Der Mond fasziniert uns Menschen seit Urzeiten. Vor 66 Jahren erreichte der erste von Menschen gebaute Raumflugkörper seine Oberfläche, die sowjetische Sonde Lunik 2. Vor 56 Jahren betrat US-Astronaut Neil Armstrong als erster Menschen den Mond. Eine Ausstellung im Planetarium in Jena erinnert jetzt an diese Mission, die wie kaum eine andere das frühe Zeitalter der Raumfahrt geprägt hat. Beide Missionen erreichten den Mond in sehr kurzer Zeit. Lunik 2 brauchte anderthalb Tage und Apollo 11 schaffte den Hinflug in 76 Stunden. Das ist heute oft ganz anders. Aktuelle Missionen zum Mond lassen sich zum Monate Zeit. Das hat einen ganz einfachen Grund. Es ist derselbe, aus dem Geschirrspülmaschinen für ihre Sparprogramme bis zu drei Mal so lange brauchen wie im Schnellmodus: Energie!

Zwischen Erde und Mond liegen durchschnittlich etwa 384.400 Kilometer. Für stellare Verhältnisse ist das wenig. Um die Erdatmosphäre zu verlassen, muss eine Rakete mindestens 27.500 Kilometer pro Stunde erreichen. Das ist auch die Anfangsgeschwindigkeit eines Raumfahrzeugs, wenn es in der Erdatmosphäre freigelassen wird.

Manche Missionen brauchen nur wenige Tage, um den Trabanten zu erreichen. Andere sind dagegen Wochen oder Monate unterwegs, wie die beiden Raumfahrtmissionen Blue Ghost (Firefly Aerospace) und Hakuto-R M2 (ispace). Am 15. Januar 2025 wurden beide Missionen zeitgleich mit einer Flalcon-9-Rakete von der privaten Raumfahrtfirma SpaceX (Elon Musk) erfolgreich in einer erdnahen Umlaufbahn ausgesetzt.

Die erste Artemis-Mondmission im Jahr 2022 brauchte nur fünf Tage, um die Mondumlaufbahn zu erreichen. Deren Orion-Raumschiff ist auf direkten Weg zum Trabanten geflogen, während die beiden kürzlich aufgebrochenen Missionen einen Umweg nehmen. Aber warum so umständlich?

Wenn sich Menschen an Bord des Raumschiffs befinden, wie es bei den bevorstehenden Mondmissionen sein wird, wird zur Missionsverkürzung ein direkter Anflug gewählt.

Raumschiffe können aufgrund ihrer begrenzten Größe nur für wenige Wochen den Betrieb der Lebenserhaltungssysteme – wie die Luftversorgung oder die Steuerung der Heizung – garantieren. Das Orion-Raumschiff kann dies bei einer vierköpfigen Besatzung über 21 Tage hinweg leisten.

Ein größeres Raumschiff könnte auch mehr Besatzungsmitglieder für einen längeren Zeitraum im All beherbergen. Das Starship von SpaceX soll irgendwann dazu in der Lage sein. Doch dieses wird weiterhin getestet und es ist unklar, wann es für den Transport von Menschen einsatzbereit ist. (Nach der Explosion beim 7. Test, steht noch nicht einmal fest, wann weitere Testflüge des Raketensystems möglich sind.)

Das Orion-Raumschiff könnte zwar größer gebaut werden, wird dadurch aber schwerer. Entsprechend braucht es eine größere und leistungsstärkere Rakete, um die Erdatmosphäre verlassen zu können. Derzeit ist nur die Megamondrakete SLS der US-amerikanischen Raumfahrtbehörde Nasa dazu in der Lage, die das Orion-Raumschiff auf 40.000 Kilometer pro Stunde beschleunigt.

Je länger eine Mission dauert, desto mehr mögliche Gefahren können eintreten. Raumfahrzeuge sind mit genügend Redundanz gebaut. Falls ein Instrument ausfällt oder eine Sicherung oder ein Sensor beschädigt wird, gibt es weitere, die die Arbeit übernehmen können.

