Die Dreistufen-Lösung für den Weltraumtourismus

Ein Geschäftszweig, der seit Langem auf seinen Durchbruch wartet, ist der Weltraumtourismus. Erste Mitfluggelegenheiten gab es erst während der Aufbauphase der ISS. Russland kündigte zwar an, die Mir für Touristen zu nutzen doch zu einer Umsetzung kam es nie. Solange die ISS nicht genügend Strom und Platz hatte, konnten nur zwei Astronauten auf ihr wohnen. Eine Sojus hat drei Sitze. Der Dritte wurde für Kurzbesuche genutzt oder für Touristen. Da üblicherweise die alte Besatzung erst nach der neuen zurückkehrte, waren so etwa 7 Tagesaufenthalte möglich. Das ende mit dem Vollausbau der ISS 2009. Bis dahin gab es in acht Jahren acht Flüge von sieben Personen (Charles Simony ist zweimal geflogen). Kurzum: Das ist ein Markt, der angebotsbegrenzt ist. Ich denke es gibt mehr Interessenten als Fluggelegenheiten. Schwer also diese Vorlage als Basis zu nehmen, ob sich das Ganze lohnt.

Nun wird der Weltraum ja schon kommerziell genutzt. Wenige Jahre nach Beginn der Raumfahrt gab es die ersten von Firmen finanzierten Kommunikationssatelliten. Seit der Jahrtausendwende ist die kommerzielle Erderkundung hinzugekommen und seit einigen Jahren auch der rein kommerzielle Start (das man mit schon existierenden und mehr oder weniger von anderen Institutionen finanzierten Raketen kommerzielle Starts durchführt, gab es schon vorher). Warum also nicht auch den Tourismus kommerzialisieren?

Nun es gibt einige Unterschiede. Der Erste sind die Einstiegskosten. Einen kommerzieller Satellit kostet mit Start 200 bis 300 Millionen Dollar, doch eine eigene Raumstation mit Zubringerdienst? SpaceX als billiger der beiden bei CCDev geförderten Firmen wird über 3,5 Milliarden Dollar für die Entwicklung der Dragon erhalten (alle Aufwendungen zusammenaddiert). Für die ersten 12 Flüge rechnet die NASA mit Aufwendungen von 3,4 Milliarden Dollar also 283 Millionen Dollar pro Flug. Immerhin ist das bezifferbar. Wie viel eine Raumstation ist, weiß dagegen keiner. Die einzelnen Druckmodule sind relativ preiswert, so kostet das Druckmodul für die Cygnus nur 20 Millionen Euro, doch man benötigt ja ein Umweltkontrollsystem, eine Stromversorgung, Avionik, Einrichtungen für die Besatzung und und und …

Kurzum: Es ist ein hohes finanzielles Risiko, wenn man alles selbst machen will, mit hohem Finanzaufwand. Auf der anderen Seite kann man aus den wenigen Flügen kaum ableiten, wie viele Interessenten es gibt, denn diese Investitionen müssen ja auch wieder durch Gewinne hereingeholt werden. Ich glaube aber es gibt einen genügend großen Markt. Es gibt 2257 Milliardäre auf der Welt. Wenn nur 10 % dieser einen Trip in den Weltraum machen wollen, dann sind das über 200 potenzielle Kunden. Ein Trip kostet derzeit 50 Millionen Dollar, so viel wurde für die Reise von Sarah Brightman angegeben, die ihren 2015 absagte. Nach NASA Auskunft sollen ja die kommerziellen Deinste billiger als ihre bei Roskosmos gebuchten Sitze sein, also kann man damit rechnen, dass die Preise nur für die Startservices sinken. Nun sind 50 Millionen für einen Milliardär aber nur 5% seines Vermögens. Deutsche haben in der mittleren Altersgruppe (zwilchen 40 und 60) im Mittel etwa 100.000 Euro auf der hohen Kante. Prozentual entspricht das also, wenn jemand mit diesem Vermögen 5000 Euro ausgibt – so viel kostet eine Luxuskreuzfahrt für zwei Personen oder ein Gebrauchtwagen auch und das leisten sich viele. Wenn man nach dem obigen Artikel die Milliardäre 2016 ihren Reichtum um 16% steigern konnten, dann entsprechen 50 Millionen Dollar nicht mal dem Gewinn die sie durchschnittlich pro Jahr eingesackt haben. Man muss nur auch mal sehen was sich Reiche leisten – eigene Flugzeuge nicht nur kleineren Ausmaßes, sondern sogar A-380, Jachten, die dreistellige Millionenbeträge kosten, und beides wird auch nur gelegentlich genutzt bestimmt nicht häufiger pro Jahr als die Dauer eines Trips ins All. Kurzum: ich glaube nicht, dass es an kaufkräftiger Kundschaft fehlt.

