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I.  EINLEITUNG  4

II.  GESCHICHTE  4

II.  1. USA.  4

II.  1. a. Bemannte Raumfahrtprogramme.  5

II.  1. b. Unbemannte Missionen  12

II.  2. RUSSLAND  16

II.  3. ANDERE STAATEN.  18

III.  RAUMFAHRTTECHNIK  20

III.  1. SATELLITEN  20

III.  3. RAKETEN  21

III.  3. a. Anfänge der Raketen.  21

III.  3. b. V1- und V2-Raketen.  21

III.  3. c. Atlas/Agena  22

III.  3. d. Buran  23

III.  3. e. Sputnik.  23

III.  3. f. Wostok  24

III.  3. g. Kosmos.  25

III.  3. h. N-1  26

III.  3. i. Proton 2  26

III.  3. j. Tsyklon 2.  27

III.  4. RAUMSTATIONEN.  29

III.  4. a. ISS  29

III.  5. RAUMSONDEN  30

III.  5. a. Sputnik  30

III.  5. b. Deep Space 1  30

III.  5. c. Pioneer 10  30

III.  5. LANDERTECHNIK  31

Lander.   31

III.  8.TRIEBWERKE  32

III.  8. a. Chemothermische Triebwerke  32

III.  8. a. A. Feststofftriebwerke.  33

III.  8. a. B. Flüssigtriebwerke  33

III.  8. a. C. Hybridtriebwerke  33

III.  8. b. Ionentriebwerke.  34

III.  8. c. Hall-Effekt-Triebwerke.  35

III.  8. d. Magnetplasmadynamische Antriebe  35

III.  8. e. Vasmir (Variable Specific Impulse Magnetoplasma Rocket)  36

III.  8. f. Pulsations-Induktive Triebwerke.  37

III.  8. g. Nuklear-thermische Antriebe  37

III.  8. h. Sonnensegel  38

IV.  ZUKUNFTSPROJEKTE.  39

IV.  1. PHOTONENANTRIEB  39

IV.  2. RAKETEN DER ZUKUNFT.  39

IV.  2. a. Advent Launcher  39

IV.  2. b. Roton  39

IV.  2. c. Sänger  40

IV.  2 d X-33  40

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IV.  3. TERRAFORMING.  40

IV.  3. a. Allgemeine Bewohnbarkeit  40

IV.  3. a. A. Pflanzen  41

IV.  3. a. B. Menschen  41

IV.  3. b. Wäre das überhaupt möglich?  42

IV.  3. b. A. Pflanzen  42

IV.  3. b. B. Menschen.  43

IV.  3. c. Der galoppierende Treibhauseffekt.  43

IV.  3. d. Terraformtechniken.  44

IV.  3. e. Die Gas- und Wasservorräte des Mars  48

IV.  3. f. Der zeitliche Maßstab des Terraformings  49

IV.  3. f. A. Erwärmung  49

IV.  3. f. B. Die chemische Veränderung der Atmosphäre  50

IV.  3. g. Kleinmissionen in der Zukunft.  51

IV.  4. KOSTENÜBERSICHT (1988)  52

IV.  4. a. USA  52

IV.  4. b. UdSSR  52

IV.  4. c. Japan  52

IV.  4. d. China.  52

IV.  4. e. Indien.  52

IV.  4. f. Frankreich  53

IV.  4. g. Deutschland  53

IV.  4. h. Italien  53

IV.  4. i. Großbritannien  53

V.  FÜR UND WIDER DER RAUMFAHRT.  53

V.  1. PRO.  53

V.  2. CONTRA  53

V.  3. EIGENE MEINUNG.  54

V.  3. a. Christoph.  54

V.  3. b. Sven  54

VII.  LITERATURVERZEICHNIS  55

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I. Einleitung

Durch Raumfahrt entstehen den Ländern pro Jahr Kosten in Milliardenhöhe. Diese Facharbeit ist darauf ausgerichtet, ob diese Ausgaben wirklich nötig sind oder den Ländern bloß als Prestige dienen. Da die Kosten zum größten Teil von den Ländern selber, also von den Steuerzahlern, gedeckt werden, müsste es eigentlich jeden Bewohner der Erde interessieren, ob sein Geld sinnvoll ausgegeben wird oder von den Staaten verschwendet wird.

Mit diesem Thema beschäftigt sich unsere Facharbeit und versucht, so objektiv wie möglich, die wichtigen und unsinnigen Projekte aufzuzeigen.

II. Geschichte 1

II. 1. USA

Das amerikanische Raumfahrtprogramm nahm 1958 mit der Gründung der zivilen Behörde für Luft- und Raumfahrt, der NASA, mit Hauptsitz in Cape Caneveral, ihren Anfang. Die Gründung dieser Behörde resultierte aus den damaligen Erfolgen der UdSSR auf dem Sektor der Raumfahrt. Ihnen war es zu diesem Zeitpunkt bereits gelungen einen Sputnik-Satelliten ins All zu schießen. Aus dieser Tatsache resultierte die Angst der Amerikaner auf diesem Gebiet der Technik von den Russen weit hinter sich gelassen zu werden. Dieses hätte nicht nur Prestigetechnisch negative Folgen gehabt, sondern hätte zur damaligen Zeit auch eine enorme Verlagerung des militärischen Kräfteverhältnisses zu Gunsten der UdSSR nach sich gezogen.

Der NASA fiel in den ersten Jahren vor allem die Planung und Entwicklung des ersten Weltraumflugs eines Amerikaners zu. Die Entwicklung einer Flugtüchtigen Kapsel wurde mit höchstem Druck vorangetrieben, so dass schon am 5. Mai 1961 Alan Shepard, als erstem Amerikaner, gelang einen 16minütigen suborbitalen Flug durchzuführen. Als nur zweieinhalb Monate, am 21. Juli 1961, auch die erste Erdumrundung eines Amerikaners gelang, setzte sich die NASA ein neues Ziel: Sie wollten die ersten Menschen auf den Mond bringen.

