Das Gemini Programm

Man hat mich mal gebeten, was über das Gemini Programm zu schreiben, trotz meiner bekannten Abneigung gegen bemannte Raumfahrt. Nun ich fühle mich nicht kompetent genug, über das Gemini Programm in der von mir gewohnten epischen Breite zu schreiben. Doch einen Eintrag im Weblog ist es allemal wert.

Heute ist das Gemini Programm fast vergessen, obgleich ohne es keine Mondlandung gegeben hätte und es im Bereich Kosten zu Nutzen wohl sicher eines der besten der bemannten Raumfahrt war.

Die Ursprünge des Gemini Programms entstanden durch die geplanten Mondflüge. Mit den Mercury Kapseln konnte man nur in den Orbit fliegen, aber dort eigentlich nichts machen. Beim Apollo Programm war es notwendig im Erdorbit und Mondorbit zu koppeln, Filme aus dem Service Modul in einem „Weltraumspaziergang“ zu bergen und die Missionsdauer war viel länger als bei Mercury, bei dem der längste Flug 34 Stunden dauerte.

Das bewog die NASA ein Zwischenprogramm einzuschieben, welches folgende Ziele hatte:

  • Langzeitflüge im Orbit bis zu 14 Tage – länger als eine Apollo Mondmission
  • Kopplungsmanöver mit unbemannten Zielen
  • Erprobung von Arbeit im Weltraum (EVA)

Die Hardware war eigentlich recht unspektakulär. Die Gemini Kapsel für 2 Personen war eine in den Dimensionen vergrößerte Mercury Kapsel mit einem größeren Versorgungsmodul. Bei einem 50 % höheren Gewicht gab es Platz für 2 Sitze. Für die beiden Besatzungsmitglieder gab es auch nicht viel mehr Platz als bei Mercury. Das Wohnvolumen betrug 2.3 m³. Die Apollo Astronauten hatten pro Person etwa 3 mal mehr Platz. Die Kapsel wog beim Start bis zu 3851 kg, (je nach Missionsdauer) wodurch als Träger nur die Titan 2 in Frage kam. Die NASA leistete dem Militär Schützenhilfe bei der Lösung einiger Probleme bei der Titan, die vor allem auf starke POGO Schwingungen zurückzuführen waren und installierte zusätzliche Ausrüstung um Fehlfunktionen zu erkennen. Dieses bewährte sich beim Startabbruch von Gemini 6.

Die Wahl der Titan 2 wahr zwar eine Zweckwahl – es gab einfach keine Alternative zu ihr. Doch erwies sie sich als ein Glücksgriff. Alle 12 Starts klappten – anders als die mit Atlas Agena zu startenden Zielkörper von denen 3 fehlschlugen. Der giftige, aber nicht explosive Treibstoff erlaubte es auf einen Fluchtturm zu verzichten und dafür wurden Schleudersitze in die Kapsel eingebaut. Für die damalige Zeit sehr hohe Ansprüche gab es an das Startfenster, dass bei den Kopplungsflügen nur 2-30 Sekunden lang war. In der Regel wurde der Zielkörper genau eine Erdumkreisung also 90-100 Minuten vor der Gemini Kapsel gestartet. Die Astronauten saßen schon in der Kapsel wenn von einer anderen Startrampe eine Atlas Agena D mit dem GATV abhob.

Die 10 bemannten Gemini Flüge fanden in dem kurzen Zeitraum vom 23.3.1965 bis zum 11.11.1966 statt. Dem ersten bemannten Start gingen zwei unbemannte Testflüge des Raumschiffes (Gemini 1+2) voraus. Sie dienten zur Erprobung der Kapsel und der Titan als bemannten Träger. Gemini 1 startete am 8.4.1964, also fast ein Jahr vor dem ersten bemannten Flug. Die Kapsel wurde während 3 Umläufen getestet und weitere 61 bis zum Verglühen verfolgt. Sie war noch fest mit der zweiten Stufe der Titan verbunden. Gemini 2 sollte ursprünglich am 24.8.1964 starten. Doch verschiedene Probleme wie ein Blitzscheinschlag in die Rakete, ein Hurrikan und ein Startabbruch verzögerten den Start auf den 19.1.1965. Diesmal wurde die Kapsel von der zweiten Titanstufe abgetrennt und nach einem suborbitalen Flug geborgen. Sie wurde aufgearbeitet und am 3.11.1966 erneut mit einer Titan 3C zu einem suborbitalen Flug gestartet.

