Hält der Hitzeschild? Vier Astronauten vor dem Höllenritt durch die Erdatmosphäre

Nasa-Chef Jared Isaacman gratulierte der „Artemis 2“-Crew zur Umrundung des Mondes auf der Plattform X und gab gleich zu bedenken: „Diese Mission ist erst dann beendet, wenn sie sicher an Fallschirmen im Pazifik gelandet ist.“

Tatsächlich steht den vier Astronauten nach einhelliger Ansicht von Experten die risikoreichste Phase der gesamten Mission noch bevor. Der Hitzeschild der „Orion“-Kapsel muss extremen Temperaturen beim Wiedereintritt in die Erdatmosphäre standhalten. Andernfalls könnte das historische Vorhaben der Nasa am Ende in einer Katastrophe enden.

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Nachdem sich die Kapsel mit den vier Astronauten bis auf 406.771 Kilometer von der Erde entfernt hatte und damit einen neuen Rekord aufstellte, begann am Ostermontag der Rückflug zur Erde. Nach dem Drehbuch soll die Kapsel am Freitag gegen 17 Uhr Ortszeit nach einem Höllenritt durch die Erdatmosphäre vor der US-Westküste in der Nähe von San Diego in Kalifornien im Pazifik an drei Fallschirmen landen.

Etwa 40 Minuten vor der Wasserung beginnen die unmittelbaren Vorbereitungen der Landung. Zunächst wird das von den Europäern gebaute Servicemodul ESM, das bei der Mission für die Kapsel Antrieb, Strom und Treibstoff lieferte, abgesprengt und verglüht. Die „Orion“-Kapsel taucht dann etwa 20 Minuten vor der Wasserung mit dem Hitzeschild nach vorn in etwa 122 Kilometern Höhe mit 40.000 km/h in die Erdatmosphäre ein.

Die Astronauten Christina Koch, Victor Glover, Reid Wiseman und Jeremy Hansen sind die ersten Menschen seit über 50 Jahren, die sich wieder in der Nähe des Mondes befanden.

Dann beginnt die Bewährungsprobe für den Hitzeschutzschild mit fünf Metern Durchmesser. Nasa-Offizielle gehen davon aus, dass alles planmäßig funktioniert, während ehemalige Nasa-Ingenieure, Ex-Astronauten und externe Experten Zweifel haben. Sie forderten im Vorfeld explizit eine weitere unbemannte Testmission, doch die Nasa lehnte ab.

Der Grund für das heiß diskutierte Thema: Die Nasa hat erst mit fast anderthalbjähriger Verspätung eingeräumt, dass es bei der unbemannten „Artemis 1“-Mission 2022 an mehr als 100 Stellen zu Rissen, Abplatzungen und einem ungleichmäßigen Abbrand beim Hitzeschild kam. Gase, die beim Verdampfen des Hitzeschildmaterials entstanden, konnten nicht richtig entweichen, bauten Druck auf und führten zu Materialabtrag. Der Schild hatte zwar seine Schutzaufgabe erfüllt, aber die Schäden waren größer als erwartet. Ein Bericht eines Gutachterteams war an einigen Stellen geschwärzt, woraufhin der Nasa ein Mangel an Transparenz vorgeworfen wurde.

Für die jetzt zu Ende gehende „Artemis 2“-Mission wurde jedoch keine Neukonstruktion des Hitzeschilds in Auftrag gegeben, was sehr teuer gewesen wäre und die Mission um Jahre verzögert hätte.

Stattdessen wird die Flugroute zum Wiedereintritt gegenüber „Artemis 1“ mit einem steileren Einstieg und damit kürzerer Belastungsphase geändert. Angeblich sinkt die Belastungszeit mit hohen Temperaturen von 14 auf acht Minuten. Die Nasa behauptet, das Risiko für die Crew auf ein akzeptables Maß gesenkt zu haben, während Kritiker wie der Ex-Astronaut Charlie Camarda, der 2005 mit dem Space Shuttle unterwegs war, die Entscheidung als verrückt bezeichnen. Selbst begrenzte Abplatzungen würden ein Totalversagen riskieren. Die Kritiker unterstellen der Nasa „motiviertes Wunschdenken“ zugunsten des „Artemis“-Zeitplans. Die US-Weltraumbehörde ziehe nicht die richtigen Schlüsse aus früheren Katastrophen, heißt es bei den Kritikern.

So zerbrach 2003 das Space Shuttle Columbia beim Wiedereintritt in die Erdatmosphäre, weil durch ein Loch in der Tragfläche heißes Plasma in den Flügel eindrang und die Aluminiumstruktur schmolz. Die sieben Astronauten an Bord starben. Bei der Katastrophe des Space Shuttle Challenger 1986 starben ebenfalls sieben Astronauten, als die Raumfähre 73 Sekunden nach dem Start explodierte, weil ein Dichtungsring am Booster versagte und heiße Verbrennungsgase austraten.

Die Kritiker argumentieren, dass bei der „Artemis 1“-Mission unerwartete Schäden ermittelt wurden, sie aber als „akzeptabel“ eingestuft werden, anstatt das Hitzeschildmaterial grundlegend zu ändern. Das ist erst mit der „Artemis 3“-Mission im kommenden Jahr geplant.

Derzeit hat die „Orion“-Kapsel einen sogenannten ablativen Hitzeschild aus jenem Avocat-Material, das schon beim „Apollo“-Programm verwendet wurde. Es handelt sich um ein Material, das bei extremer Hitzebelastung kontrolliert „abbrandet“ und dabei eine schützende Schicht bildet und Wärme durch Gase und Verdampfung ableitet. Das Material soll Oberflächentemperaturen von mehr als 2700 bis 2800 Grad Celsius aushalten, wie sie beim Wiedereintritt aus einer Mondmission auftreten. Beim Space Shuttle oder der Dragon-Crew-Kapsel von SpaceX liegen die Oberflächentemperaturen beim Hitzeschild mit etwa 1600 Grad Celsius erheblich niedriger, weil sie aus geringerer Höhe mit einer niedrigeren Eintrittsgeschwindigkeit in die Atmosphäre eintauchen.

Nasa-Chef Isaacman ist davon überzeugt, dass der Hitzeschutzschild bei der „Artemis 2“-Mission wie gewünscht funktionieren wird. „Wir haben volles Vertrauen in das ,Orion‘-Raumschiff und seinen Hitzeschild, der auf einer rigorosen Analyse und der Arbeit außergewöhnlicher Ingenieure basiert, die den Daten während des gesamten Prozesses gefolgt sind“, erklärt Amerikas oberster Raumfahrtchef. Er betonte, dass es beim Wiedereintritt in die Erdatmosphäre aus einer Mond-Mission keine Alternative gibt – der Hitzeschild muss funktionieren, es gebe keine zweite Chance, „keinen Plan B“.

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