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Raumfahrtrekorde

Rekorde in der Raumfahrt

Dies ist keine vollständige Sammlung aller Rekorde in der Raumfahrt, aber wie ich meine der wichtigsten. Es geht um herausragende Pleiten oder Erfolge, um herausragende Leistungen und Erstleistungen. Die Betonung liegt hier auf der gesamten Raumfahrt und nicht der bemannten Raumfahrt oder der Planetenerforschung. Sollten Sie Ergänzungen oder fachliche Fehler entdecken so melden sie sich bitte.

Sektion 1: Raketen und Starts

Die erste Rakete die den Weltraum erreichte

A4 StartEs ist nicht so einfach zu definieren wo der Weltraum beginnt. Die gängigste Definition ist aber, das die Atmosphäre dort so dünn ist, das sie keine kosmischen Strahlen mehr ausfiltern kann. Andere Autoren sehen den Beginn der Thermosphäre in zirka 80 km Höhe als Grenze. Die internationale astronomische Union hat als Grenze zum Weltall 100 km definiert. Wenn man diese Kriterien nimmt, so ist die erste Rakete die in solche Höhen vorstieß die A-4 gewesen. Die A-4 (Aggregat 4) wurde von 1936-1942 in Deutschland entwickelt und später unter der Bezeichnung V-2 (Vergeltungswaffe 2) auf London und andere Städte abgeschossen. Am 18.3.1942 wurde der erste Startversuch unternommen. Der erste erfolgreiche Flug war der vierte Start am 3.10.1942. Er erreichte eine Höhe von 90 km und eine Weite von 187 km. Weitere Flüge mit Instrumententräger folgten, bei denen die Rakete bis 193 km Höhe erreichte.

Die A-4 ist Mutter aller modernen Raketen. Alle Probleme die bei einer modernen Großrakete auftreten wurden bei ihr gelöst, von der Förderung des Treibstoffs, über die Kühlung der Brennkammer zur Steuerung der Schubrichtung bis zur autonomen Navigation. Mit Ausnahme der Schubvektorsteuerung durch Strahlruder werden alle Technologien in verbesserter Form auch heute noch eingesetzt. Die A-4 war allen Raketen der Alliierten in Größe und Technologie soweit voraus, das die ersten Raketen in Ost und West bis Mitte der fünfziger Jahre ihre Technologie einsetzten.

Die Erfindung des Countdowns

Mag das Wort heute aus dem Englischen kommen, erfunden wurde er in Deutschland. Anlass war der UFA Film "Die Frau im, Mond" von 1928. Der Stummfilm wurde auch von den Raumfahrtenthusiasten in Deutschland unterstützt, es war sogar geplant bei der Premiere eine Rakete zu starten. Technische Probleme bei der Entwicklung und zu wenig Zeit verhinderten dies. Der Regisseur hatte nun das Problem die Spannung beim Start zu vermitteln. Dies bei einem Stummfilm, wo man wenig Texte zeigen konnte, denn jede Tafel unterbrach die Handlung. Wie sollte man dies bewerkstelligen und wie sollte der Zuschauer die steigende Nervosität vor dem Start mitbekommen, ohne das man laufend die Uhrzeit einblendet? Der Regisseur kam auf einen genialen Trick - er lies herunter zählen. So wusste ohne Erklärung jeder, dass bei 0 der Start erfolgen würde.

Die Raketenpioniere damals brauchten bei ihren kleinen Raketen keinen Countdown. Man ging in Deckung und startete. Als die A-4 gestartet werden musste sah dies anders aus. Es waren nun zeitliche Synchronisationen nötig und ein Heer von Technikern musste sich in Sicherheit bringen. Viele hatten schon 1928 den Film gesehen und übernahmen das Herunter zählen für den Start. Dies taten auch die Siegermächte die nach dem zweiten Weltkrieg sich die deutschen Spezialisten krallten und an neuen Programmen weiterarbeiten ließen.

Die erfolgreichste Rakete

Jede Rakete hat einmal einen Fehlstart. Sinnvollerweise fasst man daher Starts eines identischen Modells zusammen und macht darüber eine Statistik. Bei noch im Einsatz befindlichen Modellen kann dies nur eine zeitlich begrenzt gültige Größe sein. Doch die erfolgreichste Rakete wird wohl für immer die Saturn Familie sein.

Die Saturnfamilie besteht aus drei Modellen, der Saturn 1, Saturn 1B und Saturn 5. Die Saturn 1 war zur Erprobung gedacht, beförderte aber auch 3 Satelliten in den Orbit. Mit der Saturn 1B wurden die Apollo Raumschiffe für den Erdorbit (Apollo 7, Apollo-Sojus und Skylab 2-4) gestartet. Die Saturn 5 beförderte die Apollo Kapseln zum Mond und das Skylab Labor in den Orbit.

Von allen drei Mustern fanden zusammen 33 Starts statt, von denen keiner scheiterte. Es gab zwar Probleme beim ersten Saturn 5 Start mit Schwingungen und bei Apollo 13 als ein Triebwerk ausfiel, doch nie war eine Mission gefährdet. Diese Erfolgsquote von 100 % ist um so erstaunlicher, wenn man bedenkt, das die Saturn V zwanzigmal größer war als alle Raketen welche die USA bis dahin entwickelt hatten und die Entwicklung zu einem Zeitpunkt stattfand als Erfolge nicht so selbstverständlich waren, wie sie heute sind.

HerkulesDie am wenigsten erfolgreiche Rakete

War die Saturn als amerikanische Mondrakete die erfolgreichste, so war ihr sowjetisches Gegenstück, die Herkules die am wenigsten erfolgreichste. Es fanden von 1969 an vier Starts statt, bei denen keine einzige Rakete einen Orbit erreichte. Nicht einmal die erste von vier Stufen war erfolgreich. Danach wurde das Programm eingestellt. Auch heute gibt es Raketen die keine sehr gute Bilanz vorweisen können wie die Start-2 und Conestoga (je ein Start, noch kein Erfolg) oder die Delta 3 (3 Starts, 2 Fehlstarts, ein partieller Erfolg - Bahn zu niedrig). Doch kann sich dies in Zukunft zum besseren wenden. Die Herkules dürfte aber die Rakete mit einer Erfolgsquote von 0 % bleiben.

