Die Apollo-Missionen



Eines der faszinierendsten Kapitel in der Geschichte der Menschheit ist sicher die Eroberung des Mondes. Es begann 1959, als die russische Sonde Luna 2 auf dem Mond aufschlug, und kurz darauf Luna 3 die ersten Bilder von der geheimnisvollen Rückseite des Mondes machte. Amerikanische Versuche schlugen zunächst fehl, erst 1964 filmte Ranger 7 seinen eigenen Absturz auf den Mond, zwei weitere Ranger-Sonden folgten 1965. Ein Jahr später warf Luna 9 eine Instrumentenkapsel kurz vor dem Aufprall auf dem Mond ab, im selben Jahr gelang den Amerikanern die erste richtige "weiche" Landung mit Surveyor 1. Der Mond wurde genau vermessen, zwei Jahre lang sendeten die Lunar Orbiter Sonden tausende von Bildern zur Erde. Hier noch einige Bilder von den Anfängen der Raumfahrt zum Mond (NASA).


Das Bild links (NASA) zeigt das Logo der Apollo 11 Mission: 1968 war es so weit! Es kam zu 10 bemannten Mondumrundungen in 110 km Höhe durch die Apollo 8 Astronauten. Am 20.7.69 folgte dann der historische Moment: weltweit verfolgten die Menschen "live" die fast missglückte Apollo 11 Landung auf dem Mond, und atemlose Stille herrschte, als kurz darauf Neil Armstrong mit den Worten "Ein kleiner Schritt für einen Mann, aber ein großer Schritt für die Menschheit" als Erster den Mondboden südwestlich des Mare Tranquilitates berührte. Weitere 5 Mondlandungen fanden statt, die letzte war Apollo 17, dabei wurden 385 kg Mondmaterial gesammelt, 12 Astronauten legten zusammen in 166 Stunden über 100 km auf dem Mond zurück, bei den letzten Missionen sogar mit einem Mondauto, (Bild: NASA), machten Experimente, und bauten Forschungsstationen auf. Insgesamt verschlang das Apollo Projekt 25 Milliarden Dollar.

Das war lebensgefährlich: Bei den Apollo-Flügen gab es nicht nur durch die komplizierte Technik ein enormes Risiko, sondern auch noch gänzlich unkalkulierbare Gefahren. Hätte es während einer Mission eine starke Sonneneruption gegeben, so wären die Astronauten praktisch schutzlos einer tödlichen Strahlendosis ausgesetzt worden. Solche extremen Ausbrüche haben eine sehr kurze Vorwarnzeit, die Astronauten hätten sich nicht schützen können. Zum Glück ging es aber immer gut! Will man aber in Zukunft auf dem Mond feste Stationen einrichten, so muss eine der wichtigsten Aufgaben sein, für einen sicheren Schutz gegen Sonneneruptionen zu sorgen (z.B. durch unterirdische Aufenthaltsräume).

 

Die gigantische Saturn 5 Rakete wurde entwickelt, um das Raumfahrzeug nach dem Start auf die erforderliche Fluchtgeschwindigkeit von 40 000 km/h zu bringen. Da die Reise zum Mond 65 Stunden dauerte, musste auf einen Punkt der Mondbahn gezielt werden, der ca. 240 000 km vor der Mondposition beim Start lag. Die Sonde wird dann wegen der Erdanziehung immer langsamer, bis sie im Schwerefeld des Mondes erneut auf 8000 km/h beschleunigt. Bremsraketen bremsen für die Mondumlaufbahn auf 5800 km/h ab. Nach Abtrennen von der Kommandokapsel landete die Mondfähre weich, anschließend kehrte nur der Aufstiegsteil der Fähre zur Kommandokapsel zurück. Der Rückflug zur Erde erforderte beim Mond die Fluchtgeschwindigkeit von ca. 9000 km/h, in Erdnähe musste dann die enorme Fallgeschwindigkeit vom über 40 000 km/h beim Eintritt in die Atmosphäre abgebremst werden. Gestartet war eine milliardenteure, 110m hohe Rakete, zurück kam eine nicht einmal 4m durchmessende, verkohlte Kapsel! Mit Seismometern, Magnetometern, Strahlungsmessgeräten, Wärmeflussmetern und Laserreflektoren wurden viele neue Erkenntnisse über den Mond gewonnen, die Frage seiner Herkunft konnte jedoch auch mit den Apollo-Flügen nicht endgültig geklärt werden. Es stellte sich heraus, dass das Mondmaterial dem Material der Erde sehr ähnlich ist, was die Theorie unterstützt, nach der der Mond durch einen Zusammenstoss mit einen riesigen Asteroiden aus der Erde herausgebrochen wurde, und so eigentlich ein Teil der Erde ist. Um sich eine Vorstellung von einer der gigantischsten Maschinen zu machen, die je von der Menschheit gebaut wurden, sind im Folgenden einige Daten der Saturn V-Rakete aufgelistet:

