Aufbruch zu den Sternen
Teil 4: Wettlauf ins All
Wettlauf ins All
Die Geschichte beginnt in den 50er Jahren des letzten Jahrhunderts. USA und Sowjetunion befinden sich im so genannten Kalten Krieg. Neben dem Irrsinn eines (atomaren) Wettrüstens wird der Konkurrenzkampf nun auch noch in den Weltraum verlagert. Militärische Interessen waren schon immer ein enormer Antriebsmotor für technische Entwicklungen, und das hatte ja bereits die Raketentechnik weit nach vorn gebracht. Zumal auch beide Nationen nach dem Ende des zweiten Weltkriegs deutsche Raketeningenieure aus Peenemünde quasi als Kriegsbeute "eroberten". Diese Situation kam nun auch der Raumfahrt zugute.
Für die Amerikaner war es völlig schockierend, als 1957 die ersten Funksignale aus dem All zu empfangen waren. Die Sowjetunion hatte den ersten künstlichen, von Menschenhand geschaffenen Satelliten Sputnik in eine Umlaufbahn gebracht. Die 80 [kg] schwere, mit Stickstoff gefüllte Kugel enthielt ein Thermometer und einen Radiosender, der in Kurzwellensignalen verschlüsselte Temperaturdaten übertrug. Das Piepsen lässt sich hier kurz anhören.
Noch dramatischer für die Amerikaner war, dass die Sowjets noch im gleichen Jahr das erste Lebewesen ins All brachten, die berühmte Hündin Laika. Es war zwar nicht vorgesehen, dass sie wieder zur Erde zurückkehren sollte, aber noch bevor sie mit vergiftetem Futter eingeschläfert werden konnte verstarb sie an Stress.
Mit freundlicher Genehmigung der NASA
Mit freundlicher Genehmigung der NASA
Die UdSSR ist unterwegs zum Mond! Lunik 2 zerschellt als erstes künstliches Objekt auf der Mondoberfläche, Lunik 3 umkreist unseren Trabanten und liefert erstmals Bilder von der Mondrückseite - bisher hatte noch nie ein Mensch sie gesehen.Die Amerikaner schicken die beiden Affen Able und Baker am 28. Mai 1959 mittels einer Jupiter-Rakete 480 km hoch, wobei sie bis zum 38fachen der normalen Erdanziehung zu spüren bekamen und auch für 9 Minuten schwerelos waren. Sie überstanden es bestens.
1960
Sputnik 5 bringt 2 Hunde in die Umlaufbahn und auch sicher wieder zur Erde zurück.
Bildquellen: NASA, Wikipedia
1962
John Glenn1921 - 2016, 1998 war Glenn mit dem Space-Shuttle Discovery erneut im Weltraum, diesmal umkreiste er die Erde 134-mal. ist der erste Amerikaner, der die Erde mehrfach mit einer Mercury- Kapsel umkreist. Bereits nach 5 Stunden ist sein Raumflug beendet.
1963
Mit Walentina Tereschkowa hat die Sowjetunion die erste Frau in eine Umlaufbahn gebracht. Ab dem 16. Juni umkreist sie die Erde 48 mal mit der Wostok 6.
Am 2 März verlässt Alexei LeonowSein Raumanzug hatte sich so weit aufgebläht, dass er nicht ind die Luftschleuse konnte. Erst nach Druckverringerung über ein Notventil konnte er zurück in die Woschod 2. sein Raumschiff und schwebt für 12 Minuten, nur mit einer dünnen Leine verbunden, frei im Weltraum. Was ihn allerdings fast das Leben kostete. Im Juni befinden sich die Astronauten James McDivitt1969 erprobten McDivitt und seine Mannschaft das Apollo-9-Raumschiff und die Mondlandefähre in der Erdumlaufbahn und Edward H. White im Orbit mit der Gemini 4- Kapsel. White unternimmt einen 20minütigen Weltraumspaziergang. Noch im Dezember weisen Frank Borman und James A. Lovell mit Gemini 7 nach, dass 14tägige Weltraummissionen möglich sind.
1966
Die Ziele sind nun weiter gesteckt: Am 2. Februar gelingt den Sowjets nach vielen voraus gegangenen Fehlschlägen die erste weiche Landung einer Sonde auf dem Mond, Luna 9, im Oceanus Procellarum. Einige Monate später ziehen auch die Amerikaner mit Surveyor 1 nach und landen ebenfalls weich auf unserem Trabanten. Luna 10 schwenkt am 3. April als erste Sonde in eine stabile Mondumlaufbahn ein. Im Juli gelingt den Astronauten John Young und Michael Collins mit Gemini 10 die erste Kopplung mit einem Zielsatelliten und sie nutzen dessen Antrieb. Im November startet mit Gemini 12 die letzte Kapsel dieser Serie, von ihr aus wird der bis dahin längste Weltraumaufenthalt von 5½ Stunden unternommen.
