunden in eine vertikale Position begibt, um die raketengestützte Landung durchzuführen. Für diese Manöver ist es auch nötig, die Triebwerke während der mehrere Minuten langen Freifallphase abzustellen, um sie danach erneut zu zünden. Diese Testeinsätze gingen bis in zwölf Kilometer Höhe und dauerten jeweils zwischen sechs und achteinhalb Minuten. Drei der vier Versuche endeten entweder als Teilerfolg (das Vehikel führte jeweils alle Testparameter bis auf das Aufsetzen erfolgreich durch) oder, wie beim Flug mit der SN 11 als Fehlschlag (mit einer Explosion bereits in der Luft während der Landezündung). Beim Flug mit der SN 10 gelang auch die Landung. Jedoch war das Aufsetzen wegen eines mechanischen Fehlers an einigen Landebeinen und einer etwas ungenügenden Triebwerksleistung so hart, dass es zu Beschädigungen führte, die einige Minuten nach dem Aufsetzen doch noch mit einer Explosion des Testvehikels endeten. Der erste und einzige Flug des Prototypen SN 15 verlief dagegen am 5. Mai 2021 vollständig erfolgreich. Dies führte zu dem mutigen Entschluss, danach gleich mit der gesamten Trägerkombination einen teilorbitalen Versuchsstart zu unternehmen, den „Starship-Testflug nach Hawaii“, dessen Planung immer klarere Formen annimmt und den wir gleich beschreiben werden. Doch zunächst ein wenig SpaceX-Terminologie.

SpaceX-Terminologie

Vielleicht fällt Ihnen an dieser Stelle auf, dass die Starships SN 7, SN 12-14 und SN 16 bis 19 nirgendwo erwähnt werden. Genauso wenig wie die Super Heavies Nummer 1-3. Das liegt an der Testphilosophie von SpaceX, die – wie Elon Musk es bezeichnet – „hardware-rich“ angelegt ist. Es gibt also viel zu testende Hardware, und es wird von Anfang an geflogen. Testen und fliegen ist hier die Devise. Die klassischen Aerospace-Firmen machen es anders. Sie testen für viele Jahre nur auf Komponenten- und maximal Subsystem-Ebene. Eines Tages dann, meist viele Jahre nach Programmstart, erscheinen sie dann mit einem komplett fertigen Produkt auf der Startrampe, nur um dann möglicherweise festzustellen, dass dieses Produkt dann – siehe Ariane 6 – schon längst nicht mehr konkurrenzfähig ist. SpaceX pflegt seit Anbeginn des Unternehmens eine iterative Vorgehensweise, wie sie in der „klassischen“ Raumfahrt nur in ihren allerersten Anfängen betrieben wurde. Geflogen wird bereits im frühestmöglichen Stadium, auf einfachen, manchmal „rohen“ Prototypen und mit so genannten „Boilerplates“, die mit dem Endprodukt irgendwann nur noch die grobe äußere Form gemeinsam haben, und manchmal nicht einmal das. Dieses Vorgehen ist schon deshalb notwendig, weil SpaceX seinen Konkurrenten inzwischen so weit vorausgeeilt ist, dass das Unternehmen überall absolutes Neuland betritt. Technische Regionen, wo sich noch nirgendwo ein „klassisches“ Vorhaben etabliert hat. Entwicklung durch „Versuch und Irrtum“ ist hier die Devise. SpaceX baut deshalb Erprobungsträger am laufenden Band und verschrottet sie auch wieder, wenn sie nicht länger benötigt werden. Oberstes Prinzip dabei ist: Niemals knapp an Flugtest-Hardware werden. „Hardware-rich“ arbeiten. Zunächst baute SpaceX für die Starship-Entwicklung insgesamt vier so genannte „Starhopper“, die für Bodentests und kleine Testflüge bis in 150 Meter Höhe verwendet wurden. Sie sind – obwohl nie so benannt – die SNs 1-4. Offiziell begann die „SN“-Bezeichnung mit SN 5, die ebenso wie SN 6 für Tests in Bodennähe und Flugzeiten von etwa einer Minute verwendet wurden. SN 7 flog gar nicht, denn dieses Gerät wurde bei Bodenversuchen – absichtlich – bis zur Zerstörung geprüft. Den Einsatz der SNs 8-11 haben wir bereits eingangs beschrieben. Die bereits teilweise fertig gestellten SNs 12-14 wurden wieder verschrottet, weil mit SN 15 aufgrund der Erfahrungen der vorausgegangenen Flüge ein verbessertes Modell hergestellt wurde. Dieses Modell war – wir haben es oben gesehen – auf Anhieb erfolgreich. SN 16 war da schon fertig gestellt und wird möglicherweise zukünftig noch für einen supersonischen Testflug verwendet werden. Die schon fertigen Komponenten für die SNs 17-19 wurden wieder verschrottet.

Das Vorgehen bei den „Super Heavies“ ist ähnlich. Die SNs 1-3 waren reine Bodentestgeräte und sind inzwischen teilweise schon wieder demontiert und der Stahlschmelze zugeführt. SN 4 wird die erste raumflugtaugliche Super Heavy sein. All das führt zu der (derzeit wahrscheinlichen) Erstflug-Kombination für den „Hawaii-Express“ von Starship SN 20/Super Heavy SN 4. Es könnte aber auch genauso gut Starship SN 21/Super Heavy SN 5 sein, denn auch diese beiden Testflugkombinationen sind bereits fertig produziert.