Nach ersten Erfolgen sowohl der Amerikaner als auch der Russen bei dem Versuch den Mond mit unbemannten Sonden zu erreichen, begann die NASA mit dem Apollo Programm, das am 19. Oktober 1967 seinen ersten Start erlebte, ernsthaft die erste bemannte Mondlandung vorzubereiten. Diese erfolgte mit der Apollo 11 Mission unter großem Medienrummel am 20.07.1069 und einen Tag später am 21.07.1969 war es Neil Armstrong der mit dem mittlerweile historischen Satz „Dies ist ein kleiner Schritt für einen Menschen, aber ein großer Schritt für die Menschheit“ als erster Mensch den Mond betrat. Mit dieser geglückten Mission war gleichzeitig der bisherige Höhepunkt der bemannten Raumfahrt erreicht. Nach Apollo 11 schickte die NASA weitere 6 Missionen zum Mond, wobei es bei Apollo 13 fast zur tragischen Katastrophe gekommen wäre. Apollo 17 war der letzte Flug zum Mond, da nach dieser Mission das Apollo Programm auf Grund der enormen Kosten und des nicht mehr ehrsichtbaren Ertrages für die Wissenschaft eingestellt wurde.

¹ Informationen: Encarta 2001 Plus + www.nasa.net + www.raumfahrtgeschichte.de

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unseres Sonnensystems waren von enormem Interesse für die Wissenschaft und damit auch für die NASA. Auf Grund der extrem hohen Entfernungen ist bis heute jedoch keine bemannte Mission zu einem der Planeten unseres Sonnensystems erfolgt. Unbemannte Raumsonden wie die Viking oder die Voyager erbrachten der NASA jedoch sehr wichtige Erkenntnisse über die Planeten.

Da die NASA, mit einem Jahresbudget von 9 Milliarden US$, jedoch eine Behörde ist, ist sie auf die Gelder der jeweiligen Regierung angewiesen. Zu teure technische Ausrüstung, gescheiterte Missionen, wie zum Beispiel die Mars Polar Lander Mission, und nicht mehr ersichtlich Fortschritte der Forschung durch Weltraumprogramme, ließen das Budget und damit auch die Zahl der Missionen deutlich schrumpfen. So ist zum Beispiel eine bemannte Mission zum Mars, durch die letzten Fehlschläge wieder in weite Ferne gerückt.

Doch um herauszufinden ob die NASA wirklich nur eine unrentable Behörde oder doch eine nützliche und benötigte Forschungseinrichtung der USA ist, ist ein genauerer Blick auf die Missionen der Vergangenheit und ihren Erfolg oder Misserfolg von Nöten.

II. 1. a. Bemannte Raumfahrtprogramme

Nach der Gründung der NASA war das primäre Ziel dieser Behörde einen ersten Amerikaner ins All zu bringen. Dies war der UdSSR bereits im Gründungsjahr der NASA gelungen. Deshalb war höchste Eile geboten, da die Amerikaner Angst hatten auf dem Sektor der Raumfahrt weit hinter die UdSSR zu fallen. Dadurch hätte die USA eine vernichtende Niederlage hinnehmen müssen, da es schon damals klar war das aus dem All atomare Waffen auf alle Staaten der Welt abgefeuert werden konnten. Deshalb rief die NASA noch in ihrem Gründungsjahr, 1958, das Programm Mercury ins Leben. Ziel dieses Projektes war es einen Amerikaner die Erde umrunden zu lassen. Für dieses Programm kaufte sich die USA führende Forscher auf dem Gebiet der Raketentechnik, unter anderem den Deutschen Forscher Wernher von Braun, ein. Diese entwickelten mehrere Trägersysteme, zum Beispiel die Jupiter und Atlas Systeme zum Einsatz, die eine bemannte Kapsel in die Erdumlaufbahn tragen konnten. Aus einer Zahl von über 500 Testpiloten wurden 7 ausgewählt die im Umgang mit der Mercury-Kapsel eine spezielle Ausbildung erhielten. Gleichzeitig wurde auch eine Gruppe von Schimpansen, als Gegenstück zu Russlands Tests mit Hunden, ausgebildet, welche ebenfalls in der Lage waren die Mercury- Kapsel zu steuern. So war es auch ein Affe, mit Namen „Ham“, der im Januar 1961 als erstes Lebewesen mit dem Mercury Programm ins All flog. Als nicht nur der Flug glückte, sondern die Kapsel auch unbeschädigt und sicher wasserte, wagte man sich an den ersten suborbitalen Flug eines Amerikaners. Am 5. Mai 1961 war es Alan Shepard der als erster Amerikaner einen Flug in den Weltraum unternahm. Nach einem Flug von nur 16 Minuten wasserte die Mercury Kapsel mit der Kennung Redstone 3 / Freedom 7 sicher im Atlantik. Dieser Erfolg wurde jedoch von der ersten Erdumrundung eines Menschen in der russischen Wostok-Raumkapsel überschattet.

