Meine Schritte zum Mond - Teil 5 - Das Schiff

Können Sie sich vorstellen für 10 Tage zu dritt in einem Auto zu leben ohne während dieser Zeit Fenster oder Türen öffnen zu können?
Sie haben alles dabei was Sie zum Leben brauchen, und während einiger Tage können Sie es sich auch in Ihrem kleinen Wohnanhänger zu zweit bequem machen, und für einige Zeit hat einer von Ihnen das Auto sogar ganz für sich allein.
Noch ein Vorteil: Da Sie schwerelos sind können Sie den Innenraum des Autos voll nutzen – ob Sie an der Decke „hängen“ oder Ihrem Sitz ist völlig egal. Und das Beste daran: Ihr Ausblick aus den Fenstern ist garantiert grenzenlos, und zu Besuch kommt auch keiner! Daß Sie nebenbei auch noch Geschichte schreiben ist dagegen eher unerheblich; es wirkt sich nur unwesentlich auf Ihr Gehalt aus...

Das Auto von dem ich erzähle ist – unschwer zu erraten – das amerikanische Mondraumschiff Apollo, bestehend aus dem Command Module (CM), dem Service Module (SM) und dem Lunar Module (LM), früher auch LEM (Lunar Excursion Module) genannt. Auf dem CM befindet sich die Rettungsrakete die bei einem Unglück vor oder während des Starts bis nach dem Zünden der Triebwerke der zweiten Stufe das CM mit den drei Astronauten von der Saturn V wegreißen und sicherzustellen daß die Kapsel aus sicherer Höhe an ihren Fallschirmen niedergehen kann während die Rakete gesprengt wird. Dafür werden in den einzelnen Stufen die Schotten der Tanks durch Sprengladungen aufgerissen – der Rest erledigt sich durch den Treibstoff.
Jedoch – ausser im Test hat die Rettungsrakete nie ihre Funktion unter Beweis stellen müssen, denn es gab bei der Saturn-Raktete keinen einzigen Fehlstart, ebensowenig bei den bemannten Mercury – und Gemini-Missionen.
Nach dem erfolgreichen Zünden der zweiten Stufe wird die Rettungsrakete nicht mehr benötigt und abgeworfen – wieder einige kg Masse weniger.

Die Astronauten liegen in ihren Couchen, die Beine angewinkelt. In dieser Position läßt sich der Beschleunigungsdruck am Besten ertragen. Die Couchen sind nicht am Boden sondern an der Deckenstruktur mit langen Aluminiumrohren in denen sich Dämpfungselemente befinden aufgehängt – eine Zugstruktur ist leichter als eine auf Druck belastete. Hinter dem sich auf der mittleren Liege befindenden LM-Piloten ist die Luke angebracht. Sie schließt sich etwa 2 Stunden vor dem Start und öffnet sich idealerweise wenn die Kapsel in den Wellen des Landegebiets dümpelt und die Rettungstaucher einen Schwimmkragen zu Sicherheit angebracht haben. Falls nötig läßt sich die Luke innerhalb weniger Sekunden von den Astronauten entriegeln und nach aussen öffnen.
Das war Anfangs nicht so – denn die Mercury-Kapsel des zweiten US-Astronauten im Weltall, Virgil „Gus“ Grissom versank im Pazifik weil seine Luke nach der Wasserung unerwartet heraussprengte; Grissom kam damals knapp mit dem Leben davon. Bei Apollo sorgten die Konstrukteure dafür das dies nicht passieren konnte. Die Luke öffnete nach innen – bei Überdruck dichtete sich die Luke selbst ab. Die komplizierte Verriegelung konnte in etwa einer Minute geöffnet werden .... zu lange.
Am 27.Januar 1967 lag die Besatzung für einen Bodentest in der verschlossenen Kapsel. Wie bei einem richtigen Flug bestand die Atmosphäre aus reinem Sauerstoff mit etwa 1/3 Überdruck. Wo genau der Funke unter der Liege des Kommandanten entstand konnte nie geklärt werden – 15 Sekunden nach dem ersten Ruf „Feuer!“ waren Gus Grissom, Edward White und Roger Chaffee tot, erstickt durch die Rauchgase die durch die geschmolzenen Luftschläuche in ihre Anzüge drang. Sie hätten die Luke weder in der Zeit entriegeln noch bei dem entstehenden Überdruck überhaupt öffnen können. Tragischerweise fanden Grissom und seine Crew durch die Auswirkung eines Fehlers den Tod der ihm 6 Jahre zuvor ebenfalls fast das Leben gekostet hätte. Northrop, die Firma die die Apollo-Kapsel baute mußte schwer büßen für die mangelhafte Verkabelung und schaffte es innerhalb eines knappen Jahres eine komplett überarbeitete Version - Block II genannt - zu liefern.

