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Interessante Details und Anmerkungen

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"Hier ist Apollo-Saturn Startkontrolle...

 

Das Wetter ist sehr zufriedenstellend für einen Start heute morgen..."

 

Nach dem Kommando zur Zündung der fünf F1-Triebwerke der ersten Stufe

der Mondrakete vergingen 8,9 Sekunden, bis die Triebwerke ihren vollen Schub

von rund 3.500 Tonnen (35.000 Kilonewton) entwickelt hatten. Die "Saturn 5" blieb

während dieser Zeit von vier Ankerarmen aus hitzebeständigem Stahl am Boden festgeklammert. In der Abschußrampe integrierte riesige Wasserbehälter enthielten

ca. 4 Millionen Liter Wasser, die im Laufe des Startvorgangs aus 29 Hochdruckdüsen

über das Stahldeck der Startplattform fluteten. 200.000 Liter Wasser pro Minute

schossen in die Ablenkgrube und auf die stählerne Flammen-Abweisschürze unter

der Rakete. Zusätzliche Hochdruckköpfe in der Grube selbst spritzten pro Minute

30.000 Liter Kühlwasser auf den Flammenabweiser, und auch die zurückgefahrenen

Kabel- und Leitungsarme des Startturms wurden von ihrem eigenen Feuerlösch- und Kühlsystem unter Wasser gesetzt. Das Wasser verdampfte explosionsartig in den

rasenden Flammen, die aus den F1-Triebwerken der Rakete schossen. Der untere Teil

der Startrampe und ihre nähere Umgebung wurden in schneeweiße Wolken eingehüllt.

 

Der untere Tank in der ersten Stufe (S-1C) der Mondrakete enthielt beim Start 810.000 Liter eines Treibstoffs, der die Bezeichnung RP-1 trug.

Er war bereits 3 Wochen vor dem Start in den Tank gepumpt worden; zunächst mit einer Fördermenge von 7.500 Liter in der Minute  -  und

das letzte eine Prozent dann schließlich mit 750 Liter pro Minute. Das Massengewicht dieses Treibstoffs auf der Startrampe betrug 610 Tonnen, nachdem der Betankungsvorgang der S-1C abgeschlossen war.

 

RP-1 steht für "Rocket Propellant" ("Raketentreibstoff"). Es handelt

sich dabei um eine Art Benzin (der Treibstoff wird oft auch als Kerosin bezeichnet). Er ist hochgradig raffiniert, um konstante und berechenbare Verbrennungseigenschaften aufzuweisen. Der Treibstoffpegel im Tank

wurde 13 Stunden vor dem Start noch einmal kontrolliert  -

und dann erneut eine Stunde vor dem Start.

 

Alle drei Stufen der "Saturn 5" benutzten flüssigen Sauerstoff

als Oxidator während des Verbrennungsprozesses.

 

(Bekanntlich kann eine Verbrennung nicht stattfinden ohne Sauerstoff:

Stellt man eine brennende Kerze unter eine luftdicht abschließende durchsichtige Glasglocke, sieht man, daß die Kerzenflamme kurz darauf erlischt, nämlich dann, wenn der Sauerstoff unter der Kuppel vollständig

aufgebraucht ist. Anders als Flugzeuge, welche den zur Verbrennung

ihres Treibstoffes notwendigen Sauerstoff der Atmosphäre entnehmen,

führt eine Rakete ihren Sauerstoff mit sich.)

 

Der Sauerstoff wird in flüssigem Aggregatzustand in den Tanks gehalten,

bei einer Temperatur um die minus 183° Celsius. Da der Sauerstoff

in diesem Zustand weitaus weniger Volumen einnimmt, als wenn er gasförmig wäre, können große Mengen von ihm in den Tanks

mitgeführt werden. Diese Treibstoffbehälter müssen allerdings

gut isoliert sein.

 

(Flüssiger Sauerstoff wird in der Raumfahrttechnik mit dem Kürzel

"LOX" benannt = Liquid Oxygen.)

 

Beim Start befanden sich in den Tanks der drei Stufen der Mondrakete Saturn 5

insgesamt 3 Millionen achthundertfünfzigtausend Liter Treibstoff:

 

810.000 Liter Kerosin (Paraffinöl) sowie 1,3 Millionen Liter flüssiger Sauerstoff in der ersten Stufe;

weitere 440.000 Liter flüssiger Sauerstoff sowie 1,3 Millionen Liter flüssiger Wasserstoff in den beiden oberen Stufen.

