Sputnik
Heute ein Gastbeitrag von Thomas Altörfer. Er ruft noch einmal die Ereignisse rund um den Start des ersten Erdsatelliten in Erinnerung, Dazu gibt es ja auch bei mir eine Seite. die vor allem sich mit dem Wissen damals und heute beschäftigt. Ich warte ja noch auf den Pro-SpaceX Artikel von Yuri.
Am 4. Oktober 1957 wurde Sputnik 1, der erste künstliche Erdsatellit gestartet. Die meisten Einschätzungen zur Bedeutung dieser Mission liegen zwischen „Aufbruch in ein neues Zeitalter“ und „reines Propagandafeuerwerk“. Diese Erstleistung der Sowjetunion führte zum sogenannten „Sputnik-Schock“: 40 Jahre seit ihrer Gründung, und 15 Jahre nachdem es westlich von Stalingrad durch die Nazis verwüstet wurde, schlug die UdSSR die USA im Rennen um den ersten Satelliten. Könnte womöglich der Kommunismus dem Kapitalismus überlegen sein?
Der Start von Sputnik war schon lange zuvor angekündigt worden: im Jahre 1955 verkündeten sowohl die USA als auch die Sowjetunion, im Rahmen des „Internationalen Jahres der Geophysik“ einen Satelliten zu starten. Im Sommer 1957 verbreitete TASS die Meldung, dass die Sowjetunion eine mehrstufige Rakete interkontinentaler Reichweite erfolgreich gestartet habe. „Komsomolskaya Pravda“ gab im Vorfeld die Frequenzen bekannt, auf denen Amateurfunker den Satelliten empfangen konnten. Von einem Schock konnte also keine Rede sein.
Als erster künstlicher Erdsatellit war ursprünglich von Sergej Koroliow das „Objekt D“ entworfen worden. Dreieinhalb Meter lang und 1327 kg schwer, war es ein fliegendes Physiklabor vollbepackt mit Spektrometern, Ionenfallen, Messgeräten für kosmische Strahlung, Erdmagnetfeld u.v.m. Die gewonnenen Daten sollten mit einem von der Telemetrie der R-7 abgeleiteten System „Tral-D“ zur Erde zurückgefunkt werden. Zur Stromversorgung dienten nebst Batterien auch damals revolutionäre Photovoltaikzellen. Bemerkenswert ist auch, wie für die Integration standardisierte „Schnittstellen“ definiert wurden, da die Experimente von vielen über das Gebiet der Sowjetunion verteilten wissenschaftlichen Instituten stammten.
Aufgrund dieser Komplexität kam es zu Verzögerungen. Die spezifizierte Masse reizte die Nutzlastkapazität der als Interkontinentalrakete gebauten R-7 schon bis zum Äussersten, jegliches Übergewicht bedeutete, dass kein Orbit mehr erreicht werden konnte. Als im Mai 1957 die R-7 Rakete erstmals startklar, lag Objekt D weit von der Vollendung entfernt. Da die Sowjets befürchteten, dass die USA kurz vor einem Satellitenstart waren, beschloss Koroljow, vereinfachte Sputniks oder PS-1 und PS-2 ohne grosse Instrumentierung zu bauen, mit bereits vorhandener Hardware. Als im September 1957 die R-7 Interkontinentalrakete erfolgreich flog, aber der Wiedereintrittskörper für den Nuklearsprengkopf überarbeitet werden musste, erhielt Koroljow grünes Licht für die Erfüllung seines Traums: in den Weltraum zu fliegen!
