Die interplanetaren Pläne der NASA könnten auf eine Katastrophe zusteuern

Verzögerungen und Budgetüberschreitungen lassen viele befürchten, dass das ehrgeizige Planetenforschungsprogramm der NASA an einem Bruchpunkt steht

Das Planetenforschungsprogramm der NASA steckt in Schwierigkeiten. Letzten Monat sagte NASA-Administrator Bill Nelson vor dem Kongress aus, dass die Mars Sample Return (MSR)-Mission der Raumfahrtbehörde dringend eine zusätzliche Finanzspritze in Höhe von einer Viertelmilliarde Dollar benötige – und dass möglicherweise noch mehr Budgetüberschreitungen bevorstehen. Das sind beunruhigende Neuigkeiten angesichts des jahrzehntelangen Trends, dass die Kosten für NASA-Missionen mit höchster Priorität explodieren und an anderer Stelle im Wissenschaftsbudget der Raumfahrtbehörde Chaos anrichten. Der „Too big to fail“-Status von MSR wirkt sich bereits auf andere NASA-Projekte aus, und es kursieren Gerüchte, dass noch schwerwiegendere Auswirkungen bevorstehen. Angesichts der erneuten Entwicklung dieser allzu vertrauten Situation schlagen einige Weltraumwissenschaftler Alarm, in der Hoffnung, gefährdete Missionen irgendwie gegen den kommenden Sturm abzusichern.

„Wir haben ein sehr ehrgeiziges Planetenprogramm“, sagt Alan Stern, ein Planetenwissenschaftler am Southwest Research Institute, der von 2007 bis 2008 als stellvertretender Administrator des Science Mission Directorate (SMD) der NASA fungierte. „Aber es gibt einen Punkt, an dem es wird.“ Es ist so zu ehrgeizig, dass es spröde ist. Es ist nicht widerstandsfähig gegen Misserfolge.“

Die NASA führt derzeit planetarische Wissenschaftsmissionen im gesamten Sonnensystem durch – sie umkreist den Mond, steuert Rover und einen Roboterhubschrauber auf dem Mars, trifft Raumschiffe auf Asteroiden, untersucht die Atmosphäre des Jupiter und durchquert sogar die Ränder des interstellaren Raums, um nur einige zu nennen. Aber die beiden größten Missionen am Horizont – sogenannte Flaggschiffe – sind MSR, ein gewagter Versuch, Marsgestein zur Erde zu transportieren, und Europa Clipper, eine Raumsonde, die nach dem eisigen Jupitermond benannt ist, der das Meer beherbergt und nach Anzeichen dafür suchen wird Bewohnbarkeit.

Diese Missionen werden nicht einfach sein, insbesondere MSR, das viele Experten mit mehreren Flaggschiff-Missionen in einer gleichsetzen. Der Marsrover Perseverance der NASA sammelt bereits Proben rund um seinen Landeplatz und wirft sie zur späteren Entnahme in versiegelte, sterilisierte Röhrchen. Jetzt konkretisieren die NASA und ihre internationalen Partner Pläne für die nächsten Schritte von MSR. Dazu gehören das Einholen der Proben, deren Abwurf von der Marsoberfläche, das Treffen im Orbit um den Mars mit einem Heimtransportmittel und die sichere Rücklieferung der wertvollen Proben zur Erde auf eine neue Art und Weise, bei der keine Kontaminationsgefahr besteht. Keines dieser Kunststücke wurde jemals zuvor durchgeführt, und die Fehlerquote ist hauchdünn. „Es muss alles in einer Kette funktionieren“, sagt Stern. „Jeder dieser Schritte ist teuer und kann nicht scheitern – sonst bricht die gesamte Kette zusammen und Sie erhalten Ihre Proben nicht zurück.“

