„Ehrlich gesagt erschreckend“: Wie sich die Blue Ghost-Ingenieure von Firefly auf die Landung auf dem Mond vorbereiten

Als würde man einen Pfeil werfen und in der nächsten Stadt ein bewegliches Ziel ins Schwarze treffen: So ist es, wenn man versucht, ein Raumschiff auf dem Mond zu landen. Mit einer unwirtlichen Oberfläche aus steilen Kratern und unbequemen Felsbrocken gibt es keine Landeplätze, kein GPS, keine Flugsicherung und niemanden, der hilft, wenn etwas schief geht.

Dieses Wochenende wird Firefly Aerospace versuchen, allen Widrigkeiten zu trotzen und seine Raumsonde Blue Ghost sicher auf der Mondoberfläche zu landen und in der Region Mare Crisium auf der Mondvorderseite zu landen.

Nur einem anderen Privatunternehmen ist es jemals gelungen, auf dem Mond zu landen, und diese Landung war kein Kinderspiel: Der Intuitive Machines Odysseus-Lander verfing sich bei seinem Abstieg mit einem Bein an der rauen Oberfläche des Mondes und landete schließlich auf der Seite , was seine Lebensdauer verkürzte.

Der Druck ist also groß für das Firefly-Team, das am Sonntag eine bildschöne sanfte Landung anstrebt – und wir haben mit einem Mitglied dieses Teams gesprochen, um zu erfahren, wie sie das schaffen wollen.

Kevin Scholtes ist der Future Systems Architect von Firefly, was bedeutet, dass es seine Aufgabe ist, sich mit den Problemen der Zukunft zu befassen. „Ich sage den Leuten gerne, dass es meine Aufgabe ist, ständig mit dem, wo wir sind, unzufrieden zu sein und uns dazu zu drängen, weiter zu gehen“, sagte er gegenüber Digital Trends.

Er und seine Kollegen fiebern dem Landeversuch dieses Wochenendes mit Spannung entgegen und warten darauf, ob ihre jahrelange harte Arbeit ihren geliebten Lander für die vielen Herausforderungen gerüstet hat, die eine Landung auf dem Mond mit sich bringt.

„Jeder ist ganz gespannt auf das, was passieren wird“, sagte er.

Der Technik vertrauen

Das Erschreckendste an dem Versuch, auf einem mehr als 200.000 Meilen entfernten Objekt zu landen, ist, dass man ein Mondraumschiff nicht manuell steuern kann. Sobald der Landevorgang beginnt, muss sich das Raumschiff selbst navigieren – weshalb die japanische Raumfahrtbehörde diesen Zeitraum als die 20 Minuten des Terrors bezeichnete.

„Sobald wir uns zum Abstieg verpflichten, ist alles völlig autonom“, erklärte Scholtes. Aufgrund der Entfernung zum Mond und der Beschränkungen der Lichtgeschwindigkeit kommt es zwangsläufig zu einer Kommunikationsverzögerung von einigen Sekunden zwischen der Erde und dem Raumschiff.

„Es ist also nicht einmal möglich, die Landeeinheit in Echtzeit zu steuern und mit ihr zu kommunizieren. Wir vertrauen also auf die Technik. Wir vertrauen der Analyse. Wir vertrauen auf die Führung und die Navigation an Bord des Fahrzeugs. Wir sind uns sehr bewusst, dass wir die Entscheidung getroffen haben, uns zu verpflichten, und wir werden das bis zum Ende durchziehen.“

Aus dem Fenster schauen

Die Menschheit ist zwar vor über 50 Jahren erfolgreich auf dem Mond gelandet, aber lassen Sie sich nicht davon täuschen, dass eine Mondlandung einfach sei.

„Entgegen der Intuition besteht eine der größten Herausforderungen dabei einfach darin, zu wissen, wo man sich befindet“, sagte Scholtes.

Ohne die Vorteile von GPS für eine genaue Positionsbestimmung oder ohne Astronauten an Bord, die aus dem Fenster schauen können, muss sich ein Raumschiff von einer Geschwindigkeit von einer Meile pro Sekunde auf eine letztendliche Landegeschwindigkeit von nur einem Meter pro Sekunde verlangsamen und seinen eigenen Standort mit einer Genauigkeit auf Meterebene genau berechnen.

„Das kann erschreckend sein, weil wir das alles intern generieren müssen“, erklärte Scholtes. „Wir müssen das auf die Art und Weise tun, wie es ein Pilot tun würde, indem wir sozusagen visuell aus dem Fenster schauen und sagen: Ich erkenne diese Merkmale und kann anhand dessen ungefähr sagen, wie schnell ich fahre.“

Auch das Erkennen dieser Merkmale ist nicht einfach, da die Mondoberfläche mit großen und kleinen Kratern übersät ist. Aus verschiedenen Höhen sehen sie ähnlich aus, sodass es schwierig ist zu erkennen, ob man aus der Nähe einen großen Krater oder aus größerer Entfernung einen kleinen Krater sieht.

„Hundert Kilometer hoch, ein Kilometer hoch oder 10 Meter hoch – wenn man auf die Oberfläche schaut, sieht man Krater“, erklärte Scholtes.

Das bedeutet, dass es selbst mit idealen Navigationsdaten immer noch schwer zu sagen ist, wie weit die Oberfläche entfernt ist, wenn man sich ihr nähert.

