Wie die Orion-Raumkapsel der NASA funktioniert – und warum sie wichtig ist

Mehr als ein halbes Jahrhundert nach der letzten Apollo-Mission beförderte kein Raumschiff Menschen über die niedrige Erdumlaufbahn hinaus. Diese Lücke wurde mit Orion geschlossen, einer von Lockheed Martin für das Artemis-Programm der NASA gebauten Mannschaftskapsel. Orion wurde entwickelt, um Astronauten zum Mond und schließlich tiefer in das Sonnensystem zu bringen, und ist das fortschrittlichste bemannte Fahrzeug, das jemals für die Tiefraumfahrt gebaut wurde.

Anatomie des Raumschiffs

Orion besteht aus drei Hauptabschnitten. Das Besatzungsmodul ist eine kegelförmige, druckbeaufschlagte Kapsel, die bis zu vier Astronauten aufnehmen kann. Darunter befindet sich das von der Europäischen Weltraumorganisation gebaute Servicemodul, das Antrieb, elektrische Energie von vier Solarzellenflügeln und thermische Kontrolle bietet. Den Abschluss des Stapels beim Start bildet das Startabbruchsystem, ein Turm aus Feststoffraketen, der das Besatzungsmodul innerhalb von Millisekunden in Sicherheit bringen kann, falls auf der Startrampe oder während des Aufstiegs etwas schief geht.

Überleben der Hitze im Tiefraum

Die Rückkehr vom Mond bedeutet, dass man mit etwa 40.000 km/h in die Erdatmosphäre eintritt – viel schneller als bei einer Rückkehr von der Internationalen Raumstation. Bei dieser Geschwindigkeit erreichen die Temperaturen auf der Unterseite des Raumschiffs etwa 2.760 °C. Der Hitzeschild von Orion mit einem Durchmesser von 5 Metern ist der größte, der jemals für ein bemanntes Fahrzeug gebaut wurde. Er verwendet ein ablatives Material namens AVCOAT, eine Siliziumfaser-Harz-Verbindung, die in fast 200 vorgefertigten Blöcken auf eine Kohlenstofffaserhaut geklebt ist. Wenn sich der Schild erwärmt, verkohlen und blättern die äußeren Schichten ab, wodurch Energie abgeführt und die Kabine kühl gehalten wird.

Lebenserhaltung weit weg von zu Hause

Das Umweltkontroll- und Lebenserhaltungssystem (ECLSS) von Orion verwaltet Luft, Wasser, Temperatur und Luftfeuchtigkeit für Missionen mit einer Dauer von bis zu 21 Tagen mit einer Besatzung an Bord. Kohlendioxid wird aus der Kabinenluft entfernt, Sauerstoff wird nachgefüllt und Abwärme wird über Flüssigkeitskreisläufe und externe Kühler am Servicemodul in den Weltraum abgestrahlt. Da der Weltraum die Besatzung galaktischer kosmischer Strahlung und unvorhersehbaren solaren Teilchenereignissen aussetzt, umfasst die Struktur von Orion strategisch platzierte Polyethylenplatten und andere Abschirmmaterialien. Während eines Sonnensturms können sich Astronauten hinter den dichtesten Teilen des Raumschiffs verschanzen, um ihre Strahlendosis zu reduzieren.

Navigation jenseits der Erdumlaufbahn

In der niedrigen Erdumlaufbahn verlassen sich Raumschiffe auf ein dichtes Netz von Bodenstationen und GPS-Satelliten zur Positionsbestimmung. Orion muss dort navigieren, wo GPS-Signale nicht hinkommen. Es verfügt über Sternensensoren – Kameras, die Sternenmuster identifizieren, um die Ausrichtung zu bestimmen – und ein optisches Navigationssystem, das den Mond und die Erde vor dem Sternenhimmel fotografiert, um die Position zu berechnen. Diese Werkzeuge, kombiniert mit der regelmäßigen Verfolgung durch das Deep Space Network der NASA mit riesigen Radioantennen, ermöglichen es den Flugleitern, die Position von Orion bis auf wenige Kilometer genau zu bestimmen, selbst in Mondentfernung.

Skip Re-Entry: Ein kontrollierter Hüpfer

Im Gegensatz zu den Apollo-Kapseln, die direkt in die Atmosphäre eintauchten, verwendet Orion eine Technik namens Skip Re-Entry. Die Kapsel taucht in die obere Atmosphäre ein, baut Geschwindigkeit ab und springt dann kurz wieder hoch, bevor sie für einen endgültigen Landeanflug wieder absteigt. Diese zweiphasige Methode reduziert die maximalen Verzögerungskräfte auf die Besatzung und ermöglicht vor allem eine viel präzisere Wasserungsposition – innerhalb von etwa zwei Kilometern vom Zielpunkt. Eine größere Präzision bedeutet, dass die Bergungsschiffe näher positioniert werden können, wodurch sich die Wartezeit der Astronauten im Ozean verkürzt.

Warum Orion über Artemis hinaus wichtig ist

Orion ist mehr als nur ein Mondtaxi. Sein modularer Aufbau – ein wiederverwendbares Besatzungsmodul gepaart mit einem austauschbaren Servicemodul – schafft eine Plattform, die die NASA für Missionen zu einer Mondraumstation, zu Asteroiden oder schließlich zum Mars anpassen kann. Jeder Flug generiert technische Daten darüber, wie Hardware und menschliche Körper im Weltraum funktionieren, Daten, die kein anderes aktives Programm liefern kann. Während kommerzielle Partner Landefähren und Habitats bauen, bleibt Orion das Fahrzeug, das die Besatzung von der Erdoberfläche zum Rand des Weltraums befördert und sie sicher nach Hause bringt.