Hier eine Übersicht der bemannten Flüge:

Gemini 3 (23-23.3.1965)

Besatzung: Virgil „Gus“ Grissom und John Young. Ziel dieser nur knapp 5 Stunden dauernden Mission war die Erprobung der neuen Kapsel. 3 Experimente sollten durchgeführt werden, doch dies gelang nur teilweise. Viel mehr Aufregung als die eigentliche Kurzzeitmission verursachte ein von John Young in die Kapsel geschmuggeltes Sandwich. Es war Inhalt der Berichterstattung am nächsten Tag und dies lenkte nach NASA Offiziellen zu sehr von dem Flug ab. Man verbot den Besatzungen solche „Pilotenscherze“ für die Zukunft.

Bei Gemini 3 hatte man den Luftwiderstand der Kapsel falsch eingeschätzt, so wasserte diese 84 km vom Zielpunkt entfernt und es dauerte 30 Minuten bis ein Hubschrauber vor Ort war. Mercury Veteran Grissom, dessen Mercury Kapsel bei der Landung im atlantischen Ozean versunken war weigerte sich die Luke zu öffnen bis Taucher sie durch Bänder gesichert hatten. Schon vorher hatte er sich bei der NASA mit der Taufe der Kapsel auf den Namen „Titanic“ in Ahnlehnung an die versunkene Liberty Bell 7, unbeliebt gemacht. Die NASA hatte auf eine Namensänderung bestanden und die Kapsel hieß dann „Molly Brown“ in Anlehnung an die „unsinkable Molly Brown“.

Ed WhiteGemini 4 (3.6-4.6.1965)

Besatzung: James McDivitt und Edward White. Ziel dieser 97 Stunden Mission (über 4 Tage – ein Riesensprung im Vergleich zu Mercury) war der erste Weltraumspaziergang. Doch kamen diesem die Sowjets mit Woschod 2 zuvor. Es gab nach dem Start ein Rendezvous Manöver mit der Core 2 Stufe der Titan, welches aber nicht erfolgreich war. Innerhalb von wenigen Minuten verbrauchte die Besatzung 40 % des Treibstoffs. Wegen geringerer Treibstoffzuladung kam es dann zu keinem anderen Manöver. Am ersten Tag stieg dann White für 23 Minuten aus und schwebte gesichert durch eine Leine und beweglich durch eine Rückstoßpistole durchs Weltall. Damit war der Raumanzug, die Halteleine und die Pistole erprobt. Die folgenden Tage dienten vor allem dazu Erfahrungen mit Langzeitflügen zu sammeln.

White hatte anders Leonojow kaum Probleme mit dem Ausstieg und konnte auch problemlos zurück in die Kapsel. Auf die Frage wie es ihm gefalle antwortete White „I feel as i was born up here“. Damit konnte man für die nächsten Flüge das Thema Arbeit außerhalb des Raumschiffs angehen. Bei Gemini gab es keine Luftschleuse. Stand eine EVA an, so legten beide Astronauten ihre Raumanzüge mit eigener Klimaanlage und Luftversorgung an und öffneten eine Luke, so dass einer von Ihnen aussteigen konnte. Die Atmosphäre in der Kapsel entwich und die Luke musste wegen der Sicherheitsleine auch offen bleiben. Erst nach dem Ende der Eva konnte man wieder die Atmosphäre in der Kapsel herstellen.

