Bericht von den 31. Raumfahrttagen in Neubrandenburg

Die alljährlichen “Tage der Raumfahrt” in Neubrandenburg fanden dieses Jahr vom 13. bis zum 15. November 2015 zum 31. mal statt. Wieder einmal bestätigte sich über Inhalt und Aktualität der gebotenen Beiträge und Veranstaltungen, dass die Raumfahrttage die bedeutendste jährliche Raumfahrtveranstaltung in Deutschland sind, wie das detaillierte Programm der 31.RfT beweist.

Wie immer war auch der Rahmen der 31. RfT interessant und anregend mit einem Ausflug nach Peenemünde, dem traditionellen abendlichen „Astronautenempfang“ und einer gemeinsamen Abendveranstaltung mit Dinner. Und, nicht zu vergessen, der Einstimmung zu Beginn durch den Chor des Einstein-Gymnasiums und dem Grußwort des Landrats Peter Modermann.

Eine Besonderheit dieser Raumfahrtveranstaltung bildete wie immer die Möglichkeit zu Diskussionen mit den kompetenten und dem aktuellen Stand der Raumfahrt vertrauten Referenten während der Pausen und gemeinsamen Mahlzeiten und Abendveranstaltungen.

Hier eine Kurzfassung der interessantesten Aussagen der Referenten:

„Internationale Exploration“, Mark S. Geyer, Vizechef des Johnson Space Center in Houston

und

„Lockheed-Partner der NASA“, Laurence Price,Lockheed Projektmanager

Die Aussagen der beiden Referenten sind hier zusammengefasst, da sie sich in Bezug auf das Orion Programm gegenseitig ergänzen. Die wesentlichen Aussagen sind:

• es gibt eine Langzeitstrategie der NASA hin zu bemannten Marsmissionen, die sich allerdings an den derzeitigen politischen und zuküftig erwarteten -oder besser: erhofften- Gegebenheiten ausrichtet und nicht an einem „genehmigten“ Missionsziel (siehe Abbildung des Missionsszenarios weiter unten)
• der Schritt von der ISS zu bemannten Marsmissionen bringt ganz neue Herausforderungen, die nicht von heute auf morgen zu bewältigen sind. Erstens ist im Fall von anormalen Ereignissen auf der ISS eine Rettung der ISS Mannschaft in etwa 45 Minuten möglich, während eine Mannschaft auf dem Mars in diesem Fall völlig auf sich alleine gestellt wäre. Schon die Kommunikation mit der Erde nimmt mindestens genau soviel Zeit in Anspruch. Zweitens müssen alle Bestandteile einer Marsmission (Raumfahrzeuge, Habitate, Bodeneinrichtung zum Lebenserhalt und Ernährung der Mannschaft) auf eine Lebensdauer von mindestens 3 Jahren hin ausgelegt sein, die danach mit weiteren „Lieferungen“ von der Erde oder Produktion auf dem Mars selbst verlängert werden kann. Das erfordert die Entwicklung völlig neuer Technologien, logistischer Vorkehrungen und Produktionsmöglichkeiten auf dem Mars, die weit über das hinausgehen, was für die ISS und Mondmissionen benötigt wird und deshalb neu entwickelt werden müsste

• Eine „Umkehr“ oder Verkürzung einer bemannten Marsmission im Fall von Problemen aufgrund der sich ändernden Konstellation von Mars und Erde zueinander wäre nur mit derzeit nicht verfügbarem technologischem Aufwand und zusätzlichem Gewicht zu erreichen und ist auszuschließen. Entsprechend hoch müssen die Sicherheitsvorkehrungen für eine bemannte Marsmission sein

• Die NASA und viele Experten halten deshalb vor einer bemannten Marsmission eine lange und schrittweise Erprobung neuer Technologien und Techniken mit einer Reihe von vorbereitenden Missionen (Precursor Missionen) für unumgänglich

• Ein erster Schritt sind die Entwicklung des Space Launch Systems mit einer Rakete mit vorerst 70 t Startkapazität in LEO, die schrittweise bis auf die für eine bemannte Marsmission mindestens erforderliche Kapazität von 130 t erhöht werden muss, sowie der bemannten Orion Kapsel, die bereits für interplanetare Missionen ausgelegt wird

