Die Privatisierung des Alls

Anfang 2010 verkündete US-Präsident Barack Obama das Ende des Constellation-Programms, das Astronauten zum Mond und später zum Mars bringen sollte. Da auch das Ende der Shuttle-Ära absehbar war, musste ein neuer Weg eingeschlagen werden: Privatisierung der Raumfahrt. Seitdem ist einiges geschehen im Land der unbegrenzten Möglichkeiten – mehr, als viele Skeptiker befürchtet hatten.

Im Mai und Oktober dieses Jahres gelangte das Raumschiff Dragon mit einer Rakete vom Typ Falcon 9 in eine Erdumlaufbahn, flog zur Internationalen Raumstation ISS und versorgte die Astronauten mit Lebensmitteln. SpaceX, ein vom PayPal-Gründer Elon Musk aus der Taufe gehobenes Unternehmen, hatte Rakete und Kapsel entwickelt und gebaut.

Ende des Jahres soll ein Raumschiff namens Cygnus mit einer Antares-Rakete zu einem Testflug starten. Auch dieses Gespann ist ein kommerzielles Produkt, gebaut von der Orbital Sciences Corporation. Damit sind die USA zumindest wieder in der Lage, eigenständig Material zur ISS zu transportieren.

Ohne staatliche Unterstützung kam dieser Erfolg indes nicht zustande. Im Rahmen des Programms Commercial Orbital Transportation Services (Cots) unterstützte die NASA die beiden Unternehmen mit insgesamt rund 800 Millionen Dollar. Nach eigenen Angaben soll SpaceX für die Entwicklung der Falcon-Rakete lediglich 390 Millionen Dollar ausgegeben haben, wovon 253 Millionen aus dem Cots-Programm stammten. Möglich wurde dies, weil Elon Musk gut haushaltete. So mietete er in Cape Canaveral günstig eine militärische Startrampe. Außerdem wird die Falcon im Liegen montiert, weswegen ein hohes Montagegebäude mit vielen Arbeitsstockwerken nicht nötig war. Für weitere 12 Dragon-Transporte (20 Tonnen Fracht insgesamt) hat die NASA SpaceX 1,6 Milliarden Dollar zugesagt. Orbital Sciences bekommt für acht Versorgungsflüge und dieselbe Gesamtmenge 1,9 Milliarden Dollar.

Da mit den russischen Progress-Frachtern sowie dem europäischen ATV und dem japanischen HTV drei weitere Transportmittel zur Verfügung stehen, ist die Versorgung der ISS gesichert. Allerdings lassen sich keine großen Bauteile oder Experimente von mehr als etwa drei Meter Länge transportieren. Das konnte nur das Space Shuttle.

Kommerz für das All

Anders sieht die Situation bei der bemannten Raumfahrt aus. Alle Astronauten sind auf Taxiflüge mit russischen Sojus-Kapseln angewiesen. Ein gefährlicher Engpass, den die Russen dazu genutzt haben, den Mitflugpreis innerhalb von drei Jahren von 25 auf 63 Millionen Dollar zu erhöhen. Ein zweites Programm namens Commercial Crew Development (CCD) soll hier Abhilfe schaffen und den Bau bemannter Raumschiffe anstoßen.

Im Rahmen des CCD-Programms vergibt die NASA ihre Fördergelder in mehreren Etappen, wobei nach jeder Runde einige Bewerber ausscheiden. Seit 2010 sind fast 1,5 Milliarden Dollar geflossen. Außerdem unterstützt die NASA die Unternehmen mit ihrem Know-how. In der bis Ende 2015 laufenden dritten Runde sind noch drei Unternehmen im Rennen um die begehrten Fördergelder: SpaceX, Boeing und die Sierra Nevada Corporation.

SpaceX rüstet seine Dragon-Kapsel für bemannte Flüge mit sieben Astronauten um. 2015 soll sie erstmals abheben. Anders als bei den Wasserungen der Apollo-Kapseln wird die Dragon auf dem Land weich aufsetzen können. „SpaceX entwickelt zusammen mit der NASA das sicherste und fortschrittlichste Raumschiff, das je geflogen ist”, versprach Elon Musk.

