Arbeiten Lander und Astronauten getrennt voneinander? Mal sehen, was Chinas vorläufiger Plan für eine bemannte Mondlandung sonst noch sagt

China hat einen vorläufigen Plan für eine bemannte Mondlandung bekannt gegeben. Demnach sollen noch vor 2030 Astronauten zum Mond geschickt werden, um dort wissenschaftliche Erkundungen durchzuführen. Anschließend soll der Bau einer Teststation für die wissenschaftliche Mondforschung geprüft werden. Welche Merkmale weist Chinas Plan für eine bemannte Mondlandung auf?

Geschrieben von Li Peng, Foto und Text bearbeitet von Chen Yongjie

Redakteur für neue Medien/Zhang Hongwei

Prüfungsexperten:

Pang Zhihao (Chefexperte für wissenschaftliche Kommunikation der National Space Exploration Technology)

China wird vor 2030 Astronauten zum Mond schicken! Vor Kurzem gab es tolle Neuigkeiten über Chinas Monderkundungsprojekt! Beachten! Wir sprechen von Astronauten, nicht von Sonden und Mondrovern!

„Unser Land plant, vor 2030 eine bemannte Mondlandung durchzuführen und wissenschaftliche Erkundungen durchzuführen. Danach werden wir den Bau einer Teststation für die wissenschaftliche Mondforschung prüfen und systematische und kontinuierliche Monderkundungen sowie damit verbundene technische Tests und Überprüfungen durchführen.“ Vor nicht allzu langer Zeit stellte Zhang Hailian, stellvertretender Chefdesigner des China Manned Space Engineering Office, auf dem 9. China (International) Commercial Space Summit in Wuhan den vorläufigen Plan für die Mondlandung vor.

Es wird davon ausgegangen, dass der vorläufige Plan meines Landes für eine bemannte Mondlandung darin besteht, zwei Trägerraketen zu verwenden, um die Mondlandefähre und das bemannte Raumschiff jeweils in die Erde-Mond-Transferbahn zu bringen. Das Raumschiff und die Landefähre werden sich in der Mondumlaufbahn treffen und andocken und die Astronauten werden vom Raumschiff aus in die Mondlandefähre einsteigen. Anschließend wird die Mondlandefähre im dafür vorgesehenen Bereich auf dem Mond landen und die Astronauten werden auf den Mond gehen, um wissenschaftliche Untersuchungen durchzuführen und Proben zu sammeln. Nach Abschluss der zugewiesenen Mission werden die Astronauten mit dem Lander in die Mondumlaufbahn fahren, um sich mit dem Raumschiff zu treffen und dort anzudocken. Anschließend werden sie mit den Proben im Raumschiff zur Erde zurückkehren. Berichten zufolge werden wir jeweils drei Astronauten entsenden, von denen zwei auf der Mondoberfläche landen werden, um wissenschaftliche Forschungen durchzuführen.

▲Darstellung der bemannten Mondmission Chinas (Fotoquelle: China Manned Space Engineering Office)

Warum zwei Raketen starten? Was sind die Vor- und Nachteile dieses Ansatzes? Welche weiteren technischen Schwierigkeiten müssen überwunden werden?

Wenn eine Rakete nicht ausreicht, verwenden Sie zwei.

Nach der Veröffentlichung des Plans waren viele Leute neugierig: Warum müssen wir zwei Trägerraketen einsetzen? Wäre es nicht besser, alles auf einmal zu starten? Laut einschlägigen Experten hängt dies eng mit den aktuellen Raketenkonstruktions- und -herstellungskapazitäten meines Landes zusammen. Berichten zufolge verfügt die bemannte Trägerrakete der neuen Generation vom Typ Langer Marsch 10, die mein Land für die Umsetzung des bemannten Mondlandeprojekts vorbereitet, über eine dreieinhalbstufige Konfiguration, einen Raketenkörperdurchmesser von fünf Metern, eine Höhe von etwa 92 Metern, eine Startmasse von etwa 2.187 Tonnen und einen Startschub von etwa 2.678 Tonnen. Seine Transportkapazität in der erdnahen Umlaufbahn beträgt 70 Tonnen und seine Transportkapazität in der Erde-Mond-Transferbahn beträgt etwa 27 Tonnen. Allerdings reicht diese Transportkapazität nicht aus, um eine neue Generation bemannter Raumfahrzeuge und Mondlandefähren gleichzeitig in die Mondumlaufbahn zu bringen. Aus diesem Grund hat mein Land einen Plan mit zwei Starts verabschiedet: Zuerst soll eine etwa 26 Tonnen schwere Mondlandefähre gestartet werden, und dann ein bemanntes Raumschiff mit einem Gewicht von über 20 Tonnen.

