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Florida, Cape Canaveral am 17. Mai 1969: Start der Saturn V Trägerrakete zum Mond F.A.Z., 3D-Animation: Carsten Feig



Apollo 10

Die General­probe

Von SIBYLLE ANDERL, Gestaltung: CARSTEN FEIG, JENS GIESEL · 24.05.2019


Die historische Landung blieb ihnen verwehrt, doch ohne sie wäre Apollo 11 unmöglich gewesen: Vor 50 Jahren flogen die Astronauten von Apollo 10 bis fast auf den Mond.



E Einmal fast bis auf den Mond und wieder zurück. Das war der Plan für Apollo 10 – die vierte bemannte Apollo-Mission und zweite bemannte Reise zum Mond, die als „Kostümprobe“ für die erste Mondlandung gedacht war.

Es war das erste Mal, dass alle drei Astronauten zuvor bereits Raumflüge absolviert hatten: Der 38-jährige Kommandant Thomas Patten Stafford war Pilot von Gemini 6 und Kommandant von Gemini 9 gewesen; der ebenfalls 38-jährige Pilot des Kommandomoduls John Watts Young hatte Erfahrung als Pilot von Gemini 3 und als Kommandant von Gemini 10 gesammelt. Der 35-jährige Eugene Andrew „Gene“ Cernan, Apollo-Pilot der Mondlandefähre, war zusammen mit Stafford schon im Rahmen von Gemini 9 als Pilot im Weltraum gewesen.

Die dreistufige Saturn V Rakete mit Mondlandefähre (LM, Spitzname „Snoopy“) und Apollo-Raumschiff, bestehend aus Kommando- und Servicemodul (CSM, Spitzname „Charlie Brown“), war im Kennedy Space Center auf dem Launch Complex 39, Pad B, für den Start vorbereitet worden. Pad A, von dem alle anderen Saturn V Raketen des Apollo-Programms gestartet wurden, war zu dem Zeitpunkt bereits durch die Vorbereitungen für die Mondlandemission Apollo 11 belegt. Am 18. Mai 1969 um 16.49 Uhr GMT wurde die Rakete durch den gewaltigen Schub der ersten Stufe gen Himmel getragen.



Die Apollo 10-Crew v. l. n. r.: Commander Eugene A. Cernan, Thomas P. Stafford, und Command-Module-Pilot John W. Young Foto: NASA



Nach Abstoßung der ersten und zweiten Stufe erreichte die dritte Stufe mit der Mondlandefähre und dem Apollo-Raumschiff nach knapp 12 Minuten den Erdorbit und umkreiste die Erde eineinhalb Mal. Danach trennte sich das CSM von der dritten Stufe, drehte sich um 180 Grad, koppelte an die Mondlandefähre und zog diese aus der dritten Stufe heraus. Apollo 10 war die erste Mission, die mit einer Farbfernsehkamera ausgestattet war. Der Trennung des gekoppelten Raumschiffs von der dritten Raketenstufe war das erste von zahlreichen Videos gewidmet, die die Astronauten in den folgenden Tagen zur Erde senden würden. Die möglichst unmittelbare Einbindung der Öffentlichkeit in die Mission geschah nicht ohne Hintergedanken: die Zahl der Kritiker des teuren Apollo-Programms, die lieber Geld in die Lösung irdischer Probleme investiert sehen wollten, wuchs bereits. So forderte Senator Edward Kennedy kurz nach dem Start von Apollo 10 eine Kürzung des Nasa-Etats.



Blick von der abgekoppelten Landefähre „Snoopy“ auf das Apollo-Mutterschiff, genannt „Charlie Brown“ Foto: NASA

Nach 73 Stunden 22 Minuten und 29,5 Sekunden schwenkten Stafford, Young und Cernan in eine Umlaufbahn um den Mond ein.
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Nach rund 73-stündiger Reise schwenkten Stafford, Young und Cernan in eine Umlaufbahn um den Mond ein, um dort schließlich das zentrale Manöver der Mission auszuführen. Die Mondlandefähre mit Cernan und Stafford wurde vom Kommandomodul mit John Young getrennt, um den ersten eigenständigen Flug des LM im Mondorbit zu beginnen: Abstieg bis rund 14 Kilometer über der Mondoberfläche mit anschließendem Wiederaufstieg und Wiederankopplung an das um den Mond kreisende CSM.

