Während sich die Artemis-II-Mission ihrem Ende nähert, sind alle Augen auf die Orion-Kapsel Integrity gerichtet. Während der Erfolg der Mission durch ihren Mondtransit bestimmt wird, kommt ihr gefährlichster Moment nicht im Weltraum, sondern bei ihrer Rückkehr zur Erde. Am Freitag gegen 20:07 Uhr. Um 17:00 Uhr EDT soll die Kapsel im Pazifischen Ozean vor der Küste von San Diego landen und die Astronauten Reid Wiseman, Christina Koch, Victor Glover und Jeremy Hansen nach Hause bringen.
Bevor es jedoch zu dieser Wiederherstellung kommen kann, muss die Besatzung den gewaltsamen Übergang vom Vakuum des Weltraums zur Reibung der Erdatmosphäre überleben.
Die Physik eines Feuerballs
Der Wiedereintritt ist ein Kampf gegen die Physik. Wenn ein Raumschiff wie Orion mit Hyperschallgeschwindigkeit auf die Atmosphäre trifft – für diese Mission wird eine Geschwindigkeit von fast 24.000 Meilen pro Stunde prognostiziert -, gleitet es nicht einfach hinein; es knallt in die Luft. Dies erzeugt einen starken Luftwiderstand und komprimiert die Luft vor dem Fahrzeug, wodurch eine Plasmahülle entsteht, die Temperaturen von 5.000 Grad Fahrenheit erreichen kann.
Ohne ein spezielles Abwehrsystem würde die Hitze das Raumschiff und seine Besatzung sofort verbrennen. Um dem entgegenzuwirken, nutzt die NASA einen ablativen Hitzeschild aus AVCOAT, einer speziellen Mischung aus Kieselsäure, Epoxidharz und Harzen. Dieses Material ist so konzipiert, dass es verkohlt, schmilzt und abblättert (ablatiert) und die zerstörerische Hitze beim Abbrennen physisch von der Kapsel wegleitet.
Lehren aus Artemis I: Eine technische Kontroverse
Die Zuverlässigkeit des Hitzeschilds von Orion ist Gegenstand heftiger Debatten in der Luft- und Raumfahrtbranche. Während der unbemannten Artemis-I-Mission im Jahr 2022 beobachtete die NASA eine unerwartete Anomalie: Der Hitzeschild brach und löste mehr Material aus, als von thermischen Modellen vorhergesagt wurde.
Im Zuge dieser Entdeckung stand die NASA vor einer entscheidenden Entscheidung. Anstatt den Schild neu zu entwerfen – ein Prozess, der sowohl kostspielig als auch zeitaufwändig gewesen wäre – entschieden sich die Ingenieure für eine flugbahnbasierte Lösung.
- Die Strategie: Missionsplaner haben den Wiedereintrittsweg so angepasst, dass der Hitzeschild für kürzere Zeit Spitzentemperaturen ausgesetzt ist.
- Das Ziel: Die thermische Belastung des vorhandenen Materials minimieren und gleichzeitig die Sicherheitsmargen des aktuellen Designs einhalten.
Während NASA-Beamte und unabhängige Experten wie Jud Ready vom Georgia Institute of Technology ihr Vertrauen in diese bodenerprobten Modelle zum Ausdruck bringen, hat die Entscheidung auf den Prüfstand gestellt. Kritiker, darunter der Hitzeschildexperte Ed Pope, argumentieren, dass die Anpassung der Flugbahn eher die Symptome als die Ursache behandle. Sie weisen darauf hin, dass die NASA bereits ein anderes Hitzeschilddesign und eine andere Formulierung für die bevorstehende Artemis-III-Mission plant, was darauf hindeutet, dass die Einschränkungen des aktuellen Designs implizit anerkannt werden.
Die „Blackout“-Periode
Selbst wenn der Hitzeschild hält, droht der Besatzung eine Zeit tiefer Isolation. Während die Kapsel durch die obere Atmosphäre stürzt, führt das das Fahrzeug umgebende Plasma zu einem Kommunikationsausfall. Die Missionskontrolle wird mehrere Minuten lang nichts von den Astronauten hören können, so dass die Besatzung und die Welt in angespannter Stille zurückbleiben.
Sobald die Kapsel die Hitze übersteht und ihre Geschwindigkeit verliert, wird der endgültige Sinkflug durch Triebwerke und eine Reihe von Fallschirmen bewältigt, wodurch das Schiff für den Pazifikabsturz auf deutlich beherrschbarere 17 Meilen pro Stunde abgebremst wird.
„Für mich wird das der stressigste Teil der gesamten Mission sein.“ — Jordan Bimm, Weltraumhistoriker
Fazit
Der Wiedereintritt von Artemis II stellt einen anspruchsvollen Test für die Fähigkeit der NASA dar, bekannte technische Risiken durch betriebliche Anpassungen zu bewältigen. Der Erfolg dieses Aufschwungs wird darüber entscheiden, ob die aktuelle Orion-Architektur wirklich für die vom Artemis-Programm versprochene nachhaltige menschliche Monderkundung bereit ist.
