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Web Log Teil 626: 15.7.2021 - 22.7.2021

15.7.2021: Das letzte ISS Modul

Es sieht so aus, als würde ich diese Woche noch einen Witz verlieren. In Anlehnung an den Spruch „UNIX ist das Betriebssystem der Zukunft – und das schon seit 20 Jahren!“ sprach ich davon dass Nauka konstant zwei Jahre vom Start entfernt sei, und das schon seit zehn Jahren.

Doch nun soll das Modul endlich starten, es wurde auf eine Proton M montiert und die wird bald zum Startplatz gefahren. Zeit an die wechselvolle Geschichte dieses Moduls und auch der russischen Module insgesamt zu erinnern.

Das alles fing im September 1993 an, als Russland und die USA den Rahmenvertrag für die ISS unterzeichneten. Auf dem Papier sah er nach einer Win-Win Situation aus. Die USA würden bei ihrer Raumstation, die seit 1984 unter Bezeichnung "Alpha" Gestalt annahm, Module einsparen und so knapp 2 Milliarden Dollar weniger benötigen – die Kosten für Alpha waren eigentlich seit Konzeptbeginn zu hoch. Zudem sollte die Station durch die Hinzunahme von russischen Modulen früher den Status erhalten, bei dem man Forschung betreiben kann. Russland wollte Mir durch ein Nachfolgemodell, Mir-2 ersetzen und könnte die russischen Module, die dafür im Bau waren, nun für die ISS nutzen. So spart Russland die Kosten für neue Module.

Doch nur auf dem Papier war dies eine Win-Win Situation. In Wirklichkeit verlor die russische Wirtschaft schon seit Jahren an Produktivität, sanken die Staatseinnahmen, war zeitweise nicht mal die Versorgung der Bevölkerung mit Dingen des täglichen Bedarfs gesichert. Im Raumfahrtsektor, der eigentlich nur ein Teilbereich des militärischen Sektors war, wurden massiv Stellen abgebaut. Mir-2 sollte eigentlich fünf Jahre nach der ersten Mir gestartet werden, doch die Mir war bei Vertragsunterzeichnung schon acht Jahre im Orbit. Wenn es also schon bei Russland nicht mit Mir-2 klappte, warum dann mit der ISS?

Die NASA unterstützte sogar die ISS, indem das Spektr-Modul mitfinanziert wurde und Space Shuttles an die Mir andockten und Fracht und Kosmonauten brachten, sodass Russland Progress-Raumtransporter und Sojus-Raumschiffe einsparte.

Schon bevor 1998 das erste ISS-Modul gestartet wurde 1995 das erste russische Modul gestrichen. Die NASA sagte zuerst zu, das Modul mit einem Space Shuttle zu starten. Das war die Science Power Plattform, die den Strom für das russische Segment liefern sollte. Die NASA rechnete ab 2001 nicht mehr mit einem Start, Russland gab die Einstellung aber erst 2008 bekannt. Auch von den drei russischen Forschungsmodulen blieb nach dem Jahr 2001 nur noch Nauka übrig. Ebenso gestrichen wurde ein Universal Docking Modul, ein Nachbau von Swesda, das weitere Kopplungsadapter für Sojus und Progress zur Verfügung stellte. Immerhin, das konnte eingespart werden, weil ja drei weitere Module wegfielen. Der russische Teil der ISS (nur die größeren Module) schrumpfte von sieben auf drei Module.

Doch die Probleme begannen damit erst. Selbst für die beiden Module, die eigentlich schon im Rohbau waren, fehlte das Geld. Die NASA musste ausstehende Löhne beim Hersteller bezahlen, die ESA lieferte das Computersystem. Das war deswegen von Bedeutung, weil die russischen Module die einzigen mit Antrieb sind. Sie müssen also vor den US-Modulen im Orbit sein, damit die Station ihre Bahnhöhe halten kann. Sarja und Swesda waren denn auch die ersten Module der Station. Damit konnten die anderen Partner die ISS weiterbauen. Russland war aber noch nötig, um die Station zu versorgen und die Besatzungen auszutauschen – ursprünglich nur geplant bis zur Fertigstellung, dann sollte das Space Shuttle diese Rolle übernehmen, wurde nach Ausmusterung der Shuttles eine Dauerrolle daraus.

Nauka ist das letzte verbliebene russische Modul. Es ist das einzige Forschungsmodul: Sarja ist im Prinzip ein großer Lagerraum für Fracht und Treibstoff und in Swesda steckt die ganze Logistik der Station auf russischer Seite wie das Lebenserhaltungssystem, Kontrollen und Schlafplätze. Entsprechend sieht Russlands Anteil in der Forschung bei offiziellen Dokumenten auch recht bescheiden aus.

Doch da die internationalen Partner das Modul Nauka („Wissenschaft“) nicht benötigten, gab es für dieses Modul keine Finanzhilfe von NASA, ESA und JAXA. Geplant war ein Start im Jahr 2007. Als ich meine erste Auflage des ISS-Buches im Jahre 2010 schrieb, war er schon auf den Dezember 2011 gerutscht und damit nach allen anderen Modulen. Das er auch zu dem Termin erfolgen würde, bezweifelzte ich schon 2010. Seitdem verzögerte er sich immer weiter. Dabei war das eigentliche Kernmodul ohne die Ausrüstung, ein Backup von Sarja schon beim Start von Sarja zu 70 % fertiggestellt. 2013 entdeckte man das der Treibstoff mit Metallstaub kontaminiert war. Zwischendurch erwog Roskosmos sogar das Modul sogar zu verschrotten. Nun ist es endlich fertig, nur 15 Jahre nachdem der Auftrag für die endgültige Fertigung unterschrieben wurde (es gab nachdem die beiden anderen Wissenschaftsmodule gestrichen wurde natürlich Änderungen).