Testflug nach Hawaii

Wann wird nun der erste orbitale Testflug stattfinden? Und wie wird der Flugverlauf aussehen? Hier zeichnet sich zu dem Zeitpunkt, an dem diese Zeilen entstehen, bereits ein klares Bild ab. Zunächst einmal scheint es nicht ganz so schnell zu gehen, wie Elon Musk es gerne hätte, denn die erforderlichen Genehmigungen von FCC (Federal Communications Commission) und FAA (Federal Aviation Administration) stehen Anfang September 2021 immer noch aus. Die Behörde lässt sich nun schon einige Monate Zeit, diese beizubringen, denn immerhin hat SpaceX den Antrag bereits im Mai 2021 gestellt. Wie schon so manches Mal bei Anträgen von SpaceX zeigen sich auch dieses Mal die Behörden überfordert.

Es ist aber auch zugegeben nicht ganz simpel beim Erstflug einer fünftausend Tonnen schweren Rakete, der zu drei Viertel um den Erdball herumführen soll. Immerhin scheint es einige Anzeichen dafür zu geben, dass das nicht mehr ganz so lange dauern wird, denn Elon Musk erspart es sich geflissentlich, auf die Trägheit der Behörde hinzuweisen, wie er es in der Vergangenheit schon öfters getan hat. Die Mission der 125 Meter hohen Kombination aus Starship und Super Heavy wird von Boca Chica aus erfolgen, von der brandneuen kombinierten Startrampe und Landevorrichtung, die zum Zeitpunkt des Fluges noch nicht einmal vollständig fertiggestellt sein dürfte. Super Heavy SN 4 wird für diesen Flug nur mit 29 Triebwerken ausgerüstet sein, anstatt mit 32, wie bei den späteren „normalen“ Einsätzen. Dem Flug vorausgehen werden einige – wahrscheinlich drei oder vier – so genannte „Static Firings“, bei denen die Rakete auf dem Startsockel festgehalten wird. Der erste dieser statischen Brennläufe wird wahrscheinlich nur mit einigen wenigen Triebwerken erfolgen, wahrscheinlich mit drei bis neun der Raketenmotoren. Danach wird das gesteigert, bis beim letzten dieser Probezündungen alle Triebwerke für wenige Sekunden gleichzeitig laufen. Gleichzeitig gezündet werden sie übrigens nicht, sondern in einer genau choreografierten, nur wenige Hundertstelsekunden auseinander liegenden Abfolge, um gefährliche Resonanzen zu unterbinden.

All das sind extrem kritische Momente, denn beim Betrieb so vieler Raptor-Triebwerke tut sich ein Höllenfeuer auf. Nie seit den Tagen der Saturn V hat es je einen solchen feuerspeienden Vulkan auf einer Startrampe gegeben. Wenn dann beim tatsächlichen Start alle Triebwerke laufen, dann wird der Gesamtschub doppelt so groß sein, wie seinerzeit beim Start zu den Apollo-Mondflügen. Mit den dabei ablaufenden thermodynamischen Prozessen befindet sich SpaceX, wie schon so oft in seiner Geschichte, wieder einmal in absolutem Neuland.

Elon Musk erklärte in einem Interview im August, er hoffe, dass die Rakete zumindest den Startplatz in geordnetem Zustand verlässt, bevor es zu einem möglichen „RUD“ kommt. Ein RUD ist in seiner manchmal etwas selbstironischen Terminologie eine „Rapid Unscheduled Disassembly“, also eine schnelle ungeplante Demontage, für gewöhnlich auch „Explosion“ genannt.

Wenn der Rakete so etwas schon kurz nach dem Abheben passiert, ist das nicht schön. Schlimm wäre es aber, wenn es noch auf der Rampe geschieht. Denn die „Stufe Null“, wie Elon Musk den Startplatz gerne bezeichnet, ist wesentlich teurer und komplizierter als die Rakete selbst. Ein neues Starship herzustellen sei zwar nicht billig, so meint er, aber immer noch viel billiger und weniger zeitaufwendig, als eine völlig zerstörte Startanlage neu aufzubauen.

Gehen wir davon aus, dass die Rakete den Startsockel sicher verlassen hat. Nun folgt der Aufstieg der Rakete. Zunächst vertikal, dann immer mehr nach Südosten hin geneigt. Überraschend für den Betrachter wird sein, wie schnell sich die Rakete bewegen wird. Das Schub-Gewichtsverhältnis des Behemots liegt fast bei 1,5 zu 1. In etwa 12.000 – 16.000 Metern kommt eine weitere sehr kritische Phase: Die Zone der maximalen dynamischen Belastung. Die Rakete durchquert hier die Übergangszone vom transsonischen zum supersonischen Geschwindigkeitsbereich. Hier treten Schockwelleneffekte auf, starke aerodynamische Turbulenzen und vor allem ein enormer Staudruck, der auf der Struktur der Rakete lastet. Diese Zone, von den Raumfahrttechnikern „max q“ genannt, war schon das Grab so mancher Rakete, insbesondere bei ihren ersten Testflügen. Hier passiert vieles, was sich nicht mit letzter Gewissheit berechnen oder auf dem Boden testen lässt. Hier treten Vibrationen auf, es entstehen Resonanzeffekte und ganz generell zeigt sich hier, was eine Rakete aushält.