„Machen Sie keinen Fehler“, sagte Scholtes, „die Landung auf dem Mond ist eine unglaublich schwierige Herausforderung.“

Den perfekten Ort auswählen

Mit moderner Technologie und Kameras auf Raumfahrzeugen wie dem Lunar Reconnaissance Orbiter der NASA haben wir das Glück, beeindruckende Bilder der Mondoberfläche aus der Umlaufbahn aufnehmen zu können. Und diese Bilder sind für die Auswahl eines Landeplatzes von unschätzbarem Wert, aber bei einer Auflösung von wenigen Metern pro Pixel können die Bilder nicht alle Gefahren zeigen, die ein Lander vermeiden muss.

„Das ist eine ziemlich niedrige Auflösung, um einen großen Stein zu erkennen, auf dem man gleich landen wird“, sagte Scholtes.

Es gibt jedoch einen Vorteil der Mondumgebung: Da es keine Atmosphäre gibt, gibt es keine Winde und keine Bewegung, sodass es keine Objekte wie Wolken gibt, die Schatten auf die Oberfläche werfen. Diese statische Umgebung bedeutet: Wenn Sie wissen, wo die Sonne steht, können Sie anhand der Länge eines Schattens sehr gut abschätzen, wie groß ein Hindernis ist.

Deshalb ist Blue Ghost mit einer Technologie namens Terrain Relative Navigation ausgestattet, die mithilfe einer an der Unterseite des Raumfahrzeugs angebrachten Kamera Bilder des darunter liegenden Geländes aufnimmt und diese mit einer Karte der Oberfläche an Bord abgleicht. Diese Art der Navigation ist erst seit Kurzem dank Fortschritten in der Computerverarbeitung möglich, die es einem Bordcomputer ermöglichen, eingehende Bilder schnell mit seiner internen Karte zu vergleichen.

„Wir synthetisieren, wie der Mond aussehen soll“, erklärte Scholtes mithilfe des Bordcomputers, „und führen im Wesentlichen einen Vergleich zwischen dem und dem durch, was die Kameras uns zeigen.“

Unterschiede zwischen der Bordkarte und den tatsächlichen Kamerabildern können dem Raumschiff Aufschluss darüber geben, wie schnell es sich bewegt und welche Ausrichtung es hat, und so kann das System herausfinden, wo genau sich der Lander befindet.

Dann kann ein zweites System namens Gefahrenvermeidung dieselben Kameradaten verwenden, um potenzielle Gefahren wie Felsbrocken oder Krater hervorzuheben und Gefahrenkarten zu erstellen, die zeigen, in welchen Bereichen ein Landeversuch potenziell gefährlich und in welchen sicherer ist.

Zerquetschbare Waben

Zusammen mit einer Methode zur Berechnung der Entfernung von einer Oberfläche mithilfe von Lasern, der sogenannten Laseraltimetrie, und Daten zur relativen Höhe und Beschleunigung, die von Bordsensoren gesammelt werden, können diese Systeme herausfinden, wo sich das Raumschiff relativ zur Oberfläche befindet, und dabei helfen, es sanft abzusetzen.

Sollte das Raumschiff jedoch schneller ankommen als erwartet, hat es noch einen letzten Trick im Ärmel: Seine Beine enthalten ein knautschbares Wabenkernmaterial, das wie die Knautschzonen eines Autos zerknittern und Stöße absorbieren kann.

Sensoren an den Füßen des Landers zeigen an, wann er festen Boden berührt hat, und senden ein Abschaltsignal an den Motor – dann steht der Lander hoffentlich sicher aufrecht auf der Mondoberfläche und ist bereit, seinen Betrieb aufzunehmen.

Wettlauf zum Mond

Blue Ghost ist nur eine der derzeit laufenden privaten Mondmissionen. Neben dem Firefly-Lander sind derzeit zwei weitere Mondlander auf dem Weg zum Mond, ein weiterer soll nächstes Jahr starten.

Das bedeutet aber nicht, dass es zwischen den konkurrierenden Unternehmen negative Gefühle gibt. Vielmehr, sagte Scholtes, hofften sie auf einen Erfolg für alle.

„Wir ermutigen uns gegenseitig sehr“, sagte er. „Wir unterstützen Intuitive Machines, ispace und Astrobotic. Wir möchten wirklich, dass sie erfolgreich sind – auch deshalb, weil ihr Erfolg unser Erfolg ist. Was wir wirklich tun wollen, ist, amerikanische Steuerzahler und Menschen auf der ganzen Welt davon zu überzeugen, dass der Mond es wert ist, dorthin zurückzukehren.“

Die Unternehmen tauschen Informationen aus und einige sind Teil eines NASA-Programms namens Commercial Lunar Payload Services (CLPS). Aber jedes Unternehmen geht seinen eigenen Weg und trifft seine eigenen Entscheidungen, in der Hoffnung herauszufinden, welcher Ansatz am besten funktioniert.

Im Moment „versuchen wir uns darauf zu konzentrieren, die Landung für uns erfolgreich durchzuhalten“, sagte Scholtes, „und dann hoffentlich kurz darauf einen guten Freund auf der anderen Seite des Mondes dazu zu bringen, die Landung durchzuhalten.“

An diesem Wochenende werden alle in Erwartung dieser ehrgeizigen Leistung, die jahrelange Vorbereitung und Arbeit erforderte, die Daumen drücken. „Alles an dem Prozess ist ehrlich gesagt erschreckend“, sagte Scholtes. „Es ist ein erschreckender und unglaublich gewagter Versuch.“