Gemini 5 (21-29.8.1965)

Besatzung: Gordon Cooper und Charles Conrad. Ziel dieser 8 Tage Mission war die Erprobung des Raumschiffs über diese Zeit und die Untersuchung des Einflusses der Schwerelosigkeit auf die Astronauten. Erstmals überholten die USA die UdSSR bei der Aufenthaltsdauer im Weltall (in den 60 er Jahren gab es ein regelrechtes Rennen wer länger im All ist, höher fliegt oder mehr Mann startete). Neu war auch die Stromversorgung der Kapsel durch Brennstoffzellen anstatt Batterien.

Das Kopplungsmanöver mit dem speziell ausgesetzten REP Zielsatelliten musste entfallen als man einen Spannungsabfall in einer der Brennstoffzellen feststellte. Man bereitete sich am Boden schon auf eine Notlandung vor. Die Besatzung reduzierte um dies zu verhindern den Stromverbrauch auf ein Minimum, wodurch die Kapsel anfing zu taumeln, weil das Kontrollsystem nun keinen Strom mehr hatte. Dies stabilisierte sich jedoch nach einem Tag. Man machte dann Rendezvous Manöver mit einem imaginären Ziel. In der Folge standen 17 Experimente auf dem Programm. Das spektakulärste war die Verifikation von Beobachtungen der Mercury Astronauten die feinere Details am Boden ausmachen konnten als es das menschliche Auge eigentlich zuließ. Cooper und Conrad konnten spezielle Bodenmarkierungen zwar nicht erkennen, jedoch eine startende Rakete in Vandenberg und das Bergungsschiff.

Gemini 6A (15-16.12.1965)

Gemini 7Besatzung: Walter Schirra und Tom Stafford. Hier gibt es einen Bruch in der Chronologie der Gemini. Die Mission sollte unter der Bezeichnung Gemini 6 ursprünglich Ende Oktober 1965 starten. Am 25.10.1965 startete eine Atlas Agena mit einem unbemannten Zieltarget zum Koppeln (GATV-6), der jedoch nicht die Umlaufbahn erreichte. Die Mission wurde daher gestrichen. Die NASA kam nun auf die Idee, stattdessen ein Rendezvous mit Gemini 7 durchzuführen und änderte die Flugbezeichnung in „Gemini 6A“. Der Flug von Gemini 6A fand daher nach dem von Gemini 7 statt. Der erste Startversuch am 12.12.1965 verlief dramatisch. Nach dem Starten der Triebwerke löste sich ein Kabel von der Rakete Dieses Kabel war der Kontakt für das Startsignal der Borduhr. Ein Fremdkörper in einer Treibstoffleitung führte aber zum automatischen Abschalten der Triebwerke nach 1.2 Sekunden, bevor diese vollen Schub erreicht hatten und die Rakete abheben konnte.

Schirra, Veteran des Mercury Programms bemerkte die laufende Uhr, aber auch das Abschalten der Triebwerke und hätte nun die Schleudersitze auslösen müssen, da bei einer abgehobenen Rakete diese wieder auf den Startplatz zurückfallen würde – mit etwa 130 t giftigem Treibstoff in den Tanks. Da er jedoch noch keine Beschleunigung verspürt hatte, löste er die Sitze nicht aus. Das rettete die Mission.

Nach einer Inspektion, bei der man auch eine Staubschutzhaube entdeckte, die auch entfernt sein sollte, fand der Start am 15.12.1965 statt. Am selben Tag näherte sich Gemini 6A der Gemini 7 Kapsel die zu diesem Zeitpunkt schon 11 Tage im Orbit war. Gemini 7 diente als passives Ziel da sich ihre Treibstoffvorräte dem Ende näherten. Gemini 6A näherte sich zuerst auf 40 m an Gemini 7 und umrundete dann die Kapsel um Heck und Nase zu inspizieren. Eine weitere Annäherung fand dann bis auf 30 cm statt. Ankoppeln konnten die Raumschiffe nicht, da es keine Koppeladapter gab. Nachdem das Rendezvous so reibungslos klappte landete Gemini 6A schon nach einem Tag am 16.12.1965.

