Blue Moon-Lander enthüllt. Wann wird er zum Mond fliegen?

Kürzlich besuchte NASA-Administrator Nelson Blue Origin und das Unternehmen nutzte die Gelegenheit, um ein maßstabsgetreues Modell der Frachtversion der Mondlandefähre Blue Moon vorzustellen. Dieser Frachtlander trägt den Namen „Blue Moon MK1“ und soll eine Reihe von Schlüsseltechnologien für den bemannten Lander Blue Moon MK2 überprüfen. Allerdings wurde noch nicht bekannt gegeben, wann die Blue Moon-Landefähre zum Mond fliegen wird, und der Zeitpunkt einer bemannten Mondlandung ist noch besorgniserregender.

Starke Ladekapazität

Als „Liebling“ des superreichen Bezos ist Blue Origin unter den kommerziellen Luft- und Raumfahrtunternehmen technologisch nur SpaceX unterlegen. Bezos nutzte seine Verbindungen auch für eine aktive Lobbyarbeit, indem er eine Runde der Ausschreibung für die bemannte Mondlandefähre der NASA zurückgewinnen und die Ausschreibung neu starten konnte. Im Mai 2023 setzte er sich gegen seine Konkurrenten durch und gewann die zweite Runde der NASA-Verträge für bemannte Mondlandefähren.

Rendering des Blue Moon MK1-Landers

Es ist kein Zufall, dass die Landesonde Blue Moon den Auftrag der NASA erhielt. Es handelt sich um eine hochmoderne, leistungsstarke Mondlandefähre, und obwohl es derzeit nur ein maßstabsgetreues Modell der Frachtversion gibt, ist die technische Leistung der Blue Moon MK1-Landefähre ziemlich erstaunlich. Laut Blue Origin soll die Landesonde Blue Moon MK1 künftig mit der von dem Unternehmen entwickelten New-Glenn-Rakete gestartet werden. Die Landesonde Blue Moon MK1 kann mit nur einer einzigen New-Glenn-Rakete gestartet werden. Dabei profitiert sie von der großen Verkleidung der New-Glenn-Rakete mit einem Durchmesser von 7 Metern und einer Länge von 21,9 Metern sowie ihrer enormen Tragfähigkeit von 45 Tonnen in einer niedrigen Erdumlaufbahn.

Volumen und Gewicht von „Blue Moon MK1“ sind wesentlich größer als bei bestehenden Landegeräten und auch seine Leistung ist sehr hoch. Die Blue Moon-Landefähre verwendet leistungsstarke Flüssigsauerstoff- und Flüssigwasserstoff-Treibstoffe in Kombination mit dem Wasserstoff-Sauerstoff-Motor BE-7 mit hohem spezifischen Impuls, sodass ihre Transportkapazität natürlich hervorragend ist. Auf der Website von Blue Origin wird stolz erwähnt, dass der Lander Blue Moon MK1 in der Lage ist, eine Nutzlast von bis zu 3 Tonnen an jeden beliebigen Ort auf dem Mond zu transportieren.

Die Daten zur 3-Tonnen-Fracht mögen langweilig erscheinen, aber der horizontale Vergleich ist ziemlich erstaunlich. Indiens Chandrayaan-3-Lander, der vor kurzem erfolgreich auf dem Mond landete, wog nur etwa 1,75 Tonnen. Die Ladekapazität der kleinen und mittelgroßen Landegeräte des US-Programms Commercial Lunar Payload Services ist sogar noch erschreckender. Der Mondrover Polar Exploration Rover, den die USA 2024 auf den Markt bringen wollen, wiegt lediglich 430 Kilogramm, und die großen Marsrover Curiosity und Perseverance wiegen nur etwa eine Tonne. Wenn nur Massenfaktoren berücksichtigt werden, kann der Frachtlander Blue Moon MK1 sieben Polar Exploration Rovers zur Mondoberfläche bringen. Selbst unter Berücksichtigung der Einschränkungen des Nutzlastvolumens ist es möglich, einen Mondrover zu transportieren, der viel größer ist als Curiosity. Darüber hinaus soll es zum Transport verschiedener logistischer Güter, der Infrastruktur für wissenschaftliche Mondforschungsstationen und -basen sowie verschiedener Nutzlasten für die wissenschaftliche Forschung eingesetzt werden, wodurch die Kapazitäten der USA in der wissenschaftlichen Mondforschung erheblich erweitert werden.

