Fast 50 Jahre seit der ersten Apollo Mondlandung-ein Rückblick

Burr Aldrin vor dem Landefahrzeug

Die Planungen für die Apollo Mission begannen 1961 nach der Ankündigung von Präsident Kennedy, noch vor 1970 Menschen auf den Mond zu bringen. Das ist angesichts der Tatsache, daß alle Technologien hierfür neu entwickelt werden mussten,  nach heutigen politischen und budgetären Gegebenheiten ein unvorstellbar kurzer Zeitraum, zumal die Konfiguration des Mondfluges zunächst noch völlig unklar war. Es lag ja, anders als es sonst bei Projekten als Voraussetzung gilt, zum Zeitpunkt der Entscheidung von Kennedy noch keinerlei konkreter Programmvorschlag vor, es mussten also erst einmal verschiedene technische Konfigurationen durchgespielt und berechnet werden, bevor man sich für das letztendlich ausgewählte Apollo Konzept entschieden hat. Zum Beispiel sahen die ersten Planungen der 1960er Jahre ein einziges Raumschiff für die Landung auf dem Mond und die Rückkehr zur Erde vor, da unklar war, ob ein Rendezvousmanöver und die Kopplung zweier Raumfahrzeuge möglich wären. Genauere Studien gingen von vier möglichen Strategien aus:

  • Direktflug: Eine einzige Rakete startet mit dem Raumschiff, das als Ganzes auf dem Mond landet und (als Ganzes oder nur der Oberteil) wieder zur Erde zurückkehrt.
  • Montage in der Erdumlaufbahn (EOR – Earth Orbit Rendezvous): Die Komponenten der Missionen werden einzeln gestartet und in der Erdumlaufbahn montiert, auch hier landet das gesamte Raumschiff auf dem Mond.
  • Rendezvous in der Mondumlaufbahn (LOR – Lunar Orbit Rendezvous): Das Raumfahrzeug trennt in der Mondumlaufbahn einen Landeteil ab, der zum Mond fliegt. Dafür ist nach dem Wiederaufstieg ein Rendezvous- und Umsteigemanöver erforderlich.
  • Versorgungsschiff am Mond (LSR – Lunar Surface Rendezvous): In diesem Konzept müsste zuvor ein unbemanntes Versorgungsschiff auf den Mond gebracht werden. Die bemannte Mission hätte an dieser Stelle landen müssen, um den Treibstoff für die Rückreise aufzunehmen.

Das letzte Konzept wurde als erstes verworfen. Es zeigte sich auch bald, dass die Pläne für einen Direktflug unrealistisch waren, da das dafür nötige Trägersystem noch um ein Vielfaches größer als die Saturn V hätte sein müssen. Auch das EOR-Konzept, das eine Vielzahl von Raketen erfordert hätte (man sprach von bis zu 15 Starts pro Mondflug), war mit Mehraufwand und Kosten verbunden. Insbesondere auf Betreiben von John C. Houbolt, der die anfängliche Minderheitsmeinung LOR hartnäckig und ohne Rücksicht auf Hierarchien vertrat, ging man daher Ende 1961 zu einer komplexeren, aber optimierten Konfiguration aus getrennten Raumfahrzeugen über. Dies ermöglichte nicht nur, mit einer einzigen Rakete auszukommen, sondern erlaubte auch die Optimierung der einzelnen Komponenten auf ihren genauen Zweck.

Man hatte sich also, ähnlich wie es später 1991 Robert Zubrin für eine bemannte Marsmission vorschlug, für nur einen einzigen Start mit dem kompletten Raumfahrzeug entschieden, wie es für den Flug zum Mond, die Landung von zwei Astronauten auf dem Mond und deren Rückkehr zur Erde erforderlich ist und ca. 130 t wiegt. Dafür benötigte man dann eine komplett neu zu entwickelnde Großrakete, die Saturn V, die in der Lage war, das eigentlich Mond-Raumfahrzeug erst in eine Erdumlaufbahn und dann auf den Weg zum Mond zu bringen. Damit vermied man teure Mehrfachstarts und aufwendige, zeitraubende und risikobehaftete Koppelungsmanöver mehrerer Einzelelemente in einer Erdumlaufbahn. Das eigentliche aus dem Command Module mit der Landekapsel und dem Mond-Landefahrzeug (Lunar Module) bestehende Raumfahrzeug wog etwa 22 t. In der Mondumlaufbahn wurde das etwa 16 t wiegende Mond-Landefahrzeug mit den Astronauten von dem Command Module abgekoppelt und landete  auf dem Mond. Nach einem Aufenthalt auf dem Mond von bis zu zwei Wochen wurden dann die Astronauten mit dem speziellen Rückkehrteil des Landefahrzeugs in eine Mondumlaufbahn befördert und nach Ankopplung an das Command Module wieder zurück zur Erde gebracht, wo sie in an Bord einer hitzebeständigen Eintrittskapsel aus dem Ozean geborgen wurden

