Wie das massive Raumschiff von SpaceX das Sonnensystem und darüber hinaus erschließen könnte

Darüber hinaus hat das Starship einen entscheidenden Vorteil gegenüber anderen Schwerlastraketen in der Entwicklung, wie dem stark verzögerten Space Launch System der NASA und der New Glenn Blue Origin-Rakete. Die obere Hälfte der Rakete soll in der Erdumlaufbahn von anderen Schiffen betankt werden, sodass mehr von ihrer Auftriebskapazität an wissenschaftliche Geräte als an Treibstoff abgegeben werden kann. Es könnte zum Beispiel erforderlich sein, Menschen zum Mond zu bewegen Acht separate Starts, wobei jedes aufeinanderfolgende “Raumschiff” Treibstoff an das “Mondraumschiff” liefert, das dann mit wissenschaftlicher Ausrüstung und Besatzung zum Mond fährt.

Wissenschaftler beginnen jetzt davon zu träumen, was das Raumschiff ihnen ermöglichen könnte. Anfang dieses Jahres untersuchte ein von Jennifer Heldman vom NASA Ames Research Center veröffentlichter Forschungsbericht einige der wissenschaftlichen Möglichkeiten, die Raumsondenmissionen zum Mond und zum Mars eröffnen könnten. Ein großer Vorteil ist, dass das Starship Ausrüstung in Originalgröße von der Erde transportieren kann – es muss nicht für ein kleineres Schiff verkleinert werden, wie es für die Apollo-Missionen zum Mond erforderlich war. “Sie können zum Beispiel ein Rig mitbringen”, sagt Heldman. “Sie können einen Kilometer weit graben, wie wir es auf der Erde tun.” Dies wird einen beispiellosen Zugang zum Inneren von Mond und Mars ermöglichen, wo Eis und andere nützliche Ressourcen vermutet werden. Früher, sagt Heldman, sei eine solche Idee “ein bisschen verrückt” gewesen. Aber mit Starship: “Du kannst es schaffen und hast immer noch Platz”, fügt sie hinzu. “Was willst du noch mitbringen?”

Da das Starship wieder auf der Erde landen könnte, wäre es theoretisch auch in der Lage, riesige Mengen an Proben zu holen. Das schiere Volumen, das von verschiedenen Orten aus zurückverfolgt werden kann, würde Wissenschaftlern auf der Erde einen beispiellosen Zugang zu außerirdischem Material ermöglichen. Das könnte Myriaden von Mysterien aufklären, etwa die vulkanische Geschichte des Mondes oder die “Frage des Lebens und der Astrobiologie” auf dem Mars, sagt Heldman.

Das Starship könnte auch teurere Missionen zu anderen Orten ermöglichen, entweder durch einen direkten Start von der Erde oder möglicherweise durch die Nutzung von Mond und Mars als Tankstellen, eine ehrgeizige Zukunft, die Musk sich vorgestellt hatte.

Gehen wir zu Neptun

Eine Idee einer internationalen Gruppe von Wissenschaftlern namens Conex (Conceptual Exploration Research) ist eine Raumsonde namens Arcanum, die die Schwerlastfähigkeiten des Raumschiffs nutzen wird, um Neptun und seinen größten Mond Triton zu erkunden. Neptun wurde nur einmal besucht, 1989 ein Flug der NASA-Raumsonde Voyager 2, und wir wissen immer noch nicht viel darüber. „Niemand denkt wirklich darüber nach, was Starship alles ermöglichen kann“, sagt James McFate, Forscher an der Universität Wien und Co-Vorsitzender von Conex. “Das ist es, was Arcanum zeigen soll.”

Mit einem Gewicht von etwa 21 Tonnen wird das Raumschiff viermal schwerer sein als die bisher größte tiefe Raumsonde: die Cassini-Huygens-Mission der NASA und der Europäischen Weltraumorganisation, die Saturn von 2004 bis 2017 erforschte. Keine aktuelle Rakete kann ein solches Fahrzeug starten. Aber Starship wird das möglich machen. Arcanum wird mehrere Komponenten haben, darunter einen Orbiter zur Untersuchung von Neptun, einen Lander zur Untersuchung von Triton, einen Penetrator, um die Oberfläche von Triton zu treffen und “ein seismisches Experiment durchzuführen”, um seine Geologie und Struktur zu verstehen, sagt McFate. Die Mission kann auch mit einem Teleskop ausgestattet werden, das Untersuchungen des äußeren Sonnensystems ermöglicht und bei der Suche nach Planeten um andere Sterne hilft.

Andere Ideen sind spekulativer. Philip Lubin, ein Physiker von der University of California, Santa Barbara, berechnete, dass eine ausreichend große Rakete wie das Starship verwendet werden könnte, um eine Kollision eines Asteroiden mit der Erde zu verhindern. Eine Mission wie diese könnte genug Sprengstoff tragen, um den 10 Kilometer breiten felsengroßen Asteroiden zu zerfetzen, der die Dinosaurier ausgelöscht hat. Seine Fragmente werden in der Atmosphäre verglühen, bevor sie unseren Planeten erreichen können.

