Die Zukunft der bemannten Raumfahrt

Ich will mal kundtun, warum ich für die bemannte Raumfahrt keine große Zukunft mehr sehe. Da es dabei weniger um Technik oder physikalische Grenzen als vielmehr Politik geht will ich die bisherigen Programme der USA und UdSSR mal Revue ziehen lassen.

Mercury und Wostok

Alles begann mit dem Sputnikschock. Der Start des ersten Erdsatelliten durch die Sowjetunion führte zu der allgemeinen Meinung, dass diese technologisch führen war. Zumindest musste sie es im Raketenbau sein, das zeigte die hohe Nutzlast. Das Thema kam sogar in Debatten zur Präsidentschaft 1960 auf als damals Nixon für einen behutsameren Kurs plädierte als Kennedy und verwies das zu dem Zeitpunkt die USA schon mehr Satelliten als die Sowjetunion gestartet hatten.

Kurz nach dem Sputnikschock gingen beide Nationen an den nächsten Schritt, nämlich einen Menschen in den Weltraum zu bringen. Erneut siegte Russland. Das lag zum einen an einer höheren Risikobereitschaft, aber auch einer einfacheren Bauweise von Wostok. Zudem hatten sie noch immer den Raketenvorteil, denn die Atlas als Träger von Mercury musste erst noch qualifiziert werden.

Schon der Flug von Wostok 2 dauerte länger als der damals längste geplante Mercuryflug. Später übertraf Russland diese Rekordmarke noch und setzte mit Doppelflügen und der ersten Frau im All neue Rekorde. Es ging vorwiegend um Rekorde, denn Frauen kann man bis heute in Russlands Weltraumprogramm mit der Lupe suchen. Kurz die USA wähnten sich noch immer im Rückstand.

Während dieser Zeit wurde dann das Apolloprogramm von Kennedy verkündigt, eben in dem Bewusstsein, das die USA im Wettlauf im Weltraum „dahinten liegen“.

Gemini und Woschod

Gemini begann als Zwei-Mann Version von Mercury, hieß ursprünglich auch „Mercury Mark II“. Mit dem Apolloprogramm bekam das Programm eine echte Aufgabe und wurde erheblich anspruchsvoller, ein Apollo Vorbereitungsprogramm. Ziel von Gemini war es kritische Abläufe im Apolloprogramm im Erdorbit zu erproben wie:

• Ankopplung an einen Zielkörper ohne Unterstützung durch die Missionskontrolle
• Stufenweise Reduktion der Dauer von Start bis Ankopplung bis auf einen Umlauf.
• Arbeit außerhalb des Raumschiffs

Aufenthalt einer Besatzung im Weltall über die Dauer eines Mondfluges (12 Tage).

Auch hier kam Russland mit dem riskanten Woschod Programm zuvor. Sie taten das was kurzzeitig für Gemini geplant war tatsächlich: sie bauten die Wostok Kapsel so um, dass zwei Kosmonauten Platz hatten, ohne Raumanzüge auch drei. So absolvierten sie schon vor den USA den ersten Ausstieg ins All (Woschod 1) und sandten die erste Dreimanncrew ins All (Woschod 2). Beide Missionen hatten unerwartete Probleme, sodass weitere Missionen gestrichen wurden. In den anderen Aspekten überholten nun die USA die Sowjetunion.

Apollo und russisches Mondprogramm

Es gibt Historiker und Kenner des US-Raumfahrtprogramms, die meinen, dass wenn Kennedy nicht gestorben wäre, man wohl Apollo nach Gemini eingestellt hätte, denn 1967 war das Jahr mit dem höchsten Finanzierungsbedarf für Apollo und man hatte ja mit Gemini Russland überholt. Es gab nun Erfahrungen mit Arbeit im All, man beherrschte das Ankoppeln im All und Astronauten waren doppelt so lange im All gewesen wie Kosmonauten. Aber da der Präsident schon 1963 erschossen wurde galt das Apolloprogramm als eine Art „Vermächtnis“. Doch sobald Apollo 11 beendet war, begannen die Sparmaßnahmen. Es wurden drei Missionen gestrichen, obwohl man die Hardware dafür schon hatte (bis den LM) und bezahlt hatte.