Alle dafür erforderlichen Technologien mussten neu entwickelt werden. Besondere Herausforderungen bildeten die neue Großrakete Saturn V, die Lebenserhaltungssysteme für den Transport und den Aufenthalt auf dem Mond, und die Ab- und Ankopplung des Mond-Landefahrzeugs in der Mondumlaufbahn. Dafür wurden umfangreiche Entwicklungs-Tests in der Erdumlaufbahn im Rahmen des Gemini Programms durchgeführt sowie eine Mond-Umrundungsmission vor der ersten Landung auf dem Mond. Diese Techologien bildeten später die Grundlage bei der Entwicklung bemannter Raumfahrtsysteme wie Spacelab, Shuttle und die Internationale Raumstation ISS.

Die ersten beiden Menschen landeten im Rahmen der Mission Apollo 11 am 20. Juli 1969 um 21:17 Uhr (MEZ) auf dem Mond: Neil Armstrong und Edwin Aldrin. Sechs Stunden später, am 21. Juli um 03:56:20 Uhr MEZ, betrat Neil Armstrong im Mare Tranquillitatis als erster Mensch den Mond. Dabei sprach er den berühmt gewordenen Satz:

“That’s one small step for a man, one giant leap for mankind"

„Dies ist ein kleiner Schritt für einen Menschen, ein großer Sprung für die Menschheit.“

Der dritte Astronaut, Michael Collins, umkreiste im Apollo-Mutterschiff den Erdtrabanten bis zur Rückkehr der Landeeinheit Eagle.

Im Rahmen des Apollo-Programms wurden insgesamt sechs Mondlandungen durchgeführt. Damit haben bis heute 12 Menschen, allesamt US-Amerikaner, den Mond betreten. Harrison H. Schmitt – Mondfährenpilot von Apollo 17 – setzte als bislang letzter Mensch am 12. Dezember 1972 seinen Fuß auf den Mondboden. Eugene Cernan – Kommandant von Apollo 17 – ist bislang der letzte Mensch, der auf dem Mond war, indem er als letzter in die Mondfähre einstieg. Im Juli 2009 übermittelte die Mondsonde Lunar Reconnaissance Orbiter Aufnahmen der Landestellen von Apollo 11, 14, 15, 16 und 17.

Fotos vom Apollo Programm

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Bisherige Kommentare

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Kommentar von Jürgen Herholz |

Guten Tag Herr Marquardt,

vielen Dank.

Mir ist nicht ganz klar, worauf Ihre für mich im Einzelnen nicht nachprüfbaren Berechnungen hinauslaufen. Etwa: die Apollo Missionen waren ein Fake? Da kann ich Sie beruhigen:

Ich war von 1971 an in allen bemannten Raumfahrtprogrammen selber involviert in Projektierung und Entwicklung, mit zahlreichen Kontakten zu und Aufenthalten in den Zentren der NASA in Huntsville, Houston und Cape Kennedy. Ich war selber bei einem Start zum Mond anwesend in Cape Kennedy und habe das Glück gehabt, Neil Armstrong 1971 persönlich kennen zu lernen. Und natürlich habe ich am 16. Juli 1969 um 4 Uhr früh den Wecker gestellt, um -damals in München- die erste Mondlandung live mitzuerleben.

Die Missionsdauer zum Erreichen des Mondes ist in erster Line eine Frage des Treibstoffaufwands: je ungünstiger die Erde/Mond Konstellation, desto höher der Treibstoffbedarf. Für das Apollo Programm -wofür ja bereits ein Träger von der Kapazität der Saturn 5 benötigt wurde- ergab das Einschränkungen in Bezug auf optimale Start- und Rückkehrtermine. Fazit: alles recht überschaubar, da der Mond immer in Erdnähe ist verglichen z.B. mit dem Mars, der bis zu mehr als 1000 mal so weit von der Erde entfernt sein kann. Deshalb gibt es da nur alle 26 Monate optimale Missionsbedingungen für minimalen Treibstoffaufwand für Flugzeiten zum Mars zwischen 6 und 8 Monaten. Kürzere Flugzeiten und Missionen zwischen den 26-Monate-Einschränkungen sind möglich, erfordern aber schnell eine Antriebsaufwand, der mit verfügbaren Antrieben und Startmassen nicht mehr praktisch umsetzbar ist.