Die Bewältigung und Minderung der enormen technischen Risiken von MSR ist ein wesentlicher Faktor für die explodierenden Kosten des Projekts. Seine Zuteilung aus dem Jahresbudget der NASA ist von 263 Millionen US-Dollar auf 653 Millionen US-Dollar im Geschäftsjahr 2022 und dann auf 822 Millionen US-Dollar im Geschäftsjahr 2023 gestiegen. Jetzt braucht es laut Nelsons Aussage vor dem Kongress weitere 250 Millionen US-Dollar, um auf Kurs zu bleiben. Doch MSR hat noch nicht einmal die formelle Bestätigung erhalten – ein Meilenstein, bei dem die NASA die technischen Details, Kosten und Zeitplanbasislinien einer Mission festlegt –, was bedeutet, dass sie sich im Prinzip noch in der Planungsphase befindet. „So etwas haben wir noch nie gemacht, daher wird es Überraschungen geben“, sagt Thomas Zurbuchen, stellvertretender Administrator des SMD der NASA von 2016 bis 2022. „Aber das Ausmaß dieser Korrekturen und die Trends – sie machen mir Sorgen.“

Das begrenzte Budget der NASA ist nicht die einzige grundlegende Ressource, die durch Missionen destabilisiert werden kann, die zu groß geworden sind, um scheitern zu können. Auch das Personal der Raumfahrtbehörde spielt eine Rolle, da Wissenschaftler und Ingenieure von kleineren oder in der Entstehung begriffenen Projekten abgezogen werden können, um bei der Unterstützung größerer, als dringlicher erachteter Projekte zu helfen. Ganz gleich, ob es sich um Dollars oder Personenstunden handelt, eine solche Umschichtung kann darauf hinauslaufen, „Peter auszurauben, um Paul zu bezahlen“, wie eine kürzlich durchgeführte Prüfung kritisierte. Als beispielsweise der Starttermin für den Rover Perseverance immer näher rückte, investierte das Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA mehr Ressourcen in diese Mission – was dazu führte, dass MSR und Clipper erschöpft waren. Glücklicherweise haben diese Bemühungen dazu beigetragen, den erfolgreichen Start, die Landung und die anschließenden Oberflächenoperationen von Perseverance auf dem Mars sicherzustellen. „Das liegt daran, dass wir diese Entscheidungen getroffen haben“, sagt Zurbuchen. „Aber dann hatten wir Schwierigkeiten, aufzuholen.“ Die NASA musste mehr Ressourcen auf MSR und Clipper verlagern, was dazu führte, dass die Mission zu einem metallreichen Asteroiden namens Psyche unterbesetzt war und letztendlich ihr Startfenster verpasste. Solche Verzögerungen dauern oft Jahre, verursachen zusätzliche Kosten und verschärfen die Haushaltsprobleme zusätzlich. „Die planetarische Wissenschaftsabteilung der NASA steht unter finanziellem Druck, weil wir alle Probleme vorangetrieben haben“, sagt Zurbuchen.

Um diesen Druck etwas zu mildern, hat die NASA kürzlich den Starttermin für einen geplanten Venus-Orbiter namens VERITAS um mindestens drei Jahre verschoben – eine Entscheidung, die viele Venus-Wissenschaftler verärgert hat. „Die NASA raubt Geld für eine ausgewählte Mission, die sie bis letztes Jahr in ihrem Budget vorgesehen hatte“, sagt Paul Byrne, ein Planetenforscher an der Washington University in St. Louis. „Es hat nichts mit den Taten des [VERITAS]-Teams zu tun. Das war im Wesentlichen ein Kollateralschaden.“