Parallel hierzu baut Boeing das Raumschiff CST-100 – ebenfalls für bis zu sieben Personen. Es soll mit Atlas-V-Raketen starten, die sich beispielsweise beim Start des Mars-Rovers Curiosity bewährt haben. Kommt dieses Konzept in die Endrunde, könnte der erste bemannte Testflug Ende 2016 stattfinden.

Punktgenaue Landung

Den Traum von einem Raumgleiter setzt nur die Sierra Nevada Corporation mit ihrem Dream Chaser fort. Ihr Konzept beruht auf einem Fahrzeug, das die NASA Ende der 1980er-Jahre entwickelt hat – das Crew Return Vehicle. Er sollte an der ISS angedockt bleiben und den Astronauten als Rettungsfahrzeug dienen. Das Projekt wurde aber aus Kostengründen eingestellt. Heute übernehmen Sojus-Kapseln die Rettungsbootfunktion. Jetzt will Sierra Nevada das Fluggerät bauen, das an ein geschrumpftes Space Shuttle erinnert. Anders als das Shuttle soll es beim Start nicht seitlich, sondern auf der Spitze einer Rakete montiert und im All abgesetzt werden. In der Atmosphäre könnte es manövrieren und wie ein Flugzeug punktgenau landen.

Möglicherweise bleibt aber noch ein viertes Unternehmen auf eigene Rechnung im Rennen: Blue Origin des Amazon-Gründers Jeff Bezos. Die bisherigen NASA-Fördergelder von knapp 26 Millionen Dollar dürften für ihn nicht mehr als ein Taschengeld sein – das Vermögen von Bezos wird auf 18 Milliarden Dollar geschätzt.

Der Unternehmer hat ein 1200 Quadratkilometer großes Testgelände in Texas gekauft. Dort entwickelt er einerseits ein kleines, wiederverwendbares Raumschiff, das Weltraumtouristen bis in rund 100 Kilometer Höhe bringen und auf der Startbasis absetzen soll. Gleichzeitig basteln die Ingenieure an einem Raumschiff, mit dem irgendwann Astronauten zur ISS fliegen sollen. Viel ist darüber bislang nicht bekannt. Anscheinend soll es bei der Rückkehr zur Erde an Fallschirmen landen und mehrfach verwendbar sein. Auch die erste Stufe der Rakete soll wieder landen und erneut zum Einsatz kommen – das spart Kosten.

RETTUNG NACH PLAN

Ein wesentlicher Bestandteil aller Entwicklungen ist ein fortschrittliches und sicheres Rettungssystem, das während des gesamten Aufstiegs möglichst bis in die Erdumlaufbahn genutzt werden kann. Alle Raumschiffe verfügen deshalb über Antriebssysteme, mit denen sie sich im Notfall von der Rakete absprengen können, um anschließend sicher zu landen.

Die Situation der amerikanischen Raumfahrtunternehmen haben kürzlich Gerd Gruppe, Vorstandsmitglied des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR), und seine Mitarbeiter genauer analysiert. „Ich bewundere den unternehmerischen Mut, insbesondere von Elon Musk, der einen großen Teil seines privaten Vermögens in das Unternehmen investiert hat”, sagt Gruppe. Aber die Zukunft von SpaceX hänge maßgeblich von Aufträgen der NASA ab. „Raumfahrt ohne staatliche Beteiligung ist momentan auch in den USA nicht vorstellbar”, meint der DLR-Forscher.

SpaceX will indes nicht nur mit seiner Dragon zur ISS fliegen, sondern mit der Falcon-9-Trägerrakete auch Satelliten ins All befördern – natürlich billiger als Konkurrenten wie Arianespace. Anfangs nannte das Unternehmen einen Startpreis von 30 Millionen Dollar, heute ist es bei der doppelten Summe angelangt. „Das ist annähernd auf demselben Niveau wie eine Sojus-Rakete, die vom europäischen Weltraumbahnhof Kourou aus startet”, sagt Gruppe. „ Bei einem Transport in die geostationäre Umlaufbahn, wo sich die Kommunikations- und Wettersatelliten aufhalten, ist die Falcon 9 auch im Vergleich mit der Ariane 5 nicht wesentlich billiger.” Diese Analysen beziehen sich stets auf den Preis pro Kilogramm, und der liegt derzeit bei etwa 20 000 Dollar. „Heutige Raketen sind komplexe Aggregate von höchster Leistungsfähigkeit, und die gibt es nicht zum Discounterpreis”, resümiert Gruppe.