Die meisten erfolgreichsten Starts in Folge

Typisch für eine neue Rakete ist, das es am Anfang der Entwicklung viele Fehlstarts gibt und dann die Rakete immer zuverlässiger wird. Je mehr Starts erfolgreich in Serie sind desto höher wird das Vertrauen in ihn. Bei Niederschrift dieses Artikels (1.8.2002) ist der Träger mit den meisten erfolgreichen Starts in Folge die Ariane 4. Seit 1993 hat sie keinen Fehlstart mehr gehabt - insgesamt 78 Starts in Folge. Da inzwischen Modelle sehr schnell wechseln, weil Satelliten immer schwerer werden, dürfte es unwahrscheinlich sein, das dieser Rekord noch von einem anderen Träger in nächster Zukunft übertroffen wird.

Die Atlas reklamiert 2005 inzwischen mehr erfolgreiche Starts als die Ariane 4, doch verteilen diese sich auf 4 Modelle bei denen zwischendurch der Hauptantrieb einmal gewechselt und die Zentralstufe und die Oberstufe zweimal grundlegend geändert wurden. Es handelt sich also nicht um das gleiche Modell.

Saturn 5Die Rakete mit der größten Nutzlast

War und dürfte wohl auch für absehbare Zukunft die Saturn 5 bleiben. Die offiziellen Angaben für die dreistufige Version waren 129.275 kg in einen Erdorbit und 49.500 kg zum Mond. Das sowjetische Gegenstück, die Herkules hätte 95 t in einen Erdorbit befördert.

Bei den zum 1.8.2010 in Dienst stehenden Raketen muss man unterscheiden in welchen Orbit es geht. In einen niedrigen Erdorbit konkurrieren drei Träger mit nahezu derselben Nutzlast: Die Ariane 5 ES mit 20,75 t, die Proton mit 21,60 t und die Delta IV Heavy mit 22,9 t (alle Angaben für einen ISS Orbit). Da diese Träger aber vorwiegend für GTO-Transport eingesetzt werden ist die Angabe für diesen sinnvoller: 9,8 t bei der Ariane 5 ECA, 13,2 t bei der Delta 4 Heavy (allerdings in einen 27° geneigten Orbit ) und 5,6 t bei der Proton M/Breeze M

Die Rakete mit der kleinsten Nutzlast

War die amerikanische Juno I Rakete, die auch den ersten Satelliten Explorer 1 startete. Die maximale Nutzlast betrug nur 20 kg. Auch das Konkurrenzmuster Vanguard hatte mit einer maximalen Nutzlast von nur 45 kg keine sehr viel größere Kapazität.

Von den heute auf dem Markt befindlichen und schon eingesetzten Trägerraketen hat die nordkoreanische Taepodong 1 die niedrigste Nutzlast. Es fand nur ein Start statt, der nicht erfolgreich war und einen 6 kg schweren Satelliten beförderte. Da die Bahn sehr exzentrisch ist dürfte die Nutzlast in eine niedriger Bahn höher liegen. Wie hoch. kann man leider nicht sagen, da keine genauen Daten über die Rakete vorliegen. Im Bereich von 200-300 Kg Nutzlast gibt es 3 Raketen die derzeit die kleinsten Nutzlasten befördern. Die israelische Shavit (225 kg in eine retrograde 200 km Bahn), die russische Shtil (270 kg in einen 65° Orbit niedriger Bahnhöhe) und die brasilianische VLS (200 kg in eine 500 km hohe sonnensynchrone Bahn).

Die spektakulärsten Fehlstarts

VanguardDa bemannten Missionen anders als unbemannte zu bewerten sind, ist es sinnvoll hier zwischen dem öffentlichkeitswirksamsten bemannten und unbemannten Fehlstart zu unterscheiden. Bei bemannten Missionen ist es einfach: Es gab bislang nur einen Fehlstart, den des Space Shuttles Challenger am 28.1.1986. Er erschütterte das Vertrauen in die bemannte Raumfahrt und die NASA völlig. Vorher waren sowohl alle 24 Shuttle Starts wie auch die vorhergehenden 31 bemannten Missionen der USA reibungslos verlaufen. Schuld war nicht nur die Technik sondern vor allem die Planung, welche die Warnungen der Ingenieure ignorierte, das bestimmte Teile für solch tiefe Temperaturen, wie sie an diesem Starttag herrschten, nicht qualifiziert war.

Der spektakulärste unbemannte Start dürfte sicher der Fehlstart von Vanguard 1 gewesen sein. Zur Erinnerung: Vorher hatten die Russen schon mit Sputnik 1 den ersten Satelliten gestartet und mit Sputnik 2 die Hündin Laika, das erste Lebewesen in den Weltraum. Der anstehende Vanguard Satellit war mit 10 kg Masse schon erheblich kleiner als Sputnik 2 der immerhin 503 kg wog. Damit waren die USA sowohl zeitlich wie auch von der Nutzlast her die zweiten. So war die Erwartung groß, als am 6.12.1957 der erste Start eines US Satelliten life im Fernsehen übertragen wurde. Doch er dauerte nur 2 Sekunden - die Vanguard hob ab, als nach 1 Sekunde das Triebwerk ausfiel und die Rakete aus 1-2 m Höhe wieder auf den Starttisch zurückfiel und explodierte. Das weltweite Echo war entsprechend: "Oh what a Floppnik" titelte die New York Times und die Bild sprach vom "Kaputtnik". Mehr zu beiden Unglücken auf der Seite Schlamperei in der Raumfahrt.