Was könnte nun kommen? Nun es könnte einfach weiter gehen wie bisher. Russland hätte mehr Forschungsgelegenheit durch ein eigenes Modul. Da Russland nun auch keine (westlichen) Astronauten der anderen Partner befördern muss, können sie mehr Kosmonauten zur ISS bringen, die dann auch forschen können. Ich bezweifele das, denn schon früher ging es auch bei der Mir Russland die um Forschung, die spielt im Raumfahrtorgramm auch bei den unbemannten Satelliten und Sonden keine große Rolle.

Die zweite, für mich wahrscheinlichere Möglichkeit ist, das Roskosmos nach wie vor zu wenig Mittel hat. Die Beförderung der Passagiere hat ja auch die Starts zumindest mitfinanziert. Im Mittel wurden 1,5 von 3 Sitzen von den Partnern Russlands genutzt, dass brachte bei vier Sojus-Missionen pro Jahr knapp 500 Millionen Dollar in die Kasse. Bei einem Gesamtbudget von 2,77 Mrd. Dollar für Roskosmos, weniger als das der ESA, ist das schon fast 20 % des gesamten Haushalts.So kann es sein das Russland seien Beteiligung an der ISS herunterschraubt oder wie zu Mir-Zeiten die Astronauten länger im Orbit lässt, um Starts einzusparen. Alternativ könnte man die freien Plätze für Weltraumtouristen nutzen. Das Problem: Hier gibt es mit SpaceX eine Konkurrenz, die einige Vorteile hat:

Und dann gibt es noch die Verlautbarungen aus Russland. Die sprechen sogar von einer eigenen Station, bei der man dieses neue Modul natürlich gut brauchen könnte. Immer dann, wenn die Beziehungen zu den USA nicht gut sind, kommen solche Drohungen von russischer Seite, wobei die NASA auf Nauka gut verzichten kann, weniger aber auf Sarja und Swesda. Doch neu ist das nicht. Denn schon 1995 schlug Russland vor, anstatt neue Module zu bauen einfach die beiden neuesten ISS Module Spektr und Prioda für die ISS zu nehmen. Später wollte man die ganze Mir an die ISS andocken. Also wenn man sich nichts Neues leisten kann, verwendet man das alte neu. Das ist Russlands Weg des Recycling.

Aber wer weiß, vielleicht ist das ja auch der Beginn von neuen Modulen? Als 2005 Constellation angekündigt wurde, wurden auch auf westlicher Seite Module gestrichen und die Besatzungsstärke von sieben auf sechs reduziert – sieben hat man nun ja wieder, vielleicht startet man auch die damals vorgesehenen Module. Es könnten auch kommerzielle Module sein, die von US-Anbietern stammen, auch wenn Bigelow als größer Anbieter inzwischen insolvent ist. Russland könnte – letzte Option – auch den zusätzlichen Platz, den sie durch Nauka gewonnen haben, nutzen um US-Touristen einen Aufenthalt zu ermöglichen, ohne sie aber selbst zu transportieren. Die sind bisher ja auf Kurzzeitmissionen beschränkt und sie könnten den Preiskatalog der NASA für Ressourcen unterbieten, nachdem diese die Preise kürzlich stark erhöht hat, auch wenn ich nicht glaube das sie kostendeckend sind. Zumindest vor einigen Jahren kostete der Transport von Fracht und die Touristen benötigen ja auch Verbrauchsgüter, weniger als mit den US-Systemen.

Wer weiß – vielleicht nutzt man in einigen Jahren die volle Sitzplatzkapazität von Starliner und Dragon aus, dann wären dauerhaft 10 Personen auf der ISS anstatt bisher sechs bis sieben. Da alleine mindestens vier nur für Houskeeping arbeiten nötig sind, bringt dies der Forschung einen richtigen Boost. Dazu benötigt man natürlich mehr Platz, idealerweise ein Modul nur zum Wohnen – das wurde ja 2005 gestrichen. Alternativ könnte auch die NASA jeweils drei Touristen mit zur ISS mitnehmen und mit der letzten Besatzung zurückkehren lassen. Da dies praktisch kaum mehr kostet, der Start mit vier Personen ist ja schon finanziert, würde man sogar so Geld verdienen. Aber das wäre ein Abkehren von der bisherigen ISS-Politik, aber wer weiß, COTS und CCDev waren ja auch schon ein Bruch mit dem bisherigen System. Und Anzeichen dafür gibt es denn, solange Touristen nur mit der Sojus zur ISS kommen konnten, war die NASA strikt gegen „Weltraumtourismus“, die Torsuiten mussten im russischen Segment oder in angekoppelten ATV übernachten. Nun da der Anbieter ein US-Unternehmen ist, ist das natürlich okay, obwohl der Tatbestand eigentlich der gleiche ist.

Dabei ist offen, wie lange die ISS betrieben werden kann. Beschlossen ist ein Betrieb bis 2028, also 30 Jahre nach dem ersten Modul. Das Ergeben Studien und Beobachtungen über den Zustand der Station. Diese Frist wurde schon dreimal verlängert, von 2016 auf 2020, dann 2024 und nun 2028. Es wäre zu wünschen, auch wenn ich nichts von der ISS halte, aber nun hat man runde 10 Milliarden in US-Vehikel für die Versorgung und den Mannschaftstransport investiert und dann sollten diese auch möglichst oft zum Einsatz kommen.

19.7.2021: Die neue russische Raumstation ROSS

Inzwischen gibt es immer mehr Indizien, wofür Russlands neue Raumstation gedacht ist. Wie schon bekannt soll sie eine sonnensynchrone Umlaufbahn erreichen. Deise Bahn hat einige Vorzüge für Russland. Zum einen ist sie von allen Weltraumbahnhäfen – Baikonur, Plessezk und Woschodny erreichbar. Zum anderen eignen sie sich vorzüglich für jede Form der Erdbeobachtung.