Es gab noch als Spin-Off Skylab, eine aus einer Saturn IB S-IVB Stufe entstandene Raumstation, umsetzbar für ein Zehntel der Apolloaufwendungen. Auch hier wiederholte sich die Geschichte. Die USA hatten noch ein Reserveexemplar Skylab B und zwei Raumschiffe, hätten also noch ein Labor hochschicken können und zwei Missionen durchführen können, nur für die Kosten die für die Missionsbetreuung anfallen, aber dafür gab es kein Budget.

Russland hatte auch ein Mondprogramm aber mit zwei Nachteilen. Der eine war, dass man zu spät begann, erst einige Jahre nach den USA. Nicht das man das Apolloprogramm nicht ernst nahm, aber Chruschtschow investierte die Gelder lieber in die Verbesserung der Situation der Bevölkerung. Erst unter Breschnew wurden die Gelder bewilligt, dann aber und das zwar der zweite Nachteil, immer noch deutlich weniger als die USA aufwendeten. Die Trägerrakete N-1 startete so praktisch als Prototyp und so scheiterten auch alle vier Starts. Das Sojus Raumschiff das für das Mondprogramm konstruiert wurde setzte man fortan im Erdorbit ein.

Space Shuttle und Saljut

Die Einstellung des Apolloprogramms war kein gutes Omen für die bemannte Raumfahrt in den USA. Damals gab es viele Pläne wie es weitergehen könnte bis hin zu einer bemannten Marslandung im Jahre 1986. Die Experten meinten, Nixon ein neues Programm abringen zu können, indem sie versprachen, dass es den Transport ins All deutlich verbilligen könnte. Drei Jahre lang von 1969 wurde das Space Shuttle Programm immer weiter gerändert bis es schließlich in den Finanzrahmen passte, den die Regierung nicht überschreiten wollte. Es sollte trotz der Inflation in den zehn Jahren zwischen beiden Programmen nur ein Fünftel von Apollo kosten. Heraus kam das schließlich eingesetzte Gefährt. Die Auslegung basiert aber auch auf der Schützenhilfe des DoD, die es als notwendig für die nationale Sicherheit anpries, ohne diese Schützenhilfe wäre es wahrscheinlich nicht genehmigt worden.

Das Space Shuttle war viel komplexer als alles was es vorher gab und die Entwicklung verzögerte sich um mehr als die Jahre und die Kosten liefen aus dem Ruder. Die Siebziger Jahre nutzte Russland für den Start von Raumstationen. Saljut 1-5 waren Sammelnamen für zivile und militärische Stationen, nur einmal nutzbar und nicht alle waren erfolgreich. Der Umschwung kam mit Saljut 6. Sie wurde erstmals mit Vorräten durch Progress versorgt und wurde viel länger betrieben. Mit Saljut 7 wurde auch eine Erweiterung der Station durch neue Module durchgeführt. Russland setzte immer neue Rekorde bei dem Aufenthalt im All und begann weil die USA angekündigt hatten auch Nicht-Amerikaner ins All zu bringen, Kosmonauten aus sozialistischen/kommunistischen Ländern als Gäste zu Saljut 6/7 zu befördern.

Das Space Shuttle bekam seine Zäsur mit dem Verlust der Challenger als sich zeigte das man bisher im Programm die Sicherheit zugunsten eine hohen Startrate geopfert hatte. Danach sollte es aber noch 25 Jahre lang fliegen.