▲ Ein Modell der Trägerrakete Langer Marsch 10, ausgestellt in der Ausstellung „Träume vom Universum – Dreißig Jahre Erfolge im bemannten Raumfahrtprogramm Chinas“ (Fotoquelle: Visual China)

Der Forscher Pang Zhihao, der leitende Experte für wissenschaftliche Kommunikation der nationalen Weltraumforschungstechnologie, sagte, dass die Entwicklung von Schwerlastträgerraketen schwierig, zeitaufwendig und kostspielig sei. Durch den Einsatz von zwei Trägerraketen verringern sich die Anforderungen an die Tragfähigkeit der Rakete. Mein Land muss nicht warten, bis eine Schwerlastträgerrakete entwickelt ist, bevor es eine bemannte Mondlandung durchführen kann. Auf diese Weise kann mein Land den Traum einer bemannten Mondlandung vorzeitig verwirklichen. Darüber hinaus besteht das bemannte Raumschiff meines Landes der neuen Generation, das drei Astronauten befördern kann, aus einem Rettungsturm, einer Rückkehrkapsel und einem Servicemodul. Es verfügt über ein modulares Design, um sich an die Anforderungen erdnaher und tiefer Weltraummissionen anzupassen. Die Mondlandefähre besteht aus einem Mondmodul und einem Antriebsmodul, das zwei Astronauten zur Mondoberfläche schicken kann (ein weiterer Astronaut, der sich im bemannten Raumschiff in der Mondumlaufbahn befindet, leistet Unterstützungsdienste für die beiden Mondlandefähren). Der bemannte Mondrover wiegt etwa 200 Kilogramm und kann zwei Astronauten transportieren. Um die Sicherheit der Astronauten bei der Mondlandung zu gewährleisten, müssen neue Mondanzüge entwickelt werden. Der Mondanzug, den mein Land entwickelt, hat eine halbstarre Konfiguration und eine Einzelbetriebszeit von mindestens 8 Stunden. Es ist in der Lage, die Außenbordaktivitäten der Astronauten auf dem Mond zu unterstützen, darunter Arbeiten, Gehen, Klettern, Hocken, Fahren und die Mensch-Maschine-Zusammenarbeit.

Beginn der Ausschreibung von Forschungsnutzlasten für bemannte Mondlandungen

Da nun eine bemannte Mondlandung durchgeführt wird, ist die Durchführung möglichst vieler wissenschaftlicher Untersuchungen und Forschungen ein wichtiges Ziel der Aktion. Um eine schnelle Weiterverfolgung dieser Angelegenheit durch die relevanten Forschungseinrichtungen unseres Landes zu fördern, veröffentlichte das chinesische Büro für bemannte Raumfahrttechnik am 17. Juli die „Bekanntmachung zur Einholung von Vorschlägen für Nutzlasten zur Erforschung der Mondoberfläche für das bemannte Monderkundungsprojekt“. In der Ankündigung hieß es, dass zur vollständigen Ausnutzung der Ressourcen der Flugmissionen und zur Förderung der Monderkundung und wissenschaftlichen Forschung geplant sei, wissenschaftliche Nutzlasten auf der Mondlandefähre mitzuführen und entsprechende wissenschaftliche Erkundungsaktivitäten auf der Mondoberfläche durchzuführen. Derzeit werden Vorschläge für wissenschaftliche Nutzlasten eingeholt. Der Umfang dieser Ausschreibung umfasst wissenschaftliche Forschungseinrichtungen, Universitäten und High-Tech-Unternehmen mit eigenständiger Rechtspersönlichkeit. Mit anderen Worten: Solange Sie Interesse und Fähigkeiten haben, können Sie an Chinas bemanntem Mondlandeprojekt teilnehmen.