Den „Boden“ des CM bildet der Hitzeschild. Er wiegt bei einem Durchmesser von 3,9m knapp 900kg; etwa ein Sechstel der Gesamtmasse des CM und besteht aus einem Material das in der immensen Reibungshitze des Wiedereintritts in die Atmosphäre langsam abschmilzt und damit Wärmeenergie abführt. In der Aussenhülle der Kapsel, am Rand des Schildes befinden sich die Batterien (1000Ah) , der Sauerstofftank, Steuerdüsen und deren Treibstoffbehälter. Sie versorgen die Kapsel von der Trennung des Service Modul bis zur Wasserung.
Die Spitze der Kapsel wird gebildet vom „Tunnel“ - durch ihn gelangen die Astronauten in die Mondfähre nachdem sie einen Teil des Kopplungsmechanismus entfernt und die Luke geöffnet haben.
Neben dem Tunnel sind insbesondere die Hilfs- und Hauptfallschirme angebracht. In der Atmosphäre werden durch Sensoren zuerst die Hilfsschirme aktiviert. Sie bremsen die Kapsel etwas ab und bringen sie in eine stabile Lage, dann ziehen sie die die drei mächtigen Hauptfallschirme aus den Behältern. Auch mit zwei Hauptschirmen käme die Besatzung ohne schwere Verletzungen an; mit einem Hauptschirm soll die Landung überlebbar sein – sagt man. Anders als bei den Sowjets gab es in der bemannten US-Raumfahrt nie einen Fallschirmversager – Wladimir Komarow schlug mit „Soyuz1“ ungebremst in der kasachischen Steppe auf. Die Umstände dieses Todes sind sehr bemerkenswert..
http://de.wikipedia.org/wiki/Sojus_1

Sensoren und Antennen in der Kapselspitze sorgen für die notwendigen Informationen für Navigation und Kommunikation, Steuerdüsen für die richtige Lage besonders für den Wiedereintritt.
Im Inneren des druckdichten Teils haben Ingenieure und Wissenschaftler in einem erbitterten Kampf um jeden Millimeter, jedes Gramm alles untergebracht was die Astronauten für die Erfüllung ihrer Mission benötigen – Nahrung, Hygiene, Dokumentation – Schreibstifte, Kameras, Armbanduhren die auch in Schwerelosigkeit und Vakuum funktionieren und erst entwickelt werden mußten. Schalter, Instrumente, Geräte. Staufächer für Ausrüstung und zurückgebrachte Gesteinsproben und Experimente. Checklisten, Notfallmedizin. Die Computer haben kaum eigenen Arbeitsspeicher; alle Berechnungen wurden auf der Erde gemacht und dann übertragen, können aber auch manuell eingegeben werden. Es ist fraglich ob Apollo 13 bei größerer Abhängigkeit von funktionierender EDV und elektrischer Energie den Rückweg geschafft hätte....