Die ersten Reaktionen in den USA auf den Start von Sputnik waren von Mässigung geprägt: Wenn es darum gegangen wäre, einen Piepse-Sender oder sonst irgendetwas ins All zu senden, hätten die USA dies schon lange vollbringen können. Die USA sind aber nur an wirklich nützlichen Weltraummissionen interessiert, der erste Satellit Amerikas wird anders als Sputnik neue wissenschaftliche Erkenntnisse bringen. Auch arbeitete man schon damals an militärischen Spionagesatelliten, da sich frühere Versuche, UdSSR mit Aufklärungsballonen auszuspionieren wenig erfolgreich waren (der Absturz eines Testexemplares in Roswell hat wohl sogar all den UFO-Hype ausgelöst). Das Spionageflugzeug U-2 war auch keine langfristige Lösung, da sie Sowjets schnell Massnahmen dagegen entwickeln würden, und es wurde (zu Recht, wie es sich später zeigen sollte) befürchtet, dass ein Abschuss eines amerikanischen Aufklärungsflugzeugs über dem Territorium der Sowjetunion in eine Katastrophe münden würde. Bei einem Satelliten bestünde dieses Risiko nicht, die sowjetische Seite hätte zwar laut protestieren, aber nicht wirkungsvolle Gegenmassnahmen ergreifen können. Dass nun ausgerechnet die Sowjetunion einen Satelliten startete, welcher das Territorium der USA überflog, wurde in Washington wohl insgeheim sogar mit Erleichterung zur Kenntnis genommen.
Es wurde dennoch beschlossen, dass die USA als Antwort auf Sputnik „irgendetwas“ ins All schiessen sollten. Es gab dazu mehrere Möglichkeiten: Die US Army hatte mit ihrer „Jupiter-C“ eine Rakete, die Anfang 1956 schon beinahe Orbitalgeschwindigkeit erreicht hätte. Die US Air Force hatte mit der „SM-65 Atlas“ eine Rakete in der Klasse der sowjetischen R-7, die jedoch noch auf ihren erfolgreichen Erstflug wartete. Und schliesslich schlug die US Navy vor, die „Vanguard“, eine dreistufige Modifikation der Viking Höhenforschungsrakete zu verwenden, die 3 Pfund in einen Orbit bringen konnte, und erhielt prompt den Zuschlag, Amerikas ersten „zivilen“ Satelliten zu starten.
Wie die Jupiter-C, war die Vanguard zuvor nur mit inerten Oberstufen getestet worden, und es kam, wie es kommen musste: Vor laufenden Kameras flog die Rakete ca. 1m weit und explodierte dann in einem gewaltigen Feuerball. Der Satellit überlebte das Inferno und landete in einem Gebüsch, von wo er fröhlich seine Piepssignale aussendete. Amerika war entsetzt. Man müsste somit wohl eher von einem „Vanguard-Schock“ als einem „Sputnik-Schock“ reden.
Amerika würde dennoch Wort halten: Nachdem Wernher von Brauns Jupiter-C zuvor noch als „Nazi-Rakete“ ungeeignet für den ersten Satellitenstart empfunden worden war, kam sie nach dem Vanguard Fehlschlag doch noch zum Zug, und startete Explorer 1, welcher trotz seinem geringen Gewicht von 14 kg dank seinem eingebauten Geigerzähler die erste aufsehenerregende Entdeckung des Raumfahrtzeitalters machte, die Strahlungsgürtel der Erde, nach James Van Allen benannt, dem Wissenschaftler der die Idee zum Einbau des Geigerzählers hatte.
Kommen wir zu Sputnik 1 zurück. Selbst wenn es den Amerikanern gelungen wäre, Vanguard und Explorer vor Sputnik zu starten, hätte es wohl dennoch einen Sputnik-Schock gegeben: Mit über 83 kg wog schon Sputnik 1 ein Mehrfaches seiner amerikanischen Gegenstücke. Sputnik 2 (500 kg) und Sputnik 3 (1,3 Tonnen) zeigten, dass die Sowjetunion über eine Rakete verfügen musste, der gegenüber selbst die mächtige Atlas klein wirkte. Erst nach 1960 würde man mit der „Titan“ gleichziehen können, und erst mit der „Saturn“ erstmals die Führung übernehmen, was damals noch reine Zukunftsmusik war.