Für Missionen zum Mars ist das alles komplizierter.

Antwort von Jürgen Herholz

Nachtrag:

Zu einem der von Ihnen angeführten Punkte möchte ich aber doch Stellung beziehen:

Die Berechnung der von Ihnen für ein Manöver im Weltraum benötigte Energie ist falsch, um nicht zu sagen absurd: es wird nur ein minimaler Impuls benötigt, um im Weltraum einen Körper in Drehung zu versetzen, danach "geht es ewig weiter", es sei denn dass nach Erreichen der gewünschten Position ein entsprechender Gegenimpuls gegeben wird. Die Größe der benötigten Antriebsleistung hängt nur davon ab, WIE SCHNELL das Manöver ausgeführt werden soll, die benötigte Energiemenge bleibt die gleiche. Reine Physik, das ist ja das Schöne für Berechnungen im Weltraum.

Bitte an Sie: bitte nicht auf Verschwörungs-Theoretiker hereinfallen!

 

Kommentar von Siegfried Marquardt |

Sehr geehrter Herr Herholz, vielen Dank für Ihre Reaktion und Antworten. Lassen wir doch aber einmal die Amerikaner selbst sprechen zum Apollo-Projekt: Man kann die Amis mit ihrer Behauptung, dass sie auf dem Mond gewesen waren, mit ihrer eigenen Propaganda und Argumentation widerlegen, die jeder Schüler der 8. Klasse versteht und nachvollziehen kann: 1. Sie geben selbst zu, dass die Rechenkapazität in Form der Speicherkapazität des Bordrechners zur Berechnung der Manöver nicht ausreichte, so dass die Manöver von der Bodenstation in Houston in den USA berechnet werden mussten. Dazu wurden angeblich die aktuellen Parameter des Raumschiffes „Columbia“ und der Mondladefähre „Eagle“ zur Bodenstation gefunkt und nach Berechnung des „neuen Kurses“ zurück zur Raumstation/Mondlandefähre gesendet. Dazu wäre maximal eine Latenzzeit von ∆t = 2*400.000 km: 300.000 km/s= 800.000 s :300.000 ≈ 2,7 s notwendig gewesen. Da das Raumschiff „Columbia“ in der Endphase zum Mond eine maximale Geschwindigkeit von 2,5 km/s besaß, hätte das Kommandoservice-Modul (CSM) in dieser Zeit bereits eine Wegstrecke von 6,75 km zurückgelegt ( s=∆t*v= 2,7 s* 2,5 km/s =6,75 km). In der Mondumlaufbahn hätte die Situation bei einer Geschwindigkeit von 1,6 km/s um den Mond zur Kurskorrektur wie folgt ausgesehen: s=∆t *v= 2,7 s* 1,6 km/s ≈ 4,3 km. Mit andern Worten: Wäre in der Mondumlaufbahn eine Kurskorrektur erforderlich gewesen, dann wäre nach Empfang des Korrekturfunksignals die Mondlandefähre bereits 4,3 km weiter geflogen gewesen. Und innerhalb von 8 Tagen gelangt man nicht zum Mond und zurück, sondern benötigt wie der Mond 28 Tage (siehe drittes Keplersche Gesetz: die Kuben der Radien verhalten sich wie die Quadrate der Umlaufzeiten [r1:r2]³=[T1:T2]²). Empirisch wurde dies durch die Chinesen im Dezember 2013 eindrucksvoll belegt: Die Raumsonde Chang`e-3 (Jardehase) benötige akkurat 14 Tage bis zum Mond! (T/2). Und bereits im September 2003 wurde dies mit der Sonde SMART 1 bewiesen – hier war die Sonde 49 Tage bis zum Mond unterwegs. Und 2009 strahlte der TV Sender ARTE ein Film zum Thema verschollene Filmschätze aus. Da wurde instruktiv demonstriert, wie der Ausstieg der Astronauten angeblich aus der Mondlandefähre gefilmt wurde: Oben über der Tür wurde mit dem Öffnen der Tür eine Kamera aktiviert und der Astronaut von Oben und nicht von Unten gefilmt. Auch wenn man tausend Mal die Unwahrheit/Lüge sagt/wiederholt, wird daraus noch lange nicht die Wahrheit generiert (modifiziert S.M. sinngemäß nach Goethe zu Eckermann am 16. Dezember 1828).
Siegfried Marquardt, Königs Wusterhausen

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