Freedom/Mir

Eigentlich war das Shuttle entworfen worden als Zubringer einer bemannten Raumstation. 1984, noch vor dem Verlust der Challenger hatte man Ronald Reagan überzeugt, dass es nun an der Zeit wäre diese Station zu bauen. Reagan dachte in Gegensätzen, also die guten USA gegen „Das Reich des Bösen“ und so war er von einer US-Station die Saljut Paroli bieten sollte überzeugbar. So leicht hatten es die Befürworter eines bemannten Engagements bei keinem anderen Präsidenten nach Kennedy. Natürlich musste diese Station „Freedom“ also Freiheit heißen. Wenn wundert es, wenn Russland ihre lange geplante Nachfolgestation von Saljut dann „Mir“ also „Frieden“ taufte. Mir war eine folgerichtige Erweiterung des Modulkonzepts von Saljut 7, nur hatte der Zentralblock nun nicht zwei sondern sechs Kopplungsstutzen, konnte also durch vier Module erweitert werden. Ansonsten lief bei Mir alles wie vorher – neue Rekorde und nach dem Fall der Mauer auch Besuche von Astronauten und sogar – weil unter Jelzin die Finanzierung zusammenbrach, bezahlte Besuche durch das Space Shuttle. Mit Mir endet aber die Phase in der Russland neues entwickelt. Schon der Nachfolger Mir-2 der nach fünf Jahren folgen sollte wurde nie fertiggestellt. Seitdem verbessern sie nur ihre Jahrzehnte alten Sojus und Progress oder bauen Mir Module nach. Selbst das dauerte bei Nauka über ein Jahrzehnt länger als geplant.

ISS

Auch in den USA gab es Probleme. Freedom war inzwischen zu Alpha geworden. Das Design vereinfacht worden und Japan und Europa als Juniorpartner ins Boot geholt worden. Trotzdem ging es nicht so recht mit der Station voran, der Kongress sah einfach keinen Sinn, in dieses Projekt Milliarden zu pumpen. Der Umschwung kam als man auch Russland ins Boot holte. Damit hatte man zwei Argumente. Das eine war das Russland ein großes Stück der Station bauen würde, aus den Modulen die für Mir-2 vorgesehen waren. Das sparte Kosten bei den USA ein. Das zweite Argument war, dass man so internationale Zusammenarbeit im All demonstrierte und die Beziehungen zueinander verbessert. Damit bekam man die Finanzierung für die ISS, so hieß sie nun. Die Zusammenarbeit funktioniert bis heute, Ukrainekrise zum Trotz. Da Russland aber weder fertige Mir-2 Module hatte noch die Mittel um sie fertigzustellen stellte man erst nach Vertragsabschluss fest. Russland finanzierte Sarja noch alleine, für Swesda gab es schoin Zahlungen durch NASA und ESA. Nur diese beiden Module waren für die Station notwendig, sodass alle folgenden russischen Module gestrichen wurden bzw. Nauka anstatt 2009 erst 2021 gestartet wurde.

Constellation / Artemis

Mit dem Verlust der Columbia gab es erneut eine Zäsur. Unter der George W. Bush Administration wurde beschlossen, die Shuttles auszumustern nachdem sie noch die ISS fertiggestellt haben. Als neues Programm wurde Constellation aus der Taufe gehoben, unter schlechten Vorzeichen. Erst mal gibt es nicht viele Mittel, die kommen erst, wenn die Space Shuttles ausgemustert sind und richtig los würde es gehen wenn die ISS ausgemustert wird, was damals nach zehn Jahren Betrieb, gezählt ab dem Andocken des ESA und dess JAXA Moduls erfolgen sollte, denn das hatte die NASA unterschrieben. Es sollte zwei neue Raketen geben, die unbemannte Ares V für den Mondflug und die bemannte Ares I welche die Mannschaft in einen LEO bringt. Das Raumschiff hieß Orion und sollte auch die ISS nach Ausmustern der Shuttles besuchen. Davon kam man aber bald wieder ab und schirb CCDev aus. Der Altair Mondlander würde erst entwickelt werden wenn die ISS ausgemustert wäre, also nach den Plänen ab 2016, real da die ESA/JAXA-Labormodule erst 2008 gestartet wurden, 2018.

SLS / Artemis

Als 2008 Barack Obama ins Amt kam lies er Constellation untersuchen und, welch ein Wunder, man fand heraus das es chronisch unterfinanziert war und eine Mondlandung so erst in Jahrzehnten möglich wäre. Folgerichtig wurde es eingestellt, bis auf die Orion. Dagegen wehrten sich die Abgeordneten, die Staaten vertraten in denen am bemannten Raumfahrprogramm viele Arbeitsplätze hängen und sie setzten die Entwicklung einer neuen Trägerrakete der SLS durch. Kleiner als die Ares V aber dafür billiger.

