Raumfahrt

    Aus WISSEN-digital.de

    auch: Astronautik, Kosmonautik, Weltraumfahrt;

    Einleitung

    Unter Raumfahrt versteht man wissenschaftliche und technische Bestrebungen des Menschen zur Erkundung des erdnahen Weltraums und des Sonnensystems mithilfe von Raumfahrtforschung, Raumtechnik und Raumflug. Zum Zweck der Raumforschung können bemannte und unbemannte Flugkörper ins Weltall geschickt werden.

    Die Weltraumforschung baut zu weiten Teilen auf bereits erbrachten mathematischen, physikalischen und chemischen Erkenntnissen auf (z.B. Gravitation, Aerodynamik) und liefert ihrerseits zahlreiche wissenschaftliche Informationen v.a. für die Wissensgebiete Astronomie, Physik und Meteorologie. Als Teilgebiet der Medizin existiert auch die Raumfahrtmedizin.

    Wichtige Organisationen und Daten

    Die angewandte Raumfahrt wurde durch den Start des sowjetischen Erdsatelliten "Sputnik 1" im Oktober 1957 eingeleitet; der amerikanische Satellit "Explorer 1" startete im Januar 1958. Die zivile Luft- und Raumfahrtbehörde der USA (NASA) existiert seit Oktober 1958. Die europäischen Programme werden von der Europäischen Weltraumbehörde ESA durchgeführt, die im Mai 1975 gegründet wurde. Hauptaufgabengebiet der ESA ist die Entwicklung eigener wissenschaftlicher und technologischer Anwendungssatelliten. Mehrere Tausend Satelliten befinden sich bereits im erdnahen Weltraum.

    Fortbewegung im Weltraum

    Man unterscheidet erdnahe, lineare und (inter)planetare Raumfahrt. Zur erdnahen Raumfahrt gehören v.a. Satelliten, die sich in Erdumlaufbahnen bewegen; sie werden für die Nachrichtenübertragung (Fernsehsatelliten), zu militärischen Zwecken, im Bereich der Kommunikationstechnik und für Forschungszwecke eingesetzt. Weitere Einsatzmöglichkeiten: Wetter- und Navigationssatelliten (siehe GPS).


    Die Flugbahn des Flugkörpers ergibt sich aus seiner Geschwindigkeit und der Gravitation. Um die Gravitationskraft der Erde zu überwinden, muss der Flugkörper eine senkrechte Startgeschwindigkeit von mindestens 11,2 km/sek. erreichen. Bei einer Geschwindigkeit in Bahnrichtung, die größer als 7,9 km/sek. ist (kosmische Geschwindigkeit), kann sich der Flugkörper auf einer elliptischen Flugbahn um die Erde bewegen. Erdumkreisungen finden auf einer relativ niedrigen Flughöhe statt; es gelten allerdings schon die Bedingungen des Weltraums wie Schwerelosigkeit und Strahlung. Hohe technische Anforderungen werden an bemannte Raumkapseln gestellt, weil beim Eintritt in die Erdatmosphäre eine große Reibungshitze entsteht.

    Wichtige unbemannte Raumfahrzeuge sind Planetensonden. Sie senden bei Vorbeiflügen oder Landungen auf Planeten Detailaufnahmen von deren Atmosphäre und Oberfläche.

    Die einzigen Fortbewegungsaggregate, die im luftleeren Weltraum eingesetzt werden können, sind nach dem Rückstoßprinzip arbeitende Raketen. Die in den Raketen freigesetzte Energie wird in erster Linie beim Start für die Überwindung des irdischen Schwerefeldes und der Luftreibung benötigt; danach bewegen sich Raumkörper parallel zur Erdoberfläche ohne Antrieb vorwärts. Nur mehrstufige Raketen können größere Massen in die Erdumlaufbahn transportieren. Damit der Astronaut im Weltraum überleben kann, müssen in der Raumkapsel Sauerstoffgehalt, Nahrungsmittel und Temperatur den menschlichen Bedürfnissen entsprechen. Der Raumanzug versorgt ihn insbesondere außerhalb der Raumkapsel und in Notfällen mit dem nötigen Sauerstoff und sorgt für die richtige Temperatur. Probleme für die Piloten entstehen v.a. durch die kosmische Strahlung (Teilchenstrahlung, die im Wesentlichen aus Wasserstoffkernen besteht) und die Schwerelosigkeit.