Der „Vorratskeller“ und Antrieb von Apollo befindet sich im 24,5 to schweren und 7,6m langen Service Modul, daneben aber auch ein Großteil der Kommunikation mit der Erde und der Mondfähre auf verschiedenen Frequenzbändern und voneinander unabhängigen Systemen um bei technischen Störungen aber auch z.B. durch Sonnenprotuberanzen Ausweichmöglichkeiten zu haben. Ein gut sichtbares Teil dieser Systeme ist die kleeblattförmige Antenne seitlich am Heck des SM.
In einem großen, auch während des Fluges von aussen zugänglichen Teil des SM waren bei Apollo 15-17 verschiedene Sensoren, Experimente und vor allem hochauflösende Kameras eingebaut, denn der im CM verbleibende Astronaut soll sich ja nicht langweilen während seine Kameraden die Mondoberfläche unsicher machen; er hat vor allem die Aufgabe das LM auf der Mondoberfläche zu erkennen um dessen exakte Position zu bestimmen (bei Apollo11 gelang das nicht) und den Mond während seines Umläufe zu filmen. Daneben werden u.a. Strahlungswerte aufgezeichnet.
Den größten Teil nehmen die Tanks für Treibstoff und Sauerstoff sowie die Antriebssysteme ein. Das einzelne, um wenige Grad schwenkbare Triebwerk muß mehrfach zünden um Apollo und die angekoppelte Mondfähre auf Kurs zu halten. Dazu müssen die seitlich am SM angebrachten, aus vier mit je vier Steuerraketen bestehenden Pakete zusammen mit denen im CM das Gespann in die entsprechende Richtung drehen. Schließlich muß das Gespann abbremsen damit es in einen Mondorbit einschwenken kann – und das ausserhalb der Kommunikation, auf der erdabgewandten Seite des Mondes. Während des Fluges rollt Apollo langsam um seine Längsachse um eine zu starke Aufheizung auf der sonnenzugewandten und eine zu starke Abkühlung auf der sonnenabgewandten Seite zu vermeiden. Dies wurde ironisch auch als „Barbeque-Roll“ bezeichnet – einmal Apollo„well done“, sozusagen.
Und noch viel existenzieller: Ohne eine erneute Zündung käme Apollo nie wieder vom Mond nach Hause. Das war ein entscheidender Punkt bei Apollo 13, denn die Detonation der Brennstoffzelle erfolgte auf den Hinflug – was sich dennoch als Glücksfall erweisen sollte. Beim Anblick des abgesprengten SM müssen die Astronauten wohl einen Wechsel der Gesichtsfarbe erlebt haben – aller Wahrscheinlichkeit nach wäre jeder Versuch das SM-Triebwerk zu zünden in einer finalen Explosion geendet. Die Ursache für dieses Unglück lag in einer der drei Brennstoffzellen. Diese noch junge Technik wurde zunächst beim Projekt Gemini eingesetzt – Missionen von dieser Dauer in einem Raumschiff mit mehreren Insassen können nicht über Batterien mit Strom versorgt werden. Die Brennstoffzelle – heute für Fahrzeugantriebe in der Erprobung – erzeugt über einen chemischen Prozess aus Wasserstoff und Sauerstoff nicht nur elektrische Energie, sondern als „Abfallprodukt“ auch Wasser, das nicht nur die Astronauten, sondern auch verschiedene Systeme zur Wärmeregulierung benötigen.
Was bei Apollo 13 geschah, wie es überhaupt zu dieser „erfolgreichen Katastrophe“ kam – das ist ein weiteres Kapitel.

Der Dritte im Bunde ist der „Käfer“ oder auch „Spinne“ - so wurde das Lunar Modul wegen seines bizarren Äusseren genannt. Die Entwicklung dieses Geräts, das nur für den Einsatz im Vakuum, in der Schwerelosigkeit und der nur ein Sechstel der Erdschwere betragenden Mondgravitation gebaut war ist ein weiterer, faszinierender Aspekt des Apollo-Programms. Die Fa. Grumman, die das LM konstruierte und baute schickte übrigens an den Hersteller des SM eine Abschlepp-Rechnung für Apollo 13...
Auch beim LM wurde mit jedem Gramm gegeizt – und so verzichtete man z.B. auf Sitzmöglichkeiten für die Astronauten; zum Schlafen wurden Hängematten gespannt. Ein echtes Raum-Schiff halt.. Dies hatte sogar noch den Vorteil daß man kleinere, leichtere Fenster einbauen konnte da die Astronauten im Stehen ein besseres Sichtfeld hatten. Das absolute Limit für das LM lag bei 15to (auf die Abstiegsstufe entfielen allein gut 10to) – und wurde knapp eingehalten.
Die erforderliche Gewichtseinsparung führte mehrfach zu Verzögerungen und dazu daß Apollo 8 im Dezember 1968 den Mond umrundete. Eigentlich sollte die „Acht“ das LM im Erdorbit testen – aber es war einfach noch nicht fertig. Um das zu verdeutlichen: die meisten Beteiligten im gesamten Apollo-Programm – ob bei der NASA oder den Zulieferern, ob Astronaut, Techniker oder Konstrukteur – hatten in diesen Jahren nur zweimal Urlaub: Am 25.Dezember und 1.Januar.