1967
Das inzwischen angelaufene amerikanische Mondlandeprogramm steht zunächst unter einem schweren Schock, als die Astronauten White, Chaffee und Grissom bei einem Test in der aus reinem Sauerstoff bestehenden Atmosphäre der Kapsel Apollo 1 verbrennen. Der sowjetische Astronaut Komarow überlebt die ungebremst auf dem Boden aufschlagende Sojus 1 ebenfalls nicht. Im November erfolgt der erste unbemannte Start zum Test der Kommandokapsel Apollo 4. Gleichzeitig ist dies der erste Start der größten jemals gebauten Rakete Saturn V. Während andere Raketen immer wieder Fehlstarts hatten, war die Saturn von Beginn an sehr zuverlässig - maßgeblich entwickelt vom Team um Wernher von Braun.
.1968
Mit Apollo 7 wird die erste bemannte Mission in den Erdorbit geschickt. Schon 2 Monate später, im Dezember, starten zum ersten Mal 3 Astronauten (Bormann, Lovell, Anders) mit der Saturn V und umkreisen den Mond 10 mal mit der Apollo 8- Kapsel.
Mit freundlicher Genehmigung der NASA
Wenn Sie möchten, können Sie diesen aufregendsten Moment der Menschheit noch einmal miterleben:
Mit freundlicher Genehmigung der NASA
1970
Die Welt hält den Atem an, als im April an Apollo 13 auf dem Weg zum Mond, nach bereits zurückgelegten 300 000 [km], ein Sauerstofftank explodiert und die Astronauten Lovell, Swigert und Haise in ernste Lebensgefahr geraten. Selbstverständlich wurde die geplante Mondlandung nicht durchgeführt. Vielmehr wurden die Astronauten durch ein Swing-by Manöver so um den Mond gelenkt, dass Apollo 13 wieder auf den Weg zur Erde geführt wurde. Am Ende landeten die Astronauten unversehrt im Pazifik.
1971 und 1972 landeten noch jeweils 2 Expeditionen auf dem Mond, seitdem hat kein Mensch mehr einen Fuß auf unseren Begleiter gesetzt. Ja, seitdem hat auch niemand mehr die unmittelbare Nähe der Erde verlassen. Noch vorhandenen Apollo-Raumschiffe und Saturnraketen wurden für das Skylab-Projekt 1973/74 und das Apollo-Sojus-Test-Projekt 1975 verwendet.
Die Sonde ist somit über 20 Milliarden Kilomenter von uns entfernt und bewegt sich weiterhin mit 61 000 [km/h] von uns fort. Neben der Erforschung der Gasplaneten Jupiter und Saturn sowie deren Monden (bis dahin war nur wenig über sie bekannt), ist seit etwa 1990 die Erkundung des solaren Magnetfeldes, von Energiespektren des Sonnenwinds und kosmischer Strahlung und die Verteilung von Wasserstoff im Bereich der äußeren Heliopause ihre Aufgabe. Etwa 2025 werden die letzten Instrumente ihren Dienst einstellen, aufgrund der immer weiter nachlassenden Energieversorgung durch Radionuklidbatterien.
Mit freundlicher Genehmigung der NASA
Zum Ende hin - 2001 wurde die Mir zum Eintritt in die Atmosphäre gelenkt - häuften sich die Pannen, so dass eine Finanzierung zum weiteren Unterhalt der mehr oder weniger maroden Station nicht mehr sinnvoll erschien. Insgesamt dockten 39 Raumfahrzeuge an der Mir an, die unseren Planeten in 390 [km] Höhe 86.325 mal umkreiste.
Mit freundlicher Genehmigung der NASA
Den ehemaligen Rekord der MIR als eine 3644 Tage bemannte Raumstation hat die ISS längst eingestellt. Insgesamt ist der Betrieb der Station mindestens bis zum Jahr 2020 geplant.