    Geschichte

    19. und Anfang 20. Jahrhundert

    Eine fiktive Reise zum Mond beschrieb bereits 1865 der französische Schriftsteller Jules Verne in "Von der Erde zum Mond".

    Technisch-wissenschaftliche Überlegungen zur Raumfahrt kamen ab dem Ende des 19. Jh.s vor allem aus Russland und Deutschland. Damals erkannte man bereits, dass als Fahrzeuge nur Raketen mit Rückstoßantrieb in Frage kommen. Die Grundlagen zum Bau von Raketen und Raumfahrzeugen stammen insbesondere von Robert Goddard, der 1926 die erste mit flüssigem Treibstoff angetriebene Rakete testete. Während des Zweiten Weltkriegs wurde in Deutschland der Bau von Raketenwaffen forciert; die Versuche von Rudolf Nebel und Wernher von Braun lieferten dazu einen entscheidenden Beitrag.

    Nachkriegszeit

    Bedeutende Fortschritte im Bereich der Raumfahrt wurden nach 1945 in den USA und der damaligen Sowjetunion gemacht; im Zuge des Kalten Krieges begann ein Wettrüsten um den Vorsprung im Weltall. Am 4. Oktober 1957 startete der sowjetische Satellit "Sputnik 1"; er umkreiste die Erde und lieferte die ersten Daten über Strahlung und Temperatur außerhalb der Erdatmosphäre. Mit "Sputnik 2" (Start 3. November 1957) schickte die Sowjetunion das erste Lebewesen in den Weltraum, die Hündin "Laika". Am 31. Januar 1958 zogen die USA mit dem Satelliten "Explorer 1" nach; bei diesem Raumflug wurde der Van-Allen-Strahlungsgürtel entdeckt. Erste genaue Aufnahmen vom Mond entstanden im Jahr 1959 durch "Luna 3". Am 12. April 1961 flog der russische Astronaut Juri Gagarin an Bord der "Wostok 1" als erster Mensch in den Weltraum und umkreiste in einem knapp zweistündigen Flug die Erde. Der erste amerikanische Astronaut im Weltall war Alan Shepard; im Jahr 1962 umkreiste John Glenn als erster Amerikaner mit "Mercury 6" die Erde. Die russische Astronautin Verena Tereschkowa war die erste Frau im Weltall (16. Juni 1963). Im Jahr 1964 begann die Erkundung des Planeten Mars. Die ersten Fernsehbilder von der Oberfläche des Erdmondes lieferte der amerikanische Satellit "Ranger 7" am 28. Juli 1964. Das von John F. Kennedy ins Leben gerufene Apollo-Programm bereitete mit "Apollo 10" die Landung auf dem Mond vor. Am 21. Juli 1969 sahen Millionen Menschen live im Fernsehen zu, als Neil Armstrong aus der Apollo 11 stieg, als Erster den Mond betrat und damit "einen kleinen Schritt für einen Menschen, einen großen Schritt für die Menschheit" machte.

    70er und 80er Jahre

    Die NASA begann in den 60ern mit ihrem Mercury-Programm und der Vorbereitung der ersten Mondlandung durch das von Präsident Kennedy initiierte Apolloprogramm.

    Seit den 70er Jahren gab es auch in Europa Bemühungen um eine eigene Raumfahrt; im Jahr 1975 wurde die europäische Weltraumbehörde ESA gegründet und seit 1979 werden mit der Trägerrakete Ariane regelmäßige Flüge zum europäischen Weltraumlaboratorium Spacelab durchgeführt.

