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Mondmission: Auf dem Weg zur ersten Mondstation

Am 18. Mai 1969 startete mit Apollo 10 die Generalprobe für die erste Mondlandung. Inzwischen sind 50 Jahren vergangen - und die Menschheit schickt sich an, den lange vergessenen Erdtrabanten endlich wieder zu besuchen. Denn die NASA will schon in wenigen Jahren eine lunare Orbitalstation konstruieren und die europäische Weltraumagentur ESA plant ein "Mond-Dorf". Wie aber könnte eine erste Mondstation aussehen?

Entwurf einer ESA-Mondstation
Wie könnte die erste Mondbasis aussehen? So stellt die europäische Raumfahrtagentur ESA sich diese Station vor.

Der Mond ist unser nächster Begleiter im All und doch haben ihn erst zwölf Menschen betreten – und das ist schon Jahrzehnte her. Denn nachdem der prestigeträchtige Wettlauf zum Mond gewonnen war, schien der Erdtrabant kein sonderlich lohnendes Ziel mehr: Karg, ohne Atmosphäre und mit extremen Temperaturschwankungen ist er eher der Inbegriff der Lebensfeindlichkeit und Ödnis. Seit 1972 hat der Mond daher keinen menschlichen Besuch mehr erhalten.

Warum wollen wir zurück zum Mond?

Doch das soll sich nun schon bald ändern. Gleich mehrere Raumfahrtbehörden und auch einige private Unternehmen haben angekündigt, dass sie schon bald wieder Astronauten zum Mond schicken wollen. Im Gegensatz zu den Stippvisiten der Apollo-Missionen ist das Ziel nun jedoch eine längere, vielleicht sogar dauerhafte Präsenz von Menschen auf dem Erdtrabanten. Schon Mitte der 2020er Jahre könnten erste Astronauten wieder ihren Fuß auf den Mond setzen.

Beim neuen Run auf den Mond geht es um handfeste wirtschaftliche und technische Vorteile – unter anderem in Form von Rohstoffen: Im Regolith des Erdtrabanten haben sich wertvolle Hightech-Rohstoffe wie Iridium und andere seltene Metalle angereichert. Zudem gibt es dort Helium-3, ein auf der Erde extrem seltenes Isotop des Edelgases Helium, das für viele technische Anwendungen benötigt wird.

Eine weitere Motivation für die neuen Raumfahrtpläne ist die Bedeutung des Mondes als strategischer Standort: Er kann als Plattform für bemannte Missionen zum Mars und darüber hinaus dienen, weil die geringe Mondschwerkraft den Treibstoffbedarf der Raketen drastisch senkt. Auch die Erkundung des Weltraums mit Teleskopen und anderen Observatorien könnte vom Mond aus vorangetrieben werden. Denn gerade die Rückseite des Mondes bietet eine perfekte Abschirmung vor allen irdischen Störeinflüssen.

NASA-Entwurf einer Raumstation in der Mondumlaufbahn
Der ehrgeizige Missionsplan der NASA sieht vor, dass bereits 2022 mit dem Bau einer Raumstation im Mondorbit begonnen wird.

Die Pläne: Raumstation im Mondorbit und ein "Mond-Dorf"

Wie aber könnten die ersten neuen Mondmissionen aussehen? Die US-Raumfahrtbehörde NASA plant eine Mission in zwei Schritten:  Bereits 2022 sollen erste Astronauten in die Mondumlaufbahn fliegen und dort einen "lunaren Gateway" etablieren – eine Raumstation im Mondorbit. Ähnlich wie die internationale Raumstation ISS soll diese Raumstation nach und nach aus einzelnen Modulen zusammengesetzt werden und wachsen. Im Jahr 2024 soll dann die erste Landung auf dem Erdtrabanten erfolgen. Anvisiertes Landegebiet ist der lunare Südpol.

Allerdings: Dieser Zeitplan ist extrem ehrgeizig – um es vorsichtig auszudrücken. Denn bisher hat die NASA keine Rakete, die stark genug wäre, um ein Raumschiff zum Mond zu bringen. Das Space Launch System (SLS) und die Orionkapsel haben zwar erste Tests hinter sich, geflogen ist das SLS aber bisher nicht. Ob die NASA diesen von US-Präsident Donald Trump eingeforderten Zeitplan halten kann oder ob sie möglicherweise auf Raketen von privaten Anbietern zurückgreifen muss wie die Falcon Heavy von Space X, ist noch offen.

