In the near future, the Artemis mission will return humans to the Moon to stay. A part of the plan to enable a sustainable Lunar presence is the development of a space station in Cis-Lunar orbit, called Gateway. Gateway will act as a research platform and hub between Earth and Moon. In this thesis, a concept of operations for the post assembly phase of this station is established. First, the available vehicles and strategies for future Lunar missions are investigated by creating an outline of present plans and developments. From this, boundary conditions and constraints are defined. Topics vital to the creation of a mission concept, where a decision has not yet been made, are evaluated and the most reasonable option is selected. These topics include the Gateways life support system, the resupply vehicle payload capacity, and Lunar landing vehicles life support system. This enabled the development of a concept for the operations of the spacecrafts and crews involved. To generate a broader view, four different scenarios are developed through an iterative process. The four scenarios differentiate in their duration and life support system. The first scenario describes a six weeks campaign style mission with a regenerative life support system. The second scenario is of the same duration as the first, but uses a non-regenerative life support system. The third and fourth scenario are designed to enable a permanently crewed Gateway, in contrast to the time limited campaign missions. Their life support systems are altered as well, creating the third scenario with a regenerative and the fourth with a non-regenerative system. All scenarios include an identical Lunar excursion of four weeks. The scenarios are presented through a spaceflight architecture and a sequence of events, describing the major events in a time proceeding manner. Followed by a timeline displaying the operational tasks arising throughout a mission. This describes how the missions in this concept are executed from an operational standpoint. An analysis of the created scenarios is then conducted. Characteristics like the available routine working hours for scientific experiments, the required life support resupply mass, and the number of spaceflights are extracted and compared between the four scenarios on a mission and annual basis. The continuously crewed Gateway scenarios show the highest routine working hours. For the regenerative case 2010 hours per year and crew member are available, requiring a resupply mass of 4771 kg for the life support system. This makes two logistic flights per year necessary. The non-regenerative case requires the highest amount of four resupply flights to supply the life support system with 10647 kg. Two crewed missions are needed to enable the permanently crewed Gateway, making two Lunar excursions per year possible. In the campaign scenarios, one mission per year is conducted thus a single Lunar excursion is possible. The campaign scenarios strengths lie in the available cargo payload of more than 3000 kg for both the regenerative and non regenerative scenario, through a single resupply flight. Both scenarios provide 245 hours for routine work. Depending on the mission's objective the continuous scenario or campaign scenario is advantageous. The thesis provides an advanced and reasonable insight into how these future missions to the Gateway and the Moon can be carried out.     «

In the near future, the Artemis mission will return humans to the Moon to stay. A part of the plan to enable a sustainable Lunar presence is the development of a space station in Cis-Lunar orbit, called Gateway. Gateway will act as a research platform and hub between Earth and Moon. In this thesis, a concept of operations for the post assembly phase of this station is established. First, the available vehicles and strategies for future Lunar missions are investigated by creating an outline of p...     »

In naher Zukunft werden die Artemis-Missionen Menschen auf den Mond zurückbringen, mit dem Ziel dort zu bleiben. Um diese Mondpräsenz zu ermöglichen, wird eine Raumstation in der cis-lunaren Umlaufbahn, genannt Gateway, errichtet. Gateway wird als Forschungsplattform und Drehscheibe zwischen Erde und Mond fungieren. In dieser Arbeit wird ein Betriebskonzept, für die Phase nach dem Aufbau dieser Station, erstellt. Zunächst wird der Stand der Technik in Bezug auf zukünftige Mondmissionen untersucht, um Randbedingungen zur Erstellung eines Missionskonzepts zu ermitteln. Noch offene Fragestellungen, wie die Wahl des Lebenserhaltungssystem des Gateways, die Nutzlastkapazität der Versorgungsraumschiffen oder das Lebenserhaltungssystem des Landemoduls, werden bewertet und die praktikabelste Option gewählt. Um eine breitere Sichtweise über das Konzept zu erhalten, werden iterativ vier verschiedene Szenarien erstellt. Die vier Szenarien unterscheiden sich in ihrer Dauer und ihrem Lebenserhaltungssystem. Bei dem ersten Szenario handelt es sich um eine zeitlich begrenzte kampagnenartige Mission mit einem regenerativen Lebenserhaltungssystem. Das zweite Szenario ist von gleicher Dauer wie das erste, mit einer Mission im Kampagnenstil, verwendet aber ein nicht-regeneratives Lebenserhaltungssystem. Das dritte und vierte Szenario zielt darauf ab das ein permanent bemanntes Gateway zu ermöglichen. Die Lebenserhaltungssysteme werden ebenfalls alterniert, daher hat das dritte Szenario ein regeneratives und das vierte ein nicht regeneratives System. Alle Szenarien beinhalten eine identische Mondexkursion. Die Szenarien werden anhand ihrer Raumfahrtarchitektur, einer Abfolge der signifikantesten Ereignisse und einer Zeitlinie der operativen Aufgaben beschrieben. Anschließend wird eine Analyse der erstellten Szenarien durchgeführt. Merkmale wie die verfügbaren Routine-Arbeitsstunden für wissenschaftliche Experimente, die benötigte Lebenserhaltungsmasse und die Anzahl der Raumflüge werden zwischen den vier Szenarien auf Missions- und Jahresbasis verglichen. Die Gateway-Szenarien mit kontinuierlicher Besatzung weisen die höchsten Routine-Arbeitsstunden auf. Für den regenerativen Fall stehen 2010 Stunden pro Jahr und Besatzungsmitglied zur Verfügung, was eine Versorgungsmasse von 4771 kg für das Lebenserhaltungssystem erfordert. Dies benötigt zwei Versorgungsflüge pro Jahr. Der nicht regenerative Fall erfordert die höchste Anzahl von vier Versorgungsflügen, um das Lebenserhaltungssystem mit 10647 kg zu versorgen. Zwei bemannte Missionen werden benötigt, um ein permanent bemanntes Gateway zu ermöglichen, dies macht zwei Mondausflüge pro Jahr möglich. In den Kampagnenszenarien wird eine Mission pro Jahr durchgeführt, sodass eine einzige Mundexkursion möglich ist. Die Stärken der Kampagnenszenarien liegen in der verfügbaren Nutzlast von mehr als 3000 kg sowohl für das regenerative als auch für das nicht regenerative Szenario durch einen einzigen Versorgungsflug. Beide Szenarien bieten 245 Stunden für Routine Arbeiten. Abhängig vom Missionsziel ist das kontinuierliche Szenario oder das Kampagnenszenario von Vorteil. Diese Arbeit bietet einen fortgeschrittenen und fundierten Einblick in die Art und Weise, wie diese zukünftigen Missionen zu Gateway und dem Mond durchgeführt werden können.     «

In naher Zukunft werden die Artemis-Missionen Menschen auf den Mond zurückbringen, mit dem Ziel dort zu bleiben. Um diese Mondpräsenz zu ermöglichen, wird eine Raumstation in der cis-lunaren Umlaufbahn, genannt Gateway, errichtet. Gateway wird als Forschungsplattform und Drehscheibe zwischen Erde und Mond fungieren. In dieser Arbeit wird ein Betriebskonzept, für die Phase nach dem Aufbau dieser Station, erstellt. Zunächst wird der Stand der Technik in Bezug auf zukünftige Mondmissionen untersuc...     »