Will man von Bord der ISS aus die Erde beobachten so gibt es mehrere Einschränkungen. Das eine ist das jeder Ort der Erde zu einer anderen lokalen Uhrzeit überflogen wird. Damit ist der Schattenwurf der Aufnahmen variabel und nicht vergleichbar. So kann man schwer Bilder die zu unterschiedlichen Zeiten aufgenommen wurden vermessen und vergleichen. Aus dem Schattenwurf kann man z.B. die Höhe von etwas errechnen. Der Schatten kann bei niedrigem Sonnenstand aber auch viel verdecken.

Das zweite ist die räumliche Ausrichtung der Aufnahmen. Die Kurve eines Satelliten über den Erdball aufgetragen ist die einer Sinuskurve. An den Wendepunkten hat ein Foto eine weitestgehend horizontale Ausrichtung an den steilsten Punkten eine weitestgehend vertikale. Bei der Bahnneigung der ISS von 52 Grad muss man so viele Bilder drehen, um sie in eine einheitliche Ausrichtung zu bekommen. Daher spielt Erdbeobachtung an Bord der ISS auch keine große Rolle. Bei einer sonnensynchronen Umlaufbahn mit 90 bis 99 Grad Inklination sind davon nur die polnahen Gebiete betroffen, die für Aufnahmen weitestgehend uninteressant sind. Dies sieht man hier an der Kurve der Satellitenbahn eines Landsat. Weiterhin kann man von der ISS so auch keine Regionen untersuchen, die jenseits des 52 Breitengrads sind, in Deutschland wäre das Schleswig-Holstein und natürlich alles nördlichere wie Dänemark, Schweden, Finnland, Norwegen, Kanada, Alaska, Island, Grönland – und einen Großteil des Gebietes Russlands.

Der Hauptvorteil eines sonnensynchronen Umlaufbahn gegenüber einer polaren Umlaufbahn, die gar keine Wendepunkte hätte, ist aber das die Rückwärtsbewegung der Bahn (Der Winkel der Bahn liegt ja über 90 Grad) genauso so groß ist wie die Vorwärtsbewegung der Erde um die Sonne, die ja in 365 Tagen einmal durchlaufen wird. Als Folge passiert ein Satellit auf eine sonnensynchronen Umlaufbahn jeden Punkt der Erde zur gleichen lokalen Uhrzeit – für optimalen Schattenwurf hat man die Zeit kurz vor oder nach Mittags gewählt. Die Beleuchtung der Aufnahmen ist so vergleichbar.

Für die Erdbeobachtung ist diese Bahn ideal, so nehmen sie praktisch alle zivilen und militärischen Satelliten ein, welche die Erde beobachten. Aber Satelliten die das Wetter oder Klimaveränderungen beobachten profitieren von immer gleichen Voraussetzungen der Messungen. Für Russland kommt als zusätzlicher Vorteil hinzu, das von der ISS aus ein Großteil des Staatsgebietes nicht beobachtbar ist.

Doch reicht das als Begründung für eine eigene Raumstation aus? Natürlich nicht. Nahezu die gesamte Weltraumaktivität in Russland hat nur zwei Antriebsfedern. Das eine ist das Militär – die Zahl der Forschungssatelliten, die es seit 1990 gibt, kann man an einer Hand abzählen und das zweite ist die Öffentlichkeit. Da nun die USA nicht mehr von Russland für den Astronautentransport abhängig ist, fällt das prestigeträchtige Starten von Astronauten mit der Sojus weg. Damit konnte man lange über die eigentlich kleine rolle Russlands in der ISS hinwegtäuschen. Damit auch die Triebfeder Öffentlichkeitsarbeit. Eine eigene Station wäre wieder ein Alleinstellungsmerkmal.

Doch da Russland schon Probleme hat ihr letztes Modul für die ISS zum Start zu bekommen – geplant diese Woche nach 13 Jahren Verzögerung, reicht das alleine sicher nicht. Wie schon früher in der Geschichte der russischen Raumstationen geht es nicht ohne das Militär. Saljut 2,3 und 5 waren militärische Raumstationen des Typs Almaz. Kosmonauten sollten in ihnen bessere Bilder machen, indem sie die Kameras bedienen, als unbemannte Satelliten. Ein ähnliches Programm hatte auch das US-Militär mit der Raumstation „Mol“, doch dieses Programm wurde schon 1969 eingestellt, mehrere Jahre vor der ersten Almaz.

Russland hat noch lange Spionagesatelliten mit Film gestartet, selbst noch als die USA diese Technologie längst aufgegeben hatten. Doch inzwischen setzen auch sie auf Halbleitersensoren. Zivile Satelliten erreichen mit ihnen bis zu 25 cm Auflösung, man rechnet damit das militärische US-Satelliten noch höhere Auflösungen haben und Russland dürfte sicher ähnlich gute Systeme haben. Das Problem das Russland hat, ist aber nicht die Technik der Satelliten. Es sind die Datenraten welche die Sensoren liefern. Der Sensor in den Worldview Satelliten hat 16 Links, jeder fähig bis zu 50 Mpixel pro Sekunde zu übertragen. Ein Pixel belegt meist zwei Byte, da die Digitalisierungstiefe bei 12 bis 14 Bit liegt. Das bedeutet. Ein Sensor liefert bis zu 1,6 Gbyte/s an Daten. Diese Daten werden im Satelliten zwischengespeichert, müssen aber doch irgendwann übertragen werden. Digiglobe hat für den Empfang der Daten Bodenstationen auf der ganzen Welt, darunter welche nahe beider Polgebiete, die bei jedem Umlauf Kontakt haben. Wahrscheinlich kann die Firma gegen Bezahlung auch Kommunikationssatelliten des US-Militärs nutzen, denn dieses ist mit der NRO der größte Kunde von Digiglobe. Russland hat nur Bodenstationen auf dem eigenen Gebiet. Die haben zwar durch die große Ausdehnung Russlands auch Kontakt bei jedem Umlauf, aber bei Passage des Nordpols und ein Großteil der Satellitenbahn ist nicht abgedeckt.