▲China hat die unbemannten Mondmissionen Chang'e 3 und 4 erfolgreich abgeschlossen (Fotoquelle: Visual China)

Es wird davon ausgegangen, dass die Nutzlasten drei Kategorien umfassen: wissenschaftliche Nutzlasten für unbemannte Mondflugmissionen, wissenschaftliche Nutzlasten für bemannte Mondflugmissionen und spezielle Nutzlasten für Bohrungen auf der Mondoberfläche. Die Grundanforderungen an die Nutzlast sind: Sie muss sich an der Spitze der wissenschaftlichen Mondforschung orientieren und über ausgeprägte Weitsicht und Innovation verfügen. Zu den Bezugsrichtungen zählen Mondgeologie und Mondphysik, Beobachtung und physikalische Forschung, Weltraumbiowissenschaften sowie Tiefenbohrungen auf dem Mond und Nutzung der Mondressourcen. Wie funktionieren diese Nutzlasten? Es wird berichtet, dass während der unbemannten Mondmissionen Chang'e-3 und Chang'e-4 der Mondrover von der Mondlandefähre freigegeben und getrennt wurde und seine Arbeit autonom ausführte. Bei bemannten Mondmissionen kann es eingesetzt werden und unter Beteiligung von Astronauten Arbeiten durchführen. Dabei wird der von Astronauten verwendete Mondrover im Mittelpunkt der Aufmerksamkeit stehen, da Astronauten mit dem Mondrover auf der Mondoberfläche wissenschaftliche Untersuchungen durchführen können, was den Tätigkeitsbereich erheblich erweitern und die Arbeitseffizienz verbessern kann. Derzeit bittet das China Manned Space Engineering Office die gesamte Gesellschaft um Entwicklungsvorschläge für einen bemannten Mondrover. Bis dahin werden chinesische Astronauten einen bemannten Mondrover herumfahren und die Mondoberfläche erkunden. Diese Szene wird auf jeden Fall ziemlich cool!

Worin besteht der Unterschied zum neuen US-Plan für eine bemannte Mondlandung?

Der jüngste Plan der Vereinigten Staaten für eine bemannte Mondlandung heißt Artemis-Programm und ist ein von der US-Regierung finanziertes bemanntes Raumfahrtprogramm. Das ursprüngliche Ziel bestand darin, zwei Astronauten, einen Mann und eine Frau, zum Mond zu schicken und sie bis 2024 wieder zurückzubringen.

Manche Leute nennen diese Rückkehr zum Mond „Apollo-Projekt 2.0“. Da einige Projekte nicht reibungslos vorankommen, wurde dieser Zeitpunkt verschoben. Zunächst hieß es, der Starttermin werde auf 2025 verschoben, und den neuesten Anzeichen zufolge wird sich der Starttermin noch weiter verschieben.

▲ Das US-amerikanische Artemis-Programm zielt darauf ab, bis 2024 zwei Astronauten, einen Mann und eine Frau, zum Mond und zurück zu schicken (Bildquelle/NASA)

Die National Aeronautics and Space Administration (NASA) plant erstmals die Durchführung von zwei Mondflugmissionen. Der erste Flug wird ohne Astronauten stattfinden, der zweite Flug mit Astronauten und der dritte Flug soll Astronauten mit dem von der US-amerikanischen Space Exploration Technology Company (SpaceX) entwickelten „Starship“ zur Mondoberfläche schicken. Dem Plan zufolge sollen Menschen in der Nähe des Südpols des Mondes landen.