Ist auch das überstanden, dann könnte der Flug ruhiger werden. Bis etwa 150-170 Sekunden nach dem Liftoff. Dann erfolgt die Stufentrennung. Die Kombination ist nun etwa 6.500 Kilometer pro Stunde schnell und bewegt sich in einer Höhe von etwa 60 Kilometern über dem Golf von Mexiko. Hier hat sich SpaceX ein völlig neues Verfahren ausgedacht, um den Betrieb pyrotechnischer Vorrichtungen oder vorgespannter Federmechanismen zu vermeiden, über deren Auswirkungen bei so immens großen Körpern wenig bekannt ist. Die ganze Starship-Kombination wird in eine leichte Drehung versetzt und die beiden Komponenten trennen sich sanft und langsam voneinander. Die Stufentrennung wird damit etliche Sekunden länger dauern, und weniger dynamisch und explosiv ablaufen, als das sonst bei Orbitalraketen der Fall ist. Ist der Vorgang abgeschlossen, dann zünden zunächst die sechs Raptor-Triebwerke des Starship und der weitere Aufstieg in den Orbit wird fortgeführt. Nur Sekunden später dreht sich die Super Heavy und zündet drei bis sechs ihrer 29 Triebwerke, um den Rückflug zum Startplatz einzuleiten. In einer weiten Parabel erreicht die 70 Meter lange Stufe nach einigen Minuten das Apogäum ihrer ballistischen Bahnkurve in etwa 110 Kilometern Höhe und fällt dann wieder der Golfküste vor Boca Chica entgegen. Nach etwa sieben Minuten beginnt der „Re-entry Burn“, ein Brennmanöver, mit dem die Geschwindigkeit soweit herabgesetzt wird, dass die thermischen und dynamischen Belastungen beim finalen Landemanöver nicht zu groß werden. Etwa 30 Sekunden vor dem Aufsetzen beginnt der „Landing Burn“. Ein Brennmanöver bei dem zunächst noch drei, danach nur noch ein Triebwerk eingebunden ist. Im Normalfall wird die Super Heavy zum Startplatz zurückkehren. Der „Booster-Touchdown“ sollte etwa achteinhalb Minuten nach dem Liftoff erfolgen. Bei diesem allerersten Flug wird ihre Mission aber nicht dort enden. Aus Sicherheitsgründen erfolgt der Landeversuch etwa 30 Kilometer vor der Küste von Boca Chica im Wasser. Diese erste Super Heavy ist somit als Verlustgerät geplant. Die Rakete wird, wenn sie eine halbwegs saubere Landung hinlegt, schwimmfähig sein (sie hat ja riesige und nunmehr leere Tanks) und kann dann geborgen werden. Allerdings nicht für den Zweck, weitere Flüge durchzuführen, dazu werden die Schäden zu groß sein.

In der Zwischenzeit setzt die Oberstufe, also das Starship, seinen Flug fort. Er verläuft in Richtung Florida-Straße, wo sie zwischen den Florida Keys und Kuba hindurchfliegt und etwa an dieser Stelle auch die Umlaufbahn erreicht. Für gut zehn Minuten wird das Starship nun im Orbit verbleiben, bis über dem Südatlantik das Retro-Manöver erfolgt.

Die Landung wird etwa 100 Kilometer nordwestlich von Kaui erfolgen, einer Insel, die zum Hawaii-Archipel gehört. Sollte auch die erfolgreich verlaufen, dann könnte auch die Oberstufe aus dem Wasser geborgen werden, wenn auch nicht mehr in flugfähigem Zustand. Das Starship sollte seinen Flug ziemlich genau 90 Minuten nach dem Liftoff beendet haben, sofern die Dinge nach Plan verlaufen. Die ganze Mission wird fast vollständig über Wasser erfolgen, auch das ist eine Sicherheitsmaßnahme. Land wird lediglich, sieht man von den südlichen Florida-Keys einmal ab, über Namibia und Botswana und später im Flug über Papua Neuguinea berührt. In etwa 100 Kilometern Abstand wird auch das Kwajalein-Atoll passiert, das über exzellente Trackingvorrichtungen des US-Militärs verfügt. Das könnte die Landephase des Starship im Zentralpazifik unterstützen.

