Money for Nothing … and the Asteroid for Free

Gestern hat die NASA ihren Haushaltsentwurf präsentiert. Also nicht das was sie bekommt, sondern das was sie haben will. („Request“) 17,7 Milliarden sind es. Betrachtet man die einzelnen Ressorts so bleibt es beim Niveau von 2012 und auch bei der Verteilung, auch wenn es im Kleinen Umverteilungen gab. So bekommt die Erforschung der Planeten 200 Millionen das ist ein Siebtel des Budgets weniger, dafür das JWST die Summe mehr. Interessant ist dass die Raumstation nun so viele Mittel wie vorher Shuttle und Raumstation zusammen bekommt ohne das man deswegen mehr Flüge hätte. Das steigt übrigens in den nächsten Jahren noch an. Rechnet man noch die Mittel für CRS dazu, so kostet die ISS die NASA alleine 4,7 Milliarden Dollar, fast ein Drittel des Haushalts.

Mir geht es aber um das Projekt das am meisten in den Meiden kam: Das Einfangen eines Asteroiden. Dafür gab es es eine Anfangsfinanzierung einer Asteroideneinfangmission. Dazu hat Bolden sogar eine eigene Pressmitteilung herausgegeben. 40 Millionen ist die Anfangsfinanzierung, doch das ganze Projekt wurde von einer unabhängigen Gruppe auf 2,65 Milliarden Dollar geschätzt. Boulden sagt das diese Mission nützlich ist um neue Technologien wie solar-elektrische Antriebe oder Laserkommunikation zu entwickeln. „Game-Challengeng“, was immer das auch heißen soll (Spiele finde ich sonst nicht sehr herausfordernd).

Nun die Entwicklung neuer Technologien ist ja nicht schlecht. Eine Reihe wird man nur für den Asteroiden brauchen wie das Einfangen dessen. Doch wenn ich solar-elektrische Antriebe im Großmaßstab, also deutlich größer als bisher mit Dawn als Rekordhalter und Laserkommunikation entwickeln will, warum mache ich das nicht mit einer wirklich nützlichen Mission. Beides könnte man gut in einer Mission um Marsbodenproben zur Erde zurückzubringen einsetzen. Diese und einige andere Technologien wie die Landung größerer Massen auf dem Mars sind auch für bemannte Missionen interessant.

Aber beschäftigen wir uns mal mit der Umsetzung. Ein 20 bis 30 Fuß großer Asteroid soll eingefangen werden. Nun zum einen kennen wir fast keine dieser Größe, weil sie mit den derzeitigen Programmen erst entdeckt werden wenn sie nahe der Erde sind, was reiner Zufall ist. Selbst 2012 DA14 war deutlich größer. Das erste wäre also viel mehr Geld für Asteroidensuchprogramme, weil für diese eine Asteroid dieser Größe bisher uninteressant war. Er ist zu klein um den Eintritt in die Erdatmosphäre zu überleben und kann zwar lokal einigen Schaden anrichten, aber nicht wie ein 100 m Brocken eine ganze Stadt auslöschen und er ist schwer zu entdecken.