Und die Abteilung für Planetenwissenschaften der NASA ist nicht die Einzige, die unter den Sünden eines Flaggschiffs leidet; Es gibt normalerweise reichlich Schmerzen, die sich ausbreiten können. Einer der aufsehenerregendsten aktuellen Fälle betraf beispielsweise chronische Überschreitungen des James Webb-Weltraumteleskops (JWST), einer Flaggschiff-Mission der Astrophysik-Abteilung der Weltraumbehörde. Ursprünglich wurden die Kosten auf 4,96 Milliarden US-Dollar geschätzt und die Einführung erfolgte im Jahr 2014. Stattdessen startete JWST im Jahr 2021 mit einem Budget, das auf über 10 Milliarden US-Dollar aufgebläht war. Um die damaligen Überschreitungen zu finanzieren, beendete die NASA jegliche Teilnahme an ExoMars, einem von der Europäischen Weltraumorganisation geleiteten Roboter-Raumfahrtprogramm mit dem Ziel, zwei ehrgeizige Missionen zum Mars zu entsenden (in jüngerer Zeit hat die NASA ExoMars erneut unterstützt). „In der Zeit, als das ganze Geld für James Webb ausgegeben wurde, fanden viele Missionen nie statt“, sagt Stern. „Oder sie wurden abgesagt, oder sie wurden ohne eigenes Verschulden tot geboren – nur weil die NASA die Ressourcen finden musste.“

„Too big to fail“ zu sein, könnte jedoch eine unvermeidliche Folge der hohen Ambitionen sein, die Wissenschaftler, politische Entscheidungsträger und die Öffentlichkeit der NASA typischerweise zuschreiben – ein systemischer Effekt, der vielleicht am besten durch das Motto des JPL zusammengefasst werden kann: „Mächtige Dinge wagen.“ Mark Sykes, CEO und Direktor des Planetary Science Institute, argumentiert sogar, dass das System der NASA zum Scheitern verurteilt ist. Flaggschiff-Missionen übernehmen bewusst Aufgaben, die sich einer einfachen Ausführung entziehen, so sagt er, was bedeutet, dass die Kostenschätzungen immer hinter den Erwartungen zurückbleiben werden. „Zum jetzigen Zeitpunkt (und in der Vergangenheit) verfügt die NASA über die Ausweitung oder Streichung dieser Flaggschiffe hinaus nur über alle anderen Missions- und Forschungsprogramme, die sie wie eine Keksdose behandelt, die bei Bedarf geplündert werden kann“, sagt er.

Es ist kein Wunder, dass viele Forscher besorgt sind, dass MSR in ähnlicher Weise auch andere Projekte außerhalb der Planetenwissenschaft plündern wird. Tatsächlich ist das bereits der Fall. Der Haushaltsvorschlag der NASA für 2024 fordert eine Verzögerung der Arbeiten an der Geospace Dynamics Constellation (einer Heliophysik-Mission) und eine Verlangsamung der Technologieentwicklung für das Habitable Worlds Observatory (eine zukünftige Flaggschiff-Mission der Astrophysik) – alles wegen des hohen Preises von MSR. Die Agentur sagt, dass es damit aufhört – zumindest vorerst. „Was das Planetenportfolio anbelangt, so wurden bisher Mittel für MSR zusätzlich zum Planetenbudget und darüber hinaus hinzugefügt“, sagt Lori Glaze, Direktorin der NASA-Abteilung für Planetenwissenschaften. „Zu diesem Zeitpunkt mussten wir also nichts von anderen Teilen des Planetenportfolios nehmen.“