Ein Raumschiff könnte auch ein besserer Weg sein, um gigantische Weltraumteleskope zu starten, die das Universum beobachten können. Derzeit müssen Geräte wie das kommende James Webb Space Telescope der NASA und der European Space Agency gestartet werden, ein kostspieliges, komplexes und sensibles Verfahren, das fehleranfällig sein könnte. Die NASA hat ein vorgeschlagenes Superteleskop namens LUVOIR vorgeschlagen, das erdähnliche Planeten um andere Sterne herum abbilden soll. Es kann ein Raumschiff genannt werden, während Musk sagte, dass SpaceX bereits an einem “interessanten Projekt arbeite, das darin besteht, ein wirklich großes Teleskop zu bekommen, ein spezielles Objektiv für ein bodengestütztes Teleskop zu nehmen und damit ein Weltraumteleskop zu bauen”. Weitere Details wurden nicht bekannt gegeben.

Sag hallo zu den Nachbarn

An anderer Stelle träumen einige Wissenschaftler davon, das Raumschiff zu verwenden, um sich auf den Besuch anderer Sterne vorzubereiten. Starship könnte eine kostengünstige Möglichkeit bieten, Technologien für Raumschiffe zu testen, die mehrere Lichtjahre zu benachbarten Sternensystemen reisen können, sagen Rene Heller vom Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung in Deutschland und Kollegen. Das Starship könnte ein segelbetriebenes Raumschiff auf eine Reise zum Mars starten, das mit einem an Bord befindlichen Laser ein dünnes Segel auspressen und unglaubliche Geschwindigkeiten erreichen würde, was eine Demonstration jenseits der Erdumlaufbahn ermöglicht. „Wenn SpaceX so freundlich ist, eines unserer Segel an Bord zu nehmen und es auf halbem Weg zum Mars zu starten, sollten wir in der Lage sein, seine Beschleunigung und Flugbahn durch das Sonnensystem für einige Tage bis fast in die Umlaufbahn des Jupiter zu verfolgen “, sagt Heller.

Andere Ideen beinhalten die Verwendung des Starship, um eine Sonde in die Umlaufbahn des Vulkanmonds Jupiter Io zu schicken, eine schwierige Aufgabe ohne nennenswerte Hubkapazität. “Es ist eine große Herausforderung, in die Umlaufbahn zu gelangen und sich vor der starken Strahlung des Jupiter zu schützen”, sagt Alfred McQueen, ein planetarischer Geologe von der University of Arizona. “Aber Masse hilft bei diesen Dingen. Man bekommt viel Treibstoff und Strahlenschutz.”

Musk hat vorgeschlagen, dass SpaceX im Jahr 2022 bis zu ein Dutzend Sheep-Testflüge starten könnte, mit Missionen zum Mond und zum Mars am Horizont – und viel wissenschaftlichem Potenzial für ein Startup. „Sobald das Starship zu fliegen beginnt, wird die Entwicklung sehr schnell gehen“, sagt Margarita Marinova, ehemals leitende Mars-Entwicklungsingenieurin von SpaceX. “Es wird viele Leute geben, die Dinge fahren können.” Dies kann alles sein, von eigenständigen Missionen mit dem Raumschiff bis hin zu Fahrten in Ihrem aktuellen Flugmanifest. „Bei einer Kapazität von 100 Tonnen ist es sehr einfach, wissenschaftliche Instrumente hinzuzufügen“, sagt Marinova. “Wenn jemand Nutzlastraum kaufen wollte, könnte er Nutzlastraum haben. Das wäre eine wirklich drastische Veränderung in der Art, wie wir Wissenschaft betreiben.”

Es gibt natürlich sehr gute Gründe, vorsichtig zu sein. Während das Starship Testflüge ohne den Super Heavy-Booster absolviert hat, haben wir den Raketenstart noch nicht vollständig gesehen. Es ist eine riesige und sehr komplexe Maschine, bei deren Entwicklung Sie immer noch Probleme haben können. SpaceX und Musk waren auch zuvor als hochnäsig (höflich) mit Zeitplänen und Zielen bekannt (eine geplante Mission zum Mars, Red Dragon, sollte bereits 2018 starten). Die vorgeschlagene Methode des Raumschiffs, zum Mond und zum Mars zu gelangen, die auf mehreren Betankungsmissionen in der Erdumlaufbahn beruht, bleibt komplex und ungetestet.

Es gibt jedoch auch viele Gründe, gespannt zu sein, was das Starship tun könnte, wenn es erfolgreich wäre. Vom inneren zum äußeren Sonnensystem und vielleicht darüber hinaus kann es eine ganz neue Ära der Weltraumforschung eröffnen. “Ich bin mir sicher, dass einige sehr schlaue Leute angefangen haben, darüber nachzudenken, wissenschaftliche Missionen an Bord der Raumsonde zu schicken”, sagt Abhishek Tripathi, ein Luft- und Raumfahrtwissenschaftler von der University of California in Berkeley.

Oder, wie Musk es ausdrückte: “Es ist wirklich alles, was man sich vorstellen kann.”

William

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