Das beschränkt natürlich den Nutzen dieser Satelliten. Ein Netz von geostationären Satelliten, die es kompensieren können, wäre teuer und richtig große Datenübertragungsraten erreicht man heute mit Laserterminals, die Russland bisher noch nicht im Einsatz hat.

Vieles spricht dafür, das Russland eine bemannte Raumstation baut, um diesen Nachteil zu kompensieren. Eine Raumstation hat gegenüber einem Satelliten einige Vorteile:

Hardware kann gewartet, repariert oder ausgetauscht werden um z.B. neue Technologien einzusetzen. Das erspart langfristig die kosten für neue Satelliten.

In dem Druckmodul herrschen erdähnliche Bedingungen. Damit ist Hardware, die nicht weltraumqualifiziert ist, einsetzbar. In dieser hängt Russland weit hinterher. Phobos Grunt ging 2011 verloren, weil man deswegen nicht strahlenresistente Bauteile einsetzte, der neue Bordcomputer der Sojus hat z.B. nur eine Leistung von 8 MIPS, ein gängiger PC Prozessor kommt auf die 1000-fache Leistung. Damit kann man auch hohe Datenraten effizient komprimieren und so die Datenrate senken.

Menschen können selbst entscheiden, ob sich ein Foto lohnt – dieser Vorteil wird aber mit immer besseren Vorhersagen über die Bewölkung durch Wettervorhersagen aber immer kleiner.

Für eine bemannte Station bekommt man wegen der Öffentlichkeitswirksamkeit mehr Gelder.

Als Knackpunkt, wie die Station wohl arbeitet, ist ein Auftrag der für eine Subkapsel ausgegeben wurde, die mit der Progress transportiert wird. Es ist eine Kapsel die den Wiedereintritt überlebt und einen Fallschirm ausstößt. Zwei weitere Systeme sind ein Kaltgassystem zur Lageänderung und ein Antrieb zum Abbremsen.

Warum sollte aber eine Progress kleine Subkapseln – anscheinend nicht nur eine, sondern mehrere mitführen? Nun um etwas zur Erde zurückzubringen. Die Progress ist ein unbemannter Transporter der an der geplanten Raumstation andockt und sie versorgt. Kosmonauten könnten die Kapseln aus dem Frachtraum der Progress entnehmen, befüllen, über die Luftschleuse ins All aussetzen. Das Kaltgassystem könnte auf Sicht fernbetätigt werden, um den Antrieb gegen die Bahnrichtung zu positionieren. Entsprechende Vehikel mit Kaltgasantrieb zur Inspektion der ISS wurden angedacht und innerhalb der Station auch erprobt. Russland dürfte also über diese Technologie im Bilde sein.

Doch was kann die Kapsel zurückbringen? Materialproben? Möglich, allerdings stand diese Forschung nie bei Russland im Fokus, genauso wenig wie biologische oder medizinische Proben. Fotografischen Film, wie ihn die Foton Satelliten (ebenfalls mit Rückkehrkapseln) einsetzten, dürfte heute nicht mehr zum Einsatz kommen. Doch es gibt eine Möglichkeit große Informationsmengen auf kleinstem Raum mit geringem Gewicht zu speichern: SSD. In Form von SATA-SSD liegt heute der Rekord bei (im freien Handel käuflichen bei 15 Terabyte und eine solche SSD wiegt gerade mal 70 g. Selbst der Sensor von Worldview benötigt fast 10.000 s um sie zu füllen. Noch kleiner sind SSD im M2-Format als Platine, doch die sind nicht hotswap-fähig. Denn ich denke Russland wird die Strategie fahren wie Deutschland/USA bei der SRTM Mission. Bei dieser Radar-Kartierungsmission eines Space Shuttles hatten die Astronauten nur die Aufgabe, die Bänder im Bandrekorder laufend zu wechseln - ähnlich könnten zwei an einen Rechner angeschlossene NAS alternativ betrieben werden. Eines zeichnet auf, ein zweites wird mit neuen SSD bestückt oder beschriebene SSD werden entnommen. Eine Kapsel könnte Hunderte dieser SSD transportieren, eine Progress sicher mehrere, vielleicht sogar ein Dutzend dieser Kapseln, sodass bei wöchentlichem Abwurf einer Kapsel eine Mission alle drei bis vier Monate nötig ist – ein ähnliches Intervall wie bei Mir und der Versorgung der ISS und eine Woche ist auch das Intervall das früher zwischen Start eines Aufklärungssatelliten und Landung der Kapsel vergingen.

Die Station könnte am Anfang aus dem Basisblock bestehen, der alle Systeme für die Kosmonauten hat, dieses Element FGB ist das Kernstück der Mir und auch des russischen Teils der ISS (Swesda). Er bietet sechs Koppelstellen. An einer wird ein „Forschungsmodul“, eigentlich aber militärisches Modul mit den Optiken angekoppelt. Das ISS-Pendant wäre Nauka. Es könnte um weitere „Forschungsmodule“ ergänzt werden, die z.B. abbildende Radargeräte beinhalten oder Antennen für die elektronische Aufklärung. Denkbar wären auch IR-abbildende Systeme mit aktiver Kühlung für die das Kühlmittel von Progress gebracht wird, entsprechend der Kamera NICMOS bei Hubble.