Gemini 7 (4-18.12.1965)

Gemini 6Besatzung: Frank Borman und Jim Lovell. Gemini 7 hatte zwei Aufgabenstellungen: Einen Test von Kapsel und Besatzung über die Dauer eines Mondfluges. Der Flug dauerte 13 Tage 18 Stunden, länger als eine Mondmission. Es war der längste im Gemini Programm. Die zweite war die Ankopplung mit Gemini 6A. Nach dem Start näherte sich Gemini 7 der zweiten Stufe der Titan um ein Rendezvous durchzuführen. Diese begann aber zu taumeln, weil Resttreibstoff austrat, so dass man sich nur auf 15 m näherte. Die Besatzung von Gemini 7 hatte anfangs einige Probleme beim Schlafen, weil die Flugkontrolle darauf bestand dass immer ein Astronaut im Raumanzug mit Helm blieb und der andere in langer Unterwäsche arbeitete oder schlief. Die Klimaanlage konnte es aber nur einem recht machen. Später bekamen Sie die Erlaubnis die Raumanzüge beide abzulegen, außer bei kritischen Manövern wie der Kopplung mit Gemini 6A. Der Flugrekord von fast 14 Tagen hatte Bestand bis zum Jahr 1970, als er von Sojus 9 überboten wurde.

Bewundern kann man nur die Astronauten die in dem Volumen einer Duschkabine 14 Tage ausgehalten haben, versorgt mit Essen aus der Tube ohne richtige Toilette und ohne Möglichkeit sich zu waschen. Auch bei Gemini 7 fiel früh in der Mission eine Brennstoffzelle aus und man schaltete daraufhin das Orbitalkontrollsystem ab. Wie bei Gemini 5 beruhigte sich das Taumeln um die Längsachse von alleine nach einem Tag.

Gemini 8 (16-17.3.1966)

Besatzung: Neil Armstrong und David Scott. Nachdem das Ziel mit den Langzeitaufenthalten gelöst war, ging es nun an das nächste, das Ankoppeln an einen unbemannten Zielsatelliten. Anders als bei Gemini 6 gelang der Start dessen am selben Tag, nur eine Erdumkreisung früher. Kurz daraus koppelte Gemini 8 an den GATV 8 (Gemini Agena Target Vehicle, ein Gespann aus Agena D Oberstufe und Kopplungsadapter) an. Bald nach dem Ankoppeln begann die Kombination rasch zu rotieren. Armstrong koppelte ab, weil er den Fehler in der Agena vermutete. Es war jedoch die Gemini Kapsel, bei der eine Düse dauernd feuerte. Als Folge wurde durch die verringerte Masse die Rotation noch stärker und ereichte eine Umdrehung pro Sekunde, nahe an der Grenze wo die Astronauten bewusstlos werden. Armstrong schaltete das Orbitalsystem für die Korrekturen ab und nahm das Wiedereintrittssystem in Betrieb und konnte so die Rotation stoppen. Dadurch hatte man jedoch nun 75 Prozent des vorhandenen Treibstoffs verbraucht, dass nun an eine weitere Kopplung nicht zu denken war. Man leitete für den nächsten Orbit eine Notlandung ein und die Mission war nach nur 11 Stunden beendet.

Armstrong hatte sich mit seinem überlegten Verhalten jedoch für eine weitere Aufgabe qualifiziert: Sicher spielte dies auch eine Rolle, warum er Kommandant des ersten Fluges wurde der auf dem Mond landen sollte.