20 bis 30 Fuß, sind 6 bis 9 m Durchmesser. Chrondrite, mit 86% die häufigsten Meteoriten, haben eine Dichte von 3 bis 3,7 g/cm³. Nimmt man eine kugelförmige Gestalt an, so liegt ein Brocken bei 20 Fuß Durchmesser und 3 g/cm³ bei 356 t Masse und 30 Fuß Durchmesser und einer Dichte von 3,7 g/cm³ bei 1481 t. Wenn er seine Bahn zwischen Venus und etwas außerhalb der Erdbahn zieht dürfte er eine Relativgeschwindigkeit von 4 km/s zur Erde haben wenn er dieselbe Bewegungsrichtung hat, sonst sind es über 30 km/s. Im günstigsten Fall muss ich bei einem Niedrigschubantrieb erst diese 4 km/s abbauen und dann wenn ich von der Erde eingefangen werde noch die Bahn in einer niedrigen Bahnhöhe zirkularisieren. Das sind zusammen über 7 km/s. Mit dem chemischen Antrieb wirds weniger, weil ich den hyperbolischen Exzess ausnutzen kann, dann sind noch 3,5 km/s. Das macht selbst im günstigsten Fall beim kleinen Asteroiden eine Raketenstufe mit 800 t Masse aus. Solarelektrisch brauche ich weniger Treibstoff, bei 40 km/s Ausstömungsgeschwindigkeit rund 80 t beim kleineren Asteroiden, doch dafür eben einen enorm leistungsfähigen Antrieb. Wenn man ihn 1 Jahr lang betreibt, müsste er bei gängigen Modellen z.B. rund 5 MW elektrische Leistung aufweisen. Alleine die Solarzellen um so viel Leistung zu erzeugen würden heute noch rund 28 t wiegen und heute über 20.000 m² groß sein. Das scheint man bei der NASA noch nicht realisiert zu haben, denn dort sind auf den Abbildungen die Solarpanel recht klein, in etwa so groß wie der Asteroid, haben also maximal 100 m² Fläche. Dafür brauche ich auch keine neuen Technologien, da sind selbst die für die ISS schon größer.. Mit Antrieb, Treibstofftanks etc. ist man leicht bei >120 t die zum Asteroiden befördert werden müssen, den Behälter zum Einfangen nicht mal mitberechnet. Das schafft eine einzelne SLS nicht, nicht mal die Block II Variante. Selbst von der bräuchte man rund drei Flüge (zumindest hat man nun einen Einsatzzweck für die Rakete gefunden.

In den NASA Präsentationen ist alles viel kleiner, der Antrieb soll z.B. einen Strombedarf von 30 – 50 kW aufweisen. Das ist nur etwa 10-mal mehr als Dawn hat. Wie man damit hunderte von Tonnen selbst in Zehn Jahren bewegen soll ist mir ein Rätsel.

Natürlich gäbe es Optimierungsmöglichkeiten, sofern man genügend Zeit hat. So könnte man mehrmals die Erde und den Mond in geringer Distanz passieren und so die Relativgeschwindigkeit absenken. Beim Einfangen selbst könnte der Mond die Geschwindigkeit in der elliptischen Bahn absenken. Das senkt auch den Treibstoffbedarf.

In der Summe ist es sicher machbar, wenn auch mit enorm großen Aufwand (alle Rechnungen übrigens für den günstigsten Fall, der 9 m Brocken liegt dann schon viermal höher). Doch wozu? Damit Asteroiden Asteroidenmissionen üben können, wie die NASA als Begründung angibt? Warum sollten Astronauten zu Asteroiden? So interessant sind sie nicht. Sie sind im Prinzip das Restgestein, das vom Ursprung des Sonnensystem übrig blieb und noch nicht auf einen Planeten oder Mond geknallt ist. Es ist urtümlich, aber das wars schon. Es gibt keine geologische Entwicklung wie bei Planeten.

Vor allem aber: wir haben etliche dieser Brocken bereits auf der Erde. Es gibt rund 27000 Chronditen aus Meteoritenfunden auf der Erde. Natürlich sind diese davon durch die Atmosphäre gegangen und aufgeheizt worden. Bei großen Brocken ist die Hitze aber nicht ins innere gekommen. Will ich also unverändertes Material haben muss ich diese nur aufsägen. Der größte Chrondrit wiegt übrigens 17.700 t, rund zehnmal mehr als der 9 m Brocken. Und das man den Brocken, wenn man ihn in einer Erdumlaufbahn hat zur Erde bringen will, davon war ja auch nie die Rede. Im Gegenteil: Ist er erst mal in der Umlaufbahn hat man das gleiche Problem wie bei der ISS wie man ihn sicher verglühen lassen kann, denn niemand wird ihn wohl wieder ins All befördern…

Kurzum: es ist eine reine Technologiemission ohne wissenschaftlichen Nutzen. Dann entwickelt die Technologie aber sinnvoll – mit einer Marsbodenprobensonde oder einer Kometenbegleitsonde oder etwas anderem was auch einen hohen Energieaufwand erfordert, anstatt solche dämlichen Ideen zu verwirklichen. Die NASA jammert über zu wenig Geld und startet auch kaum noch Satelliten oder Raumsonden aber für einen solchen Sch… hat sie dann immer Mittel. Leute, dann wundert euch nicht wenn euer Budget zusammengestrichen wird!