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

11

Kommentar von Siegfried Marquardt |

Widerlegung von Apollo 11 bis N

1. Nach Sternfeld (1959) sollen nur zwei ca. 14-Tageskonstellationen und ein 60-Tageszenario existieren, um den Mond mit einem künstlichen Raumflugkörper von der Erde aus zu erreichen und auf der Erde wieder zu landen. Unabhängig von den theoretischen Fakten und Details von Sternfeld, benötigte die im Dezember 2013 erfolgreich verlaufende Mondexpedition der chinesischen Sonde Chang`e-3, dass man mindestens 14 Tage zur Bewältigung der Distanz von der Erde bis zum Mond benötigt. Damit wäre Apollo 11 bereits eindrucksvoll empirisch widerlegt, weil ein vermeintliches 4-Tagesregime, das angeblich mit Apollo 11 praktiziert wurde, einfach nicht existiert!
Nunmehr ist mit absoluter Sicherheit wissenschaftlich geklärt: Zum Mond und zurück benötigt man mindestens 28 Tage! Im Internet ist eine höchst interessante und brisante Arbeit mit dem Titel „Satellit im Kraftfeld Erde-Mond“ von dem (Astro-) Physiker/Raumfahrexperten/Mathematiker Prof. Dr. R. Kessler von der Fachhochschule Karlsruhe zu Flugbahnen und Flugzeiten von Satelliten von der Erde zum Mond und zurück aus dem Jahre 2011 publiziert worden (Kessler, 2011). Kessler hat im Jahre 2011 mit Rechnersimulation auf der Grundlage von sechs Differenzialgleichungen die Flugbahnen und Flugzeiten von Raumflugkörpern von der Erde zum Mond und zurück berechnet. Als Ergebnis seiner Berechnungen kam heraus, dass im Wesentlichen nur zwei äußerst komplizierte schleifenförmige Flugbahnen mit 6 Wendepunkten mit Flugzeiten von 56 Tagen und ca. 7,6 Monate existieren. Anderseits gelangt man über die Anwendung des 3. Keplerschen Gesetzes auf eine Umlaufzeit von Satelliten/Raumflugkörpern ca. 28 Tage! Damit dürfte wissenschaftlich eindeutig geklärt sein, dass man nicht innerhalb von 8 Tagen von der Erde zum Mond und zurück gelangen kann, sondern hierfür mindestens 28 Tage benötigt.

2. Die kosmische Strahlung, die auf die Astronauten innerhalb der 8 Tage eingewirkt hätte, wäre absolut infaust gewesen! Denn: Sie hätten je nach gewählter Modellrechnung eine tödliche Strahlendosis von mindestens 11 Sv bis 26 Sv inkorporiert. wenn man in diesem Zusammenhang an die hochenergetische Teilchendichte im Kosmos und an den Partikelstrom der Sonne mit der Solarkonstante von 8,5*1015 MeV/m²*s denkt. Die Astronauten hätten den Flug zum Mond und zur Erde zurück in jedem Falle nicht überlebt, da die absolut tödliche Dosis bei 10 Sv liegt.

3. Es fehlten insgesamt über 80 t Raketentreibstoff, um von der Erde zum Mond und von dort wieder zurück zur Erde auf der von der NASA vorgegebenen schleifenförmigen Flugbahn zu gelangen. Alleine für das Erzielen der 2. Kosmischen Geschwindigkeit von 11,2 km/s aus der Orbitalbahn von 7,9 km/s (∆v=11,2 -7,9= 3,3 km/s) wäre bei einer Gesamtmasse des Kommando-Services-Modul CSM und des Mondlandemodul LM von 45,3 t eine zusätzliche Treibstoffmenge bei einer effektiven Ausströmgeschwindigkeit von 2,6 km/s von

MTr=[1-(1-(e∆vb:ve)]*Mo=[1-(1: 2,72(3,3:2,6))]*45,3 t ≈ 32,5 t (1)

erforderlich gewesen! Damit wäre das Quantum der Treibstoffreserve des Kommando-Service-Modul (CSM) mit 19 t (ursprünglich wurden sogar nur 4 t veranschlagt) bereits mehr als überschritten worden. Ferner hätte die Treibstoffmenge und die damaligen Treibstoffparameter der Mondlandefähre eine Mondladung und erst recht einen Start vom Mond unmöglich gemacht.