Und doch gab es bei vielen planetarischen Wissenschaftsmissionen viele mysteriöse Bewegungen. VERITAS hat sich verzögert. New Horizons, die Raumsonde, die uns zum ersten Mal einen detaillierten Blick auf Pluto ermöglichte, wurde aus der Abteilung für Planetenwissenschaften in die Abteilung für Heliophysik verschoben. Damit wurde eine „verlängerte“ Phase ihrer Mission, in der neuartige astronomische Messungen durchgeführt wurden, praktisch verkürzt mögliche weitere Beobachtungen von Eiskörpern an den kaum erforschten Außengrenzen des Sonnensystems. Die NASA hat außerdem die Mittel für NEO Surveyor gekürzt, ein Weltraumteleskop, das im Rahmen der Bemühungen der Weltraumbehörde zur Planetenverteidigung erdnahe Asteroiden aufspüren soll. Die Agentur finanzierte die Dragonfly-Mission, einen riesigen atomgetriebenen Quadrocopter, der über den eisigen Himmel des Saturnmondes Titan fliegen soll, nur teilweise. Das Startfenster für eine weitere Venusmission namens DAVINCI wurde verschoben, bestätigt James Garvin, DAVINCIs Hauptforscher am Goddard Space Flight Center. Und einige Wissenschaftler spekulieren, dass die Überschreitungen von MSR auch andere Marsmissionen – wie den Curiosity-Rover – in Bedrängnis bringen werden. „Es gibt keine Mission in der Entwicklung, im Flug oder im Rollen, die nicht gefährdet ist“, sagt Sykes.

Glaze hat jedoch eine Erklärung für all diese Veränderungen. Jede tatsächliche Verzögerung, wie die für VERITAS, sei nicht durch eine Überschreitung der MSR verursacht worden, sagt sie, sondern eher durch die COVID-Pandemie, die zu neuen Ineffizienzen bei den Vorbereitungen für Missionen wie Europa Clipper und Psyche geführt habe, die in die aufgenommen werden mussten Budget. Darüber hinaus musste die NASA mit steigender Inflation, Kostenwachstum und extrem engen Lieferketten rechnen. Abschließend argumentiert sie, dass es bei MSR überhaupt nicht zu einer Überschreitung kommt, da die Mission noch nicht bestätigt ist. „So etwas wie eine Kostenüberschreitung gibt es nicht, weil wir noch kein Budget festgelegt haben“, sagt sie.

Aber Sykes ist anderer Meinung, da die NASA bereits jetzt Hunderte Millionen Dollar ausgibt. „Glazes Aussage stimmt nicht mit den Fakten vor Ort überein“, sagt er. „Das ist es, was die NASA macht: Sie spielt mit Worten; sie spielt mit Geld, damit sie es verteilen kann; sie hält alles im Dunkeln, um die Kritik im Zaum zu halten.“

Und selbst wenn MSR noch nicht damit begonnen hat, in andere Planetenprogramme einzusteigen, erkennt die NASA offenbar selbst an, dass dies möglicherweise nur eine Frage der Zeit ist. In ihrem Budgetvorschlag erklärte die Raumfahrtbehörde: „Die Kosten für die Mars-Probenrückgabe können über das im Budget angegebene Jahresprofil hinaus ansteigen, was entweder eine Kürzung der Mittel für andere wissenschaftliche Aktivitäten oder die Auflösung dieser Mission erfordern würde.“ Aus diesem Grund richtet die NASA ein unabhängiges Prüfungsgremium ein, das die aktuellen Pläne bewerten wird – was im Wesentlichen eine letzte Prüfung und eine letzte Chance auf eine Kurskorrektur darstellt, bevor die Agentur eine Verpflichtung eingeht. „Ich möchte nicht, dass es irgendetwas anderes im Portfolio der Planetenwissenschaften beeinflusst“, sagt Glaze. „Aber denken Sie daran, dass wir ein festes Budget haben. Deshalb müssen wir alles ausbalancieren. Und das ist unsere Herausforderung: zu versuchen, herauszufinden, wie wir all diese Prioritäten in Einklang bringen.“

„Mächtige Dinge wagen“, in der Tat. Casey Dreier, Leiter der Raumfahrtpolitik bei der Planetary Society, stellt fest, dass die zusätzlichen 250 Millionen US-Dollar, die allein in diesem Jahr benötigt werden, es schwierig machen werden, VERITAS überhaupt wieder in den Haushalt der NASA aufzunehmen. Und andere Missionen, wie etwa eine zeitkritische Uranus-Sonde, die ganz oben auf einer repräsentativen Wunschliste der US-Planetenforschungsgemeinschaft steht, werden wahrscheinlich nie das Licht der Welt erblicken. „Die Mission, die man am leichtesten hinauszögern kann, ist die, die noch nicht begonnen hat“, sagt Dreier.

