Mehr als ein Mondflug: Wie Artemis II zur fliegenden Testplattform für Sensortechnik wird

Artemis II ist gestartet, die erste bemannte Mondmission seit über 50 Jahren ist unterwegs. Doch die vier Astronauten an Bord sind nicht allein: Auch europäische Technik fliegt mit, wird Grenzen austesten und Daten liefern, die weit über die Raumfahrt hinaus relevant sind.

Europa am Steuer: Das Servicemodul aus Bremen

Wer Artemis II als rein amerikanische Mission versteht, Menschen zurück zum Mond zu bringen, greift zu kurz. Das Herzstück der Orion-Kapsel – das sogenannte European Service Module (ESM), also die Antriebs- und Versorgungseinheit, die Treibstoff, Strom, Wasser und Sauerstoff für die Crew bereitstellt – wurde im Auftrag der europäischen Raumfahrtbehörde ESA unter industrieller Führung von Airbus Defence and Space in Bremen entwickelt und montiert. Komponenten aus elf europäischen Ländern sowie den USA fließen in das System ein. Für die NASA ist es das erste Mal, dass sie bei einer kritisch bemannten Mission auf eine nicht-amerikanische Kernkomponente setzt.

Techniker installieren die Solarpanels am ESM Servicemodul der ESA. Oben drauf sitzt die Orion Kapsel der Artemis II Mission. Bild: NASA/Kim L. Shiflett

Das ESM versorgt die Orion-Kapsel über vier Solarsegel mit Strom und steuert Temperatur sowie Lebenserhaltung an Bord. Für Artemis II ist es der erste Einsatz mit menschlicher Besatzung – ein Vertrauensbeweis in europäische Raumfahrttechnik mit erheblicher Tragweite für künftige Missionen Richtung Mond und Mars.

TACHELES: Berliner Startup schickt Rover-Elektronik in den Strahlungsgürtel

Rund fünf Stunden nach dem Start soll ein kleiner deutscher Satellit auf eigene Faust unterwegs sein. TACHELES – ein sogenannter 12U-CubeSat, also ein würfelförmiger Kleinsatellit im Format von etwa 10 × 10 × 30 Zentimetern – soll vom Raketenstufenring ausgesetzt werden, während Orion bereits eigenständig in hoher Erdumlaufbahn fliegt. Entwickelt hat ihn das Berliner Startup Neurospace, ausgewählt und mitfinanziert von der Deutschen Raumfahrtagentur.

TACHELES wird nicht zum Mond fliegen. Sein Ziel ist die hochelliptische Erdumlaufbahn mit einem so genannten „Apogäum“ – dem höchsten Punkt der Umlaufbahn – von rund 77.700 Kilometern, tief im äußeren Van-Allen-Gürtel. Dieser Strahlungsgürtel, eine Zone hochenergetischer Teilchen, die vom Erdmagnetfeld eingefangen werden, gilt als besonders kritisch für Elektronik. Genau dort soll TACHELES seine Nutzlast testen: Mikrocontroller, also programmierbare Steuerchips, wie sie im künftigen geplanten Mondrover „HiveR“ des Unternehmens zum Einsatz kommen sollen.

Der IoT-Bezug ist direkt: Dieselben Embedded-Prozessoren, die in vernetzten Geräten auf der Erde allgegenwärtig sind, müssen im Weltraum unter extremer Strahlung zuverlässig funktionieren. TACHELES trägt die Rover-Elektronik auf drei separaten Platinen, ergänzt durch eine abgeschirmte Referenzplatine und dedizierte Strahlungssensoren. So sollen Fehlerverhalten und Degradation der Bauteile direkt verglichen werden. Die Mission soll laut Neurospace bis zu zweieinhalb Jahre dauern, sofern ein gezieltes Bahnanhebungsmanöver nach dem Aussetzen gelingt.

DLR-Dosimeter M-42 EXT: Strahlungsmessung auf dem Weg zum Mond

Während TACHELES früh auf eigene Faust unterwegs sein wird, sollen die Experimente des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) die gesamten zehn Missionstage an Bord bleiben. Vier Strahlungsdetektoren vom Typ M-42 EXT – Dosimeter, also Messgeräte für die akkumulierte Strahlendosis – soll die Crew kurz nach dem Start im Innern der Orion-Kapsel montieren und aktivieren. Sie sind beim Start noch in einer Cargo-Transfer-Tasche verstaut, was neue Flexibilität beim Missionsablauf erlaubt.