Ziele für die Orion gab es erst mal keine, es wurde tatsächlich spekuliert, Asteroiden damit zu besuchen oder sogar einen kleinen einzufangen und in einen Erdorbit zu bringen. Für eine Mondlandung war die SLS zu klein.

Die NASA plante um und kam auf die Idee, dass man zuerst einen Haloorbit anfliegen kann und von dort aus den Mond erkunden. Später kam eine kleine Raumstation dazu, das Lunar Gateway und zuletzt kam man auf die Idee, dass man auch den Mondlander getrennt von der Orion an das lunar Gateway entsenden könnte und so eine Mondlandung mit zwei SLS Starts durchführen kann, ein Plan den die NASA schon in der Frühzeit von Apollo verfolgte und damals zugunsten der Saturn V verwarf.

Woran sich nichts geändert hat ist die Finanzierung. Die ISS läuft noch immer braucht Mittel. Die Shuttles sind nicht mehr da, aber unbemannte Frachttransporter und bemannte Transporter kosten genauso viel wie damals die Space Shuttles. So zieht sich das Artemisprogramm. An dem späten Jungfernflug im letzten Dezember sind zwar auch technische Probleme mit schuld, dass er sich aber um Jahre verzögerte, liegt schlicht und einfach an dem geringen Budget. Die NASA kann sich derzeit eine Artemis Mission alle zwei Jahre leisten. Zum Vergleich: Zwischen Oktober 1968 und November 1969 fanden fünf Apollomissionen statt, fünf in einem Jahr, anstatt einer in zwei Jahren!

So verwundert es auch nicht, dass die NASA das billigste Gefährt für den Mondlander genommen hat, das von drei Anbietern stammte, auch wenn das Konzept haarsträubend ist und von allen Vorschlägen am weitesten von einer Umsetzung entfernt ist und auch nicht von der NASA selbst gestartet werden kann.

Die Finanzen

Apollo kostet nach NASA-Berechnungsformeln 257 Mrd. Dollar im Wert von 2020. Ich schreibe „NASA-Formeln“ weil die NASA den Anstieg des Bruttoinlandproduktes als Maßstab nimmt, das schneller angestiegen ist als die Inflation. Sprich, der Lebensstandard steigt trotz Inflation und so sollten, sofern der Staat nicht die Steuern senkt auch die Steuereinnahmen ansteigen. Aber man kann es auch anders ausdrücken. Zur Spitzenzeit des Apolloprogramms entfielen 4,5 % der Steuereinnahmen auf die NASA, heute sind es um die 0,5 Prozent.

Bei jedem der nach Apollo folgenden Programme wurde – inflationskorrigiert – weniger investiert. Das Space Shuttle Programm kostete über fast 40 Jahre 238 Mrd Dollar, die ISS mit Beteiligung der internationalen Partner bis 2013 135 Mrd. Dollar, Artemis 93 Milliarden Dollar in 13 Jahren. Es wird immer weniger und der Trend, dass man die Finanzierung über lange Zeiträume streckt, wird immer deutlicher.

Gut, es gibt natürlich große Unterschiede zwischen Apollo und Artemis. Apollo war ein Programm bei dem die Zeit und nicht die Kosten im Vordergrund stand. Ziel war es vor 1970 zu landen, und wenn das mehr kostete dann gab es das Geld. Der zweite Unterschied ist das Artemis auf den Entwicklungen der vergangenen Jahrzehnte aufbauen kann, während man für Apollo alles neu entwickelte, was natürlich teuer ist. Die SLS nutzt z.b. Feststoffbooster aus dem Shuttle Programm, die Shuttle Haupttriebwerke, die Delta 4 Oberstufe und die Zentralstufe wird auf den Werkstraßen für den Shuttle Tank gefertigt. Das alles musste nicht neu entwickelt werden und das spart Geld.

Kommerzielle Ansätze sparen auch Geld. Der Staat fügt zum einen eine weitere Bürokratie-ebene hinzu, die extra kostet und Verzögerungen addiert und er neigt dazu nicht die kostengünstigste sondern die (für ihn) beste Lösung zu wählen. Bei Raumfahrtfirmen sind die „Sonderwünsche“ von Raumfahrtagenturen berüchtigt. Sie verteuern Projekte.