Geht man vom optischen Eindruck aus so ist es natürlich subjektiv was man wählt. Ich persönlich fand die Explosion einer Delta II am 17.1.1997 am spektakulärsten. (Bild links und unten). Da  man es schlecht beschreiben kann hier ein Video des Starts. Sehr eindrucksvoll ist aber auch der Fehlstart einer Juno, die sich nach einigen Sekunden quer legte und dann in 100 m Höhe gesprengt wurde.

Der teuerste Fehlstart

...Dürfte der von Challenger (STS-51L am 28.1.1986) gewesen sein. Der Nachbau alleine kostete 2 Milliarden USD, dazu kamen Umbauarbeiten an der Shuttle Flotte und der Verlust des Kommunikationssatelliten TDRS-2. Die Gesamtkosten dürften über 3 Mrd. US USD gelegen haben. Nicht viel billiger dürfte der Verlust der Columbia sein. Die Änderungen belaufen wurde laufend teurer und dürften die 2 Milliarden USD Grenze erreichen.

Delta 2 Fehlstart 17.1.1996Im Jahre 2005 ist dies Gewissheit geworden. Nachdem bei der Mission von Discovery wieder Kacheln abgefallen sind, haben sich die Space Shuttle Starts weiter verteuert, während die Startzahl sukzessive abnimmt. Von 28 (Anfang 2005) über 19 auf nur noch 10-12. Dabei wird die Finanzierungslücke immer größer.

Bei unbemannten Starts wird es schwieriger. Soweit offizielle Zahlen vorliegen dürfte der Fehlstart der ersten Ariane 5 am 4.6.1996. Es gingen 4 Cluster Forschungssatelliten verloren. Diese hatten einen Wert von 450 Millionen DM, dazu kamen noch die Kosten für die Rakete selbst, zusammen ein Verlust von zirka 700 Millionen DM. Beim Fehlstart der Ariane 5-ECA wurden 600 Millionen Euro als Kosten von Rakete und Satelliten genannt.

Es dürfte aber sicher sein, das es noch kostspieligere Fehlstarts gab. So dürfte sowohl der Verlust von Mars 96 teuer gewesen sein, bei dem alleine der europäische Anteil bei 250 Millionen DM lag wie auch die Fehlstarts von Titan 4 Raketen am 2.8.1993 und 12.8.1998. Es handelt sich um militärische Nutzlasten unter den Tarnnamen NOSS-B und Mercury-3. Alleine die Titan 4 Raketen kosten 350-433 Millionen US USD, die Kosten eines Aufklärungssatelliten werden noch erheblich höher geschätzt.

Es liegen leider weder über die militärischen Satelliten, noch über Mars 96 die echten Kosten vor.

Sektion 2: Antriebe

Anzahl an Triebwerken

N1Es gibt bislang noch keine Rakete die mit einer Stufe einen Orbit erreicht hat. Die Rakete mit den wenigsten Triebwerken, muss also mindestens 2 Triebwerke haben. Hier gibt es eine ganze Reihe von Raketen die zweistufig sind und nur je ein Triebwerk in den Stufen haben. Auf amerikanischer Seite sind dies die frühen Versionen der Delta und ihre militärische Version die Thor-Agena. Auf russischer Seite sind dies die Kosmos, Interkosmos und Tsyklon Raketen.

Im umgekehrten Fall (maximale Anzahl an Triebwerken) gibt es nur eine Rakete: Die N-1 Herkules. Diese Rakete hatte

Damit hatte die gesamte Rakete nicht weniger als 43 Triebwerke. Ihr Konkurrent, die Saturn 5 dagegen nur 11 (5 in der ersten und zweiten Stufe und eines in der dritten Stufe). Die Rakete flog allerdings nie erfolgreich. Wenn man noch Konzepte hinzunimmt, so muss man noch das Konzept der OTRAG Rakete erwähnen. Dieses setzte auf die Bündelung vieler sehr kleiner Raketentriebwerke und hätte für eine 10 t Nutzlast nicht weniger als 625 Triebwerke eingesetzt.

Wenn man von der Triebwerksanzahl zu Antrieben übergeht, muss man die verschiedenen Technologien getrennt betrachten, da sie nicht vergleichbar sind.

Flüssige Antriebe

Das größte Raketentriebwerk

Saturn 5 ErststufeEin Raketentriebwerk besteht in der Regel aus drei Teilen: Einem Gasgenerator, der heißes Gas erzeugt, welcher eine Turbine oder Turbopumpe antreibt. Diese befördert den Treibstoff in die Brennkammer. Im Westen bilden alle 3 Komponenten eine Einheit. In Russland dagegen betreiben ein Gasgenerator und eine Turbopumpe 2 oder 4 Brennkammern. Sie bilden auch eine Einheit, allerdings mit mehreren Brennkammern. So gibt es zwei größte Raketentriebwerke.

Das größte Raketentriebwerk mit einer Brennkammer ist das F-1 Triebwerk, welches die Saturn V in der ersten Stufe antrieb. Es hatte einen Bodenschub von 6670 kN und einen Vakuumschub von 7740 kN. Das Triebwerk wog 8391 kg, hatte einen Durchmesser (Düsenaustritt) von 3.7 m und eine Höhe von 5.6 m. Jedes Triebwerk schluckte in den 161 Sekunden Brennzeit 2600 kg Treibstoff pro Sekunde. Alleine die Turbopumpen für den Treibstoff hatten eine Leistung von 60.000 PS (44 MW Leistung). Das Triebwerk selbst erzeugte eine Leistung von 11860 MW, oder soviel wie 10 Kernkraftwerke à 1200 MW zusammen.

Das Triebwerk RD-172 in der ersten Stufe der aktuellen Version Zenit Rakete ist das größte Triebwerk mit mehreren Brennkammern (4 Stück). Sein Vakuumschub beträgt 8354 kN, die Brennzeit 150 sec. Es ist eines der effizientesten Triebwerke für die Treibstoffkombination Sauerstoff/Kerosin und konsumiert in den 150 Sekunden Brennzeit 2390 kg Treibstoff pro Sekunde. Durch die 4 Brennkammern ist es bei 4.0 m Durchmesser nur 3.8 m hoch. Die Leistung von 13000 MW ist noch um 10 % höher als beim F-1 Triebwerk. Ein nahezu baugleiches Triebwerk trieb auch die Booster der Energija an. Das RD-170. Es hat einen Schub im Vakuum von 7911 kN und einen Bodenschub von 7256 kN (RD-172: 7666 kN).