Die kugelförmige Form des Satelliten war weder Zufall noch eine reine Meisterleistung in Marketing und Design mit einem hohen Wiedererkennungswert: Zusammen mit den 4 abstehenden Antennen wurde diese Form sofort als „Sputnik“ identifiziert. Noch wichtiger vom wissenschaftlichen Standpunkt gesehen war, dass die kugelförmige Gestalt die Berechnung des Luftwiderstandes vereinfachte, da er so unabhängig von der Orientierung immer gleich war. Allein aus Beobachtungen seiner Bahn konnte man so Rückschlüsse ziehen auf die Dichte und Zusammensetzung der oberen Atmosphäre. Inder Tat fand man heraus, dass der Luftwiderstand viel grösser war, als zuvor für diese Höhe abgeschätzt worden war. Das heisst, dass sich die Zusammensetzung deutlich von der Atmosphäre am Erdboden unterscheiden muss: Die leichten Elemente Helium und Wasserstoff sind häufiger als in niedrigen Luftschichten. Dies führte wiederum zur Postulierung des Sonnenwindes, dessen Existenz in späteren Missionen, u.a. mit dem Sonnensegel von Apollo 11 experimentell bestätigt wurde.
Da es damals noch keine Erfahrung mit weltraumtauglicher Elektronik gab, wurde der Radiosender unter Bedingungen einer erdähnlichen Atmosphäre betrieben, und zu diesem Zweck wurde eine Druckkabine entwickelt. Sputnik 1 enthielt somit das erste rudimentäre „Lebenserhaltungssystem“ und war in der Tat ein richtiges kleines Raumschiff. Falls sich der Druck plötzlich geändert hätte, wäre der Funksender automatisch auf eine andere Frequenz umgeschaltet worden. Da dies während der 22 Tage, in denen der Sender aktiv war, nicht passierte und somit die Druckkabine intakt blieb, konnte man zuversichtlich sein, dass trotz der Gefahr durch kosmische Strahlung und Mikrometeoriten ein bemannter Raumflug möglich sein sollte.
Quellen/Links
http://mentallandscape.com/S_Sputnik1.htm
http://www.astronautix.com/craft/sputnik1.htm
Schöner Artikel!
Interessant am Sputnik-Schock ist auch die Reaktion der Öffentlichkeit, der im Endeffekt ja alle unterliegen. Die Fähigkeit, jeden Punkt der Welt zu erreichen, bedeutet nicht auch die Fähigkeit, jeden Ort anzugreifen. Dazu sind Hitzeschilde und genaue Lenkungssysteme notwendig, von entsprechend leichten Sprengköpfen und einsatzbereiten Raketen einmal abgesehen. Mit den nachfolgenden Satelliten wurde die Leistungsfähigkeit der russischen Raketen klarer, aber die R7 war ja immer noch nicht so vollkommen einsatzbrereit, einige US Militärschläge hätten sie wohl komplett lahmlegen können. Nur die Öffentlichkeit (vielleicht sogar die Regierung) glaubten bloß etwas anderens.
Viele Grüße
Niels
Man muss dazusagen, das der richtige Sputnikschock, damals, anders als heute oft verbreitet mit Sputnik 2 kam. Bei Sputnik 1 war so die allgemeine Reaktion „Es ist eine Schande das die Russen die ersten waren“. aber Sputnik 1 wog 83,1 kg, das wäre auch mit einer Mittelstreckenrakete in den Orbit zu bringen. Das Russland solche hatte wusste man von Maiparaden.
Sputnik 2 dagegen über 500 kg, was klar dfa Russen eine einsatzfähige ICBM hatten. Erst da kam nun das Gefühl auf bedroht zu werden, was in einem enormen Programm zur Aufrüstung endete.
Hallo Niels!
Freut mich, dass dir der Artikel gefallen hat.
Die R-7 war ja als Waffesystem ohnehin nur sehr beschränkt tauglich, selbst in der „verbesserten Version.