• Ein konkretes Missionsszenario für eine interplanetare Mission -zu der auch Mondmissionen gehören- hat die NASA bisher nicht genehmigt bekommen. Das ist unerfreulich und ineffektiv, aber zur Zeit unabänderlich da politisch bedingt
• Bereits 2014 wurde ein erster Flugtest einer Orion Kapsel mit weicher Fallschirm-Landung mithilfe eine Delta IV Heavy Rakete ausgeführt. Dabei wurde die Kapsel in eine Höhe von 4000 Meilen befördert, um die bei einer interplanetaren Mission auftretende Eintrittsgeschwindigkeit von 20.000 Meilen/h erreichen zu können, für die das Hitzeschild von Orion ausgelegt ist
• Gegenüber bisherigen Kapseln verwendet Orion eine Vielzahl neuer Technologien wie z.B. leichte Verbundstoffe (composite material) und für interplanetare Missionen unerlässliche reflektierende Oberflächenbehandlung. Das Rettungssystem soll die Kapsel 2 km hoch und 2 km weit von der Rakete entfernen
• Die Untersysteme der Orion Kapsel werden so angeordnet, dass im Weltraum ein möglichst hoher Strahlenschutz für die Mannschaft erreicht wird. Zusätzlich könnten intern Strahenschutz-Paneele installiert werden. Der tatsächlich erreichbare Strahlenschutz wir beim Durchflug durch den van Allen Gürtel gemessen
• Die Orion Kapsel ist „für 3 bis 4 Dekaden“ und auf weitgehende Autonomie ausgelegt. Das erfordert zum Beispiel einen hohen Datenverarbeitungsaufwand, als Beispiel wurden 2 Millionen Software Instruktionen genannt
• (Anmerkung: für eine Versorgung der ISS ist Orion definitiv „over-designed“ und damit viel zu teuer, zum Beispiel im Vergleich zur weniger leistungsfähigen aber für die Versorgung der ISS ausreichenden Dragon Kapsel von Space X)
• Zur Zeit genehmigt ist lediglich die Entwicklung der 70 t-Rakete und der Orion Kapsel einschließlich einer ersten unbemannten Mission mit einer Umrundung des Mondes mit einem Service Module als Beitrag Europas (die sog. EM1-Mission). Das ist nur ein kleiner Bruchteil hin zu bemannten Marsmissionen. Selbst dieses begrenzte Programm ist gefährdet, falls es einen Rückschlag geben sollte oder eine neue US Regierung ein Stopzeichen gibt
• Die nächsten -noch nicht genehmigten und finanzierten- Schritte in der Orion Entwicklung wären ein kompleter Test des Rettungssystems (Missionsbezeichnung AA2) und eine erster bemannter Flug (EM2)
• Einige für die Landung nicht erforderliche Komponenten sind in das -von Europa beigesteuerte- Service Modul verlagert. Dazu gehören Komponenten des Lebenserhaltungssystems und zur Leistungsversorgung. Das spart Gewicht der Orion Kapsel. Allerdings gehen die in das Service Modul verlagerten Komponenten mit dem Verbrennen des Service Moduls beim Eintritt in die Erdatmosphäre verloren
• Das von der NASA vorgeschlagene Projekt des „Einfangens“ eine Asteroiden -die sogenannte „Asteroid Redirect“ Mission- ist hauptsächlich dadurch zu begründen, dass es innerhalb des zukünftig im besten Fall zu erwartenden Budgets verwirklicht werden kann und eine gewisse Attraktivität in der Öffentlichkeit erreichen könnte. Zur Vorbereitung bemannter Missionen zum Mars ist ein solches Projekt jedoch wenig geeignet
• Von der NASA ebenfalls verfolgte Solarantriebe sind für bemannte Marsmissionen nicht geeignet oder sogar technologisch unsinnig wie z.B. der Vasimr Antrieb, mit dem man angeblich die Flugzeit zum Mars verkürzen könnte

Astronautenvortrag, Abdul Ahad Mohmad, Sojus TM-6/Sojus TM-5

Abdul Ahad Mohmad berichtete über seine 8-tägige Mission 1988. Während der Mission absolvierte er mehrere wissenschaftliche Versuche im Rahmen des Interkosmos Programms. Er war der erste und einzige Astronaut aus Afghanistan und sollte seinerzeit -nach seiner eigenen Aussage- ein Ausrufezeichen setzen für die russisch-afghanische Zusammenarbeit. Interessant ist, dass seine Vorbereitungszeit für die Sojus-Mission weniger als ein Jahr betrug, was nach seiner Einschätzung absolut ausreichend war. Er lebt seit langem in Deutschland und ist dort verheiratet

„Der Mensch im Weltall: Konsequenzen für die Physiologie-sind alle Menschen gleich?“ Prof. em. André Aubert, Katholische Universität, Leuven (Belgien)