Die komplette Treibstoffmenge in den Tanks der Saturn 5

kostete damals, im Jahr 1969, rund 154.000 Dollar.

 

Die Mondrakete selbst schlug mit 185 Millionen Dollar zu Buche -   nur sie allein; ohne Planungs-, Forschungs- und Entwicklungskosten des gesamten Saturn-Programms. Das Apollo 11-Raumschiff (Kommando- und Servicemodul) kostete etwa 55 Millionen Dollar,  die Mondlandefähre 41 Millionen Dollar - Forschungs- und Entwicklungskosten auch hier wieder nicht mitgerechnet.

 

Rechnet man diese nominalen Preise auf ihren heutigen Wert um (berücksichtigt man also die Inflationsrate; hier - über die Jahre gemittelt - als 3,5 Prozent pro Jahr angenommen),

so ergibt sich real für das Jahr 2017:

 

Treibstoff: ca. 800.000 Dollar;

Rakete: ca. 965 Millionen Dollar;

Raumschiff: ca. 287 Millionen Dollar;

Mondlandefähre (LM): ca. 214 Millionen Dollar.

 

Diese Preise sollte man sich einmal vergegenwärtigen, wenn man auf einem Photo beispielsweise ein LM auf der Mondoberfläche stehen sieht und sich sagt: "Schönes Gerät, ja. Aber warum machen wir denn heute so etwas nicht mehr... Einfach eine Rakete bauen, ein Raumschiff obendrauf, einsteigen und zum Mond fliegen...".

 

Und die Gesamtkosten des amerikanischen Mondflugprogramms?

Also einschließlich aller Planungs-, Forschungs- und Entwicklungskosten; aller Baukosten für die Startanlagen und für

die riesigen Testgelände; die Kosten für Raketen, Raumschiffe, Bahnverfolgungsstationen, -schiffe und -flugzeuge, für die Bergung der Raumkapseln; Personalkosten nicht zu vergessen...

 

Nun, als Präsident Kennedy im Jahr 1961 einen Mondflug erwog

und erste Kostenschätzungen überschlagen wurden, kam man

auf einen Betrag von etwa 7 Milliarden Dollar.

 

Der seinerzeitige NASA-Administrator James Webb, ein erfahrener Verwaltungsfachmann seit den Dreißiger Jahren, hielt diese Summe schon auf den ersten Blick für unrealistisch. Er nahm seine Führungsposition ernst und machte von seinem Vorrecht Gebrauch, als NASA-Chef eigenhändig darüber zu entscheiden, wie dieser Sachverhalt zu bewerten und zu beurteilen sei. Er nannte schließlich dem Vize-Präsidenten Lyndon B. Johnson, der als Vorsitzender des "National Space Council" die Entscheidungsfindung in dieser Angelegenheit für Kennedy vorbereitete und bündelte, eine Schätzung von 20 Milliarden Dollar. Dies entspräche, unter Berücksichtigung des oben Gesagten, einer heutigen Summe von

ca. 105 Milliarden Dollar. Bedenkt man, daß Kennedy vorhatte,

die Mondlandung von den USA - und von ihnen allein, ohne wesentliche Beteiligung internationaler Partner - bis spätestens

zum Jahre 1970 durchführen zu lassen, wären also innerhalb von weniger als 10 Jahren über 100 Milliarden Dollar (nach heutigem Geldwert) für dieses Vorhaben aufzubringen.

 

Zum Vergleich: Das Manhattan-Projekt zum Bau der ersten Atombombe kostete damals die USA rund 2 Milliarden Dollar (entspricht im Jahr 2017 annähernd 24 Milliarden Dollar).

 

Wie würde ein heutiger Politiker reagieren, wenn man ihm eine  solche Kostenschätzung für ein Mondlandevorhaben oder für ein  sonstiges singuläres Unternehmen nennen würde? Kennedy war  jedenfalls zunächst einmal geschockt, und nicht nur er.

 

Webb's Prognose war überraschend genau. Es hat in der  Raumfahrtgeschichte kaum jemals wieder ein Großvorhaben  gegeben, dessen Kosten so wenig aus dem Ruder gelaufen sind

wie bei dem Apollo-Projekt. Im Januar 1969 gab die NASA eine

nach Einzelposten genau spezifizierte Abschätzung der endgültigen  Kosten des Mondflug-Unternehmens ab: 23,9 Milliarden Dollar.