    1970 gelang es erstmals, mithilfe eines unbemannten Raumfahrzeuges Bodenproben vom Mond zu nehmen; im selben Jahr kam zum ersten Mal ein ferngesteuertes Mondmobil zum Einsatz. Am 6. Juni 1971 wurden Sojus 11 und Saljut 1 aneinandergekoppelt - so entstand die erste wissenschaftliche Raumstation. Von dort aus nahmen verschiedene Mannschaften wissenschaftliche Untersuchungen vor. Es folgte 1973 die Raumstation Skylab.

    Diese Entwicklung ist verbunden mit wieder einsetzbaren Raumfähren (Spaceshuttle), die der Raumfahrt zu vollkommen neuen Möglichkeiten verhalfen: Raumstationen konnten jetzt mit wesentlich geringeren Kosten eingerichtet werden. Die erste Raumfähre der USA war die "Columbia" (1981), die der UdSSR "Buran" (1988). Die erste deutsche Spacelab-Mission flogen 1985 R. Furrer und E. Messerschmid.

    1986 kam es zur Katastrophe: die Raumfähre "Challenger" explodierte kurz nach dem Start; die sieben Piloten kamen ums Leben. Die amerikanische Raumfahrt erlitt dadurch einen schweren Rückschlag (Neuversuch mit der "Discovery" 1988).

    Im Februar 1986 erfolgte der Start der sowjetischen Raumstation "Mir" (Frieden). Die amerikanische Jupitersonde "Galileo" wurde 1989 ins Weltall geschickt.

    Neuere Entwicklungen

    Das größte Teleskop im All (Hubble-Weltraumteleskop) liefert seit 1990 Aufnahmen aus dem Weltraum. Die Raumsonde "Ulysses" (ESA) wurde im selben Jahr zur Erkundung der Sonne entsandt. Der russische Kosmonaut W. Poljakow blieb im Jahr 1994 die Rekordzeit von 438 Tagen im Weltraum. Die Raumfähre "Atlantis" dockte im Juni 1995 als erstes amerikanisches Spaceshuttle an die "Mir" an. 1996 startete die Marssonde "Pathfinder" (Landung 1997 mit dem unbemannten Raumfahrzeug "Sojourner" an Bord, das Bodenproben nahm und Aufnahmen machte). Im November 1998 begannen die Weltraumnationen mit dem Aufbau einer internationalen Raumstation ("ISS") unter Beteiligung der USA, der ESA, Japans, Kanadas und Russlands.

    Die "Mir" wurde im März 2001 nach 15-jährigem Bestehen aufgrund zu hoher Betriebskosten für den Russischen Staat zerstört.

    Am 1. Februar 2003 brach die US-Raumfähre "Columbia" kurz vor der Landung über Texas auseinander. Bei der Katastrophe kamen alle sieben Astronauten ums Leben.

    Die Weltraumsonde "Mars Express" der europäischen Weltraumbehörde ESA sprengte im Dezember 2003 die Landefähre "Beagle 2" ab. Diese erste europäische Mars-Mission konnte sichere Belege für die Existenz von Eis auf dem Mars erbringen, außerdem bewiesen Bilder, dass einst Wasser über die Planetenoberfläche geflossen war.

    2005 wurde erstmals nach der Columbia-Katastrophe wieder eine bemannte Raumfähre, die "Discovery", gelauncht und konnte trotz kleiner Störungen ihren Besuch bei der ISS erfolgreich durchführen.

    Audio-Material
    Datei:Apollo11moon.mp3 Die Landung von Apollo 11 auf dem Mond, 20./21. Juli 1969
    Datei:Armstrong.mp3 Neil Alden Armstrong: »One Small Step for Man ...«
    Datei:Challenger.mp3 Explosion des Raumtransporters »Challenger«
    Datei:JFK8.mp3 John F. Kennedy: »Landing a Man on the Moon and Returning Him ... «
    Datei:Discovery2.mp3 Landung des Spaceshuttles »Discovery«


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