Der Vorgänger des RD-171, das in den früheren Versionen der Zenit eingesetzt wurde (Zenith 2) hat einen Bodenschub von 7.257 und einen Vakuumschub von 7903 kN

RS-180 TriebwerkDas kleinste Triebwerk

... ist naturgemäß schwerer zu finden. Kandidaten sind hier die kleinen Korrekturtriebwerke von Satelliten. Hier einige Kandidaten: Da gibt es das deutsche Triebwerk RIT-10. Ein Ionenantrieb, der zur Raumlagekontrolle des ESA Satelliten Eureka eingesetzt wurde. (Geplant auch für den TV SAT 1+2). Das Triebwerk wog 1.2 kg. Hat einen Schub von nur 0.01 N, verbrauchte 275 Watt Strom zur Ionisierung des Treibstoffes und hatte einen Treibstoffverbrauch von 0.32 mg/sec. Man hätte 774 Millionen RIT-10 Triebwerke benötigt um den gleichen Schub wie ein F-1 Triebwerk zu erzeugen.

Im Jahre 2007 wurde es von dem (namenlosen) Antrieb des Satelliten GOCE abgelöst. Es ist regelbar und kann bis zu 1 mN Schub herunter geregelt werden. Das ebenfalls kommerziell verfügbare Aerojet PRS-101 Ionentriebwerk zur Feinlagekorrektur hat einen Schub von nur noch 1,24 mN bei einem Stromverbrauch von 100 Watt.

Doch der absolute Winzling ist ein namenloses Triebwerk von Hughes für das Scatha Experiment. Gestartet 1979 wurde das Triebwerk 600 Stunden lang betrieben. Die Öffnung betrug nur 3,6 cm, der Stromverbrauch 4,5 Watt und der Schub 0,14 mN. Wie klein der Schub selbst für einen Ionenantrieb ist mag folgendes Beispiel verdeutlichen: Würde man es dauerhaft betrieben, so wäre der 360 kg schwere Satellit in dem es eingebaut wurde, nach einem Jahr nur um 12,2 m/s beschleunigt worden.

Wenn ab 2012 die europäische Technologiesonde LISA-Pathfinder (SMART-2) startet werden ihre Field Emission Electric Propulsion (FEEP) Antriebe einen neuen Rekord aufstellen. Ihr Schub ist Regelbar zwischen 0,1 Mikronewton und 150 Mikronewton. sie sollen erprobt werden und bei Raumsonden die später gestartet werden den Abstand auf Bruchteile eines Millimeters konstant zu halten. Durch die hohe Genauigkeit braucht man sehr kleine Schubkräfte. Die Herausforderung war es vor allem das flüssige Cäsium fein dosiert zu fördern, schließlich werden nur kleinste Mengen davon benötigt.

Die kürzeste Brennzeit

Bei flüssigen Antrieben ist es schwierig den passenden Kandidaten zu finden. Es gibt 4 Raketenstufen die jeweils 120 Sekunden Brennzeit haben: Der Triebwerksblock MA-5 der Atlas E+F. Die Erststufe der Zyklon und CZ-1 und die Blöcke B,W,G,D der R-7 (Sputnik) Trägerrakete. Den absoluten Rekord hält aber die Erststufe der Diamant A Rakete, die nur 88 Sekunden lang brannte. Sie erzeugte 275 kN Schub bei nur 14.7 t Gesamtmasse. Die Spitzenbeschleunigung betrug 49 m/s. Die kurze Brennzeit resultiert weniger aus dem hohen Schub, als vielmehr aus dem Treibstoff mit niedrigem Energiegehalt (entsprechend höherem Verbrauch).

Feststofftriebwerke können diese Werte naturgemäß leicht schlagen. Hier liegen die meisten sogar deutlich unter 120 Sekunden. Die Sergeant Oberstufen der Juno I+II hatten nur 7  Sekunden Brennzeit. Sie sind die Antriebe mit der kürzesten Brennzeit.

Wenn Südafrika seine RSA Trägerrakete einmal starten sollte, so wird diese mit 52 Sekunden einen neuen Rekord aufstellen. Die zweite Stufe hat 467 kN Schub bei nur 10.9 t Gewicht. Die Spitzenbeschleunigung beträgt 120 m/s.

Die längste Brennzeit

Wenn man Satellitentriebwerke außen vor lässt (Die nicht der Erreichung eines Orbits dienen sondern der Lagekontrolle und daher sehr kleine Schübe haben) so hat das Aestus Triebwerk der Ariane 5G die längste Brennzeit. Sie beträgt 1100 Sekunden oder fast 19 Minuten. Elektrische Antriebe erreichen noch viel länger Brennzeiten. Für die Mission BepiColombo der ESA werden die Triebwerke 6730 Stunden arbeiten und dabei die Geschwindigkeit der Sonde um 7240 m/s ändern.

Feststofftriebwerke

Durch den völlig anderen Aufbau sind Feststofftriebwerke nicht mit flüssigen zu vergleichen. Hier einige Rekorde von Feststofftriebwerken:

Das schubstärkste Feststofftriebwerk

Der größte ist der Shuttle SRB. (Solid Rocket Booster) Jeder SRB wiegt 583.6 t, davon 502 t Treibstoff. Er liefert im Vakuum 12000 kN Schub und brennt 120 sec. lang. Die Nachfolger des SRB für die Ares I wurden zumindest getestet, auch wenn der Bau der Rakete unwahrscheinlich ist. Sie haben fünf Segmente anstatt vier und entwickeln einen maximalen Schub von 16.300 kN. Jeder Booster fasst 590 t Treibstoff.