Russland müsste zwar mehrere Progress- und Sojusstarts pro Jahr durchführen, würde aber dafür ein kompletten Kommunikationsnetzwerk einsparen, kännte die Nachteile ihrer Aufklärungssatelliten kompensieren, die zudem nicht so langlebig sind wie westliche Gegenstücke. Die Sensoren können leicht auf den neuesten Stand gebracht werden, ohne jedes Mal einen neuen Satelliten zu starten, bei dem die Sensoren nur geringen Anteil an den Kosten haben. Die Optik ist dagegen weitestgehend unveränderlich. Schon seit Jahrhunderten kann man beugungsbegrenzte Optiken bauen.

Angesichts der Serienbauweise der Progress- und Sojusraumschiffe kann sich dieses Konzept sicher rechnen, zumal es eben noch den Vorteil gibt, das man immer noch damit Eindruck schinden kann, dass man eine eigene Raumstation hat. Das die neue Raumstation nicht einfach nur eine Kopie von Mir ist, dafür sprechen auch die Kosten. Russland nennt 3 Milliarden Dollar für die Station. Für die Fertigung von Swesda zahlte die NASA 250 Millionen Dollar. Gut das ist 20 Jahre her, aber bei der zwölffachen Summe ist das sicher mehr als nur der Inflationsausgleich.

20.7.2021: 250.000 Dollar zum Verjuxen

Heute steht ja nun der erste bemannte Flug der „New Shepard“ an, mit Jeff Beos – Firmengründer von Blue Origin und Milliardär dank der Gründung von Amazon. Weitere Passagiere sind sein Bruder Mark Bezos, und da er ja Richard Branson, Firmengründer von Virgin Galactics, ebenfalls milliardenschwer, wenngleich nicht so reich wie Bezos nicht mehr darin schlagen kann, der erste Tourist zu sein der das Weltall erreicht – zur Diskussion darüber verweise ich auf meinen kürzlichen Blog – gibt es zwei weitere Passagiere, die neue Altersrekorde setzen. Wally Funk wird mit 82 Jahren den bisherigen Rekord von John Glenn überbieten. Oliver Daemen wird mit 18 Jahren den Rekord von German Titow – immerhin gehalten seit 1961 – unterbieten. Für die doppelte Rekordunterbietung verzichtete sogar der ominöse Ersteigerer des vierten Sitzplatzes der 28 Millionen Dollar einbrachte – ich vermute es ging ihm mehr um Zeit mit Bezos, die er ja auch in der Flugvorbereitung hat. Vielleicht gab es auch einen Rabatt, damit er den Platz für Daemen freimacht.

Da dies der erste Flug der New Shepard mit Besatzung ist, ist die Premiere noch etwas interessanter als beim SpaceShip Two, das ja vorher schon mit Testpiloten die Zielhöhe von 80 km erreicht hat.

Inzwischen betreiben die beiden Firmen auch vergleichende Werbung, wie sie in den USA erlaubt ist, so wie in dieser Grafik.

Offen ist, was ein Ticket bei der New Shepard kostet und wie viele Reservierungen Blue Origin hat. Darüber hüllt sich die Firma in Schweigen, was aber im Prinzip für alles gilt. Niemand weiß wie weit die Entwicklung der New Glenn ist und die technischen Parameter der New Shepard sind auch unbekannt. Immerhin künden sie nichts an, das sie nicht halten können, anders als andere Milliardäre. Ich vermute aber, ein Ticket wird teurer als bei Virgin Galactics sein. Dafür gibt es mehrere gute Gründe:

Es wäre interessant zu erfahren, was ein Ticket kostet und wie viele Personen bisher die Firma auf ihrer Reservierungsliste hat.

Immerhin weiß man dies von Virgin Galactics. Dort kostet ein Ticket 250.000 Dollar und es gibt 600 Reservierungen. Seit ich diese beiden Zahlen kenne, treibt mich eine Frage um – wer bezahlt diese Summe für den kurzen Flug. Er dauert zwar 90 Minuten, aber ein Großteil davon entfällt auf die Phase, die der eines Flugzeug ähnelt, also heraufschleppen mit dem Mutterschiff auf 15 km Höhe und nach der ballistischen Phase die Landung wie ein Flugzeug. Nur einige Minuten entfallen auf den angetriebenen Teil des Flugs und die anschließende ballistische Phase mit Schwerelosigkeit.

Sicher, es gibt genügend Leut,e die sich das leisten können. Für einen Multimillionär ist die Ausgabe wahrscheinlich gemessen am Vermögen nicht größer als wie für einen Otto-Normalverbraucher die Ausgaben für eine Kreuzfahrt. Viele Leute geben für etwas Exklusives auch Unsummen aus. Da muss man nicht umgebaute A-3xx Flugzeuge für Scheichs bemühen, es gibt genügend Leute, die geben auch 500 Euro für eine Flasche Wein aus, deren Mehrwert gegenüber einer 20 Euro Flasche wahrscheinlich nicht 25-mal so groß ist, ebenso gibt es genügend Käufer von Luxusprodukten wie Rennwagen, Kopfhörer die mehrere Tausend Euro kosten, etc.

Der wesentliche Unterschied und der Grund warum ich den Wein erwähne, ist aber die Dauer. Von einem Porsche hat man dauerhaft was. Der Trip ins All ist schnell beendet, ja selbst an der Flasche Wein hat man mehr als an dem Flug, wenn man berücksichtigt das man die wohl nicht innerhalb einer Minuten runter bechert.

Ich bin sparsam erzogen worden und das prägt mich bis heute. Daher ist es mir fremd Unsummen für ein nur kurzes Vergnügen zu blechen. Im Gegenteil, dann fühle ich mich unwohl, anstatt das ich Freude empfinde. Auf dem Rummelplatz war für mich die Tüte gebrannte Mandeln oder Zuckerwatte immer interessanter als die Fahrt mit dem Skooter oder Karussell.