Erst dem dritten Amerikaner, John Glenn, der am 20 Februar 1962, mit der Friendship 7 Mission ins All geschossen wurde gelang es ebenfalls die Erde zu umrunden. Doch auch diese Mission verlief nicht ohne Komplikationen, so dass Glenn die Erde nur einmal umrunden konnte und danach unter größten Schwierigkeiten doch noch sicher wasserte. Bei der Bergung wurden über 20 Schiffe und sogar eine Hundertschaft

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Flugzeuge eingesetzt, was eine Unmenge an Geld verschlang. Als erfolgreich konnte die letzte Mercury Mission, die am 19 Januar 1963, von Leroy Gordon Cooper durchgeführte Mercury-Atlas 9 / Faith 7 Mission angesehen werden bei der Cooper die Erde 22 mal umrundete. Bei den letzten Missionen konnten von den Astronauten erstmals kleine wissenschaftliche Experimente im All ausgeführt werden. Das Mercury Programm, welches 6 bemannte und 20 unbemannte Missionen umfasste, verschlang eine mit 400 Mio. US$ extrem große Menge Geld, doch kann das Mercury Programm mit dem Einstieg in die bemannte Raumfahrt als Schlüsselprojekt für die folgenden Programme der NASA angesehen werden. Ebenso hatte dieses Projekt einen sehr hohen Prestigewert, da man beweisen wollte das man mit der technischen Entwicklung in der UdSSR mithalten konnte.

Dieses Projekt kann als wichtiger Schritt auf dem Weg zum ersten Mondflug betrachtet werden. Deshalb kann dieses Projekt meiner Meinung nach als sinnvoll betrachtet werden, da es auch von großem nationalem Interesse für die USA gewesen ist um im Kalten Krieg nicht zu unterliegen.

Das zweite Projekt der NASA lief ab 1961 unter dem Namen „Mercury Mark 2“ wurde jedoch von Alex Nagy, dem damaligen Flight Director, 1962 in „Gemini“ umgetauft. Ziel dieses Programms war es zwei Astronauten für mehrere Tage ins All zu schicken. Diese sollten während des Raumflugs wichtige wissenschaftliche und technische Versuche zur Erforschung des Weltalls ausführen. Dabei handelte es sich vor allem um Andock- und Wendemanöver, aber auch ein Weltraumspaziergang wurde ins Programm aufgenommen. All diese Versuche dienten vor allem dem Fortschritt in Bezug auf den ersten Mondflug mit Landung.

Der erste bemannte Gemini-Flug erfolgte mit der Gemini-Titan3 Mission am 23.März 1965 durch Virgil Grissom und John Young. Die Mission war rundum erfolgreich und schon am 3.Juni 1965 war es Edward White mit Gemini 4 der als erster Amerikaner einen Weltraumspaziergang unternahm. Der bis dahin längste Weltraumflug gelang Gordon Cooper und Pete Conrad mit Gemini 5 mit einer Verweildauer von insgesamt 200 Stunden im All. Die erste Kopplung mit einer Agena, also einem rein für Versuche entworfenem Modul gelang Neil Armstrong und David Scott mit Gemini 8. Gemini 12 beschloss mit einem erfolgreiche Kopplungsmanöver und mehreren wissenschaftlichen Versuchen das Gemini Programm, welches insgesamt 2 unbemannte und 10 bemannte Missionen umfasste.

Durch das Gemini Programm gelang es Amerika nicht nur auf dem Gebiet der Raumfahrt zur UdSSR aufzuschließen, sondern auch das erste mal die Führung zu übernehmen. Ebenfalls wurden durch das Gemini-Programm die nun folgendenden Programm der bemannten Raumfahrt möglich gemacht, weshalb man meiner Meinung nach, trotz extrem hoher Kosten von einem unverzichtbaren und erfolgreichem Programm sprechen kann.

Das nun folgende Apollo-Programms, welches im Jahr Januar 1967 seinen Anfang nahm, sollte der NASA nicht nur die endgültige Vorherrschaft im Sektor Raumfahrt bringen, sondern auch als das teuerste und größte Projekt aller Zeiten in die Geschichte der Raumfahrt eingehen. Das einzige Ziel des Apollo-Programm war es einen Amerikaner als ersten Menschen den Mond betreten zu lassen. Am Anfang des Projekts gab es Überlegungen das Gemini Programm zu einem Mondlande-Programm weiterzuentwickeln, was jedoch zu Gunsten des teureren aber sichereren Apollo-Programms verworfen wurde.

Vereinfachtes Schema einer Apollo-Kommandokapsel.

Dieses erlebte am 27.Januar 1967 seinen tragischen Auftakt, als es bei Bodentest von Apollo 1 zum ersten tödlichen Unfall in der amerikanischen Raumfahrt kam. Bei einem Test der Kapsel, bei dem alle drei Astronauten, Edward White, Dr. Roger Chaffee und Virgil Grissom, der schon einen Unfall beim wassern mit seiner Mercury Kapsel einige Jahr zuvor hatte, an Bord waren. Da Aufgrund schlechter Erfahrungen mit Sprengluken nun normale Luken zum öffnen nach innen eingebaut waren, diese sich aber auf Grund des Hohen Druckes an Bord nicht öffnen ließen, erstickten die Astronauten qualvoll. Nach diesem Fehlschlag wurde das Apollo-Programm für anderthalb Jahr eingefroren. Während dieser Zeit wurde die Kapsel völlig neu konstruiert und es wurden Feuerlöscher die mit Stickstoff betrieben wurden eingebaut.

Erst bei Apollo 7 kam es wieder zu einer bemannten Apollo-Mission, welche eine vom deutschen Raketentechniker entworfene Saturn 5 Rakete als Trägersystem verwendete. Diese Mission war dazu gedacht die neue Apollo Kapsel ein letztes mal auf die volle Funktionsfähigkeit zu testen. Die Mission war bis auf eine Erkältung der Astronauten im All erfolgreich, so dass mit Apollo 8 zur nächsten Stufe übergegangen werden konnte. Die Apollo 8 Mission umrundete im Dezember1968 als erstes bemanntes Raumschiff den Mond. Astronauten waren Frank Borman, James A. Lovell und William Anders, welche den Mond in 20 Stunden zehnmal umrundeten und dabei Fotos von der Oberfläche der Mondrückseite machten. Doch war es eigentlich schon bei Apollo 8 geplant das Lunar Modul zu testen, welches zu diesem Zeitpunkt jedoch noch nicht fertiggestellt war. Doch war Apollo 8 ein Glanzlicht für die USA und die NASA im innen- und außenpolitisch schweren Jahr 1968.