Während des Starts ist das LM mit eingezogenen Beinen oberhalb der S-IVB durch vier Verkleidungsschalen geschützt untergebracht. Ist Apollo von der dritten Stufe auf den Weg zum Mond gebracht worden trennen sich CM und SM von der Rakete. Die Verkleidungsschalen öffnen sich und werden abgesprengt. Nun drehen die Astronauten Apollo 180° und bewegen sich vorsichtig mit den Steuerdüsen des SM und CM auf das LM zu. Der CM-Pilot steuert Apollo so daß der Kupplungsmechanismus des CM in den des LM einrastet – was nicht ganz einfach ist. Nun werden kleine Sprengladungen ausgelöst die die Halterungen des LM lösen; durch Federkraft wird die Apollo mitsamt dem LM von der S-IVB abgestoßen. Die Raketenstufe wird vom Kurs der Apollo per Fernsteuerung wegbewegt und durch Ausstoßen des Restkraftstoff leicht beschleunigt; sie zerschellt schließlich auf der Mondoberfläche.

Das Unterteil des LM ist nur für die Landung gedacht. Alles was zum Wiederstart nicht mehr benötigt wurde bleibt zurück – sogar die Mondanzüge mit den Versorgungsbehältern. Sie liegen heute und wohl in mehreren tausend Jahren noch dort. Dafür nahm man inkauf zwei Triebwerke einbauen zu müssen.
Das Unterteil besteht im Wesentlichen aus einer aus mehreren Kuben zusammengesetzten Leichtbau-Struktur. Da es dort keine Notwendigkeit für einen druckfesten Raum oder aerodynamischen Formgebung gab wurden die dünnstmöglich gefrästen Aluminium-Strukturteile zur Temperaturisolierung der Einbauten mit goldbedampfter Aluminiumfolie bespannt bzw. umwickelt (daraus entstand später die uns bekannte Rettungsdecke die sich mittlerweile in jedem Verbandskasten befindet). Daran befestigt die vier Landewerksbeine, die dem Gerät maßgeblich zu seinem Namen verholfen haben, mit jeweils einem, leicht gebogenen Landeteller von je etwa einem Meter Durchmesser – eine der großen Unsicherheiten war die Beschaffenheit der Mondoberfläche – man hatte mit einer dicken Staubschicht gerechnet in die das LM einsinken könnte und war erstaunt daß diese Schicht in Wirklichkeit nur sehr dünn war.
Beim Abstieg hingen von drei Beinen Kabel herunter die beim Kontakt mit der Oberfläche ein Signal aufleuchten ließen worauf der Kommandant das Triebwerk abstellen sollte – man wollte verhindern daß der Triebwerkstrahl zuviel Staub wegblies oder Steine gegen die Unterseite geschleudert würden – was sich ebenfalls als unbegründet erwies.
An einem Bein war eine kleine Plattform - „Balkon“ genannt – befestigt. Die Astronauten verließen in ihren unförmigen Anzügen ihre Kabine kriechend und im Rückwärtsgang. Aus der Luke kommend knieten sie dann auf dem Balkon um die oberste Stufe der Leiter, die am Landebein angebracht war zu ertasten. Unten angekommen standen sie zunächst auf dem Landeteller und probten wieder nach oben zu kommen – die unterste Stufe der Leiter befand sich in etwa einem Meter Höhe – nicht einfach, trotz der geringen Schwerkraft. (Armstrong zu Aldrin als dieser als zweiter die Luke passierte: „Vergiss nicht abzuschließen!“) Ebenfalls an einem Landebein angebracht eine Plakette „We came in peace for all mankind“.
Neben dem Abstiegstriebwerk und den dazugehörigen Tanks enthält die Landestufe alle auf dem Mond verbleibende Ausrüstung und Experimente, darunter vor allem ein Seismometer zur Messung von Mondbeben die Aufschluß geben sollen über tektonische Bewegungen oder Vulkanaktivitäten, aber auch Meteoriteneinschläge, ein Laserreflektor zur exakten Abstandbestimmung zwischen Erde und Mond (seitdem wissen wir daß sich der Mond von uns entfernt – was u.a. Einfluß auf die Erddrehung, Klima und Gezeiten hat), ein Sonnensegel zum Einfangen von Sonnenwindpartikeln. Das Segel wurde vor dem Start wieder eingeholt und mit zurückgebracht. Besonders das Segel der Lunar Surveyor-Sonde, das von der Apollo-12-Besatzung abgebaut wurde gab viele Aufschlüsse – u.a. daß Mikroorganismen mehrere Monate im Vakuum und den extremen Temperaturschwankungen überleben können.
Dann natürlich vor allem Schürfwerkzeuge, Verbindungskabel und – die unvermeidlichen „Stars and Stripes“ - die einem mehr oder weniger bekannten Märchenerzähler zufolge auf dem Mond geweht haben soll. Später dann noch ein Handwagen (der sich nicht bewährte) und schließlich das Mondauto „Lunar Rover“, mit dem sich zu bewegen den Astronauten sichtlich Spaß gemacht hat – schließlich konnten sie auf der Erde damit nie fahren; es wäre zusammengebrochen.