Das Manövrieren im Weltraum funktioniert nach anderen Prinzipien als wir es von der Erde kennen. Um zu verstehen, wie die Apollo-Missionen den Abstieg zur Mondoberfläche und den Wiederaufstieg mit dem anschließenden Rendezvous-Manöver meisterten, ist ein wenig Raumflugmechanik hilfreich:

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Hohmann-Transfer

Hohmann-Transfer
Bewegungen im Orbit um einen Himmelskörper finden unter dem Einfluss der Gravitation gemäß der Keplerschen Gesetze auf elliptischen Bahnen statt. Das bedeutet auch: Wenn die Geschwindigkeit verändert wird, ändert sich gleichzeitig die Bahn. Das muss man bedenken, wenn man beispielsweise von einem höheren in einen niedrigeren Orbit gelangen will.

Der erste Schritt, der für eine solche Änderung der Flughöhe notwendig ist, ist die eigene Bahn „weniger kreisförmig“ zu machen: Wenn man auf einer kreisförmigen Bahn Schub entgegen der eigenen Bahnbewegung anwendet (also abbremst), dann erreicht man nach einem halben Bahnumlauf einen Punkt, der näher an der Oberfläche des Himmelskörpers liegt als es auf der ursprünglichen Bahn der Fall gewesen wäre (bei Schub entlang der Bewegung erreichte man entsprechend einen höher liegenden Punkt). Diese von einer Kreisbahn abweichende Bahn wird „Transferorbit“ genannt. Wenn das Raumschiff nach einem halben Orbit den niedrigsten Bahnpunkt erreicht hat, muss das Raumschiff ein zweites Mal abgebremst werden, um die Bahn erneut kreisförmig – nun in geringerer Höhe – zu machen. Dieses Manöver eines Wechsels zwischen Orbits mit verschiedenen Radien wird als „Hohmann Transfer“ bezeichnet.



Phasing

Phasing
Kontraintuitiv wird es, wenn sich zwei Raumschiffe auf derselben Bahn befinden und ihren Abstand zueinander verändern wollen: Wenn beispielsweise ein Raumschiff ein zweites vor sich überholen möchte, dann muss es abbremsen. Denn wenn es bremst, wird seine Bahn gestaucht (wie oben beschrieben). Ein Umlauf um den Himmelskörper benötigt auf dieser neuen Bahn weniger Zeit, so dass das Raumschiff nach einem Umlauf auf seiner ursprünglichen Bahn vor dem zweiten Raumschiff ankommt. Wenn es nun erneut beschleunigt und seine Bahn seiner ursprünglichen wieder angleicht, hat es das zweite Raumschiff überholt. Dieses Manöver wird als „Phasing“ bezeichnet.



Am fünften Tag nach dem Start entkoppelte die Mondlandefähre vom Apollo-Raumschiff, um der Mondoberfläche so nahe zu kommen wie nie ein Mensch zuvor.

Abstiegsorbit

Das LM bewegt sich durch Zündung seiner Abstiegsstufe auf einen Abstiegsorbit, auf dem es seine Flughöhe von seinem ursprünglichen Radius von rund 110 Kilometern auf schließlich knapp 15 Kilometer über der Mondoberfläche verringert.

Landestelle 2

Nach rund einer Stunde fliegt das LM in geringer Höhe über die Apollo-Landestelle 2, wo Apollo 11 landen würde. Dabei wird das Landeradar getestet, und Beobachtungen werden durchgeführt.

Phasing Burn

Das LM zündet ein zweites Mal die Abstiegsstufe und ändert seine Bahn dadurch zu einer stärker exzentrischen Ellipse mit einem Steigungswinkel, der dem beim Aufstieg nach einer Mondlandung entspricht.

Abstoßen der Abstiegsstufe

Die Abstiegsstufe wird abgestoßen. Die Aufstiegsstufe wird gezündet und bringt das LM in einen Orbit, wie er standardmäßig nach dem Aufstieg vom Mond eingenommen wird.

Coelliptic Sequence Initiation
Einschwenken in Kreisbahn

Rund eine Stunde nach Eintritt in den Orbit wird die Bahn einer Kreisbahn mit einem Radius von rund 83 Kilometern angenähert.