Für diese Klientel spielt aber noch eine andere Sache eine Rolle. Bisher müssen alle Weltraumtouristen wie die Astronauten ein Basistraining im Sternenstädtchen absolvieren. Das dauert Monate. Ob dazu jeder bereit ist? Auch der Erbe eines Milliardenerbes oder ein saudischer Prinz, der es gewöhnt ist, sonst von vorne bis hinten bedient zu werden? Ich glaube das ist bisher ein größeres Hindernis, als die Kosten. So verwundert es nicht, das alle bisher gestarteten Raumfahrer ihren Reichtum selbst erwirtschaftet haben. Solche Leute wissen auch das man nichts geschenkt bekommen und sich anstrengen muss und sie erachten es nicht als selbstverständlich von allen hofiert zu werden. Der kommerzielle Weltraumtourismus kann hier eigene Standards setzen. Wenn wirklich Flüge ins All Routine werden sollen, dann muss es auch so sein wie woanders: Wer einen Flug bucht oder eine Kreuzfahrt macht, bekommt eine kurze Einweisung, was im Notfall gemacht werden muss. Er muss aber weder das Flugzeug steuern können noch die Rettungsboote zu Wasser lassen. Ich sehe diesen Trend: die beiden Mondfahrer, die nächstes Jahr mit einer Falcon Heavy starten (bei der Musk gerade mal die Erwartungen auf „wenn die Rakete die Startrampe nicht zerlegt, dann wäre ich schon zufrieden) reduziert hat werden keinen geschulten Astronauten als Kollegen haben, sondern werden passive Passagiere sein, in einem von der Bodenstation oder dem Bordcomputer gesteuerten Raumschiff – für die US-Raumfahrt was Neues, aber in Russland waren schon die ersten Kosmonauten in Wostok Kapseln reine Passagiere. Möglich ist das schon. Fank TDRS hat man selbst dann Funkkontakt wenn die Kapsel durch die Plasmawolke beim Weidereintritt keinen Kontakt zur Bodenstationen mehr hat. Heute experimentieren wir mit selbstfahrenden Autos, die eine viel komplexere Aufgabe lösen müssen. Eine Raumfähre autonom steuern konnte Russland schon 1988 bei der Buran und die ist nicht mal wie die Kapsel selbststabilisierend.

Doch erst mal muss man investieren und hier mein Vorschlag für die Umsetzung des Weltraumtourismus:

Phase 1: Erweiterung der ISS

Phase 0 – Gäste an Bord der ISS haben wir ja schon hinter uns. Der nächste Schritt ist auch von der NASA angedacht. Sie bietet an, kommerzielle Module aufzunehmen. Diese können dann als Behausung für Touristen genutzt werden. Für den Anbieter hat das folgende Vorteile: Er muss nur das Modul mit den Einrichtungen für die Besatzung konstruieren. Die Stromversorgung stellt die ISS, ebenso die Versorgung mit allen Gütern und das Umweltkontrollsystem. Ebenso wenig ist eine Aufrechterhaltung der Bahn nötig, auch das führt die NASA mit der ISS selbst durch. Die Astronauten würden die Dragon 2 und den Starliner nutzen. Die NASA wird vier Sitze pro Transport nutzen, bleiben drei freie Plätze in jedem Transporter für Touristen.

Natürlich müsste der Anbieter der Flüge sich angemessen an den Kosten beteiligen. Das bedeutet mindestens die kosten für den Mehrverbrauch an Fracht tragen, konsequent wäre es auch sich bei den Startkosten zu beteiligen (hat für die NASA den Vorteil das diese auf bis zu 4/7 sinken könnten) und wenn die NASA ganz keck ist, auch an den langfristigen Unterhaltskosten – so muss man mal die Solararrays auswechseln, sie verlieren dauernd an Leistung and en Kosten könnten sich die Touristen beteiligen. Zudem könnten die Touristen zumindest Routinetätigkeiten durchfuhren, dann hätten die Astronauten mehr Zeit für die Experimente. Ich denke auch in die Forschung könnte man sei einbinden – es gibt ja neben komplexen Arbeiten auch da einfache Dinge zu erledigen. Dann hätten die Raumfahrtagenturen sogar einen Vorteil durch den Tourismus.