Das zukünftige Landeverfahren

SN 20/BN 4 sind beide Verlustgeräte. Allerdings ist das nur zu verständlich angesichts des frühen Stadiums der Entwicklung und (angesichts) des technologischen Neulands, das dabei betreten wird. Keinesfalls will SpaceX die teuren Anlagen in Boca Chica gefährden, wenn möglicherweise eine außer Kontrolle geratene Super Heavy in den Start- und Fangturm kracht. Letzterer wird allerdings beim Start von SN 20/BN 4 ohnehin erst in seiner Startkonfiguration fertig sein. Die Fertigstellung der Fanganlage dürfte noch einige Monate länger dauern. Das sensationelle Landeverfahren für die Super Heavy und das Starship, das sich Elon Musk und seine Ingenieure ausgedacht haben, wäre alleine schon einen großen Artikel wert. Vielleicht in SPACE 2023. Für dieses Mal nur kurz: Sowohl das Starship als auch die Super Heavy werden über keine Landebeine verfügen. Eine Ausnahme davon gibt es nur für die zukünftige Mondlandevariante des Starship. Vielmehr werden die beiden Fahrzeuge in der Endphase der Mission den Starttum direkt anfliegen, und dort von gewaltigen Greifarmen gewissermaßen aus der Luft „gepflückt“, und wieder auf den Startsockel gestellt (Super Heavy) oder gleich nach dem Einfangen wieder auf den Booster aufgesetzt (Starship). Ursprünglich war angedacht, genau wie bei der Erststufe der Falcon 9, Landebeine an beiden Stufen anzubringen. Davon ist SpaceX inzwischen abgekommen. Die notwendigen strukturellen Verstärkungen und das (beim Start) tote Gewicht der Landebeine – es wären bei diesem System etliche Tonnen an Masse – können so direkt in Nutzlast investiert werden. Der Startturm dient gleichzeitig als Landeanlage. Eine kühne Idee, erfordert sie doch, dass ein zurückkehrender Booster und ein zurückkehrendes Starship metergenau den Startturm anfliegen, dort vertikal am Turm entlang nach unten sinken, dann von Fangarmen in der Luft ergriffen und danach von diesen vorsichtig abgesetzt werden. Man muss sich dabei stets vor Augen halten, dass die beiden Fluggeräte ungeheuer groß sind. Das Starship ist 55 Meter hoch mit neun Metern Durchmesser und einem Leergewicht von 100 bis 120 Tonnen. Die Super Heavy ist 70 Meter hoch und dürfte ein Leergewicht von mindestens 200 Tonnen auf die Waage bringen. Beide werden aber bei der Landung immer noch etliche Tonnen an Treibstoff mit an Bord führen. Der Start- und Landeturm ist 146 Meter hoch. Die beiden riesigen Greifarme, die den Booster und das Starship aus der Luft „pflücken“ sollen, können in Sekunden hydraulisch nach vorne und zurück fahren und laufen dabei gleichzeitig an einem Schienensystem auf und ab, um den Bewegungen der anfliegenden Rakete zu folgen. Funktioniert dieses System, dann hätte es den Vorteil, sehr schnelle „Turn-Around-Zeiten“ zu ermöglichen, die Bergungskosten fast auf null zu eliminieren, Gewicht zu sparen, das man andernfalls erst in den Weltraum und wieder zurück bringen müsste und jede Menge Bodeninfrastruktur einzusparen. Eine Wiederholung eines Starts mit denselben beiden Stufen wird auf diese Weise innerhalb eines Zeitraums von weniger als einem Tag angestrebt.

Was kommt nach dem Hawaii-Express?

Auch die kühnsten Optimisten nehmen nicht an, dass der Flug des „Hawaii-Express“ reibungslos vonstatten gehen wird. Das Gerät ist ungleich komplexer als die Falcon 9, der heutige Standardträger von SpaceX. Selbst die brauchte eine ganze Anzahl von Missionen und viele Fehlversuche, bis der heutige Status erreicht war, bei dem 95 Prozent der Landungen erfolgreich verlaufen. Man kann also davon ausgehen, dass auch mit dem Starship eine größere Anzahl von Flügen stattfinden wird, bis das System perfektioniert ist. Vieles wird schief gehen, doch irgendwann wird es klappen. Wie immer der Flug des „Hawaii-Express“ ausgeht, die nächste Mission danach wird nicht lange auf sich warten lassen. Man kann davon ausgehen, dass SN 21/BN 5 im Frühjahr 2022 auf die Reise gehen wird. Für den Fall, dass der Flug von SN 20/BN 5 wenigstens teilweise erfolgreich war, dann wird es dieses Mal in einen stabilen Orbit und über mehrere Erdumkreisungen gehen. Möglicherweise wird schon bei dieser zweiten Orbitalmission ein Rückflug zur Start- und Fanganlage versucht. Zwei bis drei weitere Testflüge könnten danach im Jahr 2022 noch folgen. Alleine schon SpaceX wird also wieder einmal für ein spannendes Raumfahrtjahr sorgen.

Privater Ausflug in den Orbit

Der japanische Journalist Toyohiro Akiyama war der Erste. Und es gefiel ihm nicht besonders. Akiyama gilt heute als der „Antiheld“ der Raumfahrer. Dabei hatte er sich eigentlich freiwillig gemeldet, aber eher weil er dachte, dass er das seiner Tätigkeit als Journalist schuldete und es vielleicht auch seiner Karriere förderlich sein könnte. Mit seinem Raumflug so richtig angefreundet hat er sich erst lange Jahre danach.

1989 verfiel sein Arbeitgeber, die Tokio Broadcasting Corporation (TBC), auf die Idee, den 40. Geburtstag des Senders mit einem ganz besonderen Ereignis zu begehen. Er beschloss einen bemannten Raumflug für einen seiner Angestellten zu finanzieren. Möglich war das nur mit den Sowjets. Als ausländischer „Zivilist“ im Shuttle-Programm zu fliegen war unmöglich. Vor allem im Licht der noch nicht lange zurückliegenden Challenger-Katastrophe von 1986.