Aufschlussreich ist auch ein Vergleich mit dem Space Shuttle: SpaceX und Orbital Sciences werden mit allen ihren derzeit von der NASA gebuchten Flügen jeweils 20 Tonnen Fracht zur ISS bringen. Das kostet die NASA 1,6 beziehungsweise 1,9 Milliarden Dollar. Das Shuttle konnte mit einem einzigen Flug 15 bis 17 Tonnen in die Erdumlaufbahn hieven – und das für etwa eine Milliarde Dollar.

NEUSTART MIT ORION

Ganz hat die NASA die Initiative bei der Entwicklung neuer Raumschiffe nicht aus der Hand gegeben. Aus dem einstigen Constellation-Programm hat ein Bauteil überlebt: die an eine Apollo-Kapsel erinnernde Orion. Sie wird derzeit von dem Luft- und Raumfahrtunternehmen Lockheed-Martin gebaut und könnte im nächsten Jahrzehnt bis zu vier Astronauten zur ISS befördern. Damit verfolgt die NASA gleichzeitig ihr Langzeitziel: den Flug zu anderen Himmelskörpern.

Wenn alles gut geht, wird in der Orion auch deutsche Technik zum Zug kommen. Vertreter der NASA und der Europäischen Weltraumorganisation ESA hatten sich Ende 2011 darauf verständigt, eventuell Komponenten des Raumfrachters ATV für die Orion zu verwenden. Daraufhin hat die ESA das Unternehmen EADS Astrium mit einer Studie beauftragt. Als Basis wird die Technologie des Antriebs- und Avioniksystems des ATV genutzt. „ Das ist eine Riesenchance, die uns auf dem Silbertablett serviert wird – wir müssen nur zugreifen!”, sagte DLR-Chef Johann-Dietrich Wörner in einem Interview mit dem Nachrichtenmagazin Spiegel.

Eine europäische Beteiligung an der Orion hätte noch einen weiteren entscheidenden Vorteil: Europas vertraglich vereinbarter jährlicher Beitrag zum Betrieb der ISS wird durch die Versorgungsflüge des ATV sowie den Bau des Forschungslabors Columbus abgegolten. Doch im Jahr 2014 fliegt voraussichtlich das letzte ATV, was die Betriebskosten bis 2017 abdeckt. Anschließend müsste die ESA jährlich mehr als 450 Millionen Euro für die Mitbenutzung der ISS bezahlen – eine unbefriedigende Situation. Besser wäre es, den Beitrag in Form von „Naturalien” zu begleichen: durch die Beteiligung an der Orion.

Im Jahr 2014 soll eine Rakete vom Typ Delta IV Heavy erstmals eine unbemannte Orion von Cape Canaveral aus in eine Erdumlaufbahn bringen. Die stark elliptische Bahn reicht dann bis in 5000 Kilometer Höhe, sodass die Kapsel beim Landeanflug mit mehr als 32 000 Kilometer pro Stunde in die Atmosphäre eintauchen wird, ähnlich wie bei der Rückkehr vom Mond oder einem anderen Himmelskörper.

BESUCH BEI EINEM PLANETOIDEN

2019 könnten die ersten Astronauten mit der Orion ins All fliegen – allerdings nicht mit einer Delta IV, sondern mit einer weiteren NASA-Neuentwicklung, der Schwerlastrakete Space Launch System (SLS). Diese Rakete, deren Bau Ende 2011 beschlossen wurde, soll in mehreren Stufen einsetzbar sein. Die stärkste Variante könnte 130 Tonnen in eine erdnahe Umlaufbahn bringen und wäre damit leistungsfähiger als die legendäre Mondrakete Saturn V.

Mit der Orion könnten Astronauten sogar zu einem Planetoiden fliegen, wie von der NASA vorgeschlagen, oder zum Mond. Doch landen könnten sie damit nicht. Hierfür wäre eine Landefähre nötig, die aber bislang nicht entwickelt wird. Überhaupt hat die amerikanische Weltraumbehörde kein Konzept, wo die Reise hingehen soll.