 

Dritte Stufe (S-IVB)

Durchmesser:                        6,6m

Höhe:                                      17,8m

Gewicht mit Treibstoff:          1,19 x 105 kg

Gewicht ohne Treibstoff:       1,17 x 104 kg

Treibstoff:                                flüssiger Sauerstoff + Wasserstoff

Schub:                                     9,6 x 105 N

Zweite Stufe (S-II)

Durchmesser:                       10m

Höhe:                                      24,8m

Gewicht mit Treibstoff:          4,87 x 105 kg

Gewicht ohne Treibstoff:       3,83 x 104 kg

Treibstoff:                                flüssiger Sauerstoff + Wasserstoff

Schub:                                     5,8 x 106 N

Erste Stufe (S-IC)

Durchmesser:                        10m

Höhe:                                       42m

Gewicht mit Treibstoff:          2,28 x 106 kg

Gewicht ohne Treibstoff:       1,33 x 105 kg

Treibstoff:                                flüssiger Sauerstoff + Kerosin

Schub:                                     34,2 x 106 (absolut unvorstellbar!)

 


Der erste Mensch auf dem Mond (Apollo 11)


 

Apollo 11 war nicht die interessanteste und auch nicht die ergiebigste Mission, aber es war die erste Mission, bei der Menschen den Fuß auf den Mond setzten. Wer die Vorbereitungs-Missionen Apollo 1-10 verfolgt hatte, konnte sich gerade noch vorstellen, dass diese riesige Saturn-Rakete die winzige Kapsel mit den Astronauten heil zum Mond bringen könnte, und mit viel Glück auch zurück zur Erde. Das aber aus dem Mondorbit auch noch das Landemodul heil auf der Mondoberfläche aufsetzen würde, und mehr noch, auch von dort in die Umlaufbahn zurückkehren würde, konnte man sich eigentlich beim besten Willen nicht vorstellen. Trotzdem sollte nun mit dem Start von Apollo 11 am16.07.69 endlich das große Ziel verwirklicht werden. Man war gedrängt durch sowjetische Erfolge in der Raumfahrt, und nicht nur wegen der Verzögerung durch die Katastrophe von Apollo 1 war ein weiterer Aufschub nicht mehr akzeptabel. Und so machte sich bereits zwei Monate nach Apollo 10-Testflug Apollo 11 mit den Astronauten Neil Armstrong, Edwin „Buzz“ Aldrin und Michael Collins auf den Weg zum Mond. Die Mission war bis auf die Landung genau identisch mit dem Testflug von Apollo 10.