Mit den Sowjets hingegen ging es. Die Raumstation Mir nahm zu diesem Zeitpunkt schon laufend ausländische Gäste auf. Allerdings alles hochtrainierte und für einen Raumflug hoch motivierte Personen, die von ihren jeweiligen Raumfahrtagenturen entsandt wurden. Sie hatten allesamt quasi den Status von Profi-Kosmonauten. Die Idee der TBC war natürlich als Werbung für den Sender gedacht. Die Gesellschaft erhoffte sich eine enorme Steigerung der Zuhörer- und Zuseherquote und vor allem reichlich Werbeeinnahmen. Der Deal wurde abgeschlossen, und man bezahlte den Sowjets dafür einen Betrag, der bis heute nicht genau bekannt ist. Man spricht von einer Summe zwischen 25 und 37 Millionen Dollar. Die Sowjets selber gaben allerdings an, nur 14 Millionen Dollar erhalten zu haben. Am Ende bewarben sich 163 Angestellte des Senders. Ausgewählt wurden am 17. August 1989 der schon erwähnte Toyohiro Akiyama, der langjährige Washington-Korrespondent des Senders und einer seiner Star-Journalisten, und die Kamerafrau Ryoko Kikuchi. Beide meldeten sich im Oktober desselben Jahres zum Training im Moskauer Juri Gagarin- Kosmonautenzentrum.

Akiyama, komplett unsportlich und obendrein ein starker Raucher, der vier Packungen Zigaretten täglich konsumierte, litt schon während des Trainings erheblich an der Sache. Zu diesem Zeitpunkt mag er auch noch gehofft haben, dass Ryoko Kikuchi für die Mission nominiert würde, und die Chancen waren für sie auch nicht schlecht. Doch dann erlitt sie kurz vor dem Flug einen Blinddarm-Durchbruch und Akiyama verblieb als einziger Kandidat. Schließlich startete er am 2. Dezember 1990 zusammen mit Victor Afanasjew und Mussa Manarow in Sojus TM-11 und es war ein persönliches Desaster für ihn. Wohl kaum ein Mensch davor (der US-Senator Jake Garn mag hier die Ausnahme sein) und keiner danach litt so sehr unter der Raumkrankheit wie er. Das hatte auch erheblichen Einfluss auf seine Performance als Berichterstatter. Er sollte täglich in jeweils einer Fernsehsendung und zwei Rundfunkübertragungen aus dem Weltraum berichten, war aber so gehandicapped, dass ihm das nur unzureichend gelang. Manche seiner banalen (Ich sehe jetzt hier grade aus dem Fenster raus) oder skurillen Kommentare (Dicke japanische Frösche im Weltraum lieben die Schwerelosigkeit. Dünne japanische Frösche benehmen sich, als wären sie lieber in Yokohama) hatten seinerzeit einen gewissen Kultstatus. Andere würden in unserer eher humorlosen Zeit als politisch unkorrekt gebrandmarkt werden (Ich kann’s nicht erwarten, wenn ich endlich wieder eine rauchen kann). Insgesamt ließ das Publikumsinteresse gegen Halbzeit seiner knapp achttägigen Mission deutlich nach, und die Quoten des Senders waren ab da kaum besser als vor dem Flug von Akiyama. Am Ende stellte sich die Sache für TBC als finanzieller Flop dar. Man sprach von einem Minus von 7,4 Millionen Dollar, welches das Unternehmen mit dem Projekt machte. Aber immerhin: der erste kommerzielle bemannte Raumflug war Geschichte. Und mit Akiyama war gleichzeitig der erste Japaner in den Weltraum geflogen. In den Jahren danach wurde immer wieder über den tatsächlichen Status von Akiyama diskutiert. War er nun ein „Weltraum-Tourist“ oder eher der erste Weltraum-Geschäftsreisende? Einen ähnlichen Sonderstatus wie Akiyama bekam auch ein halbes Jahr später Helen Sharman, die erste Britin im Weltraum. Für ihren Flug war das „Projekt Juno“ ins Leben gerufen worden. Ihr Flug wurde zum Teil durch ein Konsortium britischer Firmen finanziert. Den anderen Teil bezahlte seinerzeit die Sowjetunion. Sharman, die einen Doktortitel in Chemie hatte, wickelte allerdings bei ihrer Mission ein volles Forschungsprogramm ab. Sie war im besten Sinne als professionelle Kosmonautin unterwegs, aber nachdem sie nicht einem institutionellen Astronautencorps angehörte, wird sie heute eher als „Spaceflight Participant“ tituliert, also als „Teilnehmerin an einem Raumflug“. Im Übrigen war sie zum Zeitpunkt ihres Fluges noch keine 28 Jahre alt, und damit einer der jüngsten Menschen, die je in den Orbit flogen.

Zwischen 2001 und 2009 besuchten insgesamt neun Männer und eine Frau mit Hilfe der Russen die Internationale Raumstation. Der erste war Dennis Tito der letzte Guy Laliberté, der Mitbegründer des Cirque du Soleil. Einer von ihnen, Charles Simonyi flog sogar zweimal. Von diesen insgesamt elf Missionen waren acht rein privat von diesen Einzelpersonen finanziert. Die restlichen drei wurden von Institutionen im Heimatland der „Spaceflight Participants“ bezahlt.

Nach 2009 trat eine zehnjährige Pause im orbitalen Weltraumtourismus ein, denn in der Nach-Shuttle-Ära hatten alle westlichen Astronauten keine andere Möglichkeit zur ISS zu gelangen, als mit Hilfe russischer Raumfahrzeuge. Diese Flüge wurden über die NASA organisiert, die schlichtweg alle freien Plätze bei den Sowjets wegkaufte. Freie Plätze standen somit nicht für „touristische“ Flüge zur Verfügung. Eine Ausnahme war die Mission von Hazza al Mansouri, der im September 2019 mit Sojus MS-15 die ISS für eine Woche besuchte. Sein Aufenthalt war nur deswegen möglich, weil die US-Astronautin Christina Koch einen Besatzungswechsel übersprang, und erst nach fast einem Jahr im Weltraum wieder zur Erde zurückkehrte.