Zwar hat Präsident Obama der NASA den Auftrag gegeben, in den 2030er-Jahren Menschen zum Mars zu entsenden, aber von einem konkreten Plan kann keine Rede sein – ebenso wenig wie von einem Flug zu einem erdnahen Planetoiden. Das würde zwischen einem halben und einem Jahr dauern, wie die ESA in einer Studie ermittelt hat. Angesichts der Budgetkürzungen bei der NASA muss man bei allen Zukunftsvisionen skeptisch sein. Das betrifft auch den Zeitplan der Orion. Nur eines werden die USA mit allen Kräften vermeiden wollen: dass Chinesen als erste Menschen den Mars betreten.

Was bisher geschah: Am 15. Oktober 2003 schoss eine chinesische Rakete vom Typ Langer Marsch den Taikonauten Yang Liwei in eine Erdumlaufbahn. Einen Tag später kehrte der chinesische Gagarin mit seinem Raumschiff Shenzou 5 („ Götterschiff”) wohlbehalten zur Erde zurück. Seitdem hat das technologisch aufstrebende Land bei vier weiteren Flügen einige Erfolge in der bemannten Raumfahrt zu verbuchen:

· Im September 2008 gelang der erste Weltraumausstieg.

· Im November 2011 dockte die unbemannte Kapsel Shenzou 8 automatisch an das wenige Tage zuvor ins All gebrachte, ebenfalls unbemannte Raumlabor Tiangong 1 („Himmelspalast”) an. Der Kopplungs-Adapter basiert auf dem russischen System, sodass Shenzou-Kapseln auch in der Lage sind, an der ISS anzulegen.

· Am 18. Juni 2012 flogen drei Taikonauten mit Shenzou 9 zu Tiangong 1 und bezogen als erste chinesische Crew die Raumstation. Mit der Luftwaffenpilotin Liu Yang war auch eine Frau mit von der Partie. Die drei Taikonauten unternahmen wissenschaftliche Experimente und kehrten am 29. Juni wohlbehalten zurück.

· Ende November 2012 soll mit Shenzou 10 die zweite Besatzung in das Himmelslabor einziehen.

Bis Ende 2013 wird Tiangong 1 wahrscheinlich durch einen Nachfolger ersetzt, in dem weitere Taikonauten das Leben in der Schwerkraft erproben sollen. Ziel ist es, bis zum Ende des Jahrzehnts eine mittelgroße Raumstation mit einer Gesamtmasse von rund 100 Tonnen zu errichten. (Zum Vergleich: die ISS besitzt eine Masse von 455 Tonnen.) Hierfür baut China eine leistungsstärkere Rakete, die 2014 erstmals starten und je nach Variante bis zu 25 Tonnen schwere Lasten in eine erdnahe Umlaufbahn bringen soll.

Chinesen auf dem Mond

In einem Weißbuch hat die chinesische Führung im Dezember 2011 auch den Mond als zukünftiges Forschungsziel genannt. Die beiden Sonden Chang’e 1 und 2 haben bereits die Oberfläche aus der Mondumlaufbahn kartografiert.

Als nächstes sollen ein Rover abgesetzt und vielleicht bis Ende dieses Jahrzehnts Bodenproben zur Erde gebracht werden. Der Sprecher der chinesischen Weltraumagentur Zhang Wei sagte anlässlich der Herausgabe des Weißbuchs, dass das Monderkundungsprogramm noch nicht endgültig beschlossen sei, und es für eine Landung der ersten Chinesen auf dem Erdtrabanten keinen Zeitplan gebe. Dieser sei von der weiteren technologischen Entwicklung wie dem Bau der leistungsfähigen neuen Rakete abhängig.

Ob China nach einer erfolgreichen Landung von Taikonauten auf dem Mond den großen Schritt zum Mars wagen würde, ist fraglich. Sehr wahrscheinlich wird dies einer internationalen Kooperation vorbehalten sein. Man muss aber kein Prophet sein, um vorherzusagen, dass China hierbei mit von der Partie sein wird. Der Mars ist rot, so oder so. ■

THOMAS BÜHRKE schreibt regelmäßig für bdw – zuletzt im November-Heft über das Observatorium auf dem Mauna Kea von Hawaii.

von Thomas Bührke