Riss im Fenster von Shenzhou 20 erzwingt Wechsel des Raumschiffs und verdeutlicht Gefahr durch Weltraumschrott

Astronauten wechseln nach Fensterschaden bei Shenzhou 20 das Raumschiff

China brachte drei Astronauten nach einem unerwarteten Zwischenfall im Orbit sicher zur Erde zurück. Ingenieure entdeckten winzige Risse im Sichtfenster der Rückkehrkapsel von Shenzhou 20. Nach Einschätzung der Missionsleitung wurde der Schaden höchstwahrscheinlich durch ein kleines Stück Weltraumschrott verursacht. Statt mit ihrem eigenen Raumschiff zurückzufliegen, wechselte die Besatzung in das gerade eingetroffene Raumschiff Shenzhou 21, das das nächste Team zur Raumstation Tiangong gebracht hatte. Der ungewöhnliche Wechsel eine Woche nach dem geplanten Rückflug zeigte, dass selbst millimetergroße Fragmente die bemannte Raumfahrt gefährden können.

Das Trio landete am 14. November gegen 3:40 Uhr Eastern Time auf dem Dongfeng-Landeplatz in der Inneren Mongolei, nach 204 Tagen im niedrigen Erdorbit. Kommandant Chen Dong und seine Crewmitglieder Chen Zhongrui und Wang Jie verließen die Kapsel in guter Verfassung. Ihr Rückflug war ursprünglich für den 5. November angesetzt gewesen und sollte sich kurz mit dem Aufenthalt der Besatzung von Shenzhou 21 überschneiden, die am 31. Oktober angedockt hatte, um die nächste sechsmonatige Rotation zu beginnen.

Die Flugleitung verschob die Rückkehr, nachdem der Schaden bestätigt worden war, und stellte fest, dass Shenzhou 20 die Sicherheitsanforderungen für den Wiedereintritt nicht mehr erfüllte. Die Chinesische Agentur für bemannte Raumfahrt teilte mit, das Raumschiff werde zur Unterstützung von Arbeiten im Orbit an der Station bleiben. Die Agentur plant, das nächste Raumschiff der Serie, Shenzhou 22, zu einem geeigneten Zeitpunkt zu starten, um den Betrieb aufrechtzuerhalten und der neuen Besatzung wieder ein Reserve-Raumschiff bereitzustellen.

Was geschah auf Tiangong?

Shenzhou 20 startete am 24. April und diente der Besatzung als Weg in den Orbit und zugleich als vorgesehenes Rückkehrraumschiff. Bei Routinekontrollen vor dem Abkoppeln entdeckten die Teams winzige Risse im Glas eines Fensters der Rückkehrkapsel. Fenster in bemannten Raumschiffen sind bewusst klein gehalten. Sie ermöglichen Sichtkontrollen der Außenseite des Raumschiffs und seiner Umgebung, sind aber im Vergleich zu dicken Druckhüllen und mehrschichtigen Schutzschilden relativ anfällige Bereiche. Selbst ein kleiner Riss führte deshalb zu einer eingehenderen Untersuchung.

Eine konkrete Gefahr für ein kleines Fenster

Fenster von Raumschiffen sind mit mehreren Scheiben und Schutzabdeckungen ausgestattet. Bei vielen Fahrzeugen bestehen sie aus Schichten aus Glas oder Quarzglas, darunter einer inneren Druckscheibe und einer äußeren Schutzscheibe gegen Trümmerteile. Bei den Geschwindigkeiten im Orbit kann ein körnchengroßes Fragment die Energie einer Kugel haben. Ein Riss, der in einer ruhigen, unter Druck stehenden Umgebung stabil erscheint, kann sich durch Erhitzung, Vibrationen und Druckveränderungen beim Wiedereintritt vergrößern. Ein strukturell wichtiges Fenster lässt sich im Orbit nicht praktisch reparieren, und eine Reparatur könnte vor den hohen Belastungen beim Abstieg nicht getestet werden. Deshalb betrachten Ingenieure selbst kleine Risse als nicht hinnehmbar, wenn eine Besatzung zurückkehren soll.