DLR Strahlungsdetektoren M-42 EXT werden an Bord der Orionkapsel an verschiedenen Stellen angebracht. Bild: DLR (CC BY-NC-ND 3.0)

Die Geräte sind eine Weiterentwicklung jener Sensoren, die bereits auf Artemis I flogen. Damals entstand im Rahmen des DLR-Experiments MARE erstmals ein kontinuierlicher Strahlungsdatensatz für die gesamte Strecke zwischen Erde und Mond. Artemis II setzt diese Messreihe fort – mit verbesserter Elektronik, einem Ein-/Ausschalter und optimierter Batterie.

Ergänzt werden die DLR-Dosimeter durch sechs weitere aktive Strahlungssensoren, die NASA fest im Innern der Orion-Kapsel verteilt hat. Gemeinsam bilden sie ein verteiltes Sensornetzwerk – ein Konzept, das IoT-Entwickler sofort wiedererkennen: dezentrale Knoten, kontinuierliche Messung, Echtzeit-Datenübertragung zur Bodenstation.

ARCHeR: Wearables messen Schlaf, Stress und Kognition im Tiefraum

Die vierte Technologieschicht an Bord  ist die menschennächste: Im Rahmen der NASA Studie ARCHeR tragen alle vier Crewmitglieder Wearable-Armbänder, die kontinuierlich physiologische und verhaltensbezogene Daten erfassen sollen: Schlafmuster, Stressindikatoren, kognitive Leistung und Teamdynamik.

ARCHeR läuft seit 2018 auf der Internationalen Raumstation ISS. Artemis II ist das erste Mal, dass diese Wearable-basierte Gesundheitsüberwachung jenseits des schützenden Erdmagnetfelds eingesetzt wird – in einer Umgebung, in der Strahlungsbelastung, Isolation und psychologischer Druck deutlich intensiver sind als in der Erdumlaufbahn. Die gewonnenen Daten sollen helfen, Protokolle und Gegenmaßnahmen für künftige Langzeitmissionen zum Mond und zum Mars zu entwickeln.

ARCHeR ist daher ein Praxistest unter Extrembedingungen: Können Wearable-Sensoren, wie sie heute in der industriellen Gesundheitsüberwachung oder im Consumer-Bereich eingesetzt werden, auch unter starker kosmischer Strahlung und in vollständiger Isolation zuverlässig messen und übertragen?

Was Tiefraum und IoT gemeinsam haben

Die Experimente an Bord von Artemis II folgen einem gemeinsamen Muster, das IoT-Entwicklern vertraut ist: verteilte, miniaturisierte Sensorik erfasst Umgebungs- und Zustandsdaten, überträgt sie an eine entfernte Auswertungseinheit und liefert die Grundlage für Entscheidungen – ob durch Mission Control in Houston oder durch einen Algorithmus auf einem Industrierechner.

Der Unterschied liegt im Maßstab der Herausforderung. Erwartbare größere Latenzen bei der Datenübertragung, kosmische Strahlung, die Bits in Speicherzellen kippt, und kein Techniker, der einen ausgefallenen Sensor austauschen kann: Das sind Bedingungen, unter denen robuste IoT-Architektur beweisen muss, was sie kann.

Die Erkenntnisse werden zurückfließen. Strahlungsresistente Mikrocontroller, zuverlässigere Wearable-Sensoren, autonomere Embedded-Systeme – was im Van-Allen-Gürtel oder auf dem Weg zum Mond funktioniert, setzt Maßstäbe für anspruchsvolle terrestrische Anwendungen: in der Industrie, in der Medizin, in abgelegenen Infrastrukturen.

Artemis II ist damit mehr als ein Meilenstein der bemannten Raumfahrt. Die vier Astronauten werden rund zehn Tage unterwegs sein: Nach dem Start soll die Orion-Kapsel den Mond auf einer sogenannten Free-Return-Trajektorie – einer Flugbahn, bei der die Mondgravitation das Raumschiff automatisch zurück zur Erde lenkt – in bis zu 9.700 Kilometern Entfernung umrunden, bevor die Crew voraussichtlich am 10. April im Pazifik wassert. Sie ist ein Feldtest für Technologien, die auch auf der Erde gebraucht werden.

Wer die Mission während der kommenden Tage weiter verfolgen möchte, kann dies über die Live Quellen von NASA TV tun.