Artemis 1

Missionsemblem
Missionsdaten (geplant)
Mission	Artemis 1
Raumfahrzeug	Orion
Trägerrakete	SLS Block 1
Besatzung	(unbemannt)
Start	16. November 2022, 06:04 Uhr (UTC) (geplant)[1]
Startplatz	Kennedy Space Center, LC-39B
Landung
Landeplatz	Pazifischer Ozean
Flugdauer	26–28 oder 38–42 Tage[2]
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Artemis 1 (zuvor Exploration Mission 1, englisch für „Erkundungsmission 1“, kurz EM-1; früher Space Launch System 1 oder SLS-1) ist die Missionsbezeichnung für den zweiten unbemannten Flug des US-amerikanischen Raumschiffs Orion. Die Mission ist Teil des Artemis-Programms der NASA. Sie soll am 16. November 2022^[1] starten. Das Raumschiff soll in einen hohen Mondorbit eintreten und wieder zur Erde zurückkehren. Es handelt sich um den ersten Start des neuen Trägersystems Space Launch System (SLS) und der von Airbus gebauten Orion-Antriebs- und Versorgungseinheit ESM.

Missionsziele

Ziel der Mission ist ein erster unbemannter Test des neuen Raumfahrzeugs und aller Systeme im Weltraum. Dazu gehören das Zusammenspiel des US-amerikanischen Kommandomoduls mit dem europäischen Servicemodul, Tests der Manövrierfähigkeit im Mondorbit und die Bewährungsprobe des Hitzeschildes beim Wiedereintritt mit einer Geschwindigkeit, die deutlich höher ist als die bei einer Rückkehr aus dem Erdorbit. Zugleich ist es auch der Erstflug des neuen Trägersystems SLS.

Um die Strahlungsexopsition für zukünftige Mondmissionen zu messen, fliegen drei Strahlungsmesspuppen als „Besatzung“ mit. Zwei weibliche Puppen die sogenannten #LunaTwins (Helga und Zohar)^[3][4] fliegen im Rahmen des MARE^[5]-Experiments des DLR mit. Eine dieser Puppen trägt eine Schutzweste, die andere keine. Partner des MARE-Experiments sind die israelische Raumfahrtagentur ISA, der israelische Industriepartner StemRad, der die AstroRad-Schutzweste entwickelt hat, sowie Lockheed Martin und die NASA. Die dritte Puppe ist von der NASA.

Die Erkenntnisse aus dieser Mission sind eine wichtige Grundlage für den ersten bemannten Flug, der derzeit als Artemis 2 für Mai 2024 Die Kategorie:Wikipedia:Veraltet nach Mai 2024 existiert noch nicht. Lege sie mit folgendem Text {{Zukunftskategorie|2024|5}} an.^[6] geplant ist.

Vorbereitung

Orion soll mit einer SLS-Rakete in der Konfiguration Block 1 gestartet werden. Diese besitzt eine vom Space-Shuttle-Außentank abgeleitete Hauptstufe mit vier gebrauchten RS-25D-Triebwerken, die bereits mit dem Shuttle zum Einsatz kamen. Hinzu kommen zwei ebenfalls auf dem Space-Shuttle-System basierende, verlängerte Feststoffbooster und eine auf der Delta IV basierende Oberstufe.

Im November 2018 wurde das Servicemodul des Orion-Raumschiffs für die EM-1-Mission von Bremen, wo es am Airbus-Standort gefertigt wurde, zum Kennedy Space Center (KSC) in den USA geliefert.^[7] Mitte 2020 kamen dort auch die Einzelteile der beiden Feststoffbooster an.^[8] Die erste Raketenstufe wurde ab 2019 zusammengebaut und von Januar bis März 2021 getestet.^[9][10][11]

Startverschiebungen

Dieser Artikel oder Abschnitt bedarf einer Überarbeitung: Sämtliche Startterminverschiebungen vor August fehlen. Sollte ursprünglich 2017 starten. Die Verschiebung bzgl. Nicole ist inhaltlich falsch. Startverschiebung war am 8. November, erste Begutachtung nach dem Sturm am 10.
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Ein Startversuch am 29. August 2022 wurde abgebrochen, als ein Triebwerk laut Messung über der maximal zulässigen Temperaturgrenze lag. Die Untersuchung ergab, dass ein Temperatursensor fehlerhaft war bzw. fälschlicherweise eine hohe Temperatur für Triebwerk 3 anzeigte. Weitere technische Schwierigkeiten betrafen eine elfminütige Kommunikationsverzögerung zwischen dem Raumfahrzeug und der Bodenkontrolle, ein Treibstoffleck und einen Riss im Isolierschaum der Verbindungsstücke zwischen den Flüssigwasserstoff- und Flüssigsauerstofftanks.^{[12][13][14][15]}