Im Gegensatz zu China verwenden die Vereinigten Staaten immer noch eine einzige Raketenstartmethode, die sie „Space Launch System“ nennen. Im Vergleich zur Saturn-V-Rakete, die bei den Apollo-Mondmissionen verwendet wurde, ist das Space Launch System kürzer, schmaler, aber leistungsstärker. Die Rakete ist 98 Meter hoch und verfügt über einen Schub von bis zu 4.100 Tonnen, womit sie die Saturn V übertrifft. Ihre Tragfähigkeit in niedrigen Umlaufbahnen kann zwischen 70 und 130 Tonnen betragen, was sie zur superschweren Trägerrakete mit der größten im Einsatz befindlichen Tragfähigkeit macht.

Berichten zufolge unterscheidet sich Chinas Methode der bemannten Mondlandung von der Methode der vorherigen bemannten Mondlandung der USA im Rahmen des Apollo-Programms. Ihr Mondmodul landete zusammen mit der Aufstiegs- und der Abstiegsstufe auf dem Mond, während wir einen Plan zur Verlangsamung des Antriebsmoduls verabschiedeten, um den Treibstoffverbrauch des Mondmoduls zu senken. Wir haben das Antriebsmodul abgetrennt, als die Landesonde kurz davor war, den Mond zu erreichen, und dann das Mondmodul auf dem Mond landen lassen.

▲ Schematische Darstellung des Landers des bemannten Mondlandeprojekts Chinas, einschließlich Mondmodul und Antriebsmodul (Fotoquelle: Visual China)

Sowohl China als auch die USA nutzen bei ihren Mondlandeplänen ihre eigenen, relativ ausgereiften Technologien und Pläne, und beide haben ihre Vorzüge. Pang Zhihao sagte jedoch, dass bei der bemannten Mondlandung meines Landes zwei Trägerraketen zum Start verwendet würden und dass sich auch die Mondlandemethode von der der Vereinigten Staaten unterscheide. Dies sind alles Neuerungen, die auf den nationalen Gegebenheiten meines Landes basieren.

Derzeit gibt es keinen sehr detaillierten Plan darüber, welche Änderungen an der Landemethode der neuen bemannten amerikanischen Mondastronauten vorgenommen werden sollen.

China bekommt ein "Rückfahrticket" vom Mond

Bisher gelang es nur den USA, Ende der 1960er und Anfang der 1970er Jahre mehrere bemannte Mondlandungen durchzuführen. Seitdem hat es weltweit keine neue bemannte Mondlandung mehr gegeben.

Zwischen 1969 und Dezember 1972 führten die Vereinigten Staaten sieben bemannte Mondmissionen durch, von denen sechs erfolgreich waren und insgesamt 12 Astronauten zum Mond schickten.

Die Vereinigten Staaten besiegten in diesem Wettbewerb letztlich die Sowjetunion und errangen eine große Ehre. Bis heute ist die auf dem Meer der Ruhe auf dem Mond gehisste amerikanische Flagge das einzige Symbol der Eroberung des Mondes durch die Menschheit. Mit anderen Worten: Die Vereinigten Staaten sind das einzige Land, das erfolgreich eine bemannte Mondlandung durchgeführt hat.

Das Gesamtziel der Mondlandephase des bemannten Monderkundungsprojekts Chinas besteht darin, vor 2030 die erste chinesische Landung auf dem Mond zu erreichen, wissenschaftliche Mondexpeditionen und damit verbundene technische Experimente durchzuführen, Schlüsseltechnologien wie bemannte Hin- und Rückflüge zwischen Erde und Mond, kurzfristige Mondaufenthalte und die gemeinsame Erkundung von Mensch und Maschine zu erschließen und zu beherrschen, die vielfältigen Aufgaben „Landung, Patrouille, Einsammeln, Erforschen und Zurückbringen“ zu erfüllen und eine unabhängige bemannte Monderkundungskapazität aufzubauen.

