Lunar Orbital Platform-Gateway

Der Lunar Orbital Platform-Gateway (LOP-G), früher als Deep Space Gateway (DSG) bezeichnet, ist eine geplante Raumstation von NASA, ESA, JAXA und CSA. Der LOP-G soll den Mond umkreisen und – anders als die ISS – nicht durchgängig besetzt sein. Im Rahmen des Artemis-Programms soll er ab Mitte der 2020er Jahre als Zwischenstation für bemannte Missionen zum Mond dienen und Technologien für spätere bemannte Marsmissionen erproben.

Darstellung des Lunar Orbital Platform-Gateway (März 2020), links – Power and Propulsion Element, Mitte – Habitation and Logistics-Modul, hinten – Frachtraumschiff

Vier Astronauten in einem Vorführmodell eines LOP-G-Moduls.

Umlaufbahn

LOP-G Umlaufbahn über 7 Tage aus Sichtrichtung Erde.

Animation der LOP-G Umlaufbahn aus Sichtrichtung Erde.

Animation der LOP-G Umlaufbahn aus Position über dem Mondnordpol und fixiertem Sichtfeld mit Erdposition unterhalb des unteren Bildrands.

Für den LOP-G ist ein südlicher „L2 Near Rectilinear Halo Orbit“ vorgesehen, der zu einer Familie von relativ stabilen Mondorbits gehört. Das Periselen soll etwa 1.500 km über dem Nordpol des Mondes liegen. Das Aposelen läge im geplanten Szenario etwa 70.000 km über dem Südpol, etwas jenseits der Rotationsachse des Mondes in Richtung des Lagrange-Punkts L₂ hinter dem Mond. Die Umlaufdauer beträgt dabei etwa 6,5 d, was einer 9:2-Bahnresonanz mit der synodischen Periode des Mondes entspricht. Da die geplante Bahnebene fast senkrecht (near rectilinear) auf der Verbindungslinie Erde-Mond steht, wäre eine dauerhafte Sicht- und Funkverbindung zu Bodenstationen auf der Erde möglich. Durch die große Bahnhöhe über dem Südpol wäre für einen großen Teil der Umlaufzeit auch Sichtverbindung zur erdabgewandten Seite der südlichen Polregion gegeben. So könnte der Gateway als Funkrelaisstation bei Erkundungsmissionen im strategisch besonders interessanten Südpolgebiet dienen.

Projektplanung

Neben der japanischen JAXA wollen die kanadische CSA und europäische ESA an dem Projekt teilnehmen. Im August 2017 vergab die CSA den Auftrag zum Bau eines Remote Manipulator Systems (RMS/Canadarm), ein elektromechanischer Greifarm für die geplante Raumstation.

Im September 2017 unterzeichnete die russische Weltraumorganisation Roskosmos mit der NASA eine Absichtserklärung gemeinsam an diesem Projekt zu arbeiten. Auch andere Weltraumbehörden der BRICS-Staaten wurden zur Zusammenarbeit eingeladen. Roskosmos wollte neben Modulen mit seinen Trägerraketen Proton-M und Angara, die sich noch in der Entwicklung befindet, zum Projekt beitragen. Im Januar 2021 gab Roskosmos den Ausstieg Russlands aus dem Projekt bekannt, da es zu US-zentriert sei.

Am 28. Februar 2019 gab die kanadische Weltraumagentur ihre Beteiligung am LOP-G bekannt.

Im Mai 2019 vergab die NASA den Auftrag für die Entwicklung der Antriebseinheit des Gateways an Space Systems/Loral.

Am 5. Juni 2020 vergab die NASA einen Auftrag an Northrop Grumman im Wert von 187 Mio. US-Dollar für die Entwicklung eines Habitat-Moduls (Habitation and Logistics Outpost (HALO) module). Es soll der Besatzung während des Aufenthalts als Unterkunft dienen. Die Summe deckte allerdings nicht die gesamten Baukosten ab, sondern lediglich die Design-Phase bis Ende 2020.