 

1973 wurde dem US-Kongreß dann ein abschließender Kostenüberblick vorgelegt. Demzufolge schlug das Projekt

mit insgesamt 25,4 Milliarden Dollar zu Buche.

Das entspricht einem heutigen Geldwert

von ungefähr 135 Milliarden Dollar.

Wer allerdings annimmt, mit Geldausgeben allein

sei es getan, wenn man sich vornimmt,

ein großes Ziel zu erreichen, der irrt.

 

Beispiel: Im Jahr 1969, als die USA zum ersten Male

Menschen auf die Oberfläche des Mondes gebracht

haben, war es den Europäern noch nicht einmal

gelungen, mit einer einzigen eigenen (europäischen)

Trägerrakete auch nur einen kleinen unbemannten

Satelliten in eine Erdumlaufbahn zu befördern.

Europa, der Kontinent eines Leonardo da Vinci,

Kopernikus, Columbus, Magellan, Galilei;

eines Kepler, Newton, Herschel, Kant,

Schopenhauer, Darwin, Maxwell,

Einstein, Bohr, Ziolkowski, Oberth,

Schrödinger, Heisenberg, Pauli...

 

Der Treibstoff, der die 2. und 3. Stufe antreibt, ist nicht Kerosin

wie in der ersten Stufe, sondern flüssiger Wasserstoff ("LH").

Und der kocht bereits bei minus 253° Celsius, also nur 20 Grad

über dem Absoluten Nullpunkt.

 

Die Betankung der beiden oberen Stufen der "Saturn 5" mit LH

erfolgt in ähnlicher Weise wie diejenige mit LOX, allerdings mit

dem Unterschied, daß zur Vorkühlung zunächst superkaltes

Heliumgas durch die Tankbehälter geflutet wird. Schließlich wird

langsam flüssiger Wasserstoff eingefüllt. Dieser fängt an zu kochen,

verdampft und führt dadurch Wärme ab, bis sich schließlich im Tank

ein Pool flüssigen Wasserstoffs anzusammeln beginnt, so daß jetzt

die Betankungsrate gesteigert werden kann.

 

Auch hier muß, selbst wenn endlich die Tanks gefüllt sind, bis

kurz vor dem Abheben der Rakete ständig flüssiger Wasserstoff

nachgespeist werden, um die Verdampfungsverluste auszugleichen.

 

Daraufhin, sechseinhalb Stunden vor dem Lift-Off, wurden

diese Sauerstofftanks vorgekühlt, um sie für die Betankung

mit dem LOX vorzubereiten. Die Einfüllung des flüssigen

Sauerstoffs erforderte dann schließlich etwas Raffinesse:

 

Zunächst wird nur wenig in den jeweiligen Tank eingefüllt.

Diese geringe Menge kocht sofort wild auf, wenn sie mit den

verhältnismäßig warmen Wänden des Tankbehälters in Berührung

kommt. Solche Verdampfung des LOX führt nun Wärme von den

Tankwänden ab. (Man denke daran, daß man zu frieren beginnt,

wenn man, noch über und über naß, aus der Dusche steigt und

sich nicht sofort mit einem Handtuch abtrocknet: Die Wassertropfen

auf der Haut, die langsam verdunsten, entziehen dem Körper Wärme.)

 

Nach und nach bilden sich Lachen flüssigen Sauerstoffs in den

Tankbehältern. Hat sich endlich genügend Flüssigkeit angesammelt,

wird die Betankungsmenge pro Zeiteinheit erhöht, bis die Tanks

fast gefüllt sind. Nun werden die Behälter wieder langsamer befüllt,

bis zum Rand. Aber auch dann wird anschließend, und zwar bis

drei Minuten vor dem Start, ständig LOX nachgefüllt, da dieser

flüchtige Stoff ständig teilweise wieder verdampft. (Man erinnere

sich an die voluminösen hellweißen Schwaden, die man von der

auf der Startrampe stehenden "Saturn 5" hat abziehen sehen.)

Es ist so, als würde man in einen auf großer Flamme stehenden

Kessel mit wild kochendem Wasser immerzu frisches kaltes Wasser nachschütten, um zu verhindern, daß der Kessel schließlich leer ist,

weil alle Flüssigkeit aus ihm nach einiger Zeit verdampft wäre.