Am Boden getestet, jedoch nie geflogen sind die AJ-260 Booster. Dies waren Feststoffbooster von 260" Durchmesser (660 cm: Die SRB haben nur 374 cm Durchmesser). Jeder Booster wog 842,3 t, davon 768 t (nutzbar: 746.114 kg Treibstoff). Diese Booster hatten einen mittleren Schub von 17.695 kN im Vakuum, bei einer Brennzeit von 114 Sekunden. Der Maximalschub betrug sogar 22,2 MN. Es war einmal geplant, dass wenn man die Saturn verstärken sollte (z.B. für eine Mars Mission die 1967 als die Booster getestet wurden noch für möglich gehalten wurde), man diese Booster zum Einsatz gebracht hätte. Der Motor war 24,4 m hoch. Der mittlere spezifische Impuls betrug 2186 m/s, bei einem Brennkammerdruck von 41 bar.

Der mit der kürzesten Brennzeit

In der Anfangszeit der Raumfahrt hatten alle Feststoffraketen eine kurze Brennzeit, da damals noch Treibstoffe mit der Basis auf Nitrierten Verbindungen eingesetzt wurden. Den Rekord halten die Thiokol Recruit Raketen die in den Stufen 2-4 der Jupiter/Juno Rakete verwendet wurden. Bei nur 27 kg Masse (davon 21 kg Treibstoff) erzeugten sie 6 Sekunden lang 6.67 kN Schub, also das 25 fache des Eigengewichtes. (Zum Vergleich SRB : 2.09 faches Eigengewicht).

Der mit der längsten Brennzeit

Anders als bei flüssigen Antrieben ist es bei Feststofftriebwerken schwer eine sehr lange Brennzeit zu erreichen, da man die Verbrennung nach der Zündung nicht regeln kann, sie hängt praktisch von der Gestaltung der Geometrie ab. Den Rekord halten derzeit die Titan 4B Booster die 175 Sekunden lang brennen.

Sektion 3: Satelliten und Raumsonden

Der erste Satellit

... war bekanntlicherweise Sputnik 1, er wurde am 4.10.1957 - fast auf den Tag genau 15 Jahre nach dem Erstflug der A-4 - gestartet. Es soll einen Start vorher (am 22 oder 28.9.1957) gegeben haben, doch dies ist nicht bestätigt.

Die teuerste Mission

Die Kosten einer Mission liegen nur von zivilen Starts vor. Weiterhin muss man natürlich die Inflationsrate berücksichtigen. Beim derzeitigen Stand (2002) ist die absolut teuerste Mission die von Cassini / Huygens. Die Mission wird 3.2 Mrd. USD bis zum nominellen Missionsende 2008 kosten. Betrachtet man die Kosten inflationsbereinigt, so dürften die 1 Mrd. US USD, die Viking von 1969-1977 kostete erheblich höher liegen. Ein weiterer Kandidat ist das Weltraumteleskop Hubble. Seine Entwicklung und der Start kosteten 1.6 Mrd. US USD. Seitdem kamen jedoch jährliche Kosten für den Betrieb sowie vier Service Missionen, die alleine schon ohne Instrumente je 500 Millionen USD für den Shuttlestart kosteten. Die Gesamtkosten von Hubble dürften daher im Bereich von 5 Mrd. USD liegen.

Der größte Satellit

Echo SatellitZuerst einmal die schwersten Nutzlasten. In Russland wurden Zusatzmodule für Saljut Raumstationen und Exemplare die nicht in Betrieb genommen werden konnten als Kosmos Satelliten ausgegeben. Diese dürften mit 21-22 t Masse die schwersten Satelliten sein, auch wenn es eigentlich keine sind. Im folgenden muss auch zwischen einem Satelliten und einem bemannten Raumfahrzeug unterschieden werden - so wiegt ein Space Shuttle über 120 t wenn er einen Orbit erreicht.

Im Westen kann die Titan 4B 21 t in die Umlaufbahn befördern, und es gibt militärische Nutzlasten, die ohne Oberstufe mit dieser Rakete gestartet werden, aber nicht mit der kleineren Titan 4, die immerhin 17.8 t Nutzlast befördern kann. Diese Satelliten müssen also zwischen 18 und 21 t wiegen.

Bei zivilen Nutzlasten sind die europäischen ATV die schwersten unbemannten Raumfahrzeuge. Der erste ATV (Jules Verne) wog 19,4 t, der zweite "Johannes Kepler" wird mit 20.050 kg einen neuen Rekord aufstellen.

Bezieht man Größe auf Ausmaße und nicht Gewicht, so wird es schwierig, da es Satelliten mit sehr langen Peitschenantennen gab. Das größte Objekt mit einer großen sichtbaren Fläche war mit Sicherheit Echo 2. Echo 2 war ein riesiger Ballon von 41.1 m Durchmesser und 248 kg Masse. Sein Vorgänger Echo 1 war schon 30.5 m im Durchmesser (Bild links).

Es gab auch einige Radioastronomiesatelliten mit sehr langen Peitschenantennen. Im Mondorbit hatte der Satellit RAE-B z.B. mit seinen langen 229 m langen Peitschenantennen einen maximalen Durchmesser von über 400 m hatte.

Die ISS selbst ist als Raumstation noch größer als Echo 2, jedoch besteht Sie aus sehr vielen Modulen und ist somit eher eine zusammengesetzte Nutzlast.

Der kleinste Satellit

Welches der kleinste Satellit ist, ist naturgemäß schwerer zu bestimmen, vor allem da es sehr viele Sekundärnutzlasten gibt, die nur eine geringe Masse haben. So wurden beim Start 151 von Ariane zwei Kleinstsatelliten von nur je 3 kg Masse mitgeführt. Meinen Recherchen nach dürften aber die ersten Vanguard Satelliten mit je 1.6 kg Masse und der Größe einer Grapefruit die kleinsten je gestarteten Satelliten sein.