▲Darstellung der bemannten Mondmission Chinas (Fotoquelle: China Manned Space Engineering Office)

Anschließend wird China den Bau einer Teststation für die wissenschaftliche Mondforschung prüfen, systematische und kontinuierliche Monderkundungen sowie damit verbundene technische Tests und Überprüfungen durchführen, die sprunghafte Entwicklung der bemannten Raumfahrttechnologie von der erdnahen Erde bis in den Weltraum vorantreiben und das menschliche Verständnis für die Entstehung und Entwicklung des Mondes und des Sonnensystems vertiefen.

Durch den Bau bemannter Raumfahrtprojekte (und Raumstationen) beherrscht mein Land inzwischen die Rendezvous- und Dockingtechnologie. Im Rahmen der Chang'e-5-Mission gelang das weltweit erste unbemannte Rendezvous in der Mondumlaufbahn. Durch die Rückführung der Mondproben von Chang'e-5 erhielt China zudem ein „Rückflugticket“ vom Mond und die Umsetzung des bemannten Mondlandeprojekts ist zu einem natürlichen Fortschritt geworden.

Das kritischste Bindeglied bei der Umsetzung des bemannten Mondlandeprojekts ist natürlich nach wie vor die Rückkehr des Mondmoduls von der Mondoberfläche in die Mondumlaufbahn und das erfolgreiche Andocken an die neue Generation bemannter Raumfahrzeuge. Pang Zhihao sagte, dass das Mondmodul mit zwei Astronauten viel größer und schwerer sei als das Aufstiegsmodul für die Probenrückführungsmission Chang'e 5. Seine Konstruktion muss nicht nur über ausreichend Schub verfügen, der Motor muss auch über eine redundante Absicherung verfügen. Obwohl nicht klar ist, wie viele Engines verwendet werden, werden auf jeden Fall mehrere Engines verwendet, um sicherzustellen, dass kein Raum für Fehler bleibt. Da bei der Landung das Antriebsmodul zum Einsatz kam, verfügte die Mondlandefähre über ausreichend Treibstoff, um trotz ihres relativ hohen Gewichts den Flug in die Mondumlaufbahn und das Andocken an das Raumfahrzeug sicherzustellen.

Pang Zhihao sagte, dass Rendezvous und Andocken eine „doppelte Versicherung“ während des bemannten Mondlandeprojekts meines Landes seien. Erstens kann das bemannte Raumschiff automatisch mit der Mondlandefähre oder dem in die Mondumlaufbahn zurückkehrenden Mondmodul zusammentreffen und andocken. zweitens können Astronauten auch auf manuelles Andocken umschalten, wenn es beim automatischen Rendezvous zu einem Unfall kommt. Neben den beiden Astronauten in der Mondlandefähre kann auch ein weiterer Astronaut im bemannten Raumschiff im Mondorbit an der Operation mitarbeiten, was das Risiko bemannter Mondlandeprojekte weiter reduziert. Nach der Rückkehr in die Mondumlaufbahn dockte das Mondmodul an das bemannte Raumschiff an, und anschließend betraten die beiden gelandeten Astronauten das Raumschiff vom Mondmodul aus. Das Raumschiff trennte sich vom Mondmodul und kehrte dann mit einer Geschwindigkeit nahe der zweiten kosmischen Geschwindigkeit (11,2 Kilometer pro Sekunde) zur Erde zurück. Eine sichere Rückkehr ist durch die sogenannte „Skipping Stone“-Technologie zwischen Mond und Erde möglich, deren Durchführbarkeit in unserem Land nachgewiesen wurde.

▲ Nach Angaben des China Manned Space Engineering Office arbeiteten die Shenzhou-16-Astronauten Jing Haipeng, Zhu Yangzhu und Gui Haichao am 20. Juli um 21:40 Uhr nach etwa 8 Stunden Außenbordeinsatz eng zusammen und schlossen mit Unterstützung des Roboterarms der Raumstation alle festgelegten Aufgaben des Außenbordeinsatzes erfolgreich ab. Die Astronauten Jing Haipeng und Zhu Yangzhu sind sicher zum Wentian-Labormodul der Raumstation zurückgekehrt und die Außenbordaktivitäten waren ein voller Erfolg (Fotoquelle/China Manned Space Engineering Office)