Man muß bedenken: In der tropischen Hitze von Cape Canaveral

liegt die Umgebungstemperatur an der Rakete fast 220 Grad Celsius

über dem Siedepunkt von reinem Sauerstoff; eine enorme

Temperaturdifferenz, auch unter Berücksichtigung der Tatsache,

daß die Tankbehälter sehr gut isoliert waren  -  man stelle sich

analog einen Wasserkessel vor, den man auf 320 Grad erhitzen

würde (der Siedepunkt von Wasser unter Normaldruck liegt bekanntlicherweise bei 100 Grad Celsius) und den man dann

stundenlang bei dieser Temperatur halten würde.

Neun Stunden vor dem Start wurde zunächst damit begonnen,

Stickstoffgas durch die Sauerstofftanks zu pumpen, um die in

ihnen enthaltene Luft und eventuelle Verunreinigungen von

Wasserdampf aus ihnen herauszuspülen.

 

Nachdem endlich der volle Schub aufgebaut war, verbrannte jedes einzelne

F1-Triebwerk der "Saturn 5" rund drei Tonnen Treibstoff  -  und das pro Sekunde!

 

Der Treibstoff wurde von einer Pumpe in die Brennkammern der Triebwerke

gepreßt, die 60.000 PS leistete. Das entspricht, überschlagsmäßig berechnet,

der Leistung von 30 D-Zug-Lokomotiven oder 1.000 Mittelklasse-PKW.

 

Die "Saturn 5" mit "Apollo 11" an ihrer Spitze hob schließlich morgens

um 09:32 Uhr Ortszeit am 16. Juli 1969 von der Startrampe 39 A ab,

donnernd und dröhnend; selbst in 5 Kilometern Entfernung, bei den

Besuchertribünen, schnürten die von der Startrampe heranrollenden

knatternden Schall- und Infraschallwellen der langsam in den Himmel

strebenden Rakete jedem einzelnen Zuschauer buchstäblich die Brust zu.

 

Die Triebwerke der ersten Stufe hatten zum Zeitpunkt des Lift-Off

schon annähernd 40 Tonnen Treibstoff verbrannt  -  also nur während

der ersten 8,9 Sekunden seit dem Zündungkommando bis zum Start.

 

Erst 42 Jahre vorher, im Mai 1927, war Charles Lindbergh als erster Mensch

von New York nach Paris nonstop über den Atlantik geflogen. Er hatte dafür

rund 34 Stunden benötigt. An Bord seines Flugzeuges, der "Spirit of St. Louis",

war dreißigmal weniger Treibstoff gewesen, als die Saturn 5 allein in den neun

Sekunden seit der Zündung ihrer Triebwerke bis zum Start verbrannt hat.

 

2 Stunden und 50 Minuten später, nach Einschuß in die Flugbahn zum Mond,

 war die "Apollo 11" dann so schnell, daß sie diejenige Entfernung in nur

knapp 9 Minuten zurücklegte, welche der Strecke von New York nach Paris

entspricht (5.810 Kilometer), und für deren Durchmessung der waghalsige

Flugpionier Charles Lindbergh fast anderthalb Tage gebraucht hatte.

 

Die S-1C, die erste Stufe der Mondrakete, war mit ihren 42 Metern Höhe

für sich allein schon größer als die jeweiligen Raketen im ganzen,

von denen die Kapseln der ersten beiden amerikanischen Raumschiff-

Generationen, Mercury und Gemini, ins All befördert worden waren.

 

Als die fünf Triebwerke der ersten Stufe der "Saturn 5" nach 2 Minuten

und 42 Sekunden abgeschaltet wurden und sich die S-1C von der

weiterfliegenden Rakete trennte, hatte sie in weniger als drei Minuten

seit der Zündung ihrer Triebwerke das Fünfundvierzigfache derjenigen

Treibstoffmenge verbraucht, die damals eine Boeing 707 während

eines siebeneinhalbstündigen Fluges von New York nach Paris verbrannte.

 

 

Vergleich dreier amerikanischer Raketen- und Raumschiffgenerationen

 

 

Linker Raketenturm: Die Mondrakete Saturn 5

mit dem Apollo-Raumschiff und der Mondlandefähre (LM),

Höhe rund 111 Meter, elf Meter höher als die Münchener Frauenkirche.

 

 

Mitte: Titan II-Gemini

-  Zweimannraumschiff für Erdorbit.

 

 

Rechts: Mercury-Atlas

- Erste US-Raumschiffgeneration,

Einmann-Kapsel für niedrigen Erdorbit.

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