Die längste Betriebsdauer

VoyagerDie Rekorde in dieser Sektion werden hier ausschließlich von Raumsonden gehalten.

Hier muss man unterscheiden zwischen aktiver Mission und der Lebensdauer der Sonde. Ersteres bedeutet, das die Sonde noch Messungen durchführt und man regelmäßig mit ihr kommuniziert, zweites, das zumindest noch der Sender noch funktionieren, man also ein Funksignal empfängt. Die am längsten aktiven Sonden sind die Raumsonden Voyager 1+2, am 20.8 und 5.9.1977 gestartet. Man hofft sie noch bis zum Jahre 2020, evtl.. bis 2025 weiter betrieben zu können. Ein Funksignal, aber keine Daten mehr empfängt man aber auch noch von Pioneer 6, gestartet am 16.12.1965.

Satelliten haben eine geringere Lebensdauer, weil sie wesentlich mehr Treibstoff zur Lageregelung benötigen. Außerdem werden Satelliten lieber abgeschaltet um ihre Funkfrequenzen frei zu bekommen, damit es keine Störungen gibt. Der am längsten aktive Satellit war der amerikanisch / europäische Satellit IUE, aktiv vom 26.1.1978 bis Ende 1997, als er abgeschaltet wurde, war er noch voll funktionsfähig.

Der kleine Amateurfunksatellit AMSAT OSKAR 7, der am 15.11.1974 als Sekundärnutzlast gestartet wurde fiel 1981 aus, weil die Batterie sich entleerte. Ab und zu bekommt er jedoch noch Licht auf die Solarpanel und meldet sich dann wieder. Aber seine aktive Lebenszeit betrug nur 6 Jahre.

Aus dieser Rubrik heraus fallen passive Satelliten, das sind Satelliten die keinerlei aktive Experimente haben, typischerweise Satelliten wie Lageos oder Starlette. Kompakte Kugeln überzogen mit Laserreflektoren. Solange sie im Orbit sind, sind sie im Prinzip nutzbar. Da diese in Bahnen von 5000 km Höhe die Erde umkreisen, ist die Lebensdauer eines solchen Orbits im Bereich von Millionen von Jahren.

Die längste Startverzögerung

1986 sollte der DSCS 3-B6 Satellit an Bord von Challenger starten, doch der Fehlstart von Challenger verhinderte dies. Der Satellit wurde zuerst eingemottet, dann umgebaut und startete nahezu 17 Jahre später an Bord einer Delta 4 am 29.8.2003.

Am weitesten von der Erde entfernt

... ist Voyager 1. Die Raumsonde entfernt sich mit 17 km/sec von der Erde. So dass eine Entfernungsangabe recht unsinnig ist, denn die Sonde entfernt sich ja immer weiter. Sie ist noch operational und wird wahrscheinlich bis zum Jahr 2020 betrieben werden können, dann reicht der Strom nicht mehr aus die Instrumente zu betreiben. Bis dahin wird sie sich auf 22.8 Mrd. Kilometer von der Erde entfernt haben.

Am nächsten an der Erde

waren zumindest was westliche Nutzlasten angeht, Satelliten der KH-7 und KH-8 Serie. Die nächste Annäherung bei KH-8 betrug nur 122 km, allerdings auf einer elliptischen Bahn mit 900 km Erdferne (in 122 km Höhe ist die Atmosphäre noch so dicht, das ein Satellit in dieser Höhe sonst keinen Umlauf mehr schafft.)

Sektion 4 : Personen

Wer waren die Weltraumpioniere ?

Im allgemeinen werden 3 Personen als Weltraumpioniere genannt, manchmal Wernher von Braun als vierter. Ich möchte diese im folgenden kurz beschreiben.

Konstantin Ziolkowski (1847-1935)

Der russische Forscher Ziolkowski gilt als der große Theoretiker der Raumfahrt. Zwar ist die Liste derer die sich Gedanken über Weltraumfahrt und ihre Umsetzung machen lang, manch einer zählt auch Jules Verne wegen seines Romans in dem er eine Fahrt zum Mond beschreibt dazu, doch Ziolkowski war der erste, der nicht nur phantasierte sondern die mathematischen Grundlagen von Raketen erarbeitete.

Von ihm stammt die berühmte Raketengrundformel, nach welcher die Geschwindigkeit von Raketen berechenbar ist. Er entwickelte nicht nur diese, sondern schloss auch aus ihr, wie Weltraumraketen gebaut sein müssten. So erfand er das Stufenprinzip und die Bündelrakete. Er sagte voraus, dass der effektivste Treibstoff Wasserstoff sein würde und machte sich Gedanken über die Kühlung von Brennkammern. Weitere Ideen hatte er für den Entwurf von Raumstationen und Raumanzüge.

Ziolkowskis große Leistung ist es die Weltraumfahrt mit Raketen von einer Idee zu einer mathematisch begründeten Wissenschaft zu machen.

Hermann Oberth (1894-1989)

Der in Siebenbürgen geborene Oberth gilt als der große Visionär der Raumfahrt. Sein 1923 veröffentlichtes Buch "Mit der Rakete zu den Planetenräumen" war zu seiner Zeit die "Bibel" der Raumfahrtenthusiasten. In dem im Selbstverlag erschienenen Buch ging es nicht um eine romanähnliche Darstellung einer Erforschung, wie sie Jules Verne skizzierte. Nein, Oberth wies auf 64 Seiten nach wie man eine Rakete bauen muss damit sie einen Orbit erreicht, zum Mond fliegen kann und wie man einen Mondflug bis zur Landung am Fallschirm durchführt.