Leistungsstarke kritische Systeme

Auch technisch ist die Landesonde Blue Moon MK1 bemerkenswert. Blue Origin sagte, dass die erste Blue Moon MK1-Landefähre die Nummer MK1-SN001 trägt und eine reine Demonstrationsmission sein wird. Beginnend mit der Mission SN002 wird der Lander Kundennutzlasten transportieren, um kommerzielle Frachtdienste bereitzustellen.

Bei der Mission MK1-SN001 werden die wichtigsten Subsysteme der Blue Moon-Landefähre einer tatsächlichen Überprüfung unterzogen: das Wasserstoff-Sauerstoff-Triebwerk BE-7, die Steuerung des kryogenen Treibstoffs, die elektronische Flugsteuerung sowie die Kommunikations- und Navigationskontrollsysteme. Ziel ist es, die Zuverlässigkeit dieser wichtigen Subsysteme und die Machbarkeit des Gesamtdesigns der Landefähre nachzuweisen. Darüber hinaus soll die Fähigkeit überprüft werden, mit einer Genauigkeit von weniger als 100 Metern auf dem Mond zu landen.

Blue Origin entwickelt den fortschrittlichen, leistungsstarken Wasserstoff-Sauerstoff-Motor BE-7. Es nutzt 3D-Druck-/Additive-Manufacturing-Technologie, einen doppelten Expansionszyklus zur Zufuhr von Wasserstoff- und Sauerstofftreibstoffen sowie einen Vakuumschub von etwa 4,54 Tonnen. Die Gesamtkonstruktion des Motors ist sehr einfach und er verfügt über einen vakuumspezifischen Impuls von 453 Sekunden, der die Grundlage für die hohe Tragfähigkeit der Blue Moon-Landefähre bildet.

Um eine präzise Landung zu erreichen, entwickelt Blue Origin außerdem ein Geländepositionierungssystem mit Lidar. Das Landesystem wird während des routinemäßigen suborbitalen Flugs der New Shepard und anschließend auf der Mondlandefähre Blue Moon MK1 getestet. Blue Origin sagte, dass das in der Entwicklung befindliche Präzisionssystem für weiche Landungen die Abweichung der Landegenauigkeit auf einstellige Werte reduzieren könne.

Es ist keine Übertreibung zu sagen, dass die unbemannte Monderkundung der Vereinigten Staaten einen großen Sprung nach vorne machen wird, sobald die Landesonde Blue Moon MK1 Wirklichkeit wird. „Blue Moon MK1“ ist lediglich ein unbemannter Frachtenlander, während der Lander Blue Moon MK2 über eine stärkere Leistung verfügt. Es nutzt die In-Orbit-Nachschubtechnologie mit flüssigem Sauerstoff und flüssigem Wasserstoff auf äußerst aggressive Weise und verwendet mehrere BE-7-Triebwerke. Es ist in der Lage, vier Astronauten zur Mondoberfläche zu schicken und sie bei ihren Aktivitäten bis zu einem Monat lang zu unterstützen. „Blue Moon MK2“ wird auch als Frachtversion erhältlich sein, mit einer maximalen Tragfähigkeit von 20 Tonnen bei Wiederverwendung, die bei einmaliger Verwendung auf 30 Tonnen erhöht wird. Es ist in der Lage, ein 20 Tonnen schweres Mondwohnmodul zu transportieren und eine Mondbasis zu errichten.

Wann findet der Mondflug statt?

Die von Blue Origin eingeführte Blue Moon-Landefähre ist fortschrittlich und leistungsstark und kann die Anforderungen der US-amerikanischen Raumfahrt erfüllen – von der unbemannten Monderkundung kurzfristig über die bemannte Mondlandung mittelfristig bis hin zum Bau einer Mondbasis langfristig. Im Traum bin ich weit gelaufen, aber als ich aufwachte, lag ich immer noch im Bett. Gemessen an der Entwicklungsgeschichte von Blue Origin und der Landesonde Blue Moon hat die Landesonde Blue Moon noch einen langen Weg vor sich, bis ihr Traum wahr wird.

NASA-Chef besucht Modell der Blue Moon-Landefähre

Erstens gibt die Entwicklungsgeschichte der Blue Moon-Landesonde keinen Anlass zu Optimismus. „Blue Moon“ ist eigentlich kein neues Konzept, das nach dem Start des Artemis-Programms vorgeschlagen wurde. Bereits 2016 schlug Blue Origin die ehrgeizige Idee einer Blue Moon-Landefähre vor, und das Blue Moon-Projekt wurde 2017 offiziell der Öffentlichkeit vorgestellt. Die ursprüngliche Blue Moon-Landefähre konnte 4,5 Tonnen Nutzlast auf die Mondoberfläche bringen, und es wird behauptet, dass die erste Mondlandung im Jahr 2020 durchgeführt werden soll.