Der Start verlief ohne Probleme. Stufe 1 hatte 810.000 l Kerosin und 1,3 Mio. Liter Sauerstoff getankt. Sie war nach 150 Sekunden ausgebrannt. Die Stufen 2 und 3 führten Sauerstoff- und Wasserstoff mit. In einer Erdumlaufbahn wurden noch einmal alle Systeme überprüft, und als nach 2 h 33 min das OK von der Erde kam, zündete das Triebwerk der 3. Stufe noch einmal und beförderte die Apollo – Kapsel in Richtung Mond. Auf dem Flug dorthin mussten die Astronauten die Mondlandeeinheit (s. Bild links, NASA) aus der Hülle ziehen, und an das Versorgungsmodul andocken, die Systeme überprüfen, Kurskorrekturen durchführen, und selbstverständlich auch schlafen sowie essen. Nach knapp 76 Stunden gelangte die Kapsel in eine Umlaufbahn um den Mond. Das Bild das sich den Astronauten bot, war einzigartig. Armstrong sagte: „Die Bilder von Apollo 8 und 10 haben uns einen guten Eindruck von dem gegeben, was wir hier sehen werden. Es sieht den Bildern sehr ähnlich. Aber, genau so wie der Unterschied, ein echtes Fußballspiel oder eines im Fernsehen zu sehen, gibt es keinen Ersatz für das Gefühl, gerade im Moment hier zu sein“. Bilder vom Start einer Apollo-Saturn V gibt es hier (NASA).

Nach 5 ½ Umrundungen des Mondes begannen die Vorbereitungen für den Landeanflug. Michael Collins musste in der Kommandoeinheit zurückbleiben, während die Astronauten Armstrong und Aldrin in die Mondlandefähre umstiegen. Während dem Landeanflug wurde ein Alarm wegen Computerüberlastung gegeben. Normalerweise hätte die Mission wegen solcher Probleme abgebrochen werden müssen, dank jedoch eines Mitarbeiters der Bodencrew, dem Ingenieur Steven Bales, der das Problem sofort diagnostizierte und für unbedenklich hielt, konnte der Landeanflug fortgesetzt werden. Steven Bales wurde deshalb später zusammen mit der Crew von Apollo im Weißen Haus für seinen Verdienst geehrt.

Die Landung: Die frühe Phase der Landung war computerunterstützt, d.h. der Computer steuerte alle Funktionen, die den Flug der Kapsel betrafen, während Armstrong per Hand den Landepunkt variieren konnte, falls Felsbrocken im Weg lagen. Auf dem Mond liegen kleinere Krater höchstens wenige Kilometer auseinander, und obwohl die NASA den Landeplatz für Apollo 11 sorgfältig prüfte, konnte die Flugbahn nur in einer Ellipse mit den Maßen 8 km und 2 km für die beiden Hauptachsen variiert werden. Unglücklicherweise führte der Computer Apollo 11 direkt in ein Feld voller Felsbrocken in einem Krater von der Größe eines Fußballfeldes. Armstrong musste diesen Krater überfliegen. Die computerunterstützte Veränderung des Landepunktes war unbrauchbar, denn mit ihr war es lediglich möglich, Feinabstimmungen vorzunehmen. Armstrong stellte die Mondlandeeinheit schräg und flog mit ihr wie in einem Helikopter über den Krater. Der nun sehr knapp gewordene Treibstoff stellte ein anderes Problem dar. Als sich die Mondlandeeinheit noch in einer Höhe von ca. 30 Metern befand, war nur noch Treibstoff für 60 Sekunden vorhanden. Man liest oft, dass nach der Landung nur noch Treibstoff für 20 Sekunden vorhanden war, tatsächlich hätte er aber noch für 45 Sekunden gereicht. Für alle, die dieses Ereignis live im Fernsehen verfolgten, waren diese Sekunden der Landung fast unerträglich spannend, und gehören sicher zu den wenigen unvergesslichen Eindrücken im Leben.