Oberth basiert auf Ziolkowskis Erkenntnissen. Ziolkowski legte die allgemeinen Grundlagen in seinen werken fest. Oberth berechnete dagegen mit Akribie alle technischen Details die wichtig für das Erreichen eines Orbits waren. Er legte damit die Wurzeln für die praktische Umsetzung seines Werkes. Von den 64 Seiten waren nur 3 ohne Formeln, der Rest des Werkes war gespickt davon. Dieses Buch gilt bis heute als Standardwerk der Raketentechnik. Der Erfolg war überwältigend, das Buch schlug ein wie eine Bombe und inspirierte sehr viele Menschen in Deutschland sich mit der Raketentechnik zu beschäftigen. Als Folge entstand Ende der 20 er Jahre in Deutschland eine Szene in der Raketen getestet wurden als Antrieb für Autos, Flugzeugen und Eisenbahnen und neben den Pulverraketen nun auch flüssig angetriebene Raketen entwickelt wurden. Dies endete im berühmten Verein für Raumschifffahrt (VfR), der 1930 gegründet wurde.

Oberth brachte 1929 ein zweites umfangreicheres Buch heraus, "Wege zur Raumschifffahrt" in der er die Technologie der Raumfahrt im Detail beschrieb, von den Beziehungen zwischen Geschwindigkeit, Treibstoffverbrauch und Energiegewinn über Weltraumspiegel und elektrostatische Raumschiffe die sich durch die Aufladung bewegen. Er wurde beauftragt zur Premiere des Films "Die Frau im Mond" eine Rakete zu bauen, die 40 km Höhe erreichen sollte. Sie wurde jedoch nicht rechtzeitig fertig, weil man erst 3 Monate vor der Premiere den Auftrag an Oberth vergab. Später arbeitete er praktisch an Raketen und war Vorstandsmitglied im VfR. Im Jahre 1940 wurde er von Braun aufgefordert an der A-4 mitzuarbeiten.

Die Verdienste von Oberth sind neben einigen konstruktiven Entwicklungen vor allem in seinen Werken zu suchen. Er beschrieb wie man Weltraumfahrt praktisch durchführen konnte und inspirierte dadurch in Deutschland viele dies zu versuchen. Aus dieser Szene heraus griff sich das Heer die fähigsten Köpfe und entwickelte die A-4.

Im Jahre 1969 lud Wernher von Braun ein dem Start von Apollo 11 beizuwohnen, einem Projekt dass Oberth 46 Jahre früher skizziert und geplant hatte.

Robert Hutchkins Goddard (1882-1945)

Goddard experimentierte inspiriert von den Romanen von Wells und Verne schon als Kind mit Pulverraketen. Im Jahre 1919 veröffentlichte er die Schrift "Eine Methode zur Erreichung großer Höhe". Einen Absatz behandelte dabei die Möglichkeit ein Blitzlicht auf dem Mond entzünden zu lassen, was die Presse aufgriff und ihn als "Mondprofessor" titulierte. Dies verstärkte Goddards Abneigung gegen öffentliche Aufmerksamkeit und er veröffentlichte später wenig und nur in kleiner Auflage, dadurch blieben seine Entwicklungen selbst im eigenen Land weitgehend unbekannt und in Europa wusste man gar nichts von ihnen.

Es gelang ihm mehrere Stipendien von Universitäten und später der Guggenheim Stiftung zu bekommen und so konnte er sich ab 1923 alleine mit der Entwicklung von Raketen beschäftigen. Er startete im Jahre 1926 die erste mit flüssigen Treibstoffen angetriebene Rakete, später widmete er sich Problemen der Stabilisierung, der Brennkammerkühlung oder der besten Treibstoffe. Goddard ging systematisch vor und konstruierte für jedes Problem eine neue Rakete, anstatt auf die bisherige Entwicklung aufzubauen. Er lies sich jede Entwicklung patentieren, veröffentlichte aber so gut wie nichts. In einem 1935 erschienenen Papier fasste er seine gesamten Entwicklungen seit 1923 auf 10 Seiten zusammen.

Dieselben Entwicklungen betrieb man ab 1930 auch in Deutschland, kam dort durch die Zusammenarbeit schneller zu Lösungen und hatte im Jahre 1934 schon Goddard eingeholt. Man wusste von dem Presseskandal von 1919 von Goddard, hatte jedoch von seinen Entwicklungen keine Ahnung. Im Weltkrieg arbeitete Goddard an Hilfsraketen für die Marine. Er starb an den Folgen einer Krebsoperation wenige Tage vor der Kapitulation Japans und hat noch den Einsatz der V-2 miterlebt. Nach seinem Tod meldeten seine Hinterbliebenen weitere Patente an, als sie seine Aufzeichnungen durchsahen.


Dies sind die drei Weltraumpioniere die in den meisten Büchern genannt werden. Ich habe eine davon abweichende Meinung und zähle Goddard nicht dazu. Ein Weltraumpionier muss die Weltraumfahrt voran getrieben haben und dies kann er nur wenn er Auswirkungen auf die Entwicklung hatte. Dies hatte Goddard nicht, der zwar alleine enorm viel entwickelt hat, jedoch dies nie veröffentlichte sondern patentieren ließ (48-81 Patente je nach Autor, seine Nachlassverwalter meldeten weitere Dinge zum Patent an so dass es insgesamt 214 Patente gab, die auf Goddard zurückgehen). Dies ist um so erstaunlicher, weil er über öffentliche Gelder verfügte, die normalerweise nur vergeben werden, wenn man auch Ergebnisse veröffentlicht. Als er 1930 von der Guggenheimstiftung gefördert wurde verfügte Goddard über 4 mal mehr Mittel als die gesamte von Braun Gruppe 2 Jahre später in Deutschland. Verglichen mit dieser war seine Entwicklung bedeutend langsamer, was daran lag, dass er für jedes Detailproblem eine neue Rakete baute, anstatt eine bisherige zu verbessern. Erst als man 1937 nach Peenemünde wechselte übertrafen die Mittel des Heeres und der Luftwaffe die Zahlung über die Goddard verfügte. Zu diesem Zeitpunkt hatte man in Deutschland technologisch Goddard längst überholt. Goddard selbst hat keinerlei Einfluss auf die Raketenentwicklung gehabt. Als 1945 der Krieg zuende ging verfügte selbst die Sowjetunion über bessere Raketen als die Amerikaner.