Als die Vereinigten Staaten ihr bemanntes Mondlandeprogramm starteten, machte Blue Origin energisch Werbung für die Blue Moon-Landefähre. Das Unternehmen stellte das Modell Blue Moon erstmals im Mai 2019 vor und gab an, dass es in der Lage sei, 6,5 Tonnen Nutzlast zum Mond zu transportieren. Die verbesserten bemannten und Frachtlandegeräte weisen eine stärkere Leistung auf.

Im Oktober 2019 übernahm Blue Origin die Führung und bildete mit Lockheed Martin, Northrop Grumman und Draper ein „Nationalteam“, um mit einem dreimoduligen Mondlandedesign um die bemannte Landesonde für das Artemis-Programm zu konkurrieren. Dieses Design unterscheidet sich stark vom früheren Blue Moon-Lander und verlor die Ausschreibung gegen die Mondversion von Starship. Nach einigen politischen Manövern erhielt Blue Origin erneut die Möglichkeit, ein Angebot abzugeben.

Im Jahr 2023 erhielt Blue Origin den Auftrag und feierte ein Comeback. Dieses Mal unterscheidet sich das Design der Blue Moon-Landefähre stark von der Vergangenheit. Das Design der Blue Moon-Landefähre wurde wiederholt geändert, und was jetzt ausgestellt ist, ist nur ein physisches Modell, nicht die tatsächliche Landefähre im Bauzustand. Angesichts der Tatsache, dass nach der Montage noch zahlreiche Tests erforderlich sind, sind die Aussichten auf den Entwicklungsfortschritt von „Blue Moon“ nicht optimistisch.

Darüber hinaus gibt es für die Blue Moon-Landefähre viele technische Hindernisse, den Mond zu erreichen. Die erste ist die New Glenn-Rakete, die als „Halterung“ dient. Der Erstflug der New-Glenn-Rakete war ursprünglich für 2020 geplant, wurde nun aber nach drei Verschiebungen auf 2024 verlegt, und weitere Verschiebungen sind nicht auszuschließen. Ein größeres Problem ist der Entwicklungsfortschritt der Blue Moon-Landefähre. Der Wasserstoff-Sauerstoff-Motor BE-7, die Kernantriebskraft von „Blue Moon“, hatte bis Ende März dieses Jahres lediglich mehr als 4.000 Sekunden Heißtests absolviert. Im Vergleich zu anderen Wasserstoff-Sauerstoff-Triebwerken der Oberstufe sind noch weitere Tests erforderlich, um seine Zuverlässigkeit zu bestätigen. Auch die Flugsteuerungs- und Flugbahnlageregelungssysteme von Blue Moon sowie die Präzisionslandetechnologie müssen so schnell wie möglich entwickelt werden. Laut einem Bericht der Aviation Week vom Oktober wurde die erste Mission des Blue Moon MK1-Landers von 2024 auf frühestens 2026 verschoben. Angesichts der Tatsache, dass die Entwicklungszeitpläne von Blue Origin schon immer Verzögerungen aufwiesen und unzuverlässig waren, ist es unwahrscheinlich, dass Blue Moon MK1-SN001 innerhalb von drei Jahren zum Mond fliegen wird.

Im Zeitplan des Artemis-Programms wird für die Mission Artemis 5 im Jahr 2029 die Landesonde Blue Moon MK2 verwendet, und die unbemannte Monddemonstration der Landesonde Blue Moon MK2 soll im Jahr 2027 stattfinden. Die Landesonde Blue Moon MK2 ist nicht nur größer, sie erfordert auch eine Auffüllung der Treibstoffe Flüssigsauerstoff und Flüssigwasserstoff im Orbit. Derzeit ist es sehr schwierig, flüssigen Sauerstoff und flüssigen Wasserstoff auf der Erde aufzutanken, und es ist sogar noch schwieriger, große Mengen an Wasserstoff- und Sauerstofftreibstoffen im Orbit aufzutanken. Es ist schwer vorstellbar, dass eine Blue Moon MK2-Landefähre im Jahr 2027 eine Mondlandung durchführen könnte, geschweige denn eine bemannte Mondlandung im Jahr 2029. Es ist bereits eine sehr optimistische Erwartung, dass die Blue Moon MK2-Landefähre in 10 Jahren in der Lage sein wird, bemannte Mondmissionen durchzuführen. (Autor: Zhang Xuesong, Bildquelle: Blue Origin, Gatekeeper: Jiang Fan, stellvertretender Direktor des Wissenschafts- und Technologieausschusses der China Aerospace Science and Technology Corporation)