Dass der Unterschied zwischen einer Rakete und einem einsatzfähigen Waffensystem nicht immer gemacht wird, war ja nicht nur damals so: man schaue sich nur die Reaktion auf den jüngsten Norkoreanischen Satelliten an.
Die eingeschränkte Tauglichkeit teilte sie mit der Atlas. Eine weitere Parallele zu Nordkorea ist die Propaganda. Chruschtschow gab an, dass man Rakete „wie Würstchen am Fließband produziere“. Das haben ihm die US-Poltiker geglaubt und ihr Aufrüstungsprogramm, vor allem mit ICBM enorm angekurbelt. Als die ersten Aufklärungssatelliten Fotos der SU lieferten entdeckte man nicht mal 20 einsatzfähige Raketen.
Bei Nordkorea ist es heute gerade umgekehrt. Die sagen: „Das ist eine Trägerrakete“ und in den USA sieht sie jeder als ICBM…
Jeder der damaligen Zeit erinnert sich an den Vorfall mit dem Bericht des führenden Konstruktors des ersten Satelliten Michael Khomyakow im Büro von Koroljow. M. Khomyakow hat seinen ersten Sputnik als SP bezeichnet. Koroljow erwiderte mit lächeln dazu: „Sie sind verwirrt, SP das bin ich und der Satellit ist PS!“ Anmerkung: PS = Простейший Спутник.
W. Lappo der Konstruktor der Funkanlage, erinnert sich, wie einst Koroljew in der Nacht ins Labor kam und hat ihn aufgefordert die Satellitensignale zu hören. Lappo erklärte, dass der Druck und die Temperatur im Inneren des Satelliten werden durch Änderung der Länge der Radiosignale gesteuert. Nach weiteren technischen Erklärungen war Koroljow sehr glücklich an den „piep-piep“ Signalen und fragte vorsichtig, ob es wäre möglich die Übertragung von einigen Wörtern.
Die Vorplannung für den Satelliten erhielt die Abteilung von S. Krjukow, wissenschaftlicher Berater war M. Tichonraw. An der technischen Entwicklung war die Abteilung von E.Rjazanow zuständig.
Die mathematische Grundlage für einen Sputnik und einen Weltraumflug haben begeisterte Mitarbeiter um Tichonrawow schon in den Jahren 1947-1948 ohne Computer dargelegt und bewiesen. Die Ergebnisse wurden im Juni 1948 während einer Tagung der Akademie der Wissenschaftlichen Artillerie vorgelegt, für die meisten Teilnehmer war das so seltsam wenn nicht absurd und unglaubwürdig.
Noch ein Wort zu Transportmöglichkeiten von Atombomben. Schon 1953 hat Koroljow die Info von W. Malysch erhalten, er möge eine Trägerrakete für Atombomben vergessen. Die Entwickler der Wasserstoffbombe können die Masse auf 3500 kg begrenzen, die Info hat Koroljow während einer Geheimtagung an seine Mitarbeiter weitergeleitet. Damit waren die technischen Parameter der R-7 geboren, auch die vorgesehe Steuerung wie bei V-2 wurde eine Absage (durch Gluschko) erteilt. Mit 12 Steuerungstriebwerken wurde die Entwicklung aber nicht einfach, in den technischen Dokumenten sind ständig neue Fehler aufgetaucht. Es war mitunter sehr schwer den Überblick zu behalten.
Die ursprüngliche Bezeichnung des Satelliten als Objekt D, mit einer Startmasse von 1000-1400 kg und mit Ausrüstung für die Forschung mit einem Gewicht von 200-300 kg, war ein Geheimcode. Nun ja, Baikonur hatte auch mehrere Geheimcode die sich ständig änderten wie Tajga, Kyl Orda-50 (Postadresse), Taschkent-90. Die erste Postadresse erhielt Baikonur im Jahr 1955, eine gemeinsame Entscheidung des Ministeriums für Kommunikation und des Verteidigungsministeriums der UdSSR, als „Moskau-400, Nr..“.