Doch nun ist die Zeit gekommen, dass derartige „Kunststückchen“ nicht mehr notwendig sind. Die entscheidende Änderung kam mit dem Beginn der Einsätze des Crew Dragon von SpaceX. Damit stehen nun auf US-Seite wieder eigene Crew-Transportkapazitäten zur Verfügung, was es auf der anderen Seite den Russen ermöglicht, ihrerseits Plätze in den Sojus-Raumschiffen zu besetzen, die zuvor von den westlichen Berufsastronauten in Beschlag genommen worden waren. Wenn zukünftig mit dem Boeing Starliner noch weitere zusätzliche Kapazität verfügbar wird, steht einem vergleichsweise breiten Wachstum des Weltraumtourismus nichts mehr im Wege.

Nun ist sie also da, die Stunde der Privatastronauten und – kosmonauten, von vielen etwas despektierlich als der „Orbitale Weltraumtourismus“ beschrieben. Doch das wäre ungerecht. Fast jeder dieser Flüge hat eine „Mission“, einen ethischen oder kommerziellen Hintergrund, nicht viel anders als mancher institutionelle Einsatz. Nur sind sie eben auf rein privatwirtschaftlicher Basis organisiert. Noch ist es alles andere als eine Massenbewegung, aber immer häufiger werden uns jetzt Namen von Besatzungsmitgliedern begegnen, von denen selbst ausgebuffte Raumfahrt-Nerds nie zuvor etwas gehört haben. Schauen wir uns an, was sich alleine für den nächsten Berichtszeitraum von SPACE, also zwischen September 2021 und August 2022 in der „Pipeline“ befindet.

Inspiration4

In den Tagen kurz nach dem Redaktionsschluss von SPACE 2022 bricht gerade die erste dieser Privatcrews unter der Leitung des 38-jährigen Milliardärs Jared Isaacman auf. Dieser Flug weist eine ganze Reihe interessanter Features auf. Zunächst einmal benötigt er nicht die ISS als Ziel, denn es handelt sich dabei um einen Solo-Flug. Das ist zum einen eine Einengung, zum anderen gibt es aber neue Freiheiten. So wird dieser Flug auf die ungewohnte Orbithöhe von 540 Kilometer führen. Das ist 100 Kilometer über der Bahn der ISS. Es ist auch der erste Orbitalflug seit 2009, dessen Primärziel nicht die ISS ist. Die Privatcrews setzen viel Geld ein. Da braucht es ein Programm und einen Programmnamen um das Ganze auch ideell zu unterstützen. Bei Jared Isaacman und seinen Mitstreitern heißt das Motto „Inspiration4“ und ist im Grund eine riesige Sponsoring-Aktion für die St. Jude-Kinderklinik in Memphis, Tennessee. Diese Klinik ist führend in der weltweiten Leukämie-Forschung bei Kindern. Behandlungen dort sind kostenlos, was bedeutet, dass die Klinik ausschließlich von Spenden und Stiftungen lebt. Die Inspiration4-Crew wird mit dem Dragon „Resilience“ fliegen. Dieselbe Raumkapsel, mit der bereits die Crew 1-Mission stattfand. Mit Michael Hopkins, Victor Glover, Soichi Noguchi und Shannon Walker, die damit für 139 Tage zur ISS flogen. Dieses Raumschiff wurde von SpaceX überholt, und mit einem ganz besonderen Feature ausgerüstet: Einer Art Cupola, ähnlich wie auf der ISS, nur „en miniature“. Eine Liste der Crew-Mitglieder finden Sie in der nebenstehenden Box. Isaacman verdient sein Geld unter anderem als Gründer und CEO des Zahlungsdienstleisters Shift4Payments. Er ist ein erfahrener Pilot mit Lizenzen für eine ganze Reihe von Militärjets. Sein Unternehmen Draken International besitzt die vielleicht größte Flotte an Kampfjets außerhalb einer regulären Luftwaffe (er besitzt unter anderem eine Mig 29). Hayley Arcenaux ist eine ehemalige Patientin des St. Judes Hospitals und arbeitet jetzt dort als medizinische Assistentin. Sie wird zum einen die jüngste Amerikanerin sein, die jemals in den Weltraum flog (sie ist 28) und zum anderen der erste Mensch, der mit einer Prothese in den Weltraum fliegt (sie trägt, wegen ihrer Knochenkrebs-Erkrankung als Kind, eine Knie- und Oberschenkelknochen-Prothese). Ihr Bruder und ihre Schwägerin sind übrigens beide Luft- und Raumfahrtingenieure. Die anderen beiden „Passagiere“ sind die Geowisschaftlerin Sian Proctor und der Luftfahrtingenieur Chris Sembrowski, die ihre beiden Plätze durch unterschiedliche Initiativen erhalten haben.

Roskosmos

Yasuku Maezawa übt in Moskau in der Zentrifuge.