Ein daraufhin auf den 3. September 2022 verschobener Start wurde wenige Stunden vor der geplanten Durchführung abgesagt, weil die NASA ein Leck an einem Wasserstoff-Tankschlauch fand und mehrere Versuche scheiterten, dieses Problem zu lösen.^[16][17]

Am 24. September wurde der Start auf einen späteren Termin verschoben, nachdem sich in der Karibik der Hurrikan Ian gebildet hatte, für den eine Entwicklung zum schweren Hurrikan erwartet wurde.^[18] Am 26. September wurde angesichts des nahenden Sturms damit begonnen, die Rakete wieder vom Startfeld zum Vehicle Assembly Building zu bringen.^[19] Am 28. und 29. September überquerte der Hurrikan dann Florida von Südwest nach Nordost.^[20]

Nach „Ian“ brachte Hurrikan „Nicole“ erneut den Zeitplan der Mondmission durcheinander. Am 8. November wurde der 16. November 2022 als neues Startdatum angekündigt.^[1] Man beschloss aufgrund der Erwartung, dass „Nicole“ nur die Hurrikankategorie I erreichen wird, die inzwischen wieder auf der Startrampe befindliche Trägerrakete dort zu lassen. Die Rakete war bis dahin bereits viermal zwischen dem Vehicle Assembly Building und der Rampe hin- und hertransportiert worden. Diese Belastung durch den Transport halte sie nur noch einmal aus, ohne relevante Schäden zu bekommen. Nachdem „Nicole“s Böen von bis zu 161 km/h (in 142 m Höhe am Startfeld gemessen) leichte Schäden an der Trägerrakete verursachten, musste der wegen „Ian“ bereits auf den 14. November verlegte Start erneut aufgeschoben werden. Voraussetzung für den Start am 16. November ist, dass die Schäden durch Hurrikan „Nicole“ bis dahin behoben sind.^[21]

Missionsverlauf

Geplante Flugbahn von Artemis 1

SLS mit Orion-Kapsel im Vehicle Assembly Building im März 2022

Animationen der Flugbahn von Orion bei Artemis I
Lila: Orion sowie deren Flugbahn
Grün: Mond sowie dessen Umlaufbahn
Blauer Punkt: Erde

Animation der Flugbahn von Artemis I im Bezugssystem Erde

Animation der Flugbahn von Artemis I im Rotierenden Bezugssystem Erde-Mond

Orion soll vom Kennedy Space Center Launch Complex 39 in einen niedrigen Erdorbit gestartet werden. Die Oberstufe bringt das Raumschiff aus der Parkbahn auf Kurs zum Mond. Nachdem Orion dort angekommen ist, bremst das Raumschiff mit seinem eigenen Antrieb ab (engl.: „Lunar Orbit Insertion“, LOI), um nach einem weiteren Manöver in einen entfernten rückläufigen Orbit (engl.: „Distant Retrograde Orbit“, DRO) mit einem Aposelenum von 70.000 km über der Oberfläche einzuschwenken. Nach einem sechstägigen Aufenthalt in dieser Umlaufbahn führt Orion eine weitere Triebwerkszündung durch und soll dann wieder zur Erde zurückfliegen. Versorgt und angetrieben wird die Kommandokapsel dabei von einem auf dem europäischen ATV basierenden Servicemodul (engl.: „European Service Module“, ESM), welches vor dem Wiedereintritt in die Erdatmosphäre abgetrennt wird und verglüht. Beim Wiedereintritt wird die Kapsel erstmals bei etwa 40.000 km/h höchsten Belastungen ausgesetzt sein, bevor sie an Fallschirmen hängend im Pazifischen Ozean wassern soll.^[22][23] Insgesamt soll die Mission etwa 4 bis 6 Wochen dauern.