Um solche Kollateralschäden zu vermeiden, schlägt Stern vor, dass die NASA eine Pause einlegt, um die Architektur der Mission zu überdenken oder zu prüfen, ob ausländische Partner Ressourcen bereitstellen könnten, um die Haushaltsbelastung zu verringern. Sykes hat eine größere Intervention im Sinn: den Kongress. „Die NASA ist überhaupt nicht transparent darüber, was sie tut“, sagt er. „Der Kongress muss verlangen, dass die NASA – Mission für Mission, Projekt für Projekt – mitteilt, welche Verzögerungen im vergangenen Jahr umgesetzt wurden und welche Budgetanpassungen vorgenommen wurden.“ Sie müssen andere Programme abschirmen, sonst könnten die Folgen bedeuten, dass nur noch wenig vom Planetenprogramm übrig ist, fügt Sykes hinzu. „Der amerikanische Steuerzahler und die Wissenschaft dieser Behörde leiden darunter, dass sie alles auf den Altar der MSR legen“, sagt er.

Als Reaktion auf Vorwürfe unzureichender Transparenz stellt ein NASA-Sprecher fest, dass die Raumfahrtbehörde ihre Pläne für VERITAS, New Horizons und viele andere planetarische Wissenschaftsmissionen „offen veröffentlicht und berichtet“ habe. Insbesondere weist der Sprecher darauf hin, dass die NASA ihre Pläne im vergangenen Jahr in mehreren öffentlich zugänglichen Präsentationen vor ihrem Planetary Science Advisory Committee, in Community-Foren und bei „Town Hall“-Veranstaltungen kommuniziert hat.

Das soll nicht heißen, dass viele Wissenschaftler von der Aussicht auf MSR nicht begeistert sind, wenn man bedenkt, dass ihre Ergebnisse wahrscheinlich Lehrbücher neu schreiben werden und möglicherweise sogar den ersten überzeugenden Beweis für außerirdisches Leben liefern könnten. „Diese Proben werden in den kommenden Jahrzehnten von buchstäblich Tausenden und Abertausenden Wissenschaftlern untersucht“, sagt Laurie Leshin, die derzeitige Direktorin des JPL. Aber zu welchen Kosten? „Der Mars gibt seine Geheimnisse nicht so leicht preis – das ist seit Jahren sein MO“, sagt Dreier. „Die Frage wird sein: Welchen Preis ist die wissenschaftliche Gemeinschaft bereit, für diese Mission zu zahlen – sowohl in Form von Dollar als auch in Form anderer Möglichkeiten?“

Anmerkung des Herausgebers (11.05.23): Dieser Artikel wurde nach der Veröffentlichung bearbeitet, um eine Antwort auf die Behauptungen unzureichender Transparenz eines NASA-Sprechers aufzunehmen. Der Text war zuvor am 11. Mai geändert worden, um den aktuellen Namen der DAVINCI-Mission der NASA und die Zuordnung von Kommentaren im drittletzten Absatz zu korrigieren: Mark Sykes, nicht Alan Stern, sprach über die Notwendigkeit, andere Programme abzuschirmen, und sagte: „Die Der amerikanische Steuerzahler und die Wissenschaft dieser Behörde leiden darunter, dass alles auf den Altar der MSR gelegt wird.“

Shannon Hall ist ein preisgekrönter freiberuflicher Wissenschaftsjournalist mit Sitz in den Rocky Mountains. Sie ist auf das Schreiben über Astronomie, Geologie und Umwelt spezialisiert. Bildnachweis: Nick Higgins

Jonathan O'Callaghan

Shannon Hall

Alexandra Witze and Nature magazine