Außerdem ist die Besatzung trotz Schutzmaßnahmen am Raumschiff der kosmischen Strahlung ausgesetzt. Derzeit ist unklar, wie lange Menschen sich im freien Weltraum – ungeschützt vom Erdmagnetfeld – aufhalten können, ohne das Risiko einer möglichen Krebserkrankung zu erhöhen.

Es gibt demnach viele Gründe für einen Direktflug zum Mond. Neben möglichen wissenschaftlichen Untersuchungen, die während eines Flugs zum Trabanten gemacht werden können, ist ein Punkt von entscheidender Bedeutung: Der direkte Anflug verbraucht viel mehr Treibstoff.

Besonders kleine Raumfahrzeuge, sogenannte Cubesats (engl. cube= Würfel, sat für satellite), haben nur eine begrenzte Kapazität, um Treibstoff mitzunehmen. Größere Satelliten können zwar mehr Treibstoff transportieren, doch jedes Kilogramm, das in den Weltraum befördert werden soll, kostet Tausende von Euro. Die genauen Kosten unterscheiden sich je nach Startanbieter und dessen Raketen.

Saturn verschwindet hinterm Mond Bildrechte: Stellarium.org

Kleinere Satelliten können mit sogenannten Microlaunchern starten, das sind kleinere Raketen. Deren Nutzlastkapazität fällt zwar geringer aus, dafür können sie ihre Starts zu einem günstigeren Preis anbieten. Die Art der Mission bestimmt damit den Preis. Während ein Mondorbiter nur wenige Zentimeter groß sein muss, um wissenschaftliche Daten liefern zu können, ist eine Landefähre schnell mal so groß wie ein Kleinwagen.

Instrumente und Fracht haben ebenfalls einen Einfluss auf das Gewicht. Ein verlängerter Anflugweg könnte jedoch Treibstoff sparen. Was zunächst merkwürdig klingt, macht durchaus Sinn. Raumfahrzeuge können nämlich die Anziehungskräfte von anderen Himmelskörpern nutzen, um weniger Energie für die Beschleunigung, das Abbremsen oder Verändern der Flugrichtung aufzubringen. Dafür müssen sonst die Düsen betätigt werden und dadurch wird mehr Treibstoff verbraucht.

Die Missionen Blue Ghost und Hakuto-R M2 werden zunächst mehrere Erdumrundungen durchführen, bevor sie zum Mond fliegen. Dadurch holen sie sich den nötigen Schwung, um später in die Mondumlaufbahn einzuschwenken. Zudem richten sie sich ideal aus, um den Mond anzupeilen – was übrigens auch bei den Artemis-Missionen gemacht wird. Doch diese umrunden die Erde weniger häufig, bevor sie zum Mond aufbrechen. Unseren nächsten Nachbarn werden beide Raumfahrzeuge unabhängig voneinander mehrfach umrunden, um ihre Geschwindigkeit zu drosseln und ihre Landeanflüge einzuleiten.

Solche Swing-by-Manöver werden auch bei anderen Missionen vollzogen. Die japanisch-europäische Merkurmission Bepicolombo ist mehrere Jahre unterwegs gewesen, bevor sie im November 2026 treibstoffsparend in die Merkurumlaufbahn einschwenken will. Beim Nutzen der Schwerkraft eines anderen Himmelskörpers kann ein Raumfahrzeug auf natürliche Weise abgebremst oder beschleunigt werden.

Die ESA/JAXA-Mission BepiColombo hat am 23. Juni 2022 diesen wunderschönen Blick auf die reiche geologische Landschaft des Merkurs eingefangen, als die Sonde für ein Schwerkraftunterstützungsmanöver an dem Planeten vorbeiflog. Das Bild wurde aufgenommen, als die Sonde nur noch etwa 920 km von der Oberfläche des Merkurs entfernt war. Bildrechte: ESA/BepiColombo/MTM

Für robotische Missionen lohnt sich ein energiesparender, aber zeitintensiver Flug zum Trabanten. Während Missionen mit menschlicher Besatzung vorerst weiterhin auf dem kürzesten Weg dorthin fliegen.

Blue Ghost soll voraussichtlich am 3. März 2025 auf dem Mond landen, während die zweite Hakuto-R-Mission eine Mondlandung im April 2025 anstrebt. Diesmal gibt es also kein Wettrennen zum Mond.