Die Frage ist wie es weitergehen soll. Mit einer Mission alle zwei Jahre dürfte es lange dauern bis das Lunar Gateway steht und eine bemannte Mondlandung stattfindet und die ist dann zuerst auch nur eine Wiederholung von Apollo. Eine Station auf der Mondoberfläche ist nicht mal geplant.

Eine Marslandung ist nochmals aufwendiger und teurer. Da muss alles über Jahre störungsfrei funktionieren. Man kommt nicht wie beim Mond in 3 Tagen zurück. Daneben muss man dort die Station aufbauen, für die man beim Mond noch nicht das Geld hat, dazu auch ein Gateway, eine kleine Raumstation welche Astronauten zum Mars bringen und wir reden über viel mehr Fracht. Bei Artemis reichen zwei SLS Flüge, die sind äquivalent zu 150 bis 200 t in einen LEO für eine Landung. Beim Mars sind es bei den Plänen mindestens 1.000 t LEO-Äquivalent was gestartet werden muss. Entsprechend teurer wird es werden.

Manch einer setzt ja auf China. Für China zählt noch das PR-Argument, das man sich gegenüber der eigenen Bevölkerung als Weltraummacht, als führend darstellen kann, was bei einer chinesischen Mondstation auch der Fall wäre. Mit dem Argument kann man in den USA seit langem keine Gelder mehr bekommen. Aber Chinas Weltraumprogramm ist auch wohlüberlegt. Sie vermeiden kostenintensive Programme. Die bemannte Raumfahrt Chinas gibt es seit über 20 Jahren. Seitdem nutzen sie verbesserte Sojus Kapseln für die Raumfahrer und ihre erste Raumstation hat zuerst Saljut kopiert, die aktuelle nun Mir. Das Nachbauen und Verbessern russischer Hardware ist kostengünstig und eine kleine Raumstation mit einigen Modulen und einer Mission pro Jahr ist erheblich billiger als der Betrieb der ISS und die ist schon kostengünstig verglichen mit Artemis. Ich glaube nicht das nun China den Sprung zu einem Mondprogramm macht das um ein Vielfaches teurer wäre.

Kommerzielle Unternehmen sehe ich auch nicht als Lösung. Sie sind eher Trittbettfahrer. Sie nutzen von der NASA bezahlte Gefährte, docken an die von NASA/ESA und JAXA finanzierte ISS an. Keine Firma hat bisher ein eigenes Raumschiff oder eine Raumstation entwickelt. Bigelow die das planten sind inzwischen Pleite. Es gibt jenseits von Milliardären auch keine Nachfrage nach kommerzieller bemannter Raumfahrt. Die US-Industrie wiegelte schon beim Bau der ISS ab, obwohl sie damals praktisch nichts für die Nutzung der Ressourcen zahlen müsste. Zu umständlich, zu langwierig, zu viele Störeinflüsse, zu wenige Einsatzgebiete.

Also ich glaube nicht an eine Marslandung, auch keine nicht-staatlich finanzierte. Dabei ist die das letzte realistisch erreichbare Ziel. Bei allen anderen Planeten oder ihren Monden gibt es Hindernisse. Entweder sind die Bedingungen zu harsch (Venus, Merkur, Jupitersystem) oder der zeitliche und energetische Aufwand ist zu hoch (alles ab Mars nach außen hin). Realistisch bleibt für die bemannte Raumfahrt an Zielen noch eine Orbitmission um die Venus oder der Besuch eines erdnahen Asteroiden übrig. In beiden Fällen könnte ein Roboter genau das gleiche erledigen. Der Mensch würde auch nur einen Roboter steuern oder Instrumente an- oder ausschalten. Bei einem Asteroiden ist der Mensch, bei dem man die Kräfte nicht so fein regulieren kann wie bei einer Sonde, sogar schlechter. Von Bennu wo OSIRIS-REX Bodenproben entnahm, würde ein Schritt ausreichen um die Fluchtgeschwindigkeit zu überschreiten.