Etwas weniger konkret sind die Mondpläne der europäischen Raumfahrtagentur ESA: Sie möchte auf dem Erdtrabanten eine Station in Form eines "Mond-Dorfes" errichten, die für verschiedene Nationen und Zwecke offen sein soll. Diese Mondstation könnte zunächst von Robotern und unbemannte Rovern begonnen werden, und dann durch menschliche Astronauten nach und nach ergänzt werden. "Der große Vorteil dieses Konzepts ist, dass wir am Anfang keine gigantischen Gelder benötigen", erklärt ESA-Generalsekretär Jan Wörner.

Visualisierung eines Monddorfes der ESA
Einer der Pläne der europäischen Raumfahrtagentur ESA sieht eine Station in Form eines "Mond-Dorfes" vor, das bei Bedarf jeweils um neue Module erweitert werden könnte.

Wie könnte eine erste Mondstation aussehen?

Der Mond ist kein sehr gastlicher Ort: Es gibt keinen Sauerstoff, keine schützende Atmosphäre und auch kein Magnetfeld. Astronauten sind daher der harten kosmischen Strahlung, dem Bombardement durch Meteoriten und den extremen Temperaturschwankungen zwischen Tag und Nacht schutzlos ausgesetzt. Eine Mondbasis muss daher vor all diesen Unbilden schützen. Aber wie?

Eine Idee ist es, einfach schon vorhandene Schutzräume zu nutzen – Höhlen. Denn urzeitliche Lavaströme haben auch auf unserem Trabanten große, langgestreckte Röhren im Untergrund hinterlassen, wie Daten von unbemannten Raumsonden nahelegen. Eine besonders große Lavahöhle liegt im lunaren Ozean der Stürme, wie Forscher 2017 entdeckten. Sie ist 50 Kilometer lang und bis zu einem Kilometer hoch und breit – groß genug für eine ganze Mondstadt.

Eine andere Möglichkeit ist es, die benötigten Schutzwände einfach selbst zu bauen – aus Mondstaub. Wissenschaftler arbeiten bereits an Methoden, um mithilfe von konzentriertem Sonnenlicht den lunaren Regolith zu einer Art Ziegeln zu brennen. Ein anderes Verfahren soll den Regolith mit einem speziellen 3D-Drucker zu Bausteinen formen. Auf diese Weise könnten Astronauten oder auch Roboter die Wände für eine Mondstation mit dem Material vor Ort konstruieren.

Moon-Mining-Pläne der NASA
Für dauerhaft besetzte Forschungseinrichtungen oder gar Siedlungen müssten künftige Mond-Astronauten die Ressourcen vor Ort nutzen.

Wasser, Luft und Energie

Doch es gibt noch eine Herausforderung zu lösen, wenn Menschen dauerhaft auf dem Mond leben sollen: die Versorgung mit Wasser, Atemluft, Strom und Nahrung. Denn diese Ressourcen komplett von der Erde herbeizuschaffen, wäre viel zu teuer und aufwendig. Deshalb müssen künftige Mond-Astronauten die Ressourcen vor Ort nutzen. Wasser könnten sie beispielweise aus Eis gewinnen, dass in den Kratern der lunaren Polargebiete und auch gebunden im Regolith vorkommt. Und hat man Wasser, dann kann man daraus aus Sauerstoff zum Atmen gewinnen, beispielsweise indem man das Wassermolekül spaltet.

Ebenfalls vor Ort vorhanden ist Energie – von der Sonne. Während des zwei Wochen dauernden Mondtages könnten Solarzellen kontinuierlich Elektrizität aus dem Sonnenlicht erzeugen. Ein Teil dieses Stromes müsste dann in Energiespeichern gelagert werden, um auch für die 14-tägige Mondnacht genügend Energie zu haben. Möglich wäre dies beispielsweise durch die solargetriebene Spaltung von Wasser in Sauerstoff und Wasserstoff: Während der Mondnacht werden diese Gase dann in Brennstoffzellen wieder rekombiniert und erzeugen so Strom.

Und sogar der Anbau von Gemüse wäre auf lunarem Regolith im Prinzip möglich, wie erste Experimente mit simuliertem Mondboden und speziellen Nährlösungen gezeigt haben. Allerdings: Zumindest ein Teil der Nahrungsmittel wird dennoch von der Erde herangeschafft werden müssen – mit hohem Aufwand. Für die künftigen Mondmissionen und Mondstationen muss langfristig daher in jedem Falle geklärt werden, ob Aufwand und Kosten wirklich den Nutzen aufwiegen.

Mehr zu den Plänen für Mondstationen und dem Überleben auf dem Mond lesen Sie im Dossier "Mondbasis Alpha" unseres Partners scinexx.

NPO, 17.05.2019
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