Erkenntnisse eines Astronauten: Technologie in den Weltraum fliegen

Der mit Vaisala Feuchte- und Drucksensortechnologie  ausgestattete Perseverance Rover erforscht den Mars in diesem Augenblick. Letzte Woche haben wir unser Interview veröffentlicht, das wir mit dem Columbia University-Professor und ehemaligen NASA-Astronauten Mike Massimino zum Thema Erkenntnisse aus der Mars- und Weltraumforschung geführt haben.

Aber was bedeutet es, Technologie und Geräte zum Mars zu fliegen? Als jemand, der den Weltraum zweimal besucht hat, teilt Mike Massimino seine Erkenntnisse über die Bedingungen und Herausforderungen, die sich daraus für die Technologie und die Menschen ergeben.

Die tatsächliche  Reise ins All beginnt mit dem Start. Der Perseverance Rover wurde im Juli 2020 gestartet. Was sind einige der wichtigen Faktoren, die mit Weltraumstarts verbunden sind?
Mitarbeiter*innen müssen viel nachdenken. Sie müssen sicherstellen, dass die Trägerrakete, die Rakete selbst, wie erwartet funktioniert. Sie müssen die Startrampe, die Rakete und die Nutzlast vorbereiten. Und sie gehen die Checkliste wiederholt durch, um zu gewährleisten, dass alles funktioniert, alle Sicherungs- und Hauptsysteme funktionieren.

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Sie müssen auch Dinge wie das Wetter und andere Bedingungen berücksichtigen, die den Start beeinflussen könnten. In letzter Minute könnte sich etwas ändern. Es könnte  ein Temperaturabfall, Wind oder etwas anderes mit dem Wetter sein, das außerhalb unserer Kontrolle liegt.

Das Wetter ist also ein wichtiger Faktor, aber auch andere Dinge wie die Integrität der Rakete. Denn sobald gestartet wird und die Rakete anfängt, sich zu bewegen, ist es beschlossene Sache. Wenn es irgendwelche Fragen oder Bedenken gibt, wird nicht gestartet. Es ist besser, am Boden zu bleiben und noch einen weiteren Tag zu warten.

Der Start ist in der Tat eine komplizierte Aufgabe, und im letzten Sommer haben wir auch über Wettereinflüsse auf Weltraumstarts geschrieben. Aber was erfordert das alles von den Geräten an Bord, wie zum Beispiel der Vaisala Technologie?
Der Start und die Landung sind wahrscheinlich die schwierigsten Teile der Reise, da es viel Kraft, Zittern und Andruck gibt. Was auch immer man in dieses Raumschiff steckt, es muss gegenüber allen diesen Schwingungen, Beschleunigungen, Andrücken beständig sein, nur um in den Weltraum zu gelangen.

Im Weltraum befindet es sich in der Schwerelosigkeit. Die Schwerkraft hält die Dinge fest, aber in der Schwerelosigkeit fliegen sie herum. Der Mangel an Schwerkraft, die Entfernungen, die Kommunikationsverzögerung, die Strahlung, die extremen Temperaturen, die Schwingungen beim Start und bei der Landung – durch alle diese Dinge gestalten sich Abläufe im Weltraum viel schwieriger als alles, was man sich auf der Erde vorstellen kann. Ich bin davon überzeugt.

Dann gibt es die Reise zum Mars,  wo das Raumschiff und alle  Geräte den Bedingungen anders als auf der Erde standhalten müssen. Können Sie die Bedingungen im Weltraum beschreiben – sind sie so anspruchsvoll, wie wir annehmen?
Der Weltraum ist ein sehr herausfordernder Ort, um zu existieren, zu leben und zu arbeiten – und einfach jede Art von Raumschiff zu fliegen. Ich kann mir keine Umgebung vorstellen, die es schwieriger macht, ein technisches Problem zu lösen als den  Weltraum.

Es gibt so viele verschiedene Bedingungen, die im Vergleich zu dem, was wir auf der Erde haben, extrem sind. Auf unserem Planeten gibt es eine Art  Temperaturbereich, es kann kalt und warm werden. Aber im Weltraum kann es in der Sonne sehr heiß sein, ein paar hundert Grad, und im Dunkeln kann es sehr kalt werden, ein paar hundert Grad unter null Grad. Es treten also diese Extreme von heiß und kalt auf.

Es gibt auch eine große Menge an Strahlung da draußen. Auf der Erde schützen uns unsere Atmosphäre, unser Strahlungsgürtel und unser Magnetfeld und absorbieren viel von dieser Strahlung. Aber im Weltraum ist man ungeschützt.