Es ist nicht jedem vergönnt, die Erde einmal an Bord der ISS zu betrachten. Doch die NASA lässt uns live teilhaben, indem Kameras an Bord ständig die Erde filmen und dies als Stream ins Internet gespeist wird: http://www.ustream.tv/channel/iss-hdev-payload. Um zu erfahren, wo sich die ISS gerade aufhält, geht man auf diese Seite: http://www.isstracker.com/. Sollte im Video einmal nichts zu sehen sein - ja dann befindet sich die ISS auf der Nachtseite! Manchmal ist das Bild auch nur grau, dann von der Kamera in Flugrichtung auf die rückwärts gerichtete umgeschaltet - oder die Funkverbindung ist unterbrochen.
Zukünftige Raumfahrtprojekte
a)
Mond
2004 verkündete US-Präsident George W. Bush das so genannte Constellation- Programm, wonach bis zum Jahr 2020 wieder Menschen auf dem Mond landen, dort eine Kolonie errichten, die dann als Sprungbrett zum Mars dienen könnte. 2009 wurde die Unterstützung des Programms jedoch von der Regierung Obama vorerst gestrichen.
Dann sollte etwa 2015 ein über 400 [kg] schweres Mondauto von den Amerikanern zum Trabanten gebracht werden. Das Gefährt ist eher ein eigenständiges Labor, welches den Mondboden näher analysieren und sogar eine Probe wieder zur Erde schicken sollte. Leider wurde bisher nichts aus diesem Projekt. Auch Indien mit und China arbeiten an Mondlandeprojekten. Bis 2024 will China einen Menschen auf dem Mond landen.
Es gibt eine Reihe von Gründen für und gegen eventuell geplanter Mondkolonien. Fehlende Atmosphäre, kosmische Strahlung, große Temperaturschwankungen, Mikrometeorite oder die geringe Schwerkraft sind dem Menschen nicht zuträglich. Wissenschaftlich ist der Mond gut erforscht durch die bisherigen Missionen, wenn es auch noch Lücken zu stopfen gilt. Der Abbau von möglichen Bodenschätzen könnte künftig jedoch sinnvoll werden, vielleicht auch eine Mondbasis als Startrampe für künftige Raumflüge zu anderen Planeten.
b)
Mars
Eigentlich sollte schon längst ein Mensch den Mars betreten haben - noch zu Zeiten der Apollo- Missionen war die Rede davon, dass dies bis 1984 vorgesehen war. Doch war sicherlich die Technik seinerzeit noch nicht so ausgereift, als dass man Menschen sicher zu unserem Nachbarplaneten und zurück hätte befördern können. Doch auch heute birgt ein bemannter Flug zum Mars so manche Gefahren:
- Die Flugdauer mit heutiger Technik beträgt etwa 250 Tage für eine Strecke, hinzu kommt ein rund einjähriger Aufenthalt. In solch langen Zeiträumen ist der Ausfall lebenswichtiger Technik durch vielerlei Ursachen möglich.
- Die Strahlenbelastung für die Mannschaft wäre erheblich, daraus resultierende Krebserkrankungen und verkürzte Lebenserwartung wären die Folgen.
- Ohne ständiges Training wirkt sich die langanhaltende Schwerelosigkeit negativ auf Knochen, Muskeln und Kreislauf aus.
- Kollisionen mit Mikrometeoriten oder gar größeren, steinartigen Klumpen könnten zu ernsthaften Beschädigungen führen.
- Letztendlich könnten auch auf dem Mars Gefahren für die Astronauten bestehen, z.B. durch Sandstürme.
In jedem Fall birgt eine solche Mission deutliche Risiken für die Besatzung, zumal im Gefahrenfall weder eine Rückkehr zur Erde noch eine Hilfe von dort möglich ist. Aufgrund der Gefahr einer Krebserkrankung überlegt man sogar, ob nicht ältere Astronauten die Reise durchführen sollten. Zunächst aber ist einmal seitens der USA geplant, dass Mitte der 2030er Jahre Menschen zum Mars fliegen, in eine Umlaufbahn einschwenken und ohne Landung wieder zur Erde zurückkehren. Erst spätere Missionen werden auf dem Roten Planeten landen. Auch die europäische Raumfahrt-Agentur ESA plant für 2033 die bemannte Landung.
Wie auch immer, es ist nicht nur geplant, dass in Zukunft Menschen zum Mars fliegen und dann wieder zur Erde zurückkehren. Man erhofft sich ja, dort (wie auch auf den Asteroiden) neue Ressourcen an Rohstoffen zu erschließen. Vielmehr wird auch daran gedacht, dass Menschen ihr restliches Leben dort verbringen, dass also regelrechte Kolonien entstehen. Zwar sind die Umweltbedingungen auf Mars recht lebensfeindlich, durch Terraforming wäre es jedoch eventuell möglich, langfristig Mars zur zweiten Heimat der Menschheit umzugestalten. Ein ganz anderes Ziel verfolgt das Projekt Mars One. Das niederländische Unternehmen will 2032 eine Gruppe Menschen zum Mars bringen, die ihr restliches Leben dort verbringt. Das Ganze soll dann als das größte Medienspektakel der Menschheit vermarktet werden. Allerdings sind solche Projekte mit großer Skepsis zu betrachten, sie wirken eher unseriös.