Apollo 9, mit den Astronauten All McDivitt, David Scott und Russel Schweickhart , führte im März 1969 die ersten Tests mit dem nun fertiggestellten LM durch. Diese Experimente dienten als wichtige Grundlage für Apollo 10. Der 10 Apollo Mission, die von Thomas Young, der für die Steuerung der Apollo-Kapsel zuständig war, Thomas Stafford und Gene Cernan durchgeführt, gelang es als erster Apollo-Mission sich mit der Landefähre bis auf 8 Meilen der Mondoberfläche zu nähern. Durch diesen Erfolg und die bei der Mission entstandenen Fotos wurde die Öffentlichkeit in der USA in große Euphorie versetzt.

Die Flugbahn von Apollo 11 beim erfolgreich durchgeführten Mondflug.

Mit Apollo 11 gelang dann was Präsident Kennedy zwei Jahre zuvor versprochen hatte: der erste Mensch, ein Amerikaner, betrat den Mond. Um 21 Uhr 18 MEZ am 20.7.69 landete das LM mit den Astronauten Neil Armstrong und Edwin Aldrin, als den ersten Menschen, auf dem Mond. Die Mission war am 16.Juli 1969 von Cape Caneveral aus gestartet. Als die Mondumlaufbahn erreicht war blieb Michael Collins in der Kommando-und Servicekapsel „Columbia“, während Aldrin und Armstrong ins LM umstiegen und sich für die Mondlandung am Rande des Mare Tranquillitatis bereit machten. Um 3 Uhr 56 war es, nach geglückter Landung dann soweit; Neil Armstrong betrat als erster Mensch, mit dem mittlerweile historischen Satz: „Dies ist ein kleiner Schritt für einen Menschen, aber ein großer Schritt für die Menschheit“, den Mond. Bald gesellte sich auch Edwin Aldrin zu Armstrong und gemeinsam sammelten sie 21 Kg Mondgestein, fotografierten und führten ein Windexperiment durch.

Edwin Aldrin betritt, am 20.07.

1969, als zweiter Mensch den Mond.

Außerdem installierten sie einen Seismographen, einen Laserreflektor und legten zum Gedenken an die Astronauten von Apollo 1 deren Crewaufnäher auf dem Mond ab. Millionen von Fernsehzuschauern verfolgte dieses Ereignis, mit welchem die Sowjets laut Kennedy: „beim Rennen um den Mond“ geschlagen wurden. Ohne Probleme startete die Aufstiegsstufe, nach einer Ruhepause von mehreren Stunden nach dem Mondspaziergang, mit den beiden Astronauten. Nach geglücktem Andockmanöver an die Kommandokapsel, wurde die Aufstiegsstufe abgesprengt, und der Rückflug zur Erde wurde angetreten. Nach einer problemlosen Wasserung, am 24. Juli, im Pazifischen Ozean in der Nähe von Hawaii wurden die Astronauten wie Helden gefeiert. Wegen einer möglichen Vergiftung der Erde durch lebende Mondorganismen mussten die Astronauten

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mit Schutzanzügen aus der Kapsel steigen und eine dreiwöchige Quarantäne über sich ergehen lassen. Durch den Erfolg dieser Mission übernahm die USA endgültig die Führung in der Raumfahrt und erreichte damit gleichzeitig auch den Höhepunkt in der Geschichte der NASA und der bemannten Raumfahrt.

Mit Apollo 12, durchgeführt von Charles Conrad, Alan L. Bean und Richard F. Gordon , sollte bewiesen werden das es der NASA möglich war punktgenau auf dem Mond zu landen. Dazu wurde versucht direkt neben der 1967 gelandeten Surveyor 3 Sonde zu landen. Dies gelang, am 19.November 1969, und da es Millionen Livezuschauer an den Fernsehgeräten in Amerika gab konnte diese Mission als erfolgreich gewertet werden.

Der Start der Apollo 13 Mission, am 11. April 1970.

Bei Apollo 13 kam es beim Apollo Programm erstmals seit Jahren zu einem totalen Pannenflug. Apollo 13 startete am 11.April 1970 mit den Astronauten James Lovell, Fred Haise und John Swigert. Während des Fluges zum Mond explodierten zwei Sauerstofftanks, so dass die geplante Mondlandung nicht stattfinden konnte. Die Crew musste in die Landekapsel umsteigen um den Sauerstoff in der Kommandokapsel zu sparen, doch auch die Versorgung mit Energie war ein Problem, so dass alle nicht überlebensnotwendigen Geräte abgeschaltet werden mussten. Doch der Crew gelang das schon für unmöglich gehaltene: sie wasserte am 17 April 1970 sicher im Südpazifik. Am Ende wurde die Mission zum Beweis dafür genommen das es der NASA möglich war selbst mit größten Schwierigkeiten fertig zu werden. Am 31.Januar 1971startete Apollo 14 um die Mission von Apollo 13 auszuführen. Die Astronauten Edgar Mitchell und Alan Shepard landeten sicher in der zerklüfteten Frau-Mauro-Region, während Stuart Roosa in der Kommandokapsel blieb. Nachdem die Astronauten 41Kg Mondgestein gesammelt hatten kehrten sie am 9.Februar 1971 sicher zur Erde zurück.

Apollo 15, die am 26.Juli 1971 , mit David Scott, James Irwin und Alfred Worden gestartet wurde, war die erste Mission die ein 1PS starkes Mondauto an Bord hatte. Es war eine sehr wissenschaftlich orientierte Mission, die unter anderem Bohrungen an der Mondkruste vornahm und 91Kg Mondgestein sammelte. Sie kehrte am 17.August 1971 zur Erde zurück.