Ich habe mir daher die Frage gestellt, wie ich wohl reagieren würde, wenn ich 250.000 Dollar unter denselben Bedingungen ausgeben müsste also konkret:

Vieles wofür ich gerne Geld ausgeben würde, darunter auch das, was ich mal mit meinem kleinen Vermögen anstrebe – eine Stiftung die ein Teleskop für die Forschung finanziert, fällt so weg, denn davon hat die Öffentlichkeit ja was. Eingefallen sind mir zahlreiche kleine Dinge, die ich mir leisten könnte, aber nichts kostet auch nur ansatzweise so viel.

Schon gar nichts ist es für mich das Geld nur für Vergnügungen, also nicht Dinge auszugeben an denen man dauerhaft was hat, wie einen Freizeitpark exklusiv für eine bestimmte Zeit zu mieten oder alleine sich um die Welt schippern lassen.

Das teuerste was mir einfiel, was nur für mich wäre, wäre der Umbau meines Untergeschosses oder des Gartens so, das ich ein eigenes Schwimmbad hätte. Angesichts dessen das ich zwischen März 2020 und Juni 2021 insgesamt zehn Monate nicht Schwimmen konnte, mein Lieblingssport, ist das nicht so uninteressant. Doch dann müsste ich auch den laufenden Betrieb inklusive Heizungskosten und Wasser finanzieren, sodass es wohl dann eher ein größerer Pool wäre der einen Bruchteil der Summe kostet.

Eas mir schließlich einfiel, aber in der Zielsetzung nicht mit dem Flug vergleichbar ist (da ein dauerhaftes Vergnügen), wäre eine eigene Sternwarte. Der Großteil würde auf die baulichen Arbeit entfallen, für die man dann einen großzügig und Risiken abdeckenden Kostenvorschlag bräuchte denn man müsste ja alles vorfinanzieren und was man nicht zu 250.000 Dollar braucht fällt ja definitionsbedingt weg. Dass wräe das Observatorium mit Kuppel, Anbindung an Strom, notfalls mit Solar-Inselanlage, dazu ein Grundstückskauf, denn in meiner Wohngegend stehen zu viele Häuser (oder man baut die Sternwarte auf das Dach rauf, doch ob da das Bauamt mitspielt, wäre zu bezweifeln. Dann käme noch ein oder mehrere Instrumente dazu, sowie entsprechende Kameras und Computerausrüstung. Nach oben ist auch bei Amateuren keine Grenze gesetzt. Selbst bei Teleskopen, die nicht auf Kundenwunsch gefertigt werden, kann man heute bis zu 127.000 Dollar ausgeben.

Aber man sieht, so wirklich Geld verprassen kann ich nicht. Vieles was ich mit der Summe machen würde, erfüllt die Bedingungen nicht. Ich würde das Geld wahrscheinlich zum Teil spenden, zum Teil in Umweltprojekte stecken und zum Teil anlegen, so wie ich es auch bisher mit meinem Einkommen tue.

Doch was ist mit euch? Was würdet ihr machen, wenn ihr diese Option hättet, also 250.000 Dollar nur für euch auszugeben, unter den obigen Randbedingungen? Ich bin gespannt auf eure Vorschläge.

22.7.2021: Weltraumtourismus

Nun ist ja Jeff Bezos geflogen – den Webcast fand ich eher uninformativ. Aus der Kapsel gab es überhaupt kein Video und die Kommentatorin mag zwar wahnsinnig begeistert gewesen sein, (obwohl dies der 16 Flug einer New Shepard ist) hat aber wenig erhellendes beigetragen. Nun ja, ich vermute Bezos bezahlt ihr den gleichen Hungerlohn, wie seinen Amazon Mitarbeitern, dafür bekommt man kein qualifiziertes Personal. Ich werde Bezos mal aufgrund der Daten des Videos einen Vorschlag für eine verbesserte Version seiner New Shepard in einem der nächsten Blogs unterbreiten. Außerdem muss ich mal Musk und SpaceX loben – sie haben zum einen einen besseren Kommentator, vor allem aber sind alle ihre Daten auch in den Webcasts metrische Angaben. Hier musste man von Meilen pro Stunde und Höhe in Fuß umrechnen. Dabei hätte ich mir gerade von Blue Origin, die ja Wert drauf legen, dass die Gipfelhöhe die Grenze überschreitet, die international akzeptiert ist, erwartet das man auch internationale Einheiten nimmt und keine provinzielle US-Einheiten. (für alle Schlaumeier: ja Myanmar ist der zweite Staat der noch dieses Einheitensystem verwendet, spielt in der Forschung und Technik aber jetzt nicht die erste Geige).

Im Radio kam das der Markt für Weltraum bis 2030 nach einer Prognose auf 3 Milliarden Dollar pro Jahr umfasst.

Nun gibt es bis jetzt vier Anbieter die alle auch gebuchte Flüge haben oder schon durchgeführt haben:

Roskosmos mit der Sojus

Roskosmos hat über Kooperationspartner in den USA bis zur Fertigstellung der ISS regelmäßig Weltraumtouristen zur ISS gebracht. Sie nutzen aus, dass solange eine bestimmte Ausbaustufe nicht erreicht war, die Stammbesatzung auf zwei Personen beschränkt war. Da eine Sojus aber drei Personen transportieren konnte, nutzte man den dritten Sitz für den Transport von Touristen aus (allerdings nicht nur, auch Astronauten flogen auf diesen Kurzzeittrips mit). Wie heute sind etwa 1 Woche lang die Besatzung an Bord der ISS, die mit dieser Sojus zurückkehrt (die Raumschiffe haben nur eine begrenzte Lebensdauer) und die neue Besatzung die mit der Sojus startete. Solange kann eine dritte Person auf der Station bleiben.

Nun, da die USA gleich zwei eigene Raumschiffe haben die beide vier Astronauten befördern (Kosmonauten werden wohl nicht mitfliegen) fallen rein rechnerisch pro Jahr sechs Sitzplätze weg. Diese kann man für Weltraumtouristen nutzen. Bei der ersten Mission gibt es gleich eine Premiere – Russland verzichtet auf den Copiloten und es ist nur ein ausgebildeter Astronaut an Bord. Würde Russland, das dauerhaft machen, wären es sogar acht Sitzplätze.