Landung und Erfolge der Mission

Trotz der kurzfristigen Planänderung erreichte die Mission ihre wichtigsten Ziele. Die Astronauten führten während ihres fast siebenmonatigen Aufenthalts wissenschaftliche Arbeiten, Wartungsarbeiten und Öffentlichkeitsarbeit durch. Bei vier Weltraumausstiegen installierten sie Schutzschilde gegen Trümmerteile und externe Ausrüstung an der Station. Aufnahmen zeigten, dass die Besatzung nach der Landung in Dongfeng wohlauf war. An Bord waren außerdem kleine biowissenschaftliche Nutzlasten, darunter Mäuse, mit denen die Anpassung an die Schwerelosigkeit untersucht wurde. Sie kehrten zur Analyse nach dem Flug zurück.

Warum die Besatzung das Raumschiff wechselte, statt das Fenster zu reparieren

Ausschlaggebend für die Entscheidung war das Risiko. Die Risse im Fenster von Shenzhou 20 waren klein, doch beim Rückflug wäre die Kapsel aerodynamischer Erhitzung und hohen Druckbelastungen ausgesetzt gewesen. Für ein so wichtiges Bauteil lässt sich eine Reparatur im Orbit nicht zertifizieren. Die sicherere Möglichkeit war, Shenzhou 20 angedockt zu lassen und die abfliegende Besatzung mit Shenzhou 21 zurückzuschicken, dem Raumschiff, das gerade das nächste Team nach Tiangong gebracht hatte.

Die Programmverantwortlichen begründeten die Entscheidung mit der Sicherheit. Das Büro für bemannte Raumfahrttechnik Chinas beschrieb seinen Ansatz mit den Worten: „Das Leben steht an erster Stelle, die Sicherheit an erster Stelle.“ Shenzhou 20 im Orbit zu lassen, ermöglicht es den Ingenieuren außerdem, die Entwicklung des Schadens im Laufe der Zeit zu beobachten – eine Gelegenheit, einen realen Einschlag unter Weltraumbedingungen zu untersuchen.

Die Lücke beim Rettungsraumschiff und wie China sie schließen will

Da Shenzhou 21 nun zur Erde zurückgekehrt ist, fehlt der aktuellen Besatzung auf Tiangong vorübergehend ein angedocktes Rückkehrraumschiff. Programme der bemannten Raumfahrt planen für solche Szenarien. China hält im Raumfahrtzentrum Jiuquan eine Rakete vom Typ Langer Marsch 2F und ein Raumschiff vom Typ Shenzhou in hoher Einsatzbereitschaft. Im besten Fall können die Teams einen Notstart innerhalb von etwa 8,5 Tagen vorbereiten. Die Agentur hat außerdem angekündigt, Shenzhou 22 zu einem geeigneten Zeitpunkt unbemannt zu starten. Damit soll der neuen Besatzung wieder ein angedocktes Rettungsraumschiff zur Verfügung stehen.

Die Gefahr durch Weltraumschrott im Fokus

Der Vorfall rückte ein globales Problem erneut ins Rampenlicht. Im Erdorbit befinden sich mehr als 30.000 erfasste Objekte mit einem Durchmesser von über zehn Zentimetern sowie viele Hunderttausend kleinere Teile, die zu klein sind, um sie zu verfolgen, aber groß genug, um ein Raumschiff zu beschädigen. Alles im niedrigen Erdorbit bewegt sich mit etwa 7 bis 8 Kilometern pro Sekunde. Ein winziger Splitter kann ein Fenster beschädigen, eine Kühlmittelleitung aufreißen oder eine dünne Wand durchschlagen. Die Betreiber von Tiangong und der Internationalen Raumstation zünden regelmäßig Triebwerke, um Trümmerteilen auszuweichen, die den Vorhersagen von Überwachungsnetzen zufolge zu nahe vorbeifliegen werden.

