Von Charles Dingell, William A. Johns und Julie Kramer White
Der Landeplatz sollte natürlich in den westlichen USA oder nahe der nordamerikanischen Küste an dafür vorgesehenen Stellen liegen. Doch etwa während der Hälfte des lunaren Monats erlauben die Flugbahnen nur Landungen in der südlichen Hemisphäre. Die geografische Länge des Wiedereintrittspunkts wird durch den Zeitpunkt bestimmt, zu dem die Orion die Mondumlaufbahn verlässt. Die Breite des Wiedereintritts jedoch ergibt sich aus der Deklination des Monds, also dem Winkelabstand des Monds von der irdischen Äquatorebene, zu diesem Zeitpunkt. Dieser Wert kann durchaus ungünstig sein. Daher ist für die Orion ein "hüpfender Wiedereintritt" (skip reentry) vorgesehen - ein Novum in der bemannten Raumfahrt. Ähnlich, wie auch ein flach geworfener Stein über die Wasseroberfläche springt, nutzt die Kapsel dabei den aerodynamischen Auftrieb der Hochatmosphäre.
Die Anspannung der Raumfahrer steigt, doch zum Nachdenken bleibt nicht viel Zeit. Das Schiff muss jetzt gedreht werden, um das Servicemodul abzuwerfen und so den Hitzeschild an der Unterseite der Kapsel freizulegen. Dann benutzen die Astronauten das redundant vorhandene Navigationssystem und die Flugcomputer der Orion, um die genaue Ausrichtung der Kapsel für den Wiedereintritt zu prüfen und zu kontrollieren, ob die Bahn des Raumschiffs den korrekten flachen Anflugwinkel aufweist. Schließlich bereitet sich die Mannschaft auf das Einsetzen der Beschleunigungskräfte vor, die beim Auftreffen auf die Atmosphäre auftreten.
Der hüpfende Wiedereintritt beginnt langsam. Zunächst spüren die Astronauten eine schwache Beschleunigungskraft, die vom Luftwiderstand der dünnen Hochatmosphäre herrührt. Allmählich presst diese Kraft die Astronauten in ihre Sitze und steigt langsam weiter an, während ionisiertes Gas am Fenster vorbeischießt. Auch Stücke glühenden Materials, das aus dem Hitzeschild stammt, sehen die Astronauten. Kurz nachdem die Orion erstmals Kontakt mit der Hochatmosphäre hatte, prallt sie von dort ab und steigt wieder ein wenig in die Höhe. Dann dringt sie in dichtere Luftschichten ein.
Nun hängt alles vom Hitzeschutzsystem ab. Das System des Shuttles hatte zumindest einmal versagt, als die Raumfähre Columbia im Februar 2003 beim Wiedereintritt auseinanderbrach. In diesen Minuten heizt die Reibung der mit Überschallgeschwindigkeit am Raumschiff vorbeizischenden Luft auch die Unterseite der Orion auf mehrere tausend Grad Celsius auf. Die Eintrittsgeschwindigkeit einer vom Mond zurückkehrenden Orion ist um 41 Prozent höher als die Geschwindigkeit einer landenden Raumfähre, die mit rund elf Kilometer pro Sekunde auf die Atmosphäre trifft. Die Hitzebelastung ist darum um ein Vielfaches höher. Hinzu kommt, dass die Orion- Kapsel größer ist als ihr Vorgänger und so mehr Reibungsfläche bietet.
Welches Material eignet sich am besten, um einer solchen Beanspruchung zu widerstehen? Viele Ingenieure halten Pica (phenolic impregnated carbon ablator) für besonders geeignet, um daraus den Hitzeschild der Orion zu konstruieren. Es besteht aus einer Matrix von Kohlenstofffasern, die in ein Phenolharz eingebettet ist. Hohe Temperaturen lassen Teile der Pica-Schicht abbrennen, sodass ein Großteil der extremen Hitze abgeführt wird. Dabei kommt es zu chemischen Prozessen, die eine verkohlte, aber hitzebeständige Schicht zurücklassen. Durch seine geringe Wärmeleitfähigkeit verhindert Pica zudem den Transport von Wärme in das Mannschaftsmodul.
Minuten später findet der wilde Sturz endlich ein Ende. Drei große Fallschirme, ähnlich denen, die auch die Apollo-Missionen nutzten, öffnen sich. Nur einmal noch erbebt die Orion, als ihr Hitzeschild abgesprengt wird. Jetzt kann nicht mehr viel passieren: Mit einer Geschwindigkeit von gerade einmal acht Metern pro Sekunde, knapp 30 Kilometern pro Stunde, schwebt die Kapsel und mit ihr die Astronauten dem Erdboden entgegen.
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