Das Mondauto der Apollo 16 Mission im Einsatz.

Am 16.Apil 1972 starteten John Young, Charles Duke und Ken Mattingly mit Apollo 16 zum Mond. Sie erforschten das Descartes-Hochland und die Caylay-Ebene. Insgesamt verbrachten sie 20 Stunden und 14 Minuten auf dem Mond, bevor sie sicher zur Erde zurückflogen.

Mit der Apollo 17 Mission ,welche vom 6. bis zum 19.Dezember 1972 im All war, und die von Ronald Evans, Eugene Cernan und Harrison Schmitt absolviert wurde, wurde das Apollo-Programm erfolgreich beendet. Diese Mission erlebte einen 13tägigen suborbitalen Flug. Während diesem landete das LM mit Cernan und Schmitt auf dem Mond auf diesem verbrachten sie 22 Stunden bevor sie zur Erde zurückkehrten. Das Apollo Programm ist wie schon gesagt als das Erfolgreichste in die Geschichte der Raumfahrt eingegangen. Dies ist meiner Meinung nach auch gerechtfertigt, da die NASA mit diesem Programm nicht nur bewies hat das sie mit extremen Schwierigkeiten und unvorhergesehenen Problemen, wie bei Apollo 13, fertig werden kann, sondern auch eine gelungene und gute Öffentlichkeitsarbeit leistete. Die hohen Kosten dieses Projektes und die fehlenden Ziele ließen jedoch die Bereitschaft der Regierung hohe Summen in die Raumfahrt zu investieren sinken, da sie außer des Popularitätsbonus keine weiteren Vorteile aus den Missionen ziehen konnte. Die NASA musste sich nun mit dem ständig kleiner werdenden Budget begnügen und konnte daher nur noch kleinere Projekte in Angriff nehmen.

Das Space Shuttle, auch Weltraumtaxi genannt.

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Doch sollte das Apollo Projekt nicht das letzte bemannte Raumprogramm der NASA bleiben.

Nach erfolgreicher Beendigung des Apollo-Programms, wurde am 3. Januar 1972 das Shuttle-Programm von Präsident Nixon auf den Weg geschickt. Ziel dieses Projektes war es auf den Grundlagen früherer Ergebnisse der NASA und der Air Force einen wiederverwendbaren Raumgleiter zu entwickeln und zu bauen. Nach zweijähriger Bauphase, am Air Force Plant 42, erlebte das erste unbemannte Shuttle, die „Enterprise“, im August 1976 seinen Jungfernflug. Dieser erfolgte jedoch nur innerhalb der Atmosphäre, da die Mission nur dem Test der Aerodynamik, der Landungs-und der Montagetechnik vorbehalten war.

Am 12. April 1981 erfolgte, durch die „Columbia“, dann der erste suborbitale Flug eines „Space Shuttles“. Unter anderem waren die Raumfahrt-Veteranen John Young und Robert Crippen an Bord der „Columbia“, der es als erstem Raumtransporter gelang die Erdatmosphäre zu verlassen.

Außer der „Enterprise“ und der „Columbia“, wurden noch 4 weitere Shuttles, die „Challenger“ 1983, die „Discovery“ 1983, die „Atlantis“ 1985 und die „Endeavour“ 1991, in Betrieb genommen.

Die Explosion des „Challenger“-Shuttles im Jahr 1986.

Am 28. Januar 1986 kam es beim Start der „Challenger“, nur 73 Sekunden nach dem Start, zur Katastrophe. Bei einer Explosion an Bord wurde das Shuttle vollkommen zerstört, wobei die gesamte 7-köpfige Besatzung ihr Leben verlor. Nach genauen Untersuchungen der Unfallumstände kam heraus das es auf Grund eines Leckes in einer Dichtung zu der Explosion kam. Des weiteren kam heraus das ein NASA-Ingenieur schon vor dem Start auf dieses Problem hingewiesen hatte, was die NASA auf Grund des öffentlichen Interesses an dem Flug, es war der 25. eines Space Shuttles, jedoch nicht berücksichtigte. So kam es nach jenem Unglücksflug STS-51L zu einem zweijährigem Stop des Shuttle-Programms, welches erst mit dem Start der „Discovery“, am 29. September 1988, wieder aufgenommen wurde.

Mit Ausnahme der „Challenger“-Katastrophe kann das Shuttle-Programm als erfolgreich und notwendig betrachtet werden. Beste Rechtfertigungen für das Programm ist die Vielzahl an Erfolgen bei der Reparatur von Satelliten und die Reparatur des Weltraumteleskops Hubble.

Außerdem konnten mit dem Space Shuttle erfolgreich Satelliten und Weltraumlabore in die Umlaufbahn der Erde gebracht werden.

Auch meiner Meinung nach ist das Shuttle-Programm ein Programm mit Beispielcharakter, da es hierbei nicht nur gelungen ist die Kosten minimal zu halten, sondern auch ein immer wieder verwendbares Raumfahrzeug entstanden ist, das durchaus auch von kommerziellem Nutzen war.

Die Skylabstation in der Erdumlaufbahn.

Das bisher letzte bemannte Projekt, dass von der NASA auf den Weg geschickt wurde ist das Skylab Projekt. Hierbei handelt es sich um ein kleineres Programm, welches die erste amerikanische Weltraumstation entwickeln und ins All schicken sollte. An Bord dieser sollten dann wissenschaftliche, technisch und medizinische Versuche durchgeführt werden.

Der Start der Station erfolgte im Mai 1973. Im selben Jahr erfolgten drei bemannte Flüge zum Skylab, welche erfolgreich diverse Experimente an Bord durchführten. Am 11. Juli 1979 stürzte das Skylab, nachdem nur diese drei Crews an Bord waren, ins dünn besiedelte australische Hinterland.