Gemini 9 (3-6.6.1965)

ATDABesatzung: Tom Stafford und Eugene Cernan. Bei Gemini 9 startete erstmals die Reservemannschaft. Die Primärcrew (See und Bassett) kam am 28.2.1966 durch einen Pilotenfehler von See bei der Landung mit einem Jet beim Absturz ums Leben. Gemini 9 sollte das bei Gemini 6A ausgesetzte und bei Gemini 8 abgebrochene Ankoppeln mit einem Zielsatelliten erproben. Dieser wurde am 17.5.1966 gestartet, ging jedoch schon nach wenigen Minuten verloren. Ein vereinfachter Zielsatellit (Augmented Target Docking Adapter, ATDA) wurde auf einer Atlas ohne Agena Stufe am 1.6.1966 gestartet. Der Flug von Gemini 9 musste nach einem Startabbruch am 1.6.1966 auf den 3.6.1966 verschoben werden.

Als die Besatzung sich dem ATDA näherte stellten sie fest, dass sich die Nutzlastverkleidung an der Basis nicht gelöst hatte und ein Koppeln nicht möglich war. Die Astronauten nannten den ATDA wegen der Ähnlichkeit zu einem geöffneten Krokodilmaul „angry alligator“. Es gab einige Annäherungen, aber keine Kopplung. Am dritten Tag verließ Cernan die Kapsel um außerhalb derer einige Experimente der Luftwaffe, im wesentlichen Arbeiten durchzuführen. Es zeigte sich, dass dies fast unmöglich war. Die Haltegriffe und Klettbänder an der Außenseite der Kapsel nicht ausreichten um ein Arbeiten zu ermöglichen. Cernan hatte nur eine Hand frei und jeder Handgriff erzeugte ein Gegenmoment das er kompensieren müsste. Nach einer Stunde beschlug sein Visier, weil die Klimaanlage die vom Körper gebildete Wärme und Feuchtigkeit nicht mehr bewältigen konnte und er hatte Probleme in die Kapsel zurückzukehren. In 128 Minuten konnte er nur einen Teil der Experimente durchführen, war aber völlig erschöpft als er in die Kapsel zurückkletterte.

Gemini 10 (18-21.7.1966)

Besatzung: John Young und Mike Collins. Gemini 10 sollte nun das Koppeln mit dem GATV-10 endlich durchführen. Dieser wurde am selben Tag wie Gemini 10, nur 100 Minuten vor der Kapsel erfolgreich gestartet. Am selben Tag koppelte die Kapsel an das GATV an, verbrauchte dafür aber zu viel Treibstoff. Die Agena Oberstufe des GATV wurde gezündet und Gemini 10 erreichte eine elliptische Umlaufbahn von 763 km Erdferne. Die höchste bisher erreichte. Eine weitere Zündung des GATV brachte die Kapsel wieder in die vorherige Umlaufbahn. Dort näherte sich Gemini 10 nur mit optischer Navigation dem Zieladapter von Gemini 8. Young machte Aufnahmen bei offener Luke (Stand-Up EVA). Doch wie bei Gemini 9 gab es Probleme als die eigentliche EVA anstand. Collins sollte von dem 2 m entfernten ATDA eine Platte abmontieren mit der man die Mikrometeoritenzahl im Weltall bestimmen wollte. Das gelang wegen der glatten Oberfläche erst beim zweiten Mal und beim Zurückkehren verhedderte sich die Sicherheitsleine und Collins verlor die Kamera. Er musste wegen eines zu hohen Treibstoffverbrauchs seiner Manövrierpistole nach 40 Minuten vorzeitig zur Kapsel zurückkehren.

Gemini 10 war trotzdem ein voller Erfolg, jedoch sah man erneut die Probleme bei der EVA, vor allem wenn man keine Fixierung des Astronauten hat. Das führte zur Modifikation der Kapsel für Gemini 12.