Geplanter Aufbau

Aktuelle Planung

Das erste Modul der Raumstation – das Power and Propulsion Module (PPE) – soll Solarzellen zur Stromversorgung sowie Triebwerke beinhalten. Es soll im Jahr 2024 oder 2025 zusammen mit einem provisorischen kleinen Wohnmodul auf Basis des Cygnus-Raumschiffs („Habitation and Logistics Outpost“, HALO, auch „Utilization Module“ oder „Minimal Habitation Module“, MHM) in eine Mondumlaufbahn gebracht werden. Als Drittes soll ein temporäres Logistikmodul in Form eines Dragon-XL-Raumfrachters hinzukommen, der jeweils 6–12 Monate lang am Gateway andockt. Zusätzlich soll mit dem ersten Logistikmodul ein Multifunktionsroboterarm („Gateway External Robotic System“, GERS) als Beitrag der CSA permanent angebracht werden. Als vierte Komponente soll zusammen mit Artemis 4 ein von der ESA und JAXA gebautes, größeres Wohnmodul („International Habitat“, I-HAB) angekoppelt werden, um längere Aufenthalte in der Station zu ermöglichen. Als fünftes soll zusammen mit Artemis 5 ein von der ESA gebautes Modul angebracht werden, welches Kommunikation und Wiederbetankung für das Gateway übernehmen soll („European System Providing Refueling, Infrastructure and Telecommunications“, ESPRIT).

Ehemalige Planung

Im März 2017 veröffentlichte die NASA einen Zeitplan zum Aufbau und zur Nutzung des Lunar Orbital Platform-Gateways, der mit einem bemannten Flug zum Mars endet. In diesem Plan sollten vor allem Flüge der Rakete SLS mit Orion-Raumschiffen eingesetzt werden, um zusätzlich die Module zur Station bringen.

Außerdem sah die damalige Planung vor, im Jahr 2026 eine Luftschleuse zu installieren und dort mit einem unbemannten Flug Deep Space Transport (DST) anzudocken, ein wiederverwendbares Raumschiff mit chemischem Raketentriebwerk und Ionenantrieb. Danach sollte ein bemannter Flug folgen und die Crew soll über ein halbes Jahr in der Station verbringen. Nach einer Mission, um den Treibstoff und Vorräte aufzufüllen, sollte dann ab 2028 eine Besatzung etwa ein Jahr im DST leben. Um die Unabhängigkeit vom Rest der Station zu demonstrieren, sollte der DST möglicherweise abgekoppelt werden und erst zum Abschluss der Mission zum Lunar Orbital Platform-Gateway zurückkehren. Nach einer weiteren Versorgungsmission war dann geplant, mit einer vierköpfigen Crew zum Mars zu fliegen und in einen Marsorbit einzutreten. Später sollte der DST dann zurück zum Lunar Orbital Platform-Gateway fliegen. Diese Mission war vorläufig für 2030 oder später geplant.

Im Rahmen des Artemis-Programms wurde diese Planung 2019 überarbeitet. An dem Ziel von bemannten Marsflügen in den 2030ern wird weiter festgehalten.

Kritik

Der ehemalige NASA-Leiter Mike Griffin bezeichnete es als „dumm“, den Gateway zu bauen, bevor Astronauten auf dem Mond landen. Der Gateway werde dafür nicht benötigt. Der Apollo-11-Astronaut Buzz Aldrin sprach sich generell gegen das Gateway-Konzept aus. Robert Zubrin, Direktor der Mars Society, bezeichnet es als unnötige lunare Zollstation, die die bemannte Landung im 21. Jahrhundert um mindestens 8 Jahre verzögert und 30 Milliarden US-Dollar Mehrkosten verursacht.

Weblinks

Commons: Lunar Gateway – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Einzelnachweise