Alternativer Missionsverlauf

Unter dem politischen Druck des Wahlkampfs für die Präsidentschaftswahl in den Vereinigten Staaten 2020 wurde eine Aufteilung und Umbuchung der Mission auf die Trägerraketen Falcon Heavy und/oder Delta IV Heavy erwogen, um den damaligen Plantermin Juni 2020 einhalten zu können. Das Orion-Raumschiff und das ESM wären dann getrennt in eine niedrige Erdumlaufbahn gebracht worden, um dort – mittels eines noch zu entwickelnden Mechanismus – zu docken und anschließend auf den Transferorbit zum Mond einzuschwenken.^[24] Diese Idee wurde jedoch zumindest für EM-1 wieder verworfen.^[25]

Sekundäre Nutzlasten

Stufenadapter mit den Cubesats

Neben dem Orion-Raumschiff sollen mit dem ersten Start des SLS auch 10 Cubesats gestartet werden, darunter mehrere kleine Mondsonden.^[26] Die Cubesats haben 6U- oder 12U-Format.^[27]

Im Einzelnen sind dies:

• Zwei Nutzlasten aus dem NextSTEP-Programm der NASA:
  • LunIR (vormals Skyfire) – ein von Lockheed Martin gebauter CubeSat für eine Untersuchung der Mondoberfläche im Vorbeiflug.
  • Lunar IceCube – ein von der Morehead State University in Kentucky gebauter CubeSat für die Suche nach Eis und anderen Ressourcen aus einem ca. 100 km hohen Mondorbit.
• Zwei Nutzlasten im Rahmen der Forschungen der NASA für die bemannte Raumfahrt:
  • Der Near-Earth Asteroid Scout (NEA Scout) soll einen Asteroiden untersuchen, fotografieren und die Position bestimmen.
  • BioSentinel soll mit Hefen den Einfluss von Strahlung im Weltraum auf lebende Organismen bestimmen.
• Zwei wissenschaftliche Nutzlasten der NASA:
  • CuSP – eine „Weltraumwetterstation“ zur Messung von Teilchen und magnetischen Feldern im All, auch in Hinsicht auf ein zukünftiges Netzwerk solcher Stationen.
  • LunaH-Map soll Wasserstoff innerhalb von Mondkratern und anderen permanent im Schatten gelegenen Regionen am Südpol des Mondes kartieren.
• Missionen von internationalen Partnern:
  • ArgoMoon (Argotec/Italien) – Navigation in der Nähe der SLS-Oberstufe
  • Equuleus (JAXA/Japan) – Messungen der Plasmasphäre der Erde
  • Omotenashi (JAXA/Japan) – ein preiswerter Mondlander, einzige Mondlandung im Rahmen der Artemis-1-Mission
• Eine weitere Nutzlast wurde 2017 durch das NASA-Programm Cube Quest Challenge bestimmt:^[28]
  • Team Miles von einem Team um das Unternehmen Fluid and Reason in Tampa – Erprobung eines Plasmaantriebs im Tiefraum^[29]

Die Cubesats sollen nach der Trennung des Orion-Raumschiffs von der Oberstufe und bei ausreichendem Sicherheitsabstand ebenfalls von der Oberstufe getrennt werden. Sie werden mit einem Federmechanismus von dem Orion-Stufenadapter getrennt und in eine Bahn ausgesetzt, die am Mond vorbeiführt. Der weitere Flug und eventuell nötige Bahnänderungen finden dann unabhängig voneinander statt.^[30][27]

Vier weitere Cubesats sollten mit Artemis 1 starten, wurden aber nicht rechtzeitig bis zum Stichtag 26. September 2021 fertiggestellt:^[31]

• Lunar Flashlight soll Eisablagerungen auf dem Mond finden und Regionen bestimmen, in denen sich ein Abbau lohnen könnte.
• Earth Escape Explorer (CU-E³) der University of Colorado Boulder – ein Satellitenpaar zur Erprobung von Kommunikationstechnik in einer Sonnenumlaufbahn^[32]
• Cislunar Explorers der Cornell University in Ithaca – Erreichen einer Mondumlaufbahn per Wasserantrieb^[33]

Weblinks

• NASA: Artemis 1 (englisch)
• NASA: Orion-Raumschiff (englisch)
• NASA: Space Launch System (englisch)

Einzelnachweise