Für die Sojus spricht, dass sie bewährt und sicher ist. Wir hatten 2018 erstmals seit Jahrzehnten einen Fehlstart der Trägerrakete und das Rettungssystem hat einwandfrei funktioniert und die Insassen in Sicherheit gebracht. Es ist in ihr beengter und Start und Landung sind etwas ruppiger als wie mit einer Atlas oder Falcon 9. Für die meisten Touristen die nicht aus Russland kommen dürfte das Haupthindernis sein, das bisher Roskosmos hohe Anforderungen an die Kandidaten stellte. Sie mussten zumindest das Basistraining durchlaufen. Das ist zeitintensiv und die gesamte Kommunikation ist in russisch, auch mit allen Personen denen sie im Sternenstädtchen begegnen. Englisch als Sprache sprechen dagegen die meisten – entweder als Muttersprache oder als erste Fremdsprache. Eine Mission ist bisher fest gebucht.

SpaceX und die Crew-Dragon

Die Crew Dragon wurde von SpaceX im Auftrag der NASA entwickelt. Daher kann man davon ausgehen, das sie den strengen NASA-Anforderungen an Sicherheit entspricht. SpaceX ist in der komfortablen Lage, das die Trägerrakete zu 70+ Prozent wiederverwendet wird, die Kapsel inzwischen auch weitestgehend. Verloren geht nur der Trunk, die Verbindung zur Rakete und bei der unbemannten Version auch Stauplatz für Fracht. Natürlich muss vieles ersetzt werden – Hitzeschutzschild, Außenverkleidung und geprüft werden, aber billiger als eine neue Kapsel wird es in jedem falle sein.

Die Crewed Dragon kann theoretisch sieben Personen befördern, allerdings werden es bei ISS Missionen und Tourismusflügen nur vier sein. Ich denke auch nicht das wir mehr sehen werden, denn die Angabe stammt aus der frühen Entwicklung und inzwischen wurde sie auf vier Personen ausgelegt, sodass eventuell man nicht einfach noch drei Plätze einbauen kann. Drei sind Touristen, einer ist ein ausgebildeter Astronaut. Gebucht sind bisher vier Missionen, davon zwei die nicht zur ISS führen.

Boeing und der Starliner

Das Konkurrenzmodell von Boeing ist der Starliner. Bisher gibt es keine Verlautbarungen der Firma, ob man damit Tourismusflüge durchführt. Ich würde es aber nicht ausschließen. Wahrscheinlich erhält Boeing wie SpaceX die Erlaubnis die Kapsel mehrmals für NASA-Missionen zu benutzen – selbst wenn nicht, könnte sie die Kapsel immer noch anbieten. Ansonsten ähnelt vieles der Dragon. Auch hier vier Sitzplätze obwohl auf sieben Personen ausgelegt. Immerhin hat Boeing auch daran gedacht, die drei Sitzplätze die wegfallen, für Fracht zu nutzen. Diese Masse und den Stauraum könnten Tourismusflüge dann für Vorräte für längere Missionen nutzen sofern es jemand lange in einer kleinen Kapsel aushält. Alternativ können sie die Kosten für die Nutzung der ISS senken indem sie selbst ihre Versorgung mitbringen. Eine reguläre Versorgung der ISS durch den Starliner hat die NASA ausgeschlossen, aus formalen Gründen – der Vorschlag passte nicht zu den Richtlinien von CRS2.

Die Ticketpreise für die NASA sind, da die Trägerrakete schon teurer und nicht wiederverwendbar ist deutlich höher: 90 Millionen Dollar gegenüber 55 Millionen Dollar. Doch ich sehe Potenzial für eine Preissenkung. SpaceX darf bisher die Kapsel erneut verwenden. Boeing bisher nicht. Das gilt aber nicht für den Tourismus. Zudem hat die Atlas eine niedrige Startrate. Einige Tourismusmissionen pro Jahr würden die Starts durch höhere Stückzahl verbilligen, sodass der Abstand sicher kleiner wird.

Virgin Galactic und SpaceShip Two

Virgin Galactic arbeitet schon mit dem zweiten Spaceship – das erste war um das Konzept zu prüfen, konnte aber noch keine Passagiere befördern. Anders als bei allen anderen Vehikeln handelt es sich um ein Flugzeug, das wie das Raketenflugzeug X-15 von einem Trägerflugzeug auf 15 km Höhe geschleppt wird. Dort wird es ausgeklinkt und zündet einen hybriden Antrieb (HTPB als fester Brennstoff und NTO als Oxidator). So wird eine ballsichere Bahn mit einer Gipfelhöhe von 80 km erreicht. Danach landet das SpaceShip Two im Gleitflug. So dauert ein Flug rund 90 Minuten. Sechs Personen können mitfliegen, davon vier Passagiere. Die Zeit in der Schwerelosigkeit ist wegen der geringen Gipfelhöhe kürzer als beim Konkurrenten Blue Origin. Dafür hat die Firma mehr verkaufte Tickets – 600 Kunden, jedes Ticket 250.000 Dollar teuer.