Gemini 11 (12-15.9.1966)

Besatzung: Charles Conrad und Richard Gordon. Erneut sollte an eine GATV Stufe gekoppelt werden und Außenbord Aktivitäten durchgeführt werden. Nach dem Ankoppeln an das GATV brachte dieses Gemini 11 in eine Höhe von 1374 km. Das war umstritten, weil in dieser Höhe die Strahlungsaktivität schon beträchtlich höher als auf den sonst nur 200 km hohen Umlaufbahnen ist. Die Astronauten waren jedoch dafür und dies gab den Ausschlag. Es gab mehrere Kopplungen mit dem GATV, da man recht sparsam mit dem Treibstoff umging. Darunter auch ein Experiment bei dem beide Flugkörper durch eine 30 m lange Leine verbunden waren und um den gemeinsamen Schwerpunkt rotierten. Da eine Rotation 6 Minuten dauerte war die Mikrogravitation aber gering. Wieder standen Außenbordaktivitäten an. Gegenüber Gemini 9 hatte man mehr Haltegriffe an der Kapsel angebracht und die Halteleine von 15 auf 9 m verkürzt. Doch dies reichte nicht aus. Auch diesmal war es sehr beschwerlich und Gordons Helm beschlug durch den Schweiß, der wiederum ein Maß für die Anstrengende Arbeit war. Der Ausstieg musste verkürzt werden. Nach 3 Tagen wasserte die Kapsel 4.6 km vom Zielpunkt entfernt.

Gemini 12 (11-15.12.1966)

Besatzung: Jim Lovell und Edwin Aldrin. Bei Gemini 12 war das wesentlichste ausstehende Ziel die EVA Arbeit. Wiederum koppelte die Gemini Kapsel an einen GATV an, der vorher gestartet war. Da es Probleme beim Start der Atlas gab verzichtete man aber auf ein Zünden des Triebwerks um die Bahn zu ändern. Man hatte nun die Zahl der Haltemöglichkeiten an der Kapsel drastisch vergrößert. Unter anderem konnte der Astronaut nun seinen Fuß in einer Halteklammer fixieren und so den Impuls beim Arbeiten an das Raumschiff übertragen, der bisher immer zur Bewegung des Astronauten führte und die Arbeit so erschwerte.

Aldrin machte zuerst eine Stand-Up EVA die über 140 Minuten dauerte um die Reaktionen auf Bewegungen zu beobachten. Er fotografierte dabei eine Sonnenfinsternis. Am nächsten Tag stand dann die eigentliche EVA an, die problemlos verlief und bei dem Aldrin auch zum GATV kletterte. Er kam sogar dazu ein Fenster zu putzen – verschmutzte Fenster waren bislang immer ein Ärgernis im Gemini Programm gewesen. Eine weitere Stand-Up EVA fand am nächsten Tag statt. Damit hatte Gemini 12 nun auch den letzten Programmpunkt, die Arbeit außerhalb des Raumfahrzeugs erfolgreich absolviert. Die gute Arbeit bei der EVA führte sicher mit zu seiner Nominierung als Pilot des LM von Apollo 11. Insgesamt hatte er in den 4 Tagen 5.5 Stunden außerhalb der Kapsel zugebracht.

Das Gemini Programm war gemessen an den Kosten sehr erfolgreich. Es kostete zwar mit 1.283 Milliarden Dollar mehr als das Doppelte des Mercury Programms, doch dem standen 10 ausgedehnte anstatt 4 kurzen Orbitalflügen mit einem enormen Erkenntnisgewinn gegenüber. Wesentliche Techniken die man bei Apollo beherrschen musste wie das Ankoppeln im Weltraum konnte man nun. Man wusste, das Aufenthaltsdauern von bis zu 14 Tagen kein Problem darstellten. Diese 1.3 Milliarden USD sparten so einige Apollo Testflüge ein (bei dem es schon beim zweiten Flug zum Mond ging) und damals vor allem wichtig: Man war im öffentlichen Bewusstsein an den Sowjets vorbeigezogen. Die zwar mehr Erstleistungen vorweisen konnten, jedoch keine solche Erfahrung und Präsenz im Weltraum.

Das Gemini Programm konnte sogar früher beendet werden als vorgesehen. Die NASA hatte ursprünglich 15 Kapseln in Auftrag gegeben, dann aber nur 12 gestartet, weil nur 2 unbemannte Testflüge notwendig waren und auch das bemannte Programm trotz einiger Probleme recht reibungslos verlief.

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