Die jüngere Vergangenheit zeigt, wie ein einzelner Treffer eine Mission verändern kann. 2022 traf ein kleines Objekt das an der Internationalen Raumstation angedockte russische Raumschiff Sojus MS-22 und ließ Kühlmittel austreten. Dadurch verlängerte sich der Aufenthalt der Besatzung im Orbit um Monate, während ein neues Raumschiff vorbereitet wurde. NASA-Astronaut Frank Rubio stellte in dieser Zeit mit 371 Tagen im All einen US-Rekord auf. 2024 blieben zwei NASA-Astronauten deutlich länger als geplant auf der Station, während ihr Test-Raumschiff nach Problemen mit den Triebwerken geprüft wurde. Lange Verzögerungen sind selten, zeigen aber, wie dynamische Bedingungen im Orbit einen Flugplan verändern können.

Woher der Weltraumschrott kommt

Der größte Teil des Weltraumschrotts ist ein Erbe jahrzehntelanger Aktivitäten. Oberstufen von Raketen sind explodiert, nachdem Resttreibstoff mit Oxidationsmitteln reagiert hatte. Satelliten zerbrachen, als Batterien gegen Ende ihrer Lebensdauer platzten. Auch Waffentests haben Trümmerwolken erzeugt. 2007 zerstörte China bei einem Antisatellitentest einen ausgedienten Wettersatelliten vom Typ Fengyun 1C und erzeugte dabei Tausende Fragmente, die noch immer die Erde umkreisen. Weitere zerstörerische Ereignisse der vergangenen Jahre hinterließen ebenfalls Trümmer. Das Grundprinzip ist einfach: Befindet sich ein Fragment erst einmal auf einer stabilen Umlaufbahn, hält die Schwerkraft es dort, bis es langsam in die Atmosphäre zurückfällt.

Was jetzt getan werden kann

Betreiber können das Risiko verringern, indem sie neue Trümmer verhindern und Missionen geordnet beenden. Dazu gehören das Entladen von Batterien und Tanks vor dem Ende einer Mission, niedrigere Umlaufbahnen, die schneller absinken, und gezielte Bremsmanöver, die Satelliten aus dem Orbit bringen. Eine weit verbreitete Vorgabe sieht vor, Satelliten innerhalb von 25 Jahren aus dem niedrigen Erdorbit zu entfernen; einige Behörden drängen auf kürzere Fristen. Mehrere Gruppen testen aktive Verfahren zur Beseitigung von Weltraumschrott, darunter robotische Greifarme, Netze, Bremsegel und Leinen, die den Luftwiderstand erhöhen. Diese Methoden zeigen in Demonstrationen vielversprechende Ergebnisse, doch keine davon lässt sich bislang auf die Größenordnung des Problems ausweiten. Eine bessere Abstimmung des Weltraumverkehrs und präzisere Verfolgung werden den Besatzungen ebenfalls helfen, sicherere Ausweichmanöver zu planen.

Chinas Raumstation und seine Ambitionen

Tiangong ist eine Raumstation aus drei Modulen, deren Grundkonfiguration 2022 fertiggestellt wurde. Sie beherbergt jeweils drei Astronauten für sechsmonatige Aufenthalte und kann bei kurzen Übergaben sechs Personen aufnehmen. Die Station hat etwa ein Fünftel der Masse der Internationalen Raumstation. Die Programmverantwortlichen haben über zusätzliche Module sowie ein großes Weltraumteleskop gesprochen, das zur Wartung in eine nahe gelegene Umlaufbahn gebracht werden soll. China hat das Ziel ausgegeben, bis etwa 2030 Astronauten auf dem Mond landen zu lassen, und signalisiert, internationale Gäste auf Tiangong willkommen zu heißen. Geplant ist unter anderem ein Flug für einen pakistanischen Astronauten.

