Die bevorstehende Artemis-2-Mission, die bereits im März vier Astronauten um den Mond befördern soll, wird auf einem neu gestalteten Wiedereintrittsprofil basieren, um ein Hitzeschildproblem zu mildern, das während des unbemannten Artemis-1-Flugs beobachtet wurde. Die NASA stellte nach ihrem atmosphärischen Absturz im Jahr 2022 unerwartete Absplitterungen des ablativen Wärmeschutzmaterials der Raumsonde Orion fest, was Bedenken hinsichtlich der Sicherheit der Besatzung bei künftigen Missionen aufkommen ließ.
Das Problem: Eingeschlossene Gase und Materialverlust
Die Analyse nach dem Flug ergab über 100 Bereiche, in denen das ablative Avcoat-Material beim Wiedereintritt abbrach. Untersuchungen ergaben, dass eine unzureichende Entlüftung der Gase im Hitzeschild zu einem Druckaufbau führte, der zu Rissen und Verkokungsverlusten führte. Dabei handelte es sich nicht um einen Sicherheitsfehler – die Kapsel blieb innerhalb akzeptabler Temperaturgrenzen –, aber es zeigte einen Fehler im Herstellungsprozess auf.
Das Kernproblem ergab sich aus der Art und Weise, wie Avcoat, ein Material, das auch bei den Apollo-Missionen verwendet wurde, aufgetragen wurde. Beim aktuellen Verfahren werden vorgefertigte Blöcke verwendet, die mit dem Hitzeschild verbunden sind, anstatt die Wabenzellen manuell zu füllen, was Zeit spart, aber eine Druckfalle schafft.
Lösung: Ein steilerer, direkter Wiedereintritt
Um das Problem anzugehen, hat die NASA die Flugbahn von Artemis 2 geändert. Anstelle der bei Artemis 1 verwendeten „Skip Entry“-Technik (die in die Atmosphäre eintaucht und aus ihr heraustaucht) wird die Raumsonde einem steileren, direkteren Abstieg folgen. Diese Änderung minimiert die Zeit, die in dem Temperaturbereich verbracht wird, in dem eine Zersetzung des Hitzeschildmaterials beobachtet wurde.
Lockheed Martin, der Hauptauftragnehmer von Orion, hat umfangreiche Tests durchgeführt und ist zu dem Schluss gekommen, dass die veränderte Flugbahn den Kohleverlust auf ein sicheres Maß reduzieren wird. Die Avcoat-Formel bleibt für Artemis 2 unverändert, für Artemis 3 sind jedoch Anpassungen der Dichte geplant, um die Gasentlüftung zu verbessern.
Laufende Risiken und Aufsicht
Trotz der Änderungen bestehen weiterhin Bedenken. Ein aktueller Bericht des Office of Inspector General (OIG) der NASA bezeichnete die Vorbereitung von Artemis 2 als die zeitkritischste Herausforderung der NASA. Obwohl der aktuelle Plan technisch machbar ist, beseitigt er das Hitzeschildrisiko für zukünftige Missionen nicht vollständig.
Der OIG-Bericht stellte fest, dass der modifizierte Ansatz auf erfolgreichen Tests beruht und bereits zu Verzögerungen beim Artemis-Programm geführt hat. Das Verhalten des Hitzeschildes während des steileren Wiedereintritts wird genau überwacht, da überhitztes Plasma die Kommunikation während des Abstiegs vorübergehend blockiert.
„Die NASA beabsichtigt, das Hitzeschilddesign für Artemis 2 wiederzuverwenden und gleichzeitig eine modifizierte Wiedereintrittsflugbahn zu fliegen, die weniger schwerwiegend ist.“ — NASA OIG-Bericht
Letztendlich hängt der Erfolg von Artemis 2 von der Leistung des Hitzeschilds unter dem neuen Wiedereintrittsprofil ab. Diese Mission stellt einen entscheidenden Schritt auf dem Weg zur Rückkehr der Menschen zum Mond dar, unterstreicht aber auch die inhärenten Risiken und Komplexitäten der Weltraumforschung.
