NASA Artemis startet: Was bedeutet das für SpaceX Starship?

Diese Woche (am 16.11.2022) hat NASA mit dem erfolgreichen Start von Artemis 1 einen Meilenstein erreicht: Die für Mondmissionen von der NASA entwickelte Rakete ist zum ersten (unbenannten) Testflug gestartet.

In der Tech-Community gibt es viel Lob, aber auch viel Kritik: Artemis sei aus alten Teilen des Space Shuttles zusammengezimmert worden. Die Entwicklungs- und Startkosten sind um Größenordnungen höher als die von SpaceX, deren Starship ähnliche Missionen wie Artemis erfüllen könnte.

An der Kritik ist etwas dran. Dennoch bin ich der Meinung, dass Artemis eine Existenzberechtigung hat. Die Begründung im Folgenden.

Warum Artemis?

Das Artemis-Programm wurde 2019 von der Trump-Administration angekündigt, also 50 Jahre nach der erste Mensch den Mond betreten hatte. Amerika war zu dem Zeitpunkt nicht das einzige Land, dass den Mond wiederentdeckt hat. China hatte zu der Zeit eine bemannte Mondmission angekündigt und viele andere Länder planten unbemannte Missionen. Hinzukam, dass Amerika nicht beim Nullpunkt beginnen musste. Insbesondere sollte Artemis da anfangen, wo das Constellation-Programm (2005–2011) aufgehört hatte.

Es gibt viele Gründe, zum Mond zurückzukehren, wissenschaftliche, politische und kommerzielle. Aus wissenschaftlicher Sicht ist der Mond ein Museum, der mit irdischen Gesteinen übersät ist das älter ist als alles, was heute auf der Erde erhalten ist, sowie Mengen von Asteroiden aus dem All. Außerdem ist die der Erde abgewandte Seite hervorragend für Astronomie geeignet, da sie vor elektromagnetischen Strahlen der Erde geschützt ist.

Aus politischer Sicht hat sich seit den 1960ern nicht wirklich viel verändert. Und wirtschaftlich hat der Mond Rohstoffe zu bieten (insbesondere schweren Wasserstoff) und vielleicht sogar Tourismus. Dies ist einer der Gründe, warum das Space Launch System, dessen erste Rakete die Artemis 1, ist, erschaffen wurde.

SpaceX Starship

Im Gegensatz zu dem von der Regierung gesponserten Artemis-Programm ist SpaceX ein privates Unternehmen. Das Ziel von Starship ist auch wesentlich breiter: Starship soll eine generische Plattform sein die flexibel einsetzbar ist, von der Versorgung der ISS über einfache Satellitenstarts, bis zum Einsatz für eine bemannte Marsmission. Allerdings reiht sich eine Mondmission nahtlos in diese Ziele ein.

Starship ist als Ganzes noch nicht geflogen. Ein erster, suborbitaler Testflug des Gesamtsystems („Orbitaltest“) ist noch dieses Jahr geplant. Dabei soll das Starship nahezu Orbitalgeschwindigkeit erreichen ohne in eine Umlaufbahn einzuschwenken.

Kosten…

Artemis wird aus zwei Gründen heftig kritisiert. Der erste und wichtigste Grund sind die Kosten. Abgesehen von enormen Entwicklungskosten soll jeder Start von Artemis über 4 Milliarden US Dollar kosten. Starship hingegen soll lediglich 10 Millionen US Dollar kosten.

Die Unterschiede bezüglich Nutzlast, die ja auch vom Ziel abhängen, sind nicht leicht zu vergleichen. Everyday Astronaut hat die Kosten für den Transport von einem Kilogramm Nutzlast zum Mond berechnet: $20.000 für Artemis und $2.000 für Starship.

… Veraltet….

Der zweite Grund ist, dass Artemis auf Technik aus den 1980ern basiert, nämlich primär dem Space Shuttle. Der markante orangefarbene Tank ist beispielsweise eine gestreckte Version des externen Treibstofftanks des Shuttles. An der Unterseite sind vier der RS-25-Triebwerke angebracht, die auch das Shuttle angetrieben haben.. An beiden Seiten sind zwei ebenfalls gestreckte Feststoffraketen angebracht, die ebenfalls Varianten der Shuttle-Booster sind.

Jedes der Triebwerke von Artemis 1 war bereits mehrmals im Weltraum

NASA wollte diesen Weg eigentlich nicht gehen. Der Treiber ist der amerikanische Kongress geschaffen. Nur durch diesen Weg schaffte es Barack Obama, das Projekt auf den Weg zu bringen. Dadurch wurde die bestehende Shuttle-Infrastruktur geschützt. Insbesondere in Alabama, wo ein Großteil des Shuttles gebaut wurde, konnten auf diesem Weg viele Arbeitsplätze erhalten bleiben. Kritiker haben es das „Senate Launch System“ genannt.

Eigentlich sollte dieser Ansatz zur Wiederverwertung Geld sparen. Statt dessen sorgte dieser Ansatz für Verzögerungen und hohe Kosten: Der Start war ursprünglich für 2016 geplant.

… und Kontrolle

Doch der letzte Grund gibt dem Space Launch System eine Existenzberechtigung, zumindest, was die amerikanische Regierung betrifft: Kontrolle, und zwar auf verschiedenen Ebenen.

Seit dem Ende des Space Shuttles haben die USA die Kontrolle über den Weltraum verloren. Unter geopolitischen Gesichtspunkten war das für die USA sehr wichtig. SLS war ein Versuch, diese Kontrolle zurückzugewinnen. Dass ironischerweise SpaceX mit der Crew Dragon dafür in 2020 gesorgt hat ist ein anderes Thema.

Doch die USA hat nur begrenzte Kontrolle über SpaceX. Und das ist sicher einer der Gründe, warum Artemis weiterverfolgt wird: Sich auf einen einzigen Anbieter zu verlassen ist immer riskant.

Lektionen für das Systems Engineering

Aus dem hier beschriebenen gibt es eine Menge zu lernen. Aber besonders interessant finde ich die folgenden zwei Lektionen:

Wenn NASA nicht die Anforderung erfüllt hätte, Arbeitsplätze in Alabama zu sichern, wäre das Artemis-Programm möglicherweise vorzeitig beendet worden. Als Systems Engineers müssen wir die Bedürfnisse aller Stakeholder gegeneinander abwiegen. Oft fühlen sich diese Kompromisse aus technischer Sicht nicht richtig an.

Etwas Funktionierendes weiterzuentwickeln erhöht in der Regel die Wahrscheinlichkeit, dass das System am Ende auch funktioniert. Daher sind die Risiken einer Weiterentwicklung normalerweise geringer als die einer Neuentwicklung. Zumindest bezüglich der Funktionalität.

Allerdings entwickelt sich Technologie heute enorm schnell weiter. Daher entstehen andere Risiken, insbesondere bezüglich des Wettbewerbs. Konkurrenten können direkt auf neuen Entwicklungen aufsetzen, bspw. neue Materialien. Und wenn der Wettbewerber den Marktpreis stark unterbieten kann besteht das Risiko, auf dem Produkt sitzen zu bleiben. Dem entgegen stehen die recht hohen Risiken einer Neuentwicklung.

Fazit: Artemis vs. Starship

Wie so oft im Systems Engineering gibt es kein richtig und falsch, nur besser und schlechter. Der Vergleich von Artemis und Starship ist diesbezüglich eine interessante Fallstudie.

Bildquelle: NASA