Der gefährlichste Moment der Artemis-II-Mission ist nicht der Start oder die Mondumlaufbahn, sondern der endgültige Abstieg. Wenn die Orion-Raumsonde vom Mond zurückkehrt, wird sie mit einer Geschwindigkeit von mehr als 30-facher Schallgeschwindigkeit in die Erdatmosphäre einschlagen und die Besatzung extremer Hitze und starkem physischen Druck aussetzen.
Der endgültige Ansatz: Missionskontrolle und -vorbereitung
Die Zielgerade der zehntägigen Mission beginnt mit einer koordinierten Aktion zwischen Flugleitern und der vierköpfigen Besatzung: Commander Reid Wiseman, Pilot Victor Glover, Christina Koch und Jeremy Hansen.
Wenn sich die Mission ihrem Ende nähert, führt die Missionskontrolle der NASA einen genauen Ablauf aus:
– Letzte Lenkungsverbrennung: Eine kleine Triebwerksverbrennung im Weltraum wird die Orion-Kapsel auf eine bestimmte Erholungszone im Pazifischen Ozean westlich von San Diego, Kalifornien, richten.
– Vorbereitung der Besatzung: Sobald die Astronauten aus dem Schlaf geweckt werden, werden sie über die örtlichen Wetterbedingungen informiert und angewiesen, alle losen Ausrüstungsgegenstände zu sichern, bevor sie ihre Druckanzüge anziehen.
– Systemredundanz: Ingenieure werden die Ersatzflugsoftware aktivieren, um sicherzustellen, dass sich die Kapsel im Falle eines Ausfalls des Primärcomputers autonom durch die Atmosphäre steuern kann.
Lehren aus Artemis I: Lösung der Hitzeschild-Herausforderung
Das Wiedereintrittsprofil für Artemis II wurde stark von den Lehren beeinflusst, die während der unbemannten Artemis-I-Mission gewonnen wurden. Während dieses Fluges stellten die Ingenieure fest, dass Teile des Hitzeschilds der Orion beim Sinkflug unerwartet abbrachen.
Als Ursache wurde ein Aufbau von Gasdruck während eines „Sprung“-Eintritts identifiziert – ein Manöver, bei dem die Kapsel leicht von der Atmosphäre abprallt, um Geschwindigkeit zu verlieren. Während NASA-Beamte betonten, dass dieser Schaden keine Gefahr für eine Besatzung darstellte, handelt es sich dennoch um eine kritische technische Hürde.
Um dieses Risiko zu mindern, hat sich die NASA für einen „erhobenen“ Wiedereintrittsansatz entschieden, anstatt den bei Artemis I verwendeten Deep Bounce zu wiederholen.
Dieser sanftere Weg beinhaltet das Ein- und Austauchen in die Atmosphäre mit weniger dramatischen Anstiegen und Abfällen, wodurch die Intensität der Gasdruckspitzen verringert und die Temperaturen in einem sichereren, vorhersehbareren Bereich gehalten werden.
Die Physik des Wiedereintritts: Plasma und G-Kraft
Der Übergang vom Weltraum in die Erdatmosphäre ist eine gewaltige physikalische Transformation. Etwa 20 Minuten vor Eintritt löst sich das Servicemodul, das die Solaranlagen und den Hauptmotor enthält, und verglüht in der Atmosphäre. Dadurch bleibt die Mannschaftskapsel in Ruhe, um sich den Elementen zu stellen.
Der Abstieg beinhaltet mehrere extreme physikalische Phänomene:
– Extreme Geschwindigkeit: Orion wird mit etwa 25.000 Meilen pro Stunde in die Atmosphäre eintreten und möglicherweise eine Geschwindigkeit von Mach 39 erreichen – was die Rekorde der Apollo-Missionen übertrifft.
– Wärmeintensität: Wenn die Luft vor der Kapsel komprimiert wird, steigen die Temperaturen auf etwa 5.000 Grad Fahrenheit, wodurch eine Plasmahülle entsteht, die die Funkkommunikation kurzzeitig unterbrechen kann.
– Körperliche Belastung: Die Besatzung wird etwa 3,9 G ausgesetzt sein, was bedeutet, dass sie fast das Vierfache ihres eigenen Körpergewichts spürt, das sie in ihre Sitze drückt.
The Splashdown: Vom Feuerball zum Ozean
Sobald das Raumschiff durch atmosphärische Reibung genügend Geschwindigkeit verloren hat, wird eine mechanische Sequenz den endgültigen Abstieg bewerkstelligen:
1. Drogue-Fallschirme: Zwei kleine Fallschirme werden ausgefahren, um die Ausrichtung der Kapsel zu stabilisieren.
2. Hauptfallschirme: Drei große orangefarbene Fallschirme öffnen sich schrittweise, um das Fahrzeug auf eine überlebensfähige Geschwindigkeit zu verlangsamen.
3. Kontrollierter Aufprall: Kleine Triebwerke neigen die Kapsel, um sicherzustellen, dass sie im optimalen Winkel auf die Wellen des Pazifiks trifft.
Nach der Wasserspritze wird die NASA die Kapsel etwa zwei Stunden lang überwachen, um sicherzustellen, dass sich die Innentemperaturen stabilisieren, während das Fahrzeug im Meer abkühlt.
Schlussfolgerung
Der Wiedereintritt der Artemis II stellt eine anspruchsvolle Verschmelzung modernster Physik und raffinierter Technik dar. Durch die Anpassung der Flugbahn an frühere Probleme mit dem Hitzeschild will die NASA den „Feuerball“ sicher navigieren und ihre Besatzung von der Mondgrenze zur Erde zurückbringen.