Blue Origin und die New Shepard

Die New Shepard ist eine LOX/LH2 angetriebene Rakete, die eine Kapsel auf eine Suborbitale Bahn bringt. Beim ersten Flug mit Personen fand die Trennung in rund 30 km Höhe statt. Die Kapsel erreicht eine Gipfelhöhe von über 100 km, so gibt es längere Zeit Schwerelosigkeit als beim SpaceShip Two. Danach landet sie an einem Fallschirm. Die Rakete landet separat mit ihrem Triebwerk. Das hat zwei Vorteile: Zum einen ist es weniger risikoreich, die Kapsel mit dem Fallschirm zu landen. Zum anderen benötigt die Rakete ohne Kapsel weniger Treibstoff für die Landung. Dafür passen in die Kapsel nur vier Personen. Sie haben dafür große Panoramafenster für eine gute Aussicht, während es bei SpaceShip Two nur kleine Fenster, wie in einem Flugzeug sind. Wie teuer ein Sitzplatz ist weiß man nicht, doch Bezos sagt, man habe annähernd 100 Mill. Dollar an Reservierungen. Aufgrund des komplexeren Gefährts und weniger Personen pro Flug würde ich aber einen Sitzplatz bei Blue Origin deutlich teurer als beim Konkurrenten einstufen. Selbst bei dem gleichen Preis entspricht dies nur 400 Tickets, also ein Drittel weniger als beim Konkurrenten.

Die ISS und Tourismus

Die ISS wird gerne als eine Raumstation gesehen, ist es aber nicht. Nach den Verträgen zerfällt die ISS in einen russischen und westlichen Teil. Als Russland Weltraumtourismus betrieb, war die NASA nicht begeistert davon, konnte es aber letztendlich nicht verhindern. Nur mussten sich die Touristen vor allem im russischen Segment aufhalten. Seit US-Firmen dieselbe Möglichkeit haben, hat sich die Haltung – wen wundert es – völlig geändert. Man hat die ISS für Tourismus geöffnet. Ja sogar Förderaufträge für kommerzielle Module nur für Touristen vergeben. Es gibt eine Preisliste, die inzwischen aktualisiert und angehoben wurde – meiner Ansicht nach ist sie aber noch nicht kostendeckend, dazu muss man nur vergleichen, was die NASA pro Kilogramm Frachtransport zahlt und was sie von den Touristen verlangt.

Sojus können wie bisher am russischen Segment andocken und Dragon/Starliner haben denselben Koppeladapter mit dem sie im westlichen Teil andocken können. Bisher sind nur Kurzzeitmissionen geplant. Im Prinzip wären auch längere Aufenthalte möglich, doch benötigt man dafür eine Behausung. Bisher waren ja auch immer kurzzeitig vier Personen an Bord.

Noch sind die Ressourcen begrenzt. Das zeigt auch das Diagramm auf der Preisliste. Das könnte sich mit eigenen Modulen für Touristen ändern. Für die Missionen ohne ISS Andocken spricht neben einem anderen Erlebnis – es sind polare Bahnen möglich, wo man die ganze Erde sehen kann oder elliptische mit einem höheren Apogäum auch das jede Mission zu der ISS mindestens 10 Millionen Dollar an Basiskosten kostet.

Langfristig könnte man natürlich eine kommerzielle Station etablieren, doch sehe ich dies nicht bis 2030. Das ist einfach erklärbar. Eine eigene Station benötigt nicht nur ein Wohnmodul, das man auch an die ISS ankoppeln könnte. Man benötigt eine eigene Lebenserhaltung, Stromversorgung, Antriebssystem. Das kostet viel mehr als das Wohnmodul und man muss die Station regelmäßig versorgen und das wird viel teurer als die Ressourcen der ISS mitzubenutzen.

Aufteilung des Marktes

Angesichts dessen, das ein Sitzplatz für die NASA mindestens das 220-fache eines Suborbitaltourismus Trips kostet, denke ich das den größten Umsatz die Orbitalflüge generieren, auch wenn es viel weniger Kunden gibt. Um zwei Flüge von SpaceX pro Jahr zu kompensieren, müsste Virgin Galactics täglich starten und das bei einem Hybridmotor der nur bei der Herstellung mit HTPB befüllt werden kann und nicht sehr oft wiederverwendet werden kann. Bisher vergingen Monate zwischen zwei Flügen, auch beim Konkurrenten Blue Origin. Dessen Rakete muss man zwar nur auftanken, aber die Kapsel sicher inspizieren und mit neuem Fallschirm versehen. Ich würde annehmen, das operationell die Firmen einen Flug pro Woche abwickeln können. Virgin Galactics bräuchte so drei Jahre um ihre Aufträge abzuwickeln. Das wäre ein Umsatz von 50 Millionen Dollar pro Jahr. Dagegen bringt bei 55 Millionen Dollar pro Sitzplatz ein einziger Dragon Einsatz 155 Millionen pro Jahr. 10 Flüge jeweils von Boeing und SpaceX pro Jahr und man käme auf die 3 Milliarden Umsatz pro Jahr – das ist eine durchaus machbare Zahl. Beide Firmen können diese Anzahl an Trägerraketen fertigen und jedes Raumschiff kann mehrmals eingesetzt werden. Schon 1966/7 kam die NASA auf 10 Geminimissionen in 20 Monaten – und da war nichts wiederverwendbar.

Ob es dazu kommt, ist offen. Meiner Ansicht nach nicht. Denn dieselbe Studie die 3 Mrd Umsatz vorhersagt, prognostiziert auch 20 Mrd. Dollar Umsatz durch Suborbitalreisen – also mit einem Raumschiff in maximal 1 Stunde um die halbe Welt. Die werden aber nur erreicht bei einem Ticketpreis von 2.500 Dollar. Und wenn hier die Annahme schon so optimistisch ist, das man diesen Preis erreicht (also 100-mal weniger als heute bei Virgin Galactics und das bei einer 4-mal höheren Geschwindigkeitsanforderung – ein Flug des Starships mit 100 Passagieren würde dann nur so viel kosten wie ein Suborbitalticket bei Virgin Galactics) dann nehme ich auch an, das dieser Optimismus auch für den Weltraumtourismus gilt. Ich denke, man wird vier bis sechs Orbitalmissionen pro Jahr haben, entsprechend einem Umsatz von maximal 1 Milliarde Dollar pro Jahr.

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