Der Ausstieg: Nach 5 Stunden Pause begannen die Vorbereitungen für die Arbeit außerhalb des Raumschiffes. 1½ Stunden später wurde die Tür geöffnet, und Neil Armstrong kletterte auf die Leiter. Eine speziell befestigte Kamera machte Bilder, als er weltweit live im Fernsehen übertragen, mit den Worten "Ein kleiner Schritt für einen Mann, aber ein großer Schritt für die Menschheit" den ersten Fuß auf den Mond setzte. Er  sammelte dann sofort Bodenproben   ein, nur   für den Fall, dass die Astronauten plötzlich zur Erde zurückkehren müssen. Der Boden war sehr fein und puderartig. Aldrin stieg eine Viertelstunde nach Armstrong aus der Fähre. Da der Schwerpunkt der Astronauten wegen dem schweren „Rucksack“ mit den lebenserhaltenden Systemen hinten auf dem Raumanzug (s. Bild links, NASA) nach hinten verschoben war, dauerte es eine Weile, bis die Astronauten sich sicher bewegen konnten. Mit einem Gesamtgewicht von nur 30 kg (auf der Erde hätte ein Astronaut mit Versorgungsvorrichtung rund 180 kg gewogen) erschienen die Bewegungen wie in Zeitlupe. Dank der 6-fach geringeren Schwerebeschleunigung war es Aldrin sogar möglich, auf dem Mond zu rennen. Die Arbeit der Astronauten auf dem Mond bestand aus dem Aufstellen wissenschaftlicher Geräte und der amerikanischen Flagge, dem Sammeln von Gestein sowie Fotografieren zu Dokumentationszwecken. Ein Sonnenwind – Detektor zur Untersuchung des Sonnenwindes, ein Laser Reflektor (mit einem von der Erde ausgesandten Laserstrahl ließ sich die exakte Entfernung des Mondes zur Erde messen), sowie ein Seismograph waren die wichtigsten Geräte. Der Seismograph war so empfindlich, dass er sogar den Aufschlag des Mülls, den die Astronauten vor ihrem Rückflug aus der Kapsel warfen, registrierte. Das Aufstellen der Flagge sollte sich schwieriger als angenommen herausstellen. Da auf dem Mond kein Wind weht, sollte ein ausfahrbarer Metallarm die Flagge aufgespannt halten. Soviel die Astronauten auch probierten, es gelang ihnen nicht, den Arm ganz auszufahren. Weiterhin schafften die Astronauten es nicht, den Mast tief genug in die Erde zu rammen. Nur mit viel Mühe konnte die Fahne so befestigt werden, dass sie nicht gleich wieder vor der Fernsehkamera in den Mondstaub kippte. Die Astronauten sammelten weiterhin rund 23,5 kg ausgesuchtes Mondgestein und machten ca. 100 Farbfotos. Einige Fotos vom Mond sind hier zu sehen! (Bilder: NASA).

Die Rückkehr: Nach 2 h und 31 min begaben sich die Astronauten wieder in die Mondlandeeinheit, und nach einer Ruhepause setzten sie vom Mond ab. Im Mondorbit dockten sie wieder an die Kommando – Versorgungseinheit an. Eine kurze Zündung des Triebwerks der Kommandoeinheit brachte das Raumschiff wieder auf eine Flugbahn zur Erde, wo sich die Kommando-Kapsel von der Versorgungseinheit trennte, und ohne Zündung von Bremsraketen, nur unter Schutz des Hitzeschildes, die enorme Geschwindigkeit von 40 000 km/h in der Atmosphäre abbauen musste, bevor sie an Fallschirmen im Meer niedergehen konnte. Dieses Manöver war absolut kritisch, wäre die Kapsel um den geringsten Winkel zu flach oder zu steil in die Atmosphäre eingetreten, so wäre sie entweder in das All zurückgeschleudert worden, oder in der Lufthülle verglüht, was in jedem Fall ein tödliches Ende ergeben hätte. Da wegen der Hitze beim Wiedereintritt der Funkkontakt zur Kapsel für einige Minuten abreißt, gab es auch hier noch einmal weltweit atemlose Spannung vor den Fernsehern. Aber es ging alles glatt, und so wurden die Astronauten  am 24. 07. 69 begeistert auf der Erde empfangen. Eines der großartigsten und wagemutigsten Unternehmen der Menschheit hatte ein gutes Ende genommen!

 

 

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