Welches Ziel auch immer anvisiert wird - die Menschen werden mit großer Sicherheit den Mars betreten, und sei es zunächst zu Forschungszwecken. Es wird sich dann zeigen, ob man dort Wasser finden und nutzen kann, es in Sauerstoff und Wasserstoff zerlegen, man Bodenschätze findet oder gar Nutzpflanzen zur Eigenversorgung anbauen kann. In jedem Fall ist Mars das geeignetste Objekt für derlei Vorhaben!
c)
Interstellare Raumfahrt
Die Motivation zu interstellaren Reisen kann verschiedener Natur sein: Entdeckung und/oder Besiedlung anderer, erdähnlicher Planeten, Erschließung neuer Rohstoff- und Energiequellen. Nicht zuletzt aber auch die Entdeckung anderen Lebens im Kosmos.
Heute bleibt uns aber nichts anderes übrig, als von einer Reise auch nur bis zum nächsten Stern zu träumen. Bis Proxima Centauri würde eine heutige Rakete mit einer typischen Geschwindigkeit von etwa 36 000 [km/h] immerhin noch über 126 000 Jahre unterwegs sein. Damit ist die Entwicklung eines Raketenantriebs, der akzeptable Reisezeiten ermöglicht, die zunächst größte Herausforderung. Zumindest ein Zehntel der Lichtgeschwindigkeit müsste erreicht werden, damit wir die sonnennächsten Sterne erreichen können. Wobei es wichtig ist, dass Beschleunigungs- und Bremsphasen in einem vernünftigen Rahmen bleiben.
Daneben sind noch viele weitere Probleme zu lösen. Ein interstellares Raumschiff benötigt eine Energiequelle, die über den gesamten Reisezeitraum sicher funktioniert und genügend Reserven bietet. Im Falle eines bemannten Fluges muss die Besatzung ausreichend mit Nahrung, Luft, Wasser und einer künstlichen Gravitation versorgt werden. Und sie will beschäftigt sein, denn nichts ist schlimmer für ewig lange Reisezeiten als Langeweile.
Zu bedenken gilt auch, dass ein schnelles Raumschiff ständig auf "Hindernisse" prallt. Selbst kleinste Staubkörnchen wirken dann wie Geschosse und der Zusammenprall mit (geladenen) Teilchen erzeugt eine Bremsstrahlung, die sich als Röntgenstrahlung bemerkbar macht. Davor gilt es sich zu schützen.
Neben all diesen Problemen werden auch höchste Ansprüche an die Technik zu stellen sein. Sie muss über lange Zeiträume funktionieren, was bei elektronischen Komponenten noch fraglich ist. Halbleiterbausteine gibt es gerade einmal 50 Jahre, sie und auch viele andere Bauteile haben nur eine begrenzte Lebensdauer. Letzten Endes muss die Besatzung auch in der Lage sein, anfallende Reparaturen selbst durchzuführen. Ob all dies jemals umgesetzt werden kann, das wird die Zukunft zeigen.
Als nächste Frage gilt zu beantworten, was erwartet uns im interstellaren Raum, wie ist er beschaffen? Um das zu klären, könnte man durchaus unbemannte Sonden nur "wenige" 100 [AE] weit in den Raum senden. Bis zum nächsten Stern gilt es aber bereits über 260 000 [AE] zu überwinden. Den interstellaren Raum könnten in der Tat schon bald erste Sonden ansteuern. Als geeignete Antriebe bieten sich beispielsweise Sonnensegel an. Das sind riesige, hauchdünne Folien, die sich erst im freien Weltraum entfalten und den Strahlungsdruck der Sonne als treibende Kraft benutzen. Weil dieser Druck aber extrem gering ist, benötigt man Jahre für eine ausreichende Beschleunigung. Doch mit dem Projekt IKAROS haben die Japaner bereits 2010 einen Test erfolgreich durchgeführt. Durch Swing-By- Manöver an Planeten ließe sich die Beschleunigung noch steigern. Ein anderes Konzept verfolgt den Ionenantrieb für interstellare Sonden. Solche Antriebe sind bereits in der Entwicklung.