1. Thales signs contract with ESA for two LOP-G mission elements studies. In: arospace-technology.com. 5. September 2018, abgerufen am 2. Mai 2019 (englisch). 
2. Der Bahnradius auf den Mondmittelpunkt bezogen beträgt soll im Periselen etwa 3200 km betragen.
3. Michele Gates: Status of Power and Propulsion Element (PPE) for Gateway. (PDF; 28 MB) In: nasa.gov. 27. August 2018, S. 15, abgerufen am 14. Dezember 2020 (englisch). 
4. Ryan J. Whitley, Diane C. Davis, Laura M. Burke, Brian P. McCarthy, Rolfe J. Power, Melissa L. McGuire, Kathleen C. Howell: Earth-Moon Near Rectilinear and Butterfly Orbits for Lunar Surface Exploration. In: American Astronautical Society/American Institute of Aeronautics and Astronautics (Hrsg.): AAS/AIAA Astrodynamics Specialist Conference, Snowbird, Utah. August 2018 (purdue.edu [PDF; 3,0 MB]). 
5. Clark P. Newman, Ryan M. Sieling, Diane C. Davis, Ryan J. Whitley: Attitude Control and Orbit Determination of a Crewed Spacecraft with Lunar Lander in near Rectilinear Halo Orbit. In: American Astronomical Society/American Institute of Aeronautics and Astronautics (Hrsg.): 29th AAS/AIAA Space Flight Mechanics Meeting. Ka’anapali, Hawaii 14. Januar 2019 (nasa.gov). 
6. What is the Deep Space Gateway? In: ESA. 21. August 2017, abgerufen am 28. September 2017 (englisch). 
7. Japan has plans to land astronauts on the moon by 2030 — with a little help from the United States. In: Spacenews.com. 29. Juni 2017, abgerufen am 28. September 2017 (englisch). 
8. Identifying emerging technologies for robotics systems for potential space station near the moon. In: Canadian Space Agency. 18. August 2017, abgerufen am 28. September 2017 (englisch). 
9. Russland will mit USA Raumstation im Mond-Orbit vorantreiben. In: Neue Zürcher Zeitung. 27. September 2017, ISSN 0376-6829 (nzz.ch [abgerufen am 27. September 2017]). 
10. Russland und USA planen gemeinsame Mondstation. In: Der Landbote. 27. September 2017, abgerufen am 28. September 2017. 
11. "Роскосмос" подтвердил выход из лунного проекта Gateway. In: Interfax. 25. Januar 2021, abgerufen am 10. Juni 2021. 
12. Historic investments in Canada’s space program to create jobs and new industries. 28. Februar 2019, abgerufen am 28. Februar 2019 (englisch). 
13. NASA Awards Artemis Contract for Lunar Gateway Power, Propulsion. In: nasa.gov. NASA, 23. Mai 2019, abgerufen am 19. März 2021 (englisch).
14. NASA issues contract to Northrop Grumman for Gateway module. 6. Juni 2020, abgerufen am 7. Juni 2020 (amerikanisches Englisch). 
15. Forward to the Moon: NASA’s Strategic Plan for Lunar Exploration. (PDF; 5 MB) In: nasa.gov. NASA, Mai 2019, abgerufen am 26. Mai 2019 (englisch). 
16. Erklärung der NASA zur Auftragsvergabe für das Minimal Habitation Module an Northrop Grumman Innovation Systems. 19. Juli 2019 (PDF; 0,1 MB, englisch); Quelle.
17. Twitter-Nachricht von Jeff Foust, 25. Mai 2021.
18. NASA’S management of the gateway program for the Artemis missions. NASA Office of Inspector General, 10. November 2020 (PDF), Seite 12 f.
19. Gateway, the next generation multipurpose space station, comes to life. Abgerufen am 8. April 2022. 
20. Gateway. Abgerufen am 8. April 2022. 
21. Deep Space Gateway to Open Opportunities for Distant Destinations. In: NASA. 28. März 2017, abgerufen am 9. September 2017 (englisch). 
22. NASA finally sets goals, missions for SLS – eyes multi-step plan to Mars. In: NasaSpaceflight.com. 6. April 2017, abgerufen am 9. September 2017 (englisch). 
23. NASA’s human spaceflight plans come into focus with announcement of Deep Space Gateway. 1. April 2017, abgerufen am 9. September 2017 (englisch). 
24. Eric Berger: Former NASA administrator says Lunar Gateway is “a stupid architecture”. In: Ars Technica. 15. November 2018, abgerufen am 2. Mai 2019 (englisch). 
25. Robert Zubrin: Lunar Gateway or Moon Direct? In: SpaceNews. 8. April 2019, abgerufen am 4. Juli 2022 (englisch). 

Raumstationen

Im Orbit:	ISS (seit 1998) | Chinesische Raumstation (seit 2021)
Geplant:	Lunar Orbital Platform-Gateway (ab ca. 2025) | Russische orbitale Servicestation (ab 2028) | Starlab (ab 2028) | Indische Raumstation (ab ca. 2035)
Ehemalige Stationen:	Saljut 1 (1971) | Saljut 2 (1972) | Kosmos 557 (1972) | Saljut 3 (1974–1975) | Saljut 4 (1974–1977) | Saljut 5 (1976–1977) | Saljut 6 (1977–1982) | Saljut 7 (1982–1991) | Skylab (1973–1979) | Mir (1986–2001) | Tiangong 1 (2011–2018) | Tiangong 2 (2016–2019)
Eingestellte Programme:	Manned Orbiting Laboratory | OPSEK