Dieses Programm war rein wissenschaftlich orientiert und ist deshalb nie groß ins Interesse der Öffentlichkeit gerückt. Doch auch dieses Programm lieferte für die Wissenschaft hilfreiche Erkenntnisse und kann deshalb als erfolgreich betrachtet werden.

Die gesamte bemannte Raumfahrt der USA unterlag zu einem großen Teil den Umständen der jeweiligen Zeit und der Freigiebigkeit der jeweiligen Regierung des Landes. So wurden zum Beispiel zur Zeit des Höhepunkts des kalten Krieges in den sechziger und siebziger Jahren Rekordsummen in die bemannte Raumfahrt investiert. Außerdem hing viel von den Erfolgen der einzelnen Projekte ab. Doch hat die NASA mit ihren Erkenntnissen aus der bemannten Raumfahrt maßgeblich zu unserem heutigen Bild vom Weltraum beigetragen. Die bemannte Raumfahrt der USA hat zwar viel Geld gekostet hat jedoch das in sie investierte fast immer durch konkrete Ergebnisse und wissenschaftlichen Fortschritt zurückgegeben, weswegen sie so wichtig für den Fortschritt der USA gewesen ist.

II. 1. b. Unbemannte Missionen

Im Jahr 1969 wurde das erste von der NASA ins Leben gerufene Projekt, bei dem eine Sonde durch den Planetoidengürtel hinter dem Mars geschickt werden sollte, gestartet. Es ging darum die Sonden Pioneer 10 und 11 zum Jupiter und danach weiter zum Saturn zu senden. Nachdem die Probleme der Funkverbindung und der Energieversorgung vom Ames Research Center gelöst wurden, erfolgte am 2. März 1972 der Start von Pioneer 10 und etwa ein Jahr später, am 5. April 1973, der Start von Pioneer 11.

Schema der Pioneer 10 Sonde.

Am 3. Dezember 1973 erreichte Pioneer 10 den Jupiter und schoss aus einer Entfernung von nur 130.000km Fotos vom Planeten. Ebenso kamen etliche wissenschaftliche Instrumente zum Einsatz die auf die Beschaffenheit des Planeten schließen ließen. Doch schon bald wendete Pioneer Jupiter den Rücken und machte sich daran die Sonnenwinde zu erforschen.

Als Pioneer 11 den Jupiter erreichte schoss er die ersten genaueren Fotos des roten Fleckes auf dem Jupiter. Danach flog Pioneer 11 zum Saturn weiter, wo die Sonde am 1. September 1979 anlangte und zwei neue Monde entdeckte. Zur Verwunderung der NASA erwiesen sich Pioneer 10 und 11 als extrem langlebig, so dass ihnen bald neue Aufgaben zugedacht wurden. Beide Sonden hatten das Sonnensystem schon lange verlassen als die Missionen, die von Pioneer 10 1992 und die von Pioneer 11 1995, offiziell beendet wurden.

Doch eine Aufgabe haben die beiden Sonden immer noch den sie führen eine Tafel mit dem Abbild des Menschen, unserem Standpunkt im Universum und der Darstellung eines Wasserstoffatoms mit sich, die einer intelligenten Lebensform außerhalb unseres Sonnensystems von unserer Existenz berichten sollen.

Nach den Pioneer Sonden war Mariner10 die nächste größer angelegte Mission einer Sonde, die im November 1973 gestartet wurde. Das Ziel der Sonde waren der Merkur und die Venus.

Die Venus erreichte Mariner 10 am 5. Februar 1974 und funkte über 3.600 Bilder zur Erde und war außerdem die erste Sonde die das heute oft genutzte „Swing By“ System nutzte, bei welchem die Anziehungskraft der Venus für den Weiterflug zum Merkur genutzt wurde.

Diesen erreichte die Sonde im März 1974 und kartographierte fast die Hälfte der Oberfläche des Planeten. Dabei wurde entdeckt das der Merkur ein von Kratern überzogener Planet ist. Zum Abschluss seiner Mission trat Mariner in eine Umlaufbahn um die Sonne ein um im September weitere Aufnahmen des Merkurs zu machen. Schon in der Planungsphase der Pioneer-Missionen wurde bei der NASA an eine noch größere Mission gedacht, die Voyagersonden. Auf Grund einer nur alle 175 Jahre eintretenden Planetenkonstellation war es möglich alle Planeten vom Jupiter bis zum Neptun in einem relativ kurzem Zeitraum zu besuchen. Ursprünglich sollte es vier Voyager-Missionen geben, die auf Grund der hohen Kosten jedoch auf zwei reduziert wurden.

Voyager 1 startete am 20. August 1977 und Voyager 2 nur etwa drei Wochen später am 5. September 1977. Aufgrund der Planetenkonstellation und dem Nutzen des „Swing By“ Systems konnte Treibstoff gespart werden, so das die Sonden auch nach dem Passieren aller Planeten weiter in Benutzung bleiben konnten. Voyager 1 erreichte den Jupiter am 5. März 1979 und dann weiter zum Saturn den sie am 13. November 1980 erreichte. Von dort flog sie zum Ende des Sonnensystems

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weiter und sendete weitere Daten zur Erde.

Voyager 2 erreichte den Jupiter am 9. Juli 1979 und entdeckte den ersten Vulkanausbruch der außerhalb der Erde beobachtet wurde auf dem Jupitermond Io. Außerdem wurde die Eiskruste auf dem Mond Europa genauer untersucht und die Jupiterringe wurden von Voyager 2 entdeckt. Als Voyager 2 den Saturn am 26. August 1981 besuchte wurden die Saturnringe genauer untersucht und es wurde herausgefunden das sie aus der Kollision von Monden hervorgegangen sind. Uranus wurde am 24. Januar 1986 erreicht und dabei wurden 10 neue Monde entdeckt. Am 8. August 1989 passierte die Sonde den Neptun wobei auf der Oberfläche Winde von bis zu 2000km/h gemessen wurden.