Das Oberteil, die Wiederaufstiegsstufe bestand hauptsächlich aus den Druckkabine . die man sich in etwa wie ein Luftzelt vorstellen muß. Die Wände bestanden aus dünnen Aluminiumplatten, nur wenige mm stark und mit dem Fuß durchzutreten. Ansonsten nur Alurohre und -streben wie im Unterteil, die aussserhalb der Kabine montierten Systeme durch die bekannte Alufolie im Knitterlook geschützt – das war übrigens Absicht; die mehrfach gebrochene Oberfläche zerstreute die intensive Sonneneinstrahlung besser und vermied eine Blendung der Astronauten.
Neben den beiden Sichtfenstern sind die Lagetriebwerke, insgesamt ebenfalls 4 Pakete a´4 Düsen; die nach unten zeigenden sind zum Schutz der Abstiegsstufe mit dort montierten Strahlabweisern ausgestattet. Antennen auf dem Dach dient der Kommunikation (Sprechfunk, Video und Daten) mit CM und der Erde. Aufgrund der naturgesetzlichen Gegebenheiten ist auch völlig klar daß die Gespräche nur zwischen Erde und Mond und nicht etwa mit einem Studio oder einem erdnahen Übertragungssystem stattgefunden haben können – zumal die Signale von jedermann auf der Erde empfangbar waren.
Schließlich das Gegenstück der Luke im Tunnel des CM. Die LM-Luke wurde nach der Landung von Apollo 14 benutzt um sich einen Überblick über das Landegebiet zu verschaffen, denn die Astronauten wollten die seneologisch interessantesten Gebiete erkunden um dort möglichst aufschlußgebendes Gestein einzusammeln.
Die Abstiegsstufe diente beim Rückstart sozusagen als Startplattform – und steht immer noch dort, während die Aufstiegsstufe, abgetrennt nach dem Umstieg der beiden Mondforscher gezielt auf die Mondoberfläche stürzte und dadurch gleich als Funktionstest und zum Kalibrieren der Seismometer diente.

Hinsichtlich des eigentlichen Raumschiffs ist das Model eher enttäuschend. Einblicke in CM oder SM gibt es nicht, daher sind die drei Astronautenfiguren eigentlich überflüssig. SM und CM (verborgen unter der Schutzhülle des Rettungsturms) sind recht detailliert gearbeitet. Die Mondfähre allerdings ist – vor allem für ein Snap-On-Modell sehr schlecht gearbeitet; die Passungen für die Einzelteile sind ziemlich grottig.
Die Anbringung der Schutzverkleidung ist auch eher bescheiden und kompliziert in der Ausführung. Dazu kommt daß das LM keine definierte Position hat und natürlich auf dem oberen Tankdeckel der S-IVB nicht fest sitzt – das Aufsetzen des SM ist da ärgerlich kompliziert. Wer die Saturn V nicht wieder auseinandernehmen will bzw. das LM nicht wieder entnimmt sollte das Verkleben der Verkleidungsschalen überlegen.

Tja – nun steht sie da in ihrer ganzen Schönheit – noch provisorisch, was den Platz anbetrifft – aber für mich immer ein Blickfang – und zum Träumen.