Constant Differential Height
Konstante Höhendifferenz

Ziel des Manövers ist es, eine konstante Höhendifferenz von 15 nautischen Meilen (28 Kilometern) gegenüber dem CSM einzunehmen, entsprechend müssen die Bahnparameter an das CSM angepasst werden.

Terminal Phase Initiation
Beginn der Schlussphase

Die Bahn des LM wird so angepasst, dass der höchste Punkt seiner Bahn knapp oberhalb der Bahn des CSM liegt, so dass sich das LM genau vor das CSM schiebt, sobald ihre Höhen übereinstimmen.

Terminal Phase Final
Abschluss

Eine Serie kurzer Bremsschübe parkt das LM genau vor das CSM, so dass beide koppeln können. Nach 8 Stunden 10 Minuten und 5 Sekunden sind beide Module wieder vereint. Zwei Stunden später wird die Aufstiegsstufe abgestoßen.

Zwischenfall


W ährend des Manövers, als die Abstiegsstufe abgestoßen werden sollte und der Wiederaufstieg und das Rendezvous mit dem Apollo-Raumschiff vorbereitet wurden, kam es zu einem Zwischenfall: Die Mondlandefähre begann plötzlich, sich unkontrolliert immer schneller zu drehen. Erst nachdem es gelang, auf manuelle Kontrolle umzuschalten, ließ sich das Raumschiff wieder stabilisieren. Es fehlte offenbar nicht viel, und Snoopy wäre auf der Mondoberfläche zerschellt.



Bei ihrem Überflug der späteren Landestelle von Apollo 11 im „Meer der Ruhe“ überflogen Cernan und Stafford den Moltke-Krater, der einen Durchmesser von rund 6 Kilometern hat. Foto: NASA
„Mount Marilyn“ aufgenommen aus dem Mondorbit von Apollo 10. Der Berg wurde von Jim Lovell, Astronaut von Apollo 8, zu Ehren seiner Frau benannt. Foto: NASA



Der Grund für das Problem war menschliches Versagen: die Astronauten hatten aus Versehen einen schon umgestellten Schalter ein zweites Mal bedient und somit in seine ursprüngliche Position zurückbewegt. Dadurch wurde die Mondlandefähre in ein Programm versetzt, in der es mithilfe seines Radars zur Durchführung eines Andockmanövers nach dem Apollo-Mutterschiff zu suchen begann – das sich zu diesem Zeitpunkt natürlich nicht in den Nähe befand. Gene Cernan rutschten in dieser Situation ein paar Flüche heraus („Son of a bitch“), die ihm in der Öffentlichkeit einige Kritik einbrachten. Insbesondere beschwerte sich angeblich ein Pastor aus Florida, der die Kraftausdrücke in der Übertragung gehört hatte, bei der Nasa.

Nach insgesamt 31 Mondumkreisungen machten sich Stafford, Young und Cernan wieder auf den Weg zurück zur Erde.


Bei Wiedereintritt in die Erdatmosphäre des Apollo-10-Crewmoduls wurde ein Geschwindigkeitsrekord aufgestellt. Die Kapsel erreichte eine Geschwindigkeit von 39.897 km/h.
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F.A.Z., 3D-Animation: Carsten Feig



In die Erdatmosphäre trat die Besatzung von Apollo 10 schließlich mit einer Geschwindigkeit von 39.897 Kilometer pro Stunde ein und stellten damit einen Weltrekord für die höchste Geschwindigkeit eines bemannten Gefährts auf. Am 26. Mai um kurz vor 13 Uhr Eastern Time schlug die Kapsel im Pazifischen Ozean auf. Apollo 10 hatte abschließend gezeigt, dass einer Landung auf dem Mond nichts mehr im Wege stand. Die Systeme waren erprobt worden, und der geplante Ablauf würde funktionieren. Schließlich konnte Apollo 10 weitere Daten über das Gravitationsfeld des Mondes sammeln, die notwendig waren, um eine präzise Steuerung der Mondlandefähre von Apollo 11 trotz der Unregelmäßigkeiten des lunaren Schwerefelds möglich zu machen. Knapp zwei Monate noch, dann würde aus der Generalprobe Ernst werden.



Apollo-10-Crewmodul





Redaktion: Sibylle Anderl
Gestaltung und Animation: Carsten Feig, Jens Giesel





24.05.2019
Quelle: F.A.Z.

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