Trotzdem ist das die billigste Möglichkeit. Wie bisher gäbe es zwei mögliche Dauern eines Flugs: Entweder man ist etwa 1 Woche an Bord und fliegt mit der Besatzung nach Hause die dann zurückkehrt, nicht der, mit der man gekommen ist, oder man bleibt länger Bord, wahrscheinlich 90 Tage, da die NAA vier Flüge pro Jahr plant. Kurzzeitig könnten dann bis zu 16 Astronauten an Bord der ISS sein – deutlich mehr als früher, man müsste wissen ob das Umweltkontrollsystem, das schafft.

Phase 2: eigene Station, aber Shuttle Service mit der ISS

In Phase 2 startet der Anbieter eine eigene Raumstation, die dann autonom sein muss, also eigene Stromversorgung, Umweltkontrollsystem, Lageregelung und Bahnkorrektur, Vorratshaltung etc. beinhaltet, so wie es Bigelow vorhat. Wenn der Anbieter diese Station auf derselben Orbitebene wie die ISS platziert aber etwas oberhalb oder unterhalb dieser so kann man beide Stationen leicht gemeinsam versorgen. Eine Station in 456 km Höhe hat z.B. eine genau um 1 Minute längere Umlaufszeit als die ISS. Alle 90 Umläufe (5,7 Tage) überholt die ISS sie dann. So gibt es alle 5,7 Tage eine Gelegenheit von der ISS zur Station oder umgekehrt zu wechseln. Es bietet sich an, zuerst die Touristen abzusetzen und dann die ISS anzufliegen. Beim Rückflug ist es dann umgekehrt. Für Kurzzeittrips erhöht sich dann die Aufenthaltsdauer etwas, um mindestens zwei Tage. Eine eigene Raumstation macht aber in meinen Augen vor allem dann Sinn, wenn die Touristen dann dort längere Zeit sind. Sie sind aber wie in Phase 1 angebunden an den Crewwechsel der ISS, beliebige Aufenthaltsdauern gehen so nicht. Weitere Kosten kommen durch den Frachttransport: Pro Astronaut und Tag 6 Kg Verbrauchsgüter, dazu noch Treibstoff für die Aufrechterhaltung der Bahn (auch daher der Vorschlag eine höhere Bahn einzuschlagen, da ist dieser geringer). In 456 km Höhe kommt man mit 100 kg pro Jahr aus, wenn die Station 20 t wiegt und eine Oberfläche von 100 m² hat (60 m² Solarzellen, 40 m² Station).

Der Starliner kann nach Boeing Angaben neben Astronauten auch Fracht transportieren. Die NASA lehnte das ab, doch hier könnte man es nutzen, allerdings nur, wenn man nicht alle Sitze belegt. Wahrscheinlich wäre es aber besser der Anbieter bucht einen eigenen Frachttransport.

Phase 3: Selbstständigkeit

In Phase drei ist der Anbieter selbst für seine Station verantwortlich. Er bucht dann Starts und muss selbst sehen, dass er die Kapseln voll bekommt. Rettung durch die ISS ist dann auch nicht mehr möglich, es wäre nützlich, wenn einer der Insassen ein ausgebildeter Astronaut ist, schon alleine um den anderen zu sagen was die im Notfall zu tun haben und um Panik zu verhindern.

