Die Arktis wird in dieser Visualisierung aus dem Jahr 2010 anhand von Daten des NASA-Satelliten Aqua dargestellt. (Bildnachweis: Scientific Visualization Studio der NASA)
Die Fram2-Astronautenmission von SpaceX steht kurz vor dem Start in eine polare Umlaufbahn und stellt eine dramatische Abkehr von allen bisherigen bemannten Raumflügen dar. Aber warum wurde so etwas noch nie gemacht?
Die privat finanzierte Fram2-Mission – benannt nach dem norwegischen Seefahrerschiff Fram („Vorwärts“ auf Norwegisch), das im späten 19. und frühen 20. Jahrhundert die Arktis und Antarktis erforschte – wird mit einer Falcon 9-Rakete starten und mit der Crew-Dragon-Kapsel Resilience zum ersten Mal vier Astronauten in eine polare Umlaufbahn bringen. Der Start soll frühestens am 31. März erfolgen und in einer Höhe zwischen 249 und 264 Meilen (425 bis 450 Kilometer) erfolgen.
Diese bahnbrechende Entscheidung für den Orbit bietet neue wissenschaftliche Möglichkeiten – die Untersuchung atmosphärischer Phänomene wie STEVE (ein Cousin der Polarlichter) und sogar ein Experiment zur Pilzzucht in der Mikrogravitation – und atemberaubende Aussichten. Aber sie bringt auch eine Reihe einzigartiger technischer, sicherheitstechnischer und logistischer Herausforderungen mit sich, die die Behörden lange Zeit vermieden haben.
Die meisten bemannten Raumfahrtmissionen der Welt führen zur Internationalen Raumstation (ISS) oder zur chinesischen Raumstation Tiangong, deren Umlaufbahnen eine Neigung von 51,6 Grad bzw. 41,5 Grad aufweisen. Das bedeutet, dass die höchsten Breitengrade, die Astronauten normalerweise überfliegen, etwas weiter nördlich als Vancouver, Kanada, und knapp südlich der neuseeländischen Auckland-Inseln liegen. Der bisher höchstgelegene bemannte Flug war die sowjetische Wostok-6-Mission mit 65 Grad im Jahr 1963.
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Im Gegensatz dazu bedeutet die 90-Grad-Neigung der Fram2-Mission, dass sie sowohl den Nord- als auch den Südpol direkt überfliegen wird. Diese Flugbahn bietet eine umfassende Abdeckung der Erdoberfläche und ermöglicht die Beobachtung von Regionen und Phänomenen, die für andere Missionen nicht zugänglich sind.
Es gibt gute Gründe dafür, dass bisher noch keine bemannte Mission eine polare Umlaufbahn versucht hat. Dazu gehören die Startdynamik, die mehr Energie (und damit mehr Treibstoff) erfordert, um Orbits mit hoher Neigung zu erreichen, und die Flugwege, die sorgfältig berechnet werden müssen, um die Risiken für bewohnte Gebiete zu begrenzen. Darüber hinaus ist die Planung von Rettungs- und Bergungsmaßnahmen wesentlich komplexer, da möglicherweise eine zeitkritische Rettung in abgelegenen Polarzonen durchgeführt werden muss.
Fram2 wird von der Space Coast in Florida in Richtung Süden starten. Normalerweise starten bemannte Flüge in Richtung Osten, über den Atlantischen Ozean. Missionen auf dieser Flugbahn nehmen eine sichere Flugbahn über dem Wasser und erhalten außerdem einen Schub durch die Rotationsgeschwindigkeit der Erde, was Treibstoff spart. Letzten Monat landete SpaceX zum ersten Mal eine Falcon 9-Erststufe vor der Küste der Bahamas und eröffnete damit neue Flugbahnen für die Bergung von Erststufen, auch für die Fram2-Mission.
Im Weltraum wird die Strahlenbelastung, die in der bemannten Raumfahrt immer ein Problem darstellt, für die Fram2-Besatzung besonders hoch sein. Das Magnetfeld der Erde bietet den Astronauten weniger Schutz vor schädlichen Strahlungsquellen an den Polen, und auch die Kommunikation ist eine Herausforderung, da die Bodenstationen für die mittleren Breitengrade optimiert sind.
Eine NASA-Studie aus dem Jahr 1988 ergab, dass Space-Shuttle-Flüge in höheren Breitengraden einer höheren Strahlenbelastung ausgesetzt sind als Missionen in mittleren Breitengraden, da sie stärker der galaktischen kosmischen Strahlung und der Strahlung der Sonne ausgesetzt sind. Polare Missionen, so die Studie, wären besonders stark betroffen.
Die gute Nachricht ist jedoch, dass die Gesamtexposition durch die Tatsache, dass Fram2 eine drei- bis fünftägige Mission sein wird, begrenzt sein wird. Der Flug bietet auch die Möglichkeit zur biomedizinischen Erforschung der Auswirkungen der erhöhten Strahlenbelastung auf den menschlichen Körper.
Für die Kommunikation werden die Starlink-Satelliten zusammen mit dem TDRSS-System der NASA die Mission abdecken. SpaceX hat im Rahmen der für die Fluggenehmigung erforderlichen Dokumentation auch eine Reihe von Optionen für den Bergungsort festgelegt, die für die Sicherheit der Besatzung erforderlich sind.
Fram2 ist zwar die erste Mission mit Besatzung in der polaren Umlaufbahn, doch wurden bereits in den 1950er und 1960er Jahren mit dem US-Raumflugzeug Dyna-Soar und dem bemannten Weltraumlabor Projekte erwogen. Beide Projekte wurden aus verschiedenen Gründen, u. a. aus technischen und politischen Gründen, nicht verwirklicht.
Fram2 ist nun bereit, diesen bahnbrechenden Schritt zu tun und zum ersten Mal Menschen über die Pole zu schicken, inspiriert vom Entdeckergeist früherer Zeiten.
