Im Gegensatz zu den Command Service Modules der Apollo-Missionen, die mit Wasserstoff-Brennstoffzellen betrieben wurden, ist das Orion MPCV ein solarbetriebenes Fahrzeug. Die charakteristischen Solarmodule im X-Wing-Stil können nach vorne oder hinten geschwenkt werden, um die Belastung der Sonde bei Manövern mit hohem Schub zu verringern.
Es kann sechs Astronauten bis zu 21 Tage lang ins All befördern. Die bevorstehende unbemannte Artemis-1-Mission könnte jedoch bis zu 42 Tage dauern.
Auch im Gegensatz zu Apollo ist Artemis ein internationales Projekt. Das Orion MPCV besteht aus einer in den USA gebauten Kapsel für die Astronauten und einem in Europa gebauten Servicemodul, das Kraftstoff, Wasser, Luft, Solarsysteme und Raketentriebwerke enthält.
Die Abhängigkeit der Sonne von Strom bringt einige Einschränkungen mit sich, wann Artemis-1 starten kann, da die Geometrie von Erde und Mond so sein muss, dass das Orion-Raumschiff zu keinem Zeitpunkt während des Fluges länger als 90 Minuten im Schatten liegt Sonne.
Das früheste Startfenster öffnet am 29. August um 8:33 Uhr EST, mit weiteren Fenstern am 2. und 5. September.
Bahnbrechender Flug
Die SLS wird Orion in die Umlaufbahn bringen, wo ihre Kernstufe verworfen und in den Ozean geworfen wird. Die meiste Energie, die benötigt wird, um ein Raumfahrzeug zum Mond zu fliegen, wird in dieser ersten Flugphase verbraucht, um eine niedrige Erdumlaufbahn zu erreichen.
Orion wird dann von der zweiten Stufe der SLS, der intermediären kryogenen Antriebsstufe (ICPS), aus der Umlaufbahn geschoben und in eine mondgebundene Umlaufbahn geschoben.
Orion wird sich dann von der ICPS trennen und in den kommenden Tagen zum Mond segeln. Der Start ist normalerweise einer der riskantesten Teile der Raumfahrt, insbesondere für eine neue Rakete. Wenn Artemis-1 erfolgreich die Erdumlaufbahn erreicht, wird dies ein wichtiger Meilenstein für das Projekt sein.
Während der Mission wird Orion auch zehn Minisatelliten, bekannt als CubeSats, einsetzen. Einer, BioSentinel, wird Hefe enthalten, um zu beobachten, wie die Mikrogravitation und die Strahlungsumgebung des Mondes das Wachstum von Mikroorganismen beeinflussen.
Ein anderes, NEA Scout, wird ein Sonnensegel aufstellen und dann zu einem nahe gelegenen Asteroiden fliegen, um es aus nächster Nähe zu untersuchen. In der Zwischenzeit wird IceCube den Mond umkreisen und nach Eisablagerungen auf oder in der Nähe der Oberfläche suchen, die von zukünftigen Astronauten genutzt werden könnten.
Der Eintritt in die Mondumlaufbahn erfolgt nur 60 Meilen über der Mondoberfläche. Orion wird seine Triebwerke an Bord abfeuern, um das Raumschiff zu verlangsamen und es von der Schwerkraft des Mondes im Orbit einfangen zu lassen.
Er wird den Mond in einer ungewöhnlichen, entfernten rückläufigen Umlaufbahn umkreisen – in der entgegengesetzten Richtung zur Rotation des Mondes. Diese spezielle Umlaufbahn wurde ursprünglich ausgewählt, um Orion als Teil einer jetzt abgebrochenen Mission zu testen, um zu lernen, wie man Asteroiden umleitet.
Während dieser Phase wird Orion bis zu 70.000 km vom Mond entfernt sein und damit die weiteste Entfernung von der Erde erreichen, die jemals für ein für Menschen geeignetes Raumschiff erreicht wurde. Wenn Astronauten an Bord wären, hätten sie einen weiten Blick auf die ferne Erde und den Mond.
Orion wird zwischen sechs und 23 Tagen in der Umlaufbahn um den Mond bleiben, danach wird es seine Propeller erneut zünden, um aus der Umlaufbahn des Mondes zu beschleunigen und sich auf eine Rückkehr in die Umlaufbahn der Erde zu begeben.
Die Mondoberfläche kann tagsüber 120°C erreichen und nachts auf -170°C abfallen. Solche großen Temperaturänderungen können eine erhebliche thermische Ausdehnung und Kontraktion von Materialien verursachen, daher musste das Orion-Raumschiff aus Materialien gebaut werden, die erheblichen thermischen Belastungen standhalten können, ohne zu versagen.
Ein Ziel der Mission ist es, dies zu überwachen und vor allem sicherzustellen, dass die atembare Atmosphäre in der Kapsel durchgehend aufrechterhalten wird.
In der Entfernung zum Mond würden sich Astronauten auch außerhalb des Magnetfelds der Erde befinden, das uns normalerweise vor kosmischer Strahlung schützt. Die Strahlung im Weltraum ist ein ernstes Problem für zukünftige bemannte Missionen zum Mond.
Die längste Apollo-Mission (Apollo 17) dauerte 12,5 Tage – Orion wird drei- bis viermal so lange im Weltraum sein. Ingenieure werden daher auch die Strahlungsumgebung in der Kapsel genau überwachen.
Bei der Rückkehr zur Erde trennt sich die Orion-Besatzungskapsel vom Servicemodul, das entsorgt wird, und tritt dann in die durch den Hitzeschild geschützte Atmosphäre ein. Es wird absteigen und Fallschirme einsetzen, um auf See zu landen.
Tatsächlich ist dies der kritischste Teil der Mission: sicherzustellen, dass die Kapsel die hohen Wiedereintrittsgeschwindigkeiten eines vom Mond zurückkehrenden Raumfahrzeugs überstehen und dann sicher landen kann.
Dazu muss der Hitzeschild Temperaturen von 2750 °C aushalten, während Orion mit 24.500 Meilen pro Stunde langsamer wird – das ist deutlich höher als die Temperaturen, die auftreten, wenn Raumfahrzeuge aus der niedrigen Erdumlaufbahn zurückkehren.
Unter der Annahme eines erfolgreichen Starts am 29. August wäre die Landung am 10. Oktober.
Artemis 2, dessen Start derzeit für 2024 geplant ist, wird vier Astronauten zu einem Mondflug in rund 9.000 km Höhe über der Mondoberfläche befördern.
Die Astronauten auf Artemis 2 werden die Rekordhalter für die größte Entfernung von der Erde, die jemals von Menschen erreicht wurde.
Die NASA hat auch gerade eine kurze Liste von Landeplätzen in der Nähe des Südpols des Mondes für die erste Mondlandemission Artemis 3 angekündigt, mit dem Ziel, dort bis 2025 Menschen zu landen. Ob sie dieses Ziel erreichen, wird letztendlich davon abhängen, wie die Dinge für Artemis 1 laufen .
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