Man könnte gleitend in diese Phasen übergehen, indem man erst ein Modul an die ISS ankoppelt, dieses nach einigen Jahren abkoppelt und entweder durch ein zweites mit den notwendigen Systemen ergänzt oder in der Zwischenzeit durch Versorgungsflüge die notwendigen Systeme in den Orbit gebracht und eingebaut hat, damit es selbstständig betrieben werden kann. Der Übergang zu eigenen Starts ist dann relativ einfach. Die Chancen sind da: noch nie war die Bereitschaft seitens der NASA so groß und noch nie gab es zwei Systeme zum Astronautentransport und vier Versorgungssysteme (nur für den CBM Anschluss, rechnet man die russischen Dockingadapter zu, so sind es noch drei Systeme mehr). Ich könnte mir auch denken, dass die Chinesen, die ja von der NASA nicht an der ISS beteiligt werden, auf die Idee kommen, dann ihre Station für Touristen zu öffnen. Die beiden unterschiedlichen Dockingadapter sind nicht das Problem, die gibt es ja auch an der ISS. Eher ein Problem ist, dass die CBM nicht für eine aktive Ankopplung gedacht sind. Dort wird der Transporter oder das Modul mit einem Kran der Transporter manuell durch die Besatzung angekoppelt. Daher werden für die neuen Crew-Vehikel derzeit auch neue Kopplungsadapter IDA installiert. Dann müsste ein Anbieter, der aber alles unterstützen will – unbemannter Frachttransport mit Cygnus, Dragon, HTV: CBM. Bemannter Transport und Frachttransport russische Adapter: Progress, Sojus, Shenzhou und bemannter US-Transport: IDA Adapter für Dragon 2 und Starliner drei Adapter. Alternativ und wahrscheinlich einfacher rüstet man die Vehikel um, was zumindest bei den US-Systemen gehen sollte. Der stufenweise Übergang ermöglicht es auch Anbietern zu prüfen, ob das Konzept tragfähig ist. Gibt es zu wenige Interessenten, so zeigt sich dies schon in der ersten Phase. Wichtig wäre natürlich das die NASA auch auf die Umsetzung dieser Stufen besteht, denn für den Anbieter der „Reisen“ ist es natürlich verlockend in Phase I zu bleiben – da sind die Kosten am kleinsten und man setzt sich ins gemachte Nest inklusive Absicherung im Katastrophenfall. Die Weltraumbehörden werden also die Dauer die ein Modul angekoppelt werden darf begrenzen müssen. Eine weitere Motivation dürfte sein, dass an Bord der ISS wohl kein Tourist ohne Astronautentraining geht – wie schon gesagt nicht jeder Milliardär ist bereit außer dem Geld auch 6 Monate seiner Zeit nur das Training zu investieren.

Die größeren Trägerraketen könnten auch Raumschiffe um den Mond herum schicken. Eine Proton oder Ariane 5 oder Atlas 551 können ohne Probleme ein Sojusraumschiff zum Mond transportieren. Russland http://www.spaceadventures.com/experiences/circumlunar-mission/, seitdem hat man aber nichts mehr gehört und vielleicht entwickelt sich der bisher einmalige mit zwei Touristen durch SpaceX auch zu einem weiteren Angebot.

Kostenabschätzung

Die ISS wird 30 Jahre lang betrieben werden, selbst wenn eine kommerzielle Station kürzer betrieben wird, dann kann man ihre Herstellungskosten und Startkosten auf viele Touristen umlegen – bei einer Dauerbesatzung von 6 zahlenden Touristen und 4 Flügen pro Jahr, sind das schon 24 Touristen pro Jahr, in 10 Jahren über 200. Dann spielen die Herstellungskosten keine Rolle. Höher sind die Transportkosten und Frachtkosten. 283 Millionen Dollar pro Flug der NASA umgelegt auf 6 Touristen sind 47 Millionen pro Person. Die benötigte Frachtmenge hängt von der Dauer ab. Bei SpaceX als billigerem US-Anbieter kostet ein Kilogramm rund 90.000 $, ohne Treibstoff für die Bahnerhaltung kostet so jeder Tag Aufenthalt weitere 540.000 $, ein 90 Tagestrip also zusätzliche 48,6 Millionen Dollar. Schon alleine deswegen werden die Aufenthalte wohl kürzer sein, ich denke so 15-30 Tage im Mittel. Das spart auch viel Zeit an Bord ein um den Muskelabbau zu verhindern, der bei langen Aufenthalten verhindert werden muss. Es ist aber damit zu rechnen, dass die Kosten sinken, alleine dadurch, dass mehr Starts erfolgen. Bei doppelt so vielen Start alleine durch die Lernkurve um rund 15 %. Dazu könnte natürlich ein Konkurrenzkampf kommen – Russland wird Plätze auf ihren Sojus freihaben, die nun ja nicht mehr von US-Astronauten belegt werden und die Chinesen sind auch noch da. Vielleicht wird dann der Dreamchaser doch noch für bemannte Missionen umgerüstet dann gäbe es genügend Konkurrenz um die zahlungskräftige Kundschaft.