Alles was er erfand musste so bei der Entwicklung der Flüssigraketen in Deutschland neu erfunden werden. Sein Einfluss auf die Raketenentwicklung war also gleich Null. Ich kann nicht jemand als Weltraumpionier bezeichnen, der zwar genial war, aber auf die Raketenentwicklung keinen Einfluss hatte.

Weshalb man Goddard als Pioneer bezeichnet hat andere Gründe. Zum einen zahlte die NASA im Jahre 1960 1 Million USD an die Hinterbliebenen als Pauschalsumme für die Nutzung der Patente. Dies erscheint vielen als eine nachträgliche Würdigung des Werks Goddards (Für die in Deutschland bei der A-4 Entwicklung erteilten Patente, mehrere Tausend an der Zahl, hat man ja niemals etwas zahlen müssen, diese wurden nach dem Krieg einfach einkassiert). Zum zweiten war da der physiologische Faktor. Die Amerikaner waren überall zweite. Deutsche hatten die erste Großrakete gebaut, Russen den ersten Satelliten gestartet. Beide hatten ihre Weltraumpioniere. Amerika hatte nichts. Selbst die Raketen mit denen die ersten Satelliten, Mondsonden und die Apollo Kapseln gestartet wurden, waren von Deutschen entwickelt worden. Also musste zumindest ein Weltraumpionier her. Daher hat man Goddard als Weltraumpionier bezeichnet. Goddard als Pioneer wurde erst aufgebaut als man nach dem Sputnikschock im Hintertreffen war. Dies hat mehr mit Kompensation als mit der historischen Bedeutung Goddards zu tun.

Ich plädiere dafür folgende Person als Raumfahrtpionier zu bezeichnen:

Wernher von Braun (1912-1977)

Wernher von Braun beschäftigte sich schon als Kind mit dem Raketenbau. Er war schon als 18 jähriger Mitglied im VfR und entwickelte dort Raketen. Als sich das Militär für diese Entwicklungen interessierte, wechselte er 1932 zum Heer und entwickelte im Jahre 1933 die A-1, eine Rakete mit flüssigen Treibstoffen und 300 kg Schub. Über die verbesserte Version die A-2, die 1934 erfolgreich flog kam man über die A-3 / A-5 (1500 kg Schub) zur A-4, der ersten Großrakete der Welt. Schon die A-2 erreichte die Leistungen von Goddards Raketen nach nur zweijähriger Entwicklungszeit (Goddard hatte 6 Jahre dafür gebraucht).

Wernher von Braun wechselte nach dem Krieg nach Amerika und startete dort zuerst erbeutete A-4, später entwickelte er als Leiter der Raketenentwicklung der Army die Redstone Rakete, die den ersten Amerikaner ins All tragen sollte und die Jupiter, mit welcher der erste amerikanische Satellit und die erste Mondsonde erfolgreich starteten. Nach Gründung der NASA überzeugte er Kennedy davon, dass man ein Mondlandeprogramm finanziell und technisch durchführen konnte. Später war er verantwortlich für die Entwicklung der Saturn Trägerraketen, welche Menschen zum Mond brachten. Zur Spitzenzeit arbeiteten unter Wernher von Braun 7500 Menschen an der Saturnentwicklung und sein Huntsville Missle Center hatte einen Jahresetat von 1.8 Mrd. USD.

Nach dem Abschluss des Mondprogramms wurde er nach Washington ins Planungsbüro der NASA abgeschoben und verließ zwei Jahre später, 1972 die NASA. Bis zu seinem Tod im Jahre 1977 arbeitete er als Vizepräsident von Fairchild Industries an der Umsetzung seiner Weltraumpläne.

Wernher von Brauns Verdienst liegen in zwei Dingen: Er war überzeugt, das Menschen in den Raum fliegen können und arbeitete Zeit eines Lebens an dieser Idee. Er ist daher auch Vater des Mondprogramms. Er verstand es andere zu begeistern und auch technisch komplexe Dinge einfach darzustellen. In den fünfziger Jahren machte er durch Fernsehsendungen und Bücher in Amerika die Weltraumfahrt populär.

Wichtiger ist jedoch seine Führungsqualität. Sowohl bei der A-4 Entwicklung wie auch beim Mondprogramm brachte er es fertig Großprojekte, an denen tausende in verschiedensten Firmen und Instituten arbeiteten, zu organisieren ohne dass es dabei Reibungsverluste gab. Sicher stammt die technische Auslegung der Raketen von ihm, aber er beschäftigte sich nicht mit jedem Detail und baute selber (außer in den ersten Jahren). Jesco von Puttkammer hat als wichtigstes Spin-off des Mondprogramms die Managementstrukturen genannt. Ein Manager des Arianeprogramms verriet mir, dass die NASA nach dem Weggang von Braun und anderer Deutschen die Arbeitskraft von 10000 Personen verlor, weil die neue Führung diese effiziente Struktur nicht aufrecht erhalten konnte und es zu Doppelarbeit und Reibungsverlusten kam.

Wernher von Braun hat das Mondprogramm in 8 Jahren und mit Kosten von 24 Mrd. USD verwirklicht. Geplant waren 9 Jahre und 25 Milliarden USD. Das nächste Großprojekt der NASA (ohne von Braun) war der Space Shuttle. Er sollte 5.5 Milliarden USD kosten, 60 mal pro Jahr fliegen und 10.5 Millionen USD pro Start kosten. Die neue NASA Führung brauchte 3 Jahre länger zur Umsetzung, die Entwicklung kostete 17 Milliarden USD, der Shuttle flog 6 mal pro Jahr und ein Start kostete 440 Millionen USD. Ich denke dies zeigt, welche Bedeutung Wernher von Braun für die Raumfahrt hatte.



© des Textes: Bernd Leitenberger. Jede Veröffentlichung dieses Textes im Ganzen oder in Auszügen darf nur mit Zustimmung des Urhebers erfolgen.
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