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Lassen Sie uns etwas mehr über die Entfernungen sprechen. Wie lange dauert die Reise zum Mars, und wie ist der Vergleich?
Der Mars ist viel weiter entfernt als jeder Ort, zu dem wir Menschen geschickt haben. Die Internationale Raumstation befindet sich 402 km über der Erde, und der Mond ist 402 336 km entfernt. Der Mars ist viel weiter weg. Die Reise zum Mond dauert ungefähr anderthalb Tage und zum Mars sechs Monate.

Eine andere Möglichkeit, die Entfernung zu betrachten, ist die Kommunikation. Das Gespräch mit der Internationalen Raumstation ist ziemlich schnell, nur etwa eine Sekunde oder so. Wenn man auf dem Mond ist, beträgt die Verzögerung einige Sekunden. Auf dem Mars dauert es ungefähr zwanzig bis dreißig Minuten, bis das Signal zum Raumschiff und zurück gelangt. Die Entfernungen sind also nicht nur physischer Natur, deren Überquerung Zeit braucht, sondern liegen auch in der Kommunikation.

Stellt die Entfernung die Technologie vor Herausforderungen?
Wenn man etwas zum Mars schickt, geht es vor allem darum, dass man es nicht erreichen kann und es niemanden gibt, der helfen kann. Auf der Internationalen Raumstation oder sogar auf dem Mond können sich Menschen um Dinge kümmern, wenn sie kaputt gehen, wenn etwas erledigt werden muss oder wenn wir etwas vergessen haben.

Aber auf dem Mars muss das Raumschiff funktionieren, alles muss funktionieren. Und wenn es nicht von alleine funktioniert, gibt es kein Reparaturteam, das dorthin fahren und sich darum kümmern kann. Man muss alles Erdenkliche beachten, bevor man etwas zum Mars fliegt, und alles muss funktionieren oder all diese Arbeit, all diese Jahre und Anstrengungen können umsonst gewesen sein.

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Technologie und Geräte müssen also genau, zuverlässig und beständig gegenüber der rauen Umgebung sein?
Vor allem muss die Technologie verlässlich sein. Man möchte nichts in den Weltraum fliegen, wenn es Fragen gibt, ob es funktioniert. Wir hatten solche Situationen mit dem Hubble-Weltraumteleskop: Wir verwendeten ein wissenschaftliches Messgerät, das versagte, weil es einen elektrischen Kurzschluss hatte, bei dem die Stromversorgung ausfiel. Als die Stromversorgung weg war, war es egal, dass wir dieses wundervolle Messgerät im Weltraum hatten. Es  hat nicht funktioniert, weil wir es nicht einschalten konnten!

Jeder Sensor muss funktionieren, jedes System, ob Kühlung, Stromversorgung, Kommunikation oder Navigation. Das alles muss genau funktionieren.

Selbst die kleinsten Details sind wichtig, ganz gleich, was sie sind, denn wenn nur eine Sache misslingt, kann man absolutes Pech haben. Und wenn eines dieser Dinge nicht so funktioniert wie erwartet, kann die gesamte Mission gefährdet werden.

Um Technologie in den Weltraum zu fliegen, sind viele Ressourcen und Anstrengungen erforderlich. Warum machen wir das?
Der Grund, warum wir dies tun, ob es sich um Shuttlemissionen oder den Marsrover handelt, ist die Wissenschaft. Um mehr über die Erde zu erfahren, wer wir sind, und wie wir das Leben auf der Erde verbessern können. 

Wenn wir etwas nicht wissen, können wir nichts verändern. Wir müssen es studieren. Es gibt nichts Schöneres, als Antworten auf wissenschaftliche Fragen zu finden, die es uns ermöglichen, unsere Welt zu verstehen – und uns besser um unseren Planeten und die Menschen zu kümmern. Damit es uns  weiterhin als Menschen auf diesem schönen Planeten, den wir haben, gut geht.  Ich denke, deshalb machen wir das, nur um diese Informationen zu erhalten. Darüber hinaus ist  es sehr  aufregend.

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Michael J. „Mike“ Massimino war etwas mehr als 18 Jahre lang NASA-Astronaut und ist derzeit Professor an der Columbia University. Er besuchte den Weltraum zweimal, das letzte Mal vor elf Jahren, und war der erste, der aus dem Weltraum twitterte. Als Astronaut war Mike Massimino ein Weltraumspaziergänger am Hubble-Weltraumteleskop. Er beschäftigte sich mit der Fehlerbehebung und Aufrüstung des Teleskops.

Veröffentlicht mit freundlicher Genehmigung von Michael Massimino.