Berichten zufolge wird China vor der bemannten Mondlandung die vierte Phase des Monderkundungsprojekts, einschließlich der Missionen Chang'e-6, Chang'e-7 und Chang'e-8, umfassend vorantreiben. Wu Weiren, Chefdesigner des chinesischen Monderkundungsprojekts, gab bekannt, dass Chang'e-6 etwa im Jahr 2024 gestartet wird, um die erste Probenentnahme- und Rückkehrmission zum Mond durchzuführen. Chang'e-7 soll etwa im Jahr 2026 gestartet werden, um eine detaillierte Untersuchung der Umwelt und Ressourcen am Südpol des Mondes durchzuführen und nach Wasser am Südpol des Mondes zu suchen. Chang'e-8 soll etwa im Jahr 2028 gestartet werden, um Experimente und Überprüfungen zur Nutzung der Mondressourcen durchzuführen und eine grundlegende wissenschaftliche Mondforschungsstation zu errichten.

Unter ihnen wird Chang'e-8 zusammen mit der Mondsonde Chang'e-7 das Grundmodell der wissenschaftlichen Mondforschungsstation bilden, einschließlich eines Mondorbiters, eines Landers, eines Mondrovers, eines Vorbeiflugs und mehrerer wissenschaftlicher Detektionsinstrumente. China plant, den Mond als Hauptbasis für die Einrichtung eines Mondinternets zu nutzen, das Datenübertragung, Navigation und Fernerkundung integriert, und einige Ressourcen und Sonden auf dem Mond effektiv zu verwalten.

Die vierte Phase des Monderkundungsprojekts wird meinem Land auch eine bessere Grundlage für die Durchführung einer bemannten Mondlandung bieten. Die Reife der entsprechenden Technologien und die erhöhte Zuverlässigkeit werden dem bemannten Mondlandeprojekt meines Landes mehr Sicherheit geben.

Bemannte Mondlandung ist eine riesige Systemtechnik

Ob für China oder die USA: Die Umsetzung einer bemannten Mondlandung ist ein äußerst umfangreiches, systematisches Projekt, an dem Tausende Forschungseinrichtungen und Unternehmen beteiligt sind, und es birgt auch enorme Chancen.

Um das Ziel einer bemannten Mondlandung zu erreichen, hat das chinesische Büro für bemannte Raumfahrttechnik die Forschungs- und Entwicklungs- sowie Bauarbeiten auf Grundlage der frühen Forschung und Entwicklung zu Schlüsseltechnologien sowie der Programmdemonstration in vollem Umfang eingeleitet. Dazu gehören eine neue Generation bemannter Trägerraketen (Langer Marsch 10), eine neue Generation bemannter Raumfahrzeuge, Mondlandefähren, Mondanzüge und andere Flugprodukte sowie zugehörige Test- und Starteinrichtungen und -ausrüstung an einem neuen Startplatz.

Damit das bemannte Mondlandeprojekt meines Landes größere wirtschaftliche und soziale Vorteile bringt, wird das bemannte Mondlandeprojekt meines Landes auch einen offenen und kooperativen Ansatz verfolgen. Es ist zu erwarten, dass zahlreiche neue Forschungsergebnisse und Technologien Anwendung finden und die Entwicklung der Sozialwirtschaft meines Landes erheblich vorantreiben werden.

▲ Schematische Darstellung des vorläufigen Plans Chinas für eine bemannte Mondlandung (Fotoquelle: Visual China)

Das „Apollo-Mondlandungsprogramm“ des letzten Jahrhunderts hatte durch die Forschung, Entwicklung und Anwendung einiger Technologien tiefgreifende Auswirkungen auf die Menschheit. Eines der herausragendsten Beispiele hierfür ist die Miniaturisierung von Computern, die schließlich zur Entstehung von Personalcomputern und Smartphones führte.

Wir hoffen außerdem, dass durch Chinas bemanntes Mondlandeprojekt einige Technologien mit tiefgreifenden Auswirkungen auf die Menschheit entstehen oder zur Anwendung gebracht werden.