Seit ihrer erfolgreichen Erfüllung des Auftrages setzen die Sonden ihren Flug in den interstellaren Raum fort auf welchem sie noch einige Jahrzehnte Daten zur Erde senden werden. Mittlerweile ist Voyager 1 das am weitesten von der Erde entfernte Objekt, welches von Menschen erbaut wurde, da sie Pioneer 10 schon überholt hat.

Aufnahmen der nördlichen Polarregion die von einer Vikingsonde geschossen wurden.

Die erste Missionen einer Sonde der NASA zum Mars waren die der Viking Sonden im Jahr 1976. Die Sonde bestand aus einem Orbiter, zum kartografieren der Oberfläche, und einem Lander, zur Suche nach Leben. Es gab zwei Viking Sonden die in kurzen Abständen zum Mars geschickt wurden.

Nach ersten Probebohrungen schien es als ob Leben auf dem Mars existieren würde, was allerdings bald bezweifelt wurde. Die Tatsache das die Test positiv ausgefallen waren ist entweder auf mitgeführte Einzeller von der Erde zurückzuführen oder auf einen Defekt im Testverfahren.

Eine andere Tatsache hielt die Welt jedoch in Atem, es wurde, von Viking, ein Felsen in der Cydonia-Region fotografiert, der wie ein menschliches Gesicht aussah. Einige Menschen vermuteten darin eine Botschaft einer ausgestorbenen Mars-Kultur. Doch heute weiß man das es sich bei der Erscheinung wohl um ein einmaliges Zusammenspiel von Licht und Schatten gehandelt hat. Außerdem führten die Viking-Lander einige Messungen der Atmosphäre des Mars durch.Das Viking-Programm wurde am 21. Mai 1983, nach etwa 8 Jahren, beendet. Die Magellan Mission startete am 4. Mai 1989 zur Venus, welche sie am 10. August 1990 erreichte. Die Sonde sollte den Planeten kartografieren und Informationen über die Gravitationskraft sammeln.

Die Kartografie wurde per Radar durchgeführt. Da die Mission jedoch Budgetkürzungen zum Opfer fiel dauerte sie nur bis ins Jahr 1994 und fiel sehr viel kleiner aus als zuvor geplant.

Am 18. November 1989 startete die deutsch-amerikanische Galileo Mission per Space

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Shuttle in Richtung Jupiter, um diesen genauer zu erforschen. Zum Schwung holen für seinen Flug zum Jupiter flog die Sonde bis zur Venus um das „Swing By“ System zu nutzen.

Im Juli1994 nahm die Sonde etwas einmaliges auf den Einschlag des Kometen Shoemaker Levy 9 auf dem Jupiter. Ein Jahr später im Juli 1995 wurde eine Atmosphärensonde in die Atmosphäre des Jupiters geschickt, welche Messungen der Dichte, der Strahlung und des Wetters unternahm. Außerdem wurden die Jupitermonde genauer untersucht, wobei unter anderem die Vulkanaktivität des Io genauer untersucht wurde. Doch der Mond mit dem größten Forschungswert ist wohl Europa, auf dem unter seinen Eisdecken Linien entdeckt wurden, welche Gezeitenströme seien könnten.

Die Sonde wird noch bis zum Ende ihrer Haltbarkeit nach Spuren von Leben auf Europa suchen und die Sonnenwinde zu erforschen.

Ende der 90er Jahre wurden zwei Missionen der NASA zum Mars gesendet. Den Anfang machte am 4. Dezember 1996 der Mars Pathfinder, welcher am 4. Juli 1997 auf dem Mars landete. Die Sonde war mit einem Rover bestückt der auf dem Mars kleine Distanzen zurücklegen konnte. Unter anderem wurde herausgefunden, dass der Mars oxidiert, da seine Oberfläche sehr eisenhaltig ist. Dies ist der Grund warum er uns rot erscheint. Die Mission wurde von einem riesigen Medieninteresse begleitet so dass die wissenschaftlich Arbeit in den Hintergrund zu rücken begann. Doch die wissenschaftlichen Ergebnisse waren nicht uninteressant, vor allem weil der Pathfinder höchstwahrscheinlich in einem ehemaligen Flussbett gelandet war, was die Steine, welche alle in eine Richtung ausgerichtet waren, belegen. Am 12. September 1997 erreichte die zweite Mission, der Mars Global Surveyor, den Mars. Die Sonde begann den Mars systematisch zu kartografieren. Dabei wurden große Höhenunterschiede auf dem Mars festgestellt, die bis zu 30km betragen. Außerdem wurden Spuren von flüssigem Wasser auf dem Mars entdeckt, welches in der Valles Marineris Region an die Oberfläche zu treten scheint. Dies war zuvor auf Grund des niedrigen Luftdrucks auf dem Mars für unmöglich gehalten worden.

Die teuerste Sonde die jemals ins All geschickt wurde ist die am 15. Oktober 1997 gestartete Cassini-Huygens Sonde die sich auf dem Weg zum Saturn befindet den sie im Jahr 2004 erreichen soll.

Die Aufgaben der Doppel-Sonde sind unter anderem den Jupitermond Titan auf der Suche nach Leben genauer zu untersuchen. Außerdem soll der Jupiter genauer untersucht werden.

Die Sonde ist mit Kosten von 3,4Mrd. US$ nicht nur die teuerste Sonde sondern auch die schwerste und größte jemals von der USA gestartete Sonde.