4. Die Rekonstruktion des Kommandomoduls, ergab, dass die Außenzelle nur aus einer 2,5 cm starke Aluminiumschicht hätte bestehen können – ohne Hitzeschild. Legt man die Hälfte der Gesamtmasse von 5,9 t für einen Hitzeschild zugrunde, dann hätte der Hitzeschild nur aus 2 mm starkem Stahl bestehen können. Das Kommandomodul wäre in der Erdatmosphäre mit einer theoretisch berechneten Bremstemperatur von mindestens 45.000 K wie eine Sternschnuppe verglüht!
Man vergleiche in diesem Zusammenhang bitte einmal die cm-starke Wandung der Sojus-Raumschiffe mit der fragilen CSM-Konstruktion von Apollo 11 im Raumfahrtmuseum!

5. Bereits in einer ersten Betrachtungsphase bei der Rekonstruktion der Mondlandefähre entsprechend den NASA-Parametern nach Abzug der vermeintlichen ca. MTr= 10,8 t in Rechnung gestellten Treibstoffmasse von der Startmasse mit Mo=15 t der Mondlandefähre verbleiben lediglich nur noch 4,2 t an Rüstmasse, die bereits mit der Materialrekonstruktion der Kabine (ca. 1,1 t), von Teilen der Außenzelle (ca. 1,3 t), und der deklarierten Zuladung (ca. 1,7 t), ohne Berücksichtigung des Gewichtes der Astronauten mit ihren Raumanzügen (400 kg) , der Masse für die Tanks und für die beiden Haupttriebwerke der Mondlandefähre (…) mit 600 kg weit überschritten wird. Insgesamt fehlten über 3 t Konstruktionsmasse!

6. Weiterhin ist das Pendelverhalten der Fahne auf dem Mond äußerst verräterisch! Denn die Pendelperiode T, die sich physikalisch mit der Pendellänge l (l=0,7 m) und der Gravitationsbeschleunigung g errechnet, müsste auf dem Mond

T=2*π*√l : g ≈ 6,28 *√0,7 m : 1,6 m/s² ≈ 4,2 s (2)

betragen. In den TV-Filmdokumentationen beträgt die Periodendauer aber nahezu 2 s (akkurat 1,7 s), so wie eben auf der Erde. Die Dreharbeiten erfolgten also eindeutig auf der Erde!

7. Die mechanische Instabilität der Mondlandefähre hätte eine intakte Mondlandung unmöglich gemacht! Die Lösung des physikalischen Problems liegt darin, dass der Schwerpunkt einer Landefähre ca. auf Höhe der Düse des Triebwerkes liegen müsste, so wie die Chinesen dies im Dezember 2013 realisieren und praktizierten. Und mit der Falcon 9 Rakete der US-Firma Space X wurde Ende 2015 das Problem der senkrechten Landung von Raketenkörpern auf der Erde erstmals exerziert.

8. Wie konnte Neil Amstrong beim Ausstieg aus dem Mondlandemodul gefilmt werden, wo er doch der erste Mensch auf dem Mond war? Nun des Rätsel Lösung: Am 27.11.2015 strahlte der TV-Sender ARTE unter der Rubrik „Verschollene Filmschätze“ Bilder und Filmsequenzen zu Apollo 11 und insbesondere zur Mondlandung aus. Als Neil Amstrong aus der Mondlandefähre ausstieg, wurde mit dem Öffnen der Luke eine Kamera oberhalb der Luke über Neil Amstrong aktiviert. Wie konnte dann Amstrong seitlich von unten gefilmt werden?

9. Für das propagierte Wendemanöver zur Ankopplung der Mondlandefähre an den Bug des CSM wären für ein 180o-Manöver ca. 2 MJ an Energie (ein Drehmoment von rund 2 MNm) erforderlich gewesen. Die 16 Düsen des CSM lieferten aber insgesamt nur ca. 20 kJ an Energie (ein Drehmoment von rund 20 kNm). Eine Interpretation erübrigt sich nahezu vollkommen! Das Wendemanöver musste so einfach „ins Wasser“ fallen.

Siegfried Marquardt, Königs Wusterhausen

Antwort 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.

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!

 

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