Für einen überfüllten Orbit planen

Der Betrieb einer Station in einer stark genutzten Umlaufbahn erfordert mehrere Schutzebenen und klare Verfahren. Tiangong ist mit Schutzschilden ausgestattet, die kleine Teilchen zerbrechen lassen, bevor sie auf die Druckhülle treffen. Die Besatzungen bringen bei Weltraumausstiegen zusätzliche Platten an, wenn sich die Ausrüstung weiterentwickelt. Regelmäßige Kontrollen empfindlicher Bereiche, darunter der Fenster, gehören zur Routine. Auch der Betrieb erhöht die Widerstandsfähigkeit: Ein angedocktes Rückkehrraumschiff bereitzuhalten, eine schnell verfügbare Rettungsstartmöglichkeit zu erhalten und Vorräte für kurze Phasen mit sechs Personen an Bord einzuplanen, schafft zusätzliche Sicherheitsreserven.

Wie es mit Shenzhou 20 und dem Stationsbetrieb weitergeht

Vorerst bleibt Shenzhou 20 im Orbit an Tiangong angedockt. Die Agentur teilte mit, das Raumschiff werde zur Unterstützung von Experimenten im Orbit eingesetzt. Sobald seine Aufgabe erfüllt ist, sollen die Flugleiter es voraussichtlich über einem abgelegenen Meeresgebiet kontrolliert in die Atmosphäre zurückführen. Das ist das übliche Verfahren, um Besatzungskapseln sicher zu entsorgen und neuen Weltraumschrott zu vermeiden. Die Verantwortlichen werden diesen Plan mit der Verfügbarkeit der Andockplätze abstimmen, damit genügend Raum für ankommende Versorgungsgüter und das unbemannte Raumschiff Shenzhou 22 bleibt.

Wichtige Termine

Die entscheidenden Meilensteine sind der unbemannte Start und das Andocken von Shenzhou 22 sowie der spätere kontrollierte Absturz von Shenzhou 20. Mit einem erfolgreichen Andocken von Shenzhou 22 erhält die derzeit an Bord befindliche Besatzung wieder eine Fluchtmöglichkeit. Versorgungsflüge werden Tiangong weiterhin mit Treibstoff, Lebensmitteln und Forschungsmaterial versorgen. Das Programm hält eine Notstartmöglichkeit bereit, falls schnelle Hilfe nötig wird.

Stimmen aus der Mission

Nach der Landung sprach Missionskommandant Chen Dong über seine Erfahrungen und darüber, warum Besatzungen die Risiken der Raumfahrt in Kauf nehmen.

Der Weg der Menschheit zur Erforschung des Weltraums ist nicht einfach. Er ist voller Schwierigkeiten und Herausforderungen. Genau deshalb entscheiden wir uns, diesen Weg zu gehen.

Auch die Programmverantwortlichen fassten ihre Leitlinie zusammen. Das Büro für bemannte Raumfahrttechnik Chinas beschrieb seine Entscheidungen während des Vorfalls mit den Worten: Das Leben steht an erster Stelle, die Sicherheit an erster Stelle.

Die wichtigsten Punkte

• Die Rückkehrkapsel von Shenzhou 20 erlitt winzige Risse in einem Fenster, vermutlich durch Weltraumschrott.
• China verschob den für den 5. November geplanten Rückflug und brachte die Besatzung am 14. November mit Shenzhou 21 zur Erde zurück.
• Die Landung erfolgte nach 204 Tagen im Orbit am Dongfeng-Landeplatz in der Inneren Mongolei.
• Shenzhou 20 bleibt zur Unterstützung von Arbeiten im Orbit an Tiangong angedockt und soll später aus dem Orbit gebracht werden.
• Tiangong hat vorübergehend kein angedocktes Rettungsraumschiff. Ein unbemanntes Raumschiff Shenzhou 22 soll gestartet werden, um wieder eines bereitzustellen.
• Der Vorfall verdeutlicht die wachsende Gefahr durch kleine, nicht erfassbare Trümmerteile.
• China will Tiangong ausbauen und dauerhaft besetzt halten und verfolgt zugleich das Ziel einer Mondlandung.