Mondland in Sicht: wie Moon Express kommerzielle Mondflüge realisieren will

Neuerdings rückt „Mondland“ stärker in den Blick der kommerziellen Raumfahrt. In den USA arbeiten zur Zeit zahlreiche Raumfahrtunternehmen wie „Moon Express“ an kommerziellen Mondflug-Projekten. „Moon Express“ existiert seit 2010 und verfügt bereits über einen eigenen Lander. Außerdem hat das Unternehmen im Juli 2016 zwei Startkomplexe auf Cape Caneveral von der U.S. Air Force gemietet. Nachdem im Juni die US-amerikanische Zulassungsbehörde für Luft- und Raumfahrzeuge FAA Moon Express die Flugfreigabe erteilt hat, stehen den ersten Starts im kommenden Jahr nur noch technische Probleme entgegen.

Unerreichbares Mondland?

Technisch gesehen ist der Mondflug kein Problem. Nicht nur die USA mit ihren Apollo-Flügen haben bewiesen, dass unser nächster Nachbar im All sehr wohl in Reichweite menschlicher Raumfahrzeuge liegt. Man ist versucht zu fragen, warum es nicht schon viel mehr waren. Und warum es nicht längst bemannte Stationen auf dem Mond gibt.

Die Antwort ist einfach. Mondflüge sind schlicht zu teuer. Das gilt selbst für unbemannte Missionen, die einfach nur eine Instrumentenkapsel von der Größe eines Sechserträgers Bier in eine Mondumlaufbahn bringen. Eine Sonde auch noch zu landen, treibt die Kosten nach oben, denn die Sonde muss ein Triebwerk und Treibstoff für die Landung mitführen.

Böse Zungen meinen jedoch, das läge nicht so sehr am Treibstoff, sondern an den zähen und trägen Staatsbürokratien, die diese Mondflüge organisieren. Allerdings fehlt bisher auch ein tragfähiges Geschäftsmodell für kommerzielle Mondflüge. Dabei liegen unter dem Mondland durchaus echte Bodenschätze. Viele Metalle, die auf der Erde selten oder nur schwer abzubauen sind, gibt es dort oben in größeren Mengen. Zum Teil sind sie im normalen Mondgestein enthalten, aber sie finden sich auch in leicht zugänglichen Lagern an der Oberfläche. Aber die hohen Kosten machen auch Metalle vom Mond exorbitant teuer. Das gesamte Apollo-Programm der USA kostete 25,4 Milliarden US-Dollar, angegeben in Dollars von 1969. Das wären heute 145 Milliarden Dollar für das gesamte Programm und 14, 5 Milliarden Dollar für jeden der 10 Flüge.

Kommerzielle Mondflüge ab 2017?

Wallops Island. (#5)“ width=“300″ height=“200″ class=“size-medium wp-image-110″ /> Die Mondland-Company Moon Express wurde in Kalifornien von Naveen Jain, Barney Pell und Robert Bob Richards gegründet. Bob Richards (vorne), einer der Gründer von Moon Express, im Gespräch mit NASA-Mitarbeitern bei Flugversuchen auf dem NASA-Testgelände auf Wallops Island. (#5)

Die US-amerikanische Google X-prize-Stiftung und die Raumfahrtbehörde NASA wollen das ändern und fördern deswegen innovative Raumfahrt-Start ups. Der Google Lunar X-prize ist mit 30 Millionen US-Dollar dotiert. Davon sollen 20 Millionen Dollar an das Unternehmen gehen, das als erstes eine unbemannte Raumsonde auf den Mond bringt. Die gelandete Mondsonde soll dann nicht nur vom Landplatz aus Daten übermitteln, sondern sich auch 500 Meter weit über Mondland bewegen und dann erneut senden. Um den Preis bewerben sich zur Zeit 22 Firmen. Der Gewinner muss seine Mission bis Ende 2017 durchgeführt haben.

An der Spitze liegt zurzeit Moon Express, ein amerikanisches Unternehmen mit etwas über 40 Mitarbeitern. Moon Express wurde in Kalifornien von Naveen Jain, Barney Pell und Robert B. Richards gegründet. Das Unternehmen schloss im September 2015 einen Vertrag mit dem amerikanisch-neuseeländischen Raumfahrtunternehmen RocketLabs. Der Vertrag deckt insgesamt fünf Starts mit RocketLabs Trägerrakete „Elektron“ ab. Die ersten beiden Flüge sind 2017 geplant, die nächsten im Jahr darauf.

Mondland-Erkunder MX-1

MX-1 soll mehr können als Instrumentenpakete auf Mondland zu landen. Der Entwurf kann in verschiedenen Größen und für unterschiedlichste Aufgaben gebaut werden. (#1)

„Mighty Eagle“ ist ein spezielles Testvehikel der NASA, mit dem die US-Raumfahrtbehörde die Flugsteuerung für landefähige Raumsonden erprobt. (#2)
 
Hier der Prototyp des MX-1 bei Freiflugversuchen auf dem NASA-Testgelände Wallops Island. (#3)
 
Der Mondland-Erkunder MX-1-Prototyp auf dem Triebwerksprüfstand. (#4)
 
Der „Mighty Eagle“-Testlander der NASA bei Flugversuchen mit der Steuersoftware für den MX-1. (#6)

Im Dezember 2013 stellte das Unternehmen seinen Entwurf für MX-1 zum ersten Mal der Öffentlichkeit vor. Vorher hatte Moon Express bereits die Flugsteuerung des neuen Raumfahrzeugs im Flug getestet. Dazu hatte die NASA ihr „Mighty Eagle“-Testgerät zur Verfügung gestellt. Im Dezember 2014 folgten dann erste Flugtests des MX-1-Prototyps. Dabei erprobten die Entwickler, ob sich ihr Fluggerät auf dem Mond sicher manövrieren lässt.