• 50% der menschlichen Muskeln werden zum Stehen benötigt. Deshalb können 64% der Astronauten, die nach 9-14 Tagen (je nach Konstitution) aus der Schwerelosigkeit zurückkehren, nicht länger als 10 Minuten stehen
• bereits nach 10 Tagen reduziert sich das das Blutvolumen um 10%
• die gute Nachricht: die Körperfunktionen passen sich im Allgemeinen nach 10-30 Tagen wieder an die Verhältnisse auf der Erde an
• wie der menschliche Körper auf eine andauernde Verminderung der Schwerelosigkeit reagiert -zum Beispiel auf dem Mars- ist unbekannt und bedarf der Erforschung

„Weltraum-Wetter – Was ist das und was bedeutet es für uns?“, Dr. Norbert Jakowski, DLR-Neustrelitz

• Polarlichter werden durch „Sonnenstürme“ hervorgerufen
• schädliche Sonnenstrahlung wird überwiegend durch die Erdatmosphäre abgehalten
• das durch Sonneneruptionen erzeugte Sonnen-Magnetfeld reicht bis zur Erde und beeinflusst das Erdmagnetfeld. Möglicherweise wurde dadurch im 17. Jahrhundert eine „kleine Eiszeit“ verursacht (Gemälde von Pieter Breughel). Sogar Störungen von Hochspannungsleitungen sind möglich und können Komponenten zerstören (1989 einen Verteiler in Quebec)
• die Sonne sendet Radiowellen bis zu 1 GHz aus
• die durch die Sonne verursachte Ionisierung der Hochatmosphäre verzögert GPS Signale. Das wird korrigiert, macht aber die Anwendung des GPS für automatische Landungen gefährlich und erfordert deshalb hierfür bodengestützte Korrekturen
• für das GPS System gibt es deshalb eine „Sonnenwind-Wettervorhersage“

„Pluto, „Tschuri“, Ceres: Die drei Aufreger der Saison“, Ulrich Köhler, DLR-Institut für Planetenforschung, Berlin

• CERES ist einer der wissenschaftlich interessantesten Himmelskörper in Erde/mars Nähe

• die 2007 gestartete interplanetare Sonde DAWN zur Erforschung des Zwerg-Planeten CERES ergab wichtige Erkenntnisse zur Entstehung des Sonnensystems, da CERES aus der Frühzeit des Sonnensystems stammt. So hat CERES eine Kern aus Eisen und enthält bis zu 20% Wasser. Das wirft die Frage auf, ob möglicherweise Wasser durch einen Einschlag solcher Planeten auf die Erde gekommen ist (bisher ist nicht klar, wie Wasser auf die Erde gelangt ist)
• DAWN war eine vergleichsweise „billige“ Mission für etwa 350 Mio Dollar
• Die 2006 gestartete NASA Sond „New Horizons“ lieferte 2015 im Vorbeiflug am Planeten Pluto spektakuäre Bilder von Pluto und seinem Mond Charon aus einer Entfernung von 32 AU (1 AU=Entfernung Erde-Sonne)

Nachwuchsvortrag: „SEAR – Ein studentischer Marsrover der TU Berlin“, Cem Avsar und Lennart Kryza, TU Berlin, Institut für Luft- und Raumfahrt

Cem Avsar und Lennart Kryza von der TU Berlin stellten ihren Entwurf eines Marsrovers vor, der bereits während des „Spacebot Camp 2015“ erfolgreich zum Einsatz gekommen war.

Die Die Präsentation des Rover Teams während der 31. RfT kann hier heruntergeladen werden.

Für den Marsrover galten folgende Vorgaben, deren Umsetzung während des Einsatzes innerhalb von 2 Stunden nachgewiesen werden müssen, um anerkannt zu werden:

Dementsprechend aufwendig sind Computer und Software des Rovers. Zur Anwendung kamen auch existierende Software Module, auch aus Computerspielen.

Die Konstruktion des Rovers ist ebenfalls aufwendig, wurde vom DLR mit 50.000 Euro unterstützt und war Gegenstand von Abschlussarbeiten innerhalb des Lehrbetriebs. Eine technische Spezialität des Rovers ist das neuartige Fahrwerk, das zentral an nur zwei Punkten mit dem Rover verbunden ist, sodass das Fahrzeug über eine Diffentialkonstruktion in Position gehalten werden muss.

Unter anderem musste auch ein „fail Safe“ Modus vorgesehen werden, das Kollisionen und Umkippen vermeiden soll. Die Navigation erfolgtüber ein sogenanntes „Tiefenbild“, wobei in einem ersten Schritt nicht befahrbare Bereiche identifiziert und dann Objekte anhand von Farbe, Größe und Form bestimmt und angefahren werden. Dies wurde über ein Video demonstriert.

Die Komplexität der Entscheidungsfindung und Steuerung des Rovers kann man anhand des von dem Team entwickelten Entscheidungsbaums ermessen (siehe chart No. 28).