Sojus MS-19

Geht alles nach Plan, dann soll am 5. Oktober 2021 die Mission von Sojus MS-19 zur ISS starten. Sie liegt eher in einer Grauzone zwischen institutioneller und privater Raumfahrt. Der Einsatz beruht auf einer Kooperation der russischen Raumfahrtagentur Roskosmos mit dem Fernsehsender „Perwy Kanal“, bei der halbdokumentarische Filmaufnahmen auf der ISS gemacht werden, die später für verschiedene Zwecke verwendet werden sollen. Als Protagonistin wurde aus 3.000 Bewerberinnen Julia Peressild ausgewählt. Neben den künstlerischen Aspekten spielte dabei auch das Erfüllen medizinischer Voraussetzungen eine Rolle. Die Mission von Sojus MS-19 ist der erste Flug eines Sojus-Raumschiffs seit 21 Jahren, der ausschließlich mit Russen besetzt ist. Bei diesem wie bei allen zukünftigen kommerziellen Flügen zur ISS wird immer ein professioneller Kosmonaut oder Astronaut mitfliegen. In diesem Fall ist es Anton Schkaplerow, für den es die vierte Mission zur ISS ist. Regisseur und Kameramann Klim Schipenko soll an Bord für eine passende Einspielung der Szenen sorgen.

Sojus MS-20

Raumfahrtverrückte Milliardäre gibt es gar nicht wenige. Manche von ihnen, wie Jeff Bezos oder Elon Musk entwickeln und bauen Raumschiffe. Andere erfüllen sich mit ihrem Geld Jugendträume und fliegen selbst in den Weltraum. So wie der japanische Unternehmer und Kunstsammler Yusaku Maezawa. Er ist vor allem dafür bekannt, dass er bei SpaceX einen Mondflug mit dem Starship gebucht hat, und dafür bereits eine unbekannte Summe, aber sicher in der Größenordnung von einigen hundert Millionen Dollar, als Vorkasse verauslagt hat. Für diesen Betrag bekommt er eine sechstägige zirkumlunare Mission geboten, die ihn einmal um den Mond herum und wieder zur Erde zurückführt. Allerdings erst in einigen Jahren, möglicherweise 2024 oder 2025, denn die Entwicklung des Starship steckt noch in den Kinderschuhen. Damit ihm bis dahin nicht langweilig wird, hat er nun bei Roskosmos einen Flug gekauft. So kann man es wohl nennen, denn die Mission von Sojus MS-20, voraussichtlich am 8. Dezember dieses Jahres, ist komplett seine. In dieser Sojus wäre eigentlich noch ein zweiter Sitz für einen Gastkosmonauten frei gewesen, doch Maezawa hat diesen Platz gleich mit bezahlt, und ihn mit Yozo Hirano besetzt, einem japanischen Filmproduzenten, der die ganze Mission dokumentieren soll. Der Kommandant des Raumschiffes ist natürlich auch hier wieder ein Karriere-Kosmonaut. In diesem Fall Alexander Misurkin. Es geschieht bei diesem Einsatz zum ersten Mal, dass zwei Japaner gleichzeitig in den Orbit fliegen. Diese Mission erfüllt wohl noch am ehesten die Kriterien einer „Touristenmission“, denn Maezawa und Hirano haben keine andere (bis zur Drucklegung dieses Buches) bekannte Funktion an Bord, als sich gegenseitig zu filmen und die Erde zu betrachten. Die Flugdauer ist derzeit mit 12 Tagen veranschlagt. Für Kommandant Misurkin ist es der dritte Einsatz zur ISS.

Space X Axiom-1

Dies wird der erste einer ganzen Reihe von Flügen sein, die von Axiom Space organisiert werden. Dieses Unternehmen, muss man wissen, lässt auch eigene Raumstationsmodule bauen. Die erste dieser Einheiten wird aber nicht vor etwa 2025 einsatzbereit sein. Bis dahin wird Axiom Space auf den institutionellen Modulen der ISS zu Gast sein. Ein erster dieser Flüge erfolgt im Januar 2022 mit der in der Box vorgestellten Crew. Den professionellen Teil wird Michael Lopez-Allegria abdecken, der schon viermal im Weltraum war und dort unter anderem 202 Tage als Kommandant auf der ISS zugebracht hat. Stibbe und Connor haben einen fliegerischen Hintergrund. Ersterer war früher Kampfpilot in der israelischen Luftwaffe, Connor hat einen Hintergrund als Aerobatik-Pilot und privater Tiefseeforscher. Die vier werden etwa 10 Tage auf der Internationalen Raumstation zubringen.

Wie geht es weiter?