MX-1 soll mehr werden als eine weitere unbemannte Mondsonde. Der Entwurf kann in verschiedenen Größen und für verschiedene Aufgaben gebaut werden. Das einstufige Raumfahrzeug soll also mehr können als eine Fracht aus Instrumenten oder wissenschaftlichen Experimenten zum Mond zu befördern. Nach den Vorstellungen seiner Konstrukteure soll das neue Raumfahrzeug auch als robotische Arbeitsplattform in Erdorbit verwendbar sein, als Träger für Kleinsatelliten, oder als eine Art Weltraumschlepper, der Raumsonden auf ihren endgültigen Kurs bringt, defekte Satelliten repariert oder Weltraumschrott beseitigt.

In seiner jetzigen Form hat MX-1 etwa die Größe eines Kaffeetisches und wiegt rund 200 Kilogramm. Davon entfallen 75 Prozent auf den Treibstoff. Die Nutzlast von MX-1 liegt bei etwa 60 Kilogramm.

MX-1 soll die hohen Transportkosten mit mehreren Methoden drastisch senken. Bei der Produktion soll 3D-Druck-Technologie genutzt werden. Seinen Energiebedarf deckt das Raumfahrzeug aus Solarzellen, und bei den Sensoren und der Bordelektronik profitieren die Entwickler vom aktuellen Stand der Miniaturisierung.

Um den Lander möglichst leicht zu bauen, haben die Ingenieure auf die auch „Bus“ genannte tragende Struktur verzichtet. „Stattdessen dienen die Treibstofftanks als tragende Struktur“, verrät Moon Express-Gründer Robert D. Richards, „so konnten wir eine Menge Masse einsparen.“

Daher setzt MX-1 auch nicht mit den für die NASA-Mondfähren typischen Landebeinen. Stattdessen soll sich MX-1, so hoffen die Macher bei Moon Express, sanft und weich mit dem untersten der der dann leergeflogenen Treibstofftanks aufs Mondland setzen. Der Tank ist so konstruiert, dass er zusammen gedrückt werden kann, um den Stoß beim Aufsetzen abzufangen.

Raketenbauer aus Neuseeland

Auch die Wahl der Trägerrakete dient dazu, die Kosten niedrig zu halten. Rocket Labs ist wie Moon Express ein junges Unternehmen, das mit innovativen Lösungen die Kosten für die Raumfahrt senken will. Seine „Electron“-Trägerrakete soll nicht nur MX-1 ins All schießen, sondern auch eine neue Generation von Miniatursatelliten. Rocket Labs will für einen Start 4, 9 Millionen Dollar berechnen. Das ist ein Zehntel des gängigen Marktpreises. Im Preis enthalten sind Rakete und Flug, sowie die Nutzung des Startgeländes.

Um so kalkulieren zu können, hat Rocket Labs eine preiswerte zweistufige Rakete konstruiert. Beide Stufen bestehen aus Kohlefaser-Verbundwerkstoffen. Daher wiegt die 20 Meter hohe „Electron“ nicht viel mehr als ein Mini Cooper.

Wirklich neu ist jedoch das Triebwerk. Herkömmliche Raketenmotoren brauchen eine Turbopumpe, um die Brennkammer mit Treibstoff zu versorgen. Diese Pumpe wird üblicherweise von einer Gasturbine angetrieben, die ihre eigene Treibstoffversorgung braucht. Im „Rutherford“-Triebwerk von Rocket Lab hat diese Pumpe einen Elektromotor, der aus Batterien versorgt wird. So lässt sich wiederum Gewicht sparen. Außerdem kommen alle wichtigen Komponenten des „Rutherford“-Motors aus dem 3D-Drucker – also die Brennkammer, die Einspitzdüsen, die Pumpen und die Treibstoffventile. Der 3-D-Druck soll ebenfalls zur Kostensenkung beitragen. Immerhin kann die Rakete auf diese Art schnell modifiziert und verbessert werden, denn die neue Technologie spart mehrere Stufen in der Entwicklung und Fertigung ein. Die Bodentests laufen bereits. Auch überlegt Rocket Lab, von Florida aus zu starten.

„Moon Express“ hat bereits eine Reihe wissenschaftlicher Nutzlasten für den MX-1-Lander im Blick. Gelingt der Erstflug im Jahre 2017, dann sollen Flüge mit Robotteleskopen und anderen Instrumenten folgen. Das Ames Research Center der NASA will sogar ein kleines Gewächshaus auf den Mond bringen. Das Experiment soll klären, ob irdische Pflanzen auf Mondland wachsen können. Ist das Ergebnis positiv, eröffnen sich auch Perspektiven für bewohnte Stationen auf dem Mond.

Bis dahin ist es allerdings noch ein weiter Weg. Zunächst müssen „Moon Express“ und seine Konkurrenten beweisen, dass sie tatsächlich Nutzlasten zum Erdtrabanten bringen können.

Bildnachweis: © Moon Express: Titelbild + #1, NASA: #2 + #3 + #4 + #5 + #6