Von wissenschaftlichem Interesse wären im interstellaren Raum die Untersuchung des interstellaren Mediums, seine Beschaffenheit und die Erforschung der Heliosphäre. Erst nach genauer Kenntnis der dort herrschenden Verhältnisse kann an bemannte Missionen gedacht werden. Zur Erzielung der dann erforderlichen Geschwindigkeiten könnte der nukleare Pulsantrieb entwickelt werden, was aus heutiger Sicht technisch umsetzbar wäre. Falls überhaupt möglich, bietet sich als vorzügliche Alternative noch der Antimaterieantrieb an, um zu den Sternen zu gelangen. Aber daran ist noch lange nicht zu denken.
In jedem Fall wird eine Reise zu den Sternen ein höchst langwieriges Unterfangen. Neben den wenigen genannten werden noch viele weitere Probleme zu bewältigen sein, nicht zuletzt das der begrenzten Lebensdauer der Besatzung. Deshalb sind so genannte Generationenraumschiffe in der Diskussion. Auf solchen Schiffen könnten die Menschen Kinder zeugen, erziehen und ausbilden, so dass diese als nächste Generation das Schiff weiter zum Ziel führen. Ein solches Schiff müsste jedoch riesige Ausmaße aufweisen, um möglichst vielen Menschen Unterkunft, Nahrung und Unterhaltung zu bieten - denn es wird ein großer Genpool benötigt. Dass beim Zusammenleben so vieler Menschen auf relativ engem Raum weitere unvorhersehbare Probleme entstehen werden ist wohl selbstredend.
Alternativ könnte man - vorausgesetzt es gibt eine entsprechende Technik - die Besatzung in einen Tiefschlaf versetzen und erst kurz vor der Ankunft am Ziel aufwecken. In der Zwischenzeit wird das Schläferschiff von Robotern geführt, die auch für das Aufwecken der Besatzung verantwortlich sind. Auch hier gilt natürlich, dass die gesamte Technik absolut ausgereift ist und eine lange Lebensdauer hat. Die Roboter müssen alle erdenklichen Ereignisse bewältigen können und auch unvorhergesehene Situationen meistern. Jedenfalls wäre der Vorteil einer solchen Mission, dass nur wenige Nahrungsmittel mitgeführt werden müssen und Einrichtungen zur Unterhaltung entfallen.
Ein anderes, sehr spekulatives Konzept schlägt vor, tiefgefrorene menschliche Embryonen als Besatzung auf die Reise zu schicken. Wiederum sind Roboter erforderlich, die das Schiff führen und die Embryonen rechtzeitig auftauen. Ihre Aufgabe ist es auch dann, die menschlichen Nachkommen zu ernähren, sie zu erziehen und zu unterrichten, so dass kurz vor der Zielankunft eine junge, voll ausgebildete Crew die restliche Etappe der Reise übernehmen kann.
Es kann heute niemand mit Gewissheit sagen, ob jemals in ferner Zukunft ein Mensch den Fuß auf einen Planeten setzen wird, der nicht zu unserem Sonnensystem gehört. Die vielfachen Überlegungen zeigen aber, dass man sich bereits heute ernsthaft damit befasst, wie man die riesigen Distanzen zu anderen Sternen überwinden kann. Was heute noch Zukunftsvision ist, kann schon in einigen Jahrzehnten in greifbare Nähe rücken. Die vergangenen letzten 60 Jahre haben uns gezeigt, dass der Mensch nicht länger nur an die Erde gebunden sein will, sondern in den Weltraum drängt. Und sie haben auch gezeigt, welch rasante Entwicklung die Technik durchläuft: Wer konnte schon zur Zeit der ersten Mondlandung einen Computer sein eigen nennen? Heute steuert ein einziges Smartphone ein solches Unternehmen...
Es ist nicht allein ein Wunschtraum, nur eine Vision, nein, ganz sicher wird irgendwann ein Mensch zum ersten mal einen Planeten betreten, der eine andere Sonne umkreist. Bis dahin wird aber die Erde noch oft unsere Sonne umlaufen. Zunächst wird die Menschheit das eigene Sonnensystem erobern. Auf Mond und Mars werden bemannte Stationen entstehen, vielleicht sogar Kolonien. Wertvolle Rohstoffe werden auf Asteroiden abgebaut und vielleicht erhält auch noch mancher andere Mond im Sol- System menschlichen Besuch. Eines Tages aber wird die erste unbemannte Sonde gezielt zu einem der nächsten Sterne aufbrechen und damit den Startpunkt "richtiger" Raumfahrt setzen. The future is wide open...