Die Menschheit fliegt wieder zum Mond. 50 Jahre nach der letzten bemannten Mondlandung soll das Orion-Raumschiff am 16. November mit einer gigantischen (und auch gigantisch teuren, mittlerweile liegen die Kosten bei 4,1 Milliarden Dollar) Rakete zum Erdtrabanten aufbrechen. Damit das Raumschiff auf dem Weg zum Mond die Orientierung behält, braucht es ein Weltraum-Navi. Und das stammt aus Mitteldeutschland: der Star Tracker.

MDR WISSEN hat mit Annett Feige von Jena Optronik, dem Raumfahrtunternehmen aus Thüringen, das den Star Tracker entwickelt und gebaut hat, über die Mondmission Artemis I gesprochen.

Wie kann man im Weltraum überhaupt navigieren? Auf der Erde geschieht dies beispielsweise mit GPS-Satelliten. Die umkreisen die Erde in einer Höhe von rund 22.000 Kilometern. Der Mond ist aber ungefähr 384.400 Kilometer von der Erde entfernt und ein GPS-Satellitennetzwerk wurde am Mond noch nicht errichtet. 

Annett Feige ist die Pressesprecherin vom mitteldeutschen Raumfahrtunternehmen Jena Optronik in Thüringen. Bildrechte: MDR/R. Nowka

"Ein Star Tracker oder auf Deutsch ein sogenannter Sternensensor ist ein Sensor zur Lageregelung und Navigation von Satelliten. Das heißt, im Grunde ist der Sensor das Auge des Satelliten und wir sagen dem System, wo sich der Satellit im All befindet", erklärt Annett Feige.

Genau zwei dieser Sensoren wurde außen an der Spitze des Orion-Raumschiffes verbaut. Im Weltall gibt es nicht viel, an dem man sich orientieren kann. Was es aber gibt, sind Sterne:

Somit ist der Star Tracker wie eine Sternenkamera, erörtert Feige und ergänzt: "Nur, dass wir die Bilder eben nicht einfach nur brauchen, weil sie schön aussehen, sondern wir nutzen die Informationen aus den Bildern für die Navigation – also für die Lageregelung und Positionsbestimmung des Orion-Raumschiffes."  

Ein Techniker der Jena-Optronik in Jena (Thüringen) arbeitet an einem Star Tracker. Das ist eine empfindliche Kamera, die Bilder des Sternenfeldes aufnimmt, die sich um das Orion-Raumschiff befinden. Durch den Vergleich der Bilder mit der eingebauten Sternenkarte kann der Star Tracker feststellen, in welche Richtung Orion ausgerichtet ist. Bildrechte: NASA, Rad Sinyak, Jena Optronik

Der Mond ist bei den Artemis-Missionen nur der Anfang. Er ist ein Versuchsobjekt, das die Menschheit für Langzeitaufenthalte auf dem Mars und darüber hinaus vorbereiten soll. Navigation im Weltraum ist somit eine überlebenswichtige Fähigkeit. 

Die Sternenkameras der Star Tracker machen pro Sekunde zehn Schwarz-Weiß-Aufnahmen. Die verbaute Software gleicht diese umgehend mit den abgesicherten Sternenkarten ab. Da es zu Veränderungen im All kommen kann, arbeitet der Sensor unentwegt. Die geschossenen Bilder dienen der Lagebestimmung und werden im Anschluss nicht mehr gebracht. 

Ab Artemis II sollen sich auch vier Personen an Bord des Orion-Raumschiffes befinden. Und besonders da muss alles präzise laufen, so die Raumfahrt-Enthusiastin aus Jena, die schon weiterdenkt. Denn mit der Technik aus Thüringen können Raumfahrzeuge auch über den Mond hinaus gesteuert werden. Die Sensoren sollen bei den zukünftigen Mars Sample Return Missionen (engl. Marsproben-Rückkehrmissionen) der amerikanischen und europäischen Raumfahrtbehörden Nasa und Esa eingesetzt werden. 

Ab der dritten Artemis-Mondmission soll noch weitere Technik von Jena Optronik mitfliegen, verrät Feige. Ein Docking-Sensor soll dabei helfen, dass das Orion-Raumschiff an ein anderes Objekt im All andocken kann. Ursprünglich war dafür das Lunar Gateway vorgesehen, eine Raumstation, die den Mond umrunden soll. 

Künstlerisches Konzept des Starship HLS von SpaceX, das auf dem Mond landen soll. Bildrechte: SpaceX

Ob die Raumstation bereits zum Start von Artemis III gegen Ende 2025 funktionstüchtig im All sein wird, ist nicht sicher. Das Human Landing System HLS (engl. Landesystem für Menschen) soll jedoch die erste Frau und den nächsten Mann auf die Mondoberfläche bringen. Einer von ihnen wird laut Nasa ein PoC (People of Color) sein. Das HLS ist ein umgebautes Starship vom privaten Raumfahrtunternehmen SpaceX. 

"Im Grunde ist es eine Einparkhilfe im Weltraum", beschreibt Feige den Docking-Sensor. Anders als beim Auto piepst er aber nicht, wenn man sich einem anderen Objekt annähert. Hier wird nur ein erfolgreiches aneinander Anstoßen und anschließendes Andocken gewollt.

Technik aus Jena soll der Menschheit nicht nur beim Navigieren im Weltall helfen. Sie soll auch die nächsten Mondastronauten zu ihrem Landefahrzeug bringen und sie davon wieder abholen – zumindest ab Artemis III. Navigiert wird aber bereits ab dem 29. August 2022. 

Die deutschsprachige Berichterstattung mit Hintergründen, Nasa-Stream und Experten-Interviews wird gemeinsam von MDR WISSEN und der Stiftung Planetarium Berlin übernommen – natürlich live.