Die vier oben genannten Missionen sind fest geplant und haben teilweise schon Startdaten zugewiesen bekommen. Doch welche Missionen stehen jetzt noch weiter in der Warteschlange? Zunächst einmal scheint die Mission SpaceX Axiom 2 fest in Planung zu sein, mit einem Termin, der etwa bei Ende Oktober 2022 liegt. Die Crew steht wohl schon fest, bekannt gemacht wurden bislang aber nur zwei Positionen. Auch diese Mission wird etwa 10 Tage dauern. Kommandantin ist Peggy Whitson, die in ihrer NASA-Zeit zweimal Kommandantin der ISS war und die den US-Rekord für die kumulierte Aufenthaltsdauer im Weltraum hält. Die Anfragen bei Axiom Space übertreffen das Angebot aber bei weitem. Von US-Seite sind momentan nicht mehr als eine bis zwei Missionen pro Jahr zur ISS erlaubt, um dort den regulären Betrieb nicht zu sehr zu stören. Wie viele Flüge die Russen zulassen werden, deren Gäste sich hauptsächlich im russischen Segment bewegen, ist nicht bekannt, aber es könnten ebenfalls zwei bis drei pro Jahr sein. Für Sojus MS-23 ist im Oktober 2022 jedenfalls die nächste russisch organisierte Mission mit zwei „Privatkunden“ vorgesehen. Mit einer erheblichen Ausweitung der Belegungsdauer, denn diese beiden Personen sollen sechs Monate an Bord der ISS verbringen. Mehr Flüge sind bis etwa 2025 nur möglich, wenn es sich um reine Solo-Missionen handelt. Dafür ist SpaceX gut aufgestellt und so können wir schon bald einen Nachfolger der „Inspiration4-Mission“ erwarten. Der besondere Anreiz dieser Missionen könnten Flüge auf Bahnen sein, die mit regulären „institutionellen“ Flügen nicht angesteuert werden. Polare Bahnen etwa oder Flüge in größere Höhen. Die Zukunft liegt aber in den Besuchen größerer Raumstationsmodule. Hier hat Axiom Space die Nase vorn, und lässt ISS-Module bauen, die vor allem für „Privatastronauten“ gedacht sind. Die erste dieser Einheiten soll ab 2025 an der ISS angedockt werden. In den darauf folgenden Jahren soll jährlich etwa ein neues Modul dazu kommen. Etwa um 2030 sollen diese Privateinheiten einen Komplex bilden, der von der ISS abgedockt werden kann und danach eine selbständige „private“ Raumstation bildet. Wenn das Modell funktioniert, und es sieht günstig aus, dann werden weitere Firmen in dieser Richtung aktiv werden. So gibt es beispielsweise schon gut entwickelte Pläne der Sierra Nevada-Corporation, für große aufblasbare Habitate in der Art, wie sie noch vor einem Jahrzehnt der Unternehmer Bigelow plante.

MMX – Mission zu den Monden des Mars

Flüge zu Asteroiden sind „in“. Das zeigten erst kürzlich die Missionen von Hayabusa 2 und OsirisRex mit spektakulären Zwischenständen ihrer jeweiligen Einsätze. Darüber können Sie in diesem Buch im Panorama-Teil nachlesen.

Doch warum sind sie „In“? Die Frage ist leicht beantwortet. Es gibt eine große Vielfalt dieser Himmelskörper und es gibt Asteroiden in fast unendlicher Anzahl. Sie erzählen von den Anfängen des Sonnensystems, von seinem chemischen Aufbau, von den physikalischen Prozessen der Planetenbildung, von der Möglichkeit des Lebens im Universum und noch von vielem mehr. Eine große Anzahl von ihnen ist – von einem astronautischen Standpunkt aus gesehen – relativ gut erreichbar. Man kann von ihrer Oberfläche leichter Materialproben zur Erde zurückbringen als von den Monden und Planeten unseres Sonnensystems. Während die Einsätze von Hayabusa 2 und OsirisRex noch laufen (Hayabusa 2 hat inzwischen seine Bodenproben „abgeliefert“, und ist bereits auf dem Weg zum nächsten Ziel, OsirisRex muss seinen Sammelbehälter erst noch abliefern) sind nicht weniger als fünf weitere Missionen dieser Art in einem fortgeschrittenen Vorbereitungsstadium. Diese Vorhaben sind die US-Sonden DART (für: Double Asteroid Redirection Test), Lucy und Psyche, das chinesische Vorhaben Zheng He und bald auch die ESA-Mission Hera mit ihren Subsonden Juventas und Milani und die japanische DESTINY+ – Sonde (für: Demonstration and Experiment of Space Technology for INterplanetary voYage with Phaethon fLyby and dUst Science) die den Asteroiden Phaeton besuchen soll.

Ein Raumfahrzeug ist in dieser kleinen Liste jedoch nicht beinhaltet, obwohl es schon bald zwei asteroidenähnliche Objekte besuchen soll: Die japanische Sonde MMX. Das Akronym steht für Mars Moons eXploration Mission, also „Mission zur Erforschung der Marsmonde“. Nach ihrem (hoffentlich) erfolgreichen Start wird sie noch einen etwas schickeren Namen bekommen. Der steht aber momentan noch nicht fest. Der oben genannte Begriff „asteroidenähnlich“ bezieht sich auf die mögliche Herkunft ihrer beiden Ziele, der Marsmonde Phobos und Deimos. Darüber besteht derzeit nämlich noch keine Sicherheit. Eine der Theorien ihrer Entstehung besagt, dass es sich um eingefangene Objekte aus dem nicht weit entfernten Asteroiden-Hauptgürtel handelt. Eine andere, dass es Bruchteile eines früheren Mondes sind, der in einem katastrophalen Ereignis auseinandergebrochen ist. Eine dritte wiederum schlägt vor, dass die Monde aus Krustenmaterial des Mars bestehen, die bei Einschlägen auf die Oberfläche in eine Umlaufbahn geschleudert wurden, und sich dort im Laufe der Zeit zusammengefunden haben. Die Überprüfung all dieser Theorien gehört mit zu den Fragen, die MMX klären soll. Sehen wir uns die beiden Zielobjekte der japanischen Raumsonde einmal kurz an.