Die unbemannten Raumfahrtprogramme der NASA erwiesen sich als weitaus wissenschaftsorientierter als die bemannten und brachten der Wissenschaft weitaus interessantere Ergebnisse als jedes bemannte Projekt der NASA. Doch auch die Öffentlichkeit zeigte Interesse besonders an den Marssonden. Die enormen Kosten die die weiten Entfernungen die es zurückzulegen galt mit sich brachten jedoch viele Projekte zu Fall oder ließen sie zu mindest weit kleiner ausfallen als geplant. Doch sind die Sonden ein nicht zu ersetzender Bestandteil in dem Prozess zur vollständigen Erforschung unseres Sonnensystems.

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II. 2. Russland

Die ehemalige Sowjetunion eröffnete am 4. Oktober 1957, mit dem Start von Sputnik 1, das Zeitalter der modernen Raumfahrt. Die Verwaltung und Entwicklung der russischen Weltraumforschung war, zu Zeiten der UdSSR, im Ministerium für Allgemeinen Maschinenbau angesiedelt. Die UdSSR ging mit einem technischen und wissenschaftlichen Vorsprung auf die USA in das Rennen den ersten Menschen in den Weltraum zu schicken.

Mit dem Start von Sputnik 1 begann eine Serie von Satellitenstarts der UdSSR. Sputnik 1 begleitete die Erde 21 Tage lang auf ihrem Weg um die Sonne und maß dabei kosmische Strahlung, Dichte und Temperatur im All. Diese Informationen wurden mit einem Kurzwellensignal von 20Mhz zur Erde gefunkt, welches überall zu empfangen war.

Am 3. November 1957 wurde der Satellit Sputnik 2, der 500kg wog, ins All geschickt. An Bord befand sich die Hündin Leika, welche als erstes Lebewesen gilt das den Weltraum erreichte, obwohl sie wahrscheinlich schon einige Sekunden nach dem Start auf Grund der enormen Hitzeentwicklung ums Leben gekommen ist.

Die Landetechnik der Sonden

Der Luna Missionen.

Der Sowjetunion gelang es am 12. September 1959 ebenfalls die erste Sonde zum Mond zu senden. 36 Stunden nach ihrem Start erreichte Luna 2 als erste Sonde den Mond konnte auf diesem jedoch nicht landen.

Dies gelang am 3. Februar 1966 als erster Sonde Luna 9, welche noch einige Bilder der Oberfläche zur Erde sendete bevor der Kontakt zur Erdstation endete. Weitere wichtige unbemannte Missionen der UdSSR zum Mond waren Luna 16 der es, im September 1970, gelang 113 Gramm Mondgestein in einem versiegelten Behälter zur Erde zurückzusenden, und Luna 17 die das erste selbstfahrende Mondauto, Lunochod 1, zum Mond brachte, welches mit Hilfe von Sonnenbatterien 10,5km auf dem Mond zurücklegte und Fernsehbilder zur Erde sendete.

Im Zeitraum von 1960 bis 1962 begann die UdSSR Sonden zum Mars zu senden, wobei jedoch alle Versuch fehlschlugen. Erst Ende November 1971 gelang es der Sonde Mars 2 in die Umlaufbahn des Mars einzuschwenken. Die Sonde setzte am 27. November eine Landefähre aus, bei der jedoch die Bremssysteme versagten, so dass sie eine Bruchlandung auf dem Mars hinlegte. Erfolgreicher war Mars 3 welche die Umlaufbahn um den Mars wenige Tage nach Mars 2 erreichte. Sie setzte ihre Landefähre am 2. Dezember 1971 aus, welche erfolgreich auf dem Mars landete. Der Kontakt zwischen Landefähre und Orbiter brach jedoch schon nach 30 Sekunden ab, so dass nur noch der Orbiter zur Erforschung des Mars genutzt werden konnte.

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Anfang der 70er Jahre gelang es der UdSSR erstmals die dichte Venusatmosphäre zu durchdringen. Venera 7, im August 1970 gestartet, erreichte die Venusatmosphäre und sendete Daten von 23 Minuten Temperaturmessungen zur Erde. Im Oktober 1975 setzten Venera 9 und 10 je ein Landegerät auf der Venus ab, welche die ersten Photos der Venusoberfläche zur Erde sendeten. Am 1. bzw. 5. März erreichten Venera 13 und 14 die Venus. Ihre Landegeräte untersuchten die chemische Zusammensetzung des Bodens und der Atmosphäre.

Es wurde ein Oberflächendruck von 8 900 Kilopascal, was 88 Atmosphären entspricht, gemessen und eine Bodentemperatur von 460°C festgestellt.

Die gesamte unbemannte Raumfahrt der UdSSR war großen Schwankungen unterlegen, welche reine Prestigegründe gegenüber der USA zur Grundlage hatten. So waren die Anfangsjahre der unbemannten Raumfahrt Russlands durchaus erfolgreich. Russland war der USA sowohl technologisch als auch in Sachen des Know Hows weit voraus. Doch sobald es der USA durch das höhere Budget gelungen war mit der UdSSR gleichzuziehen und diese mit dem Apollo Projekt endgültig hinter sich zu lassen, wurde die unbemannte russische Raumfahrt auf ein Minimum reduziert und bald darauf fast ganz eingestellt.

Die bemannte Raumfahrt der UdSSR wurde mit einem bis heute der Geheimhaltung unterlegenden Projekt zwischen 1957 und 1959 gestartet, bei dem aus ungeklärten Gründen drei Piloten ums Leben kamen.

Juri Gagarin an Bord von Wostok 1.

Doch schon am 12. April 1961 war es Juri Gagarin dem es mit Wostok 1 gelang als erster Mensch das Weltall zu erreichen. Durch diesen Flug wurde er zum gefeierten Volkshelden und die UdSSR demonstrierte der Welt ihren Vorsprung in der Raumfahrt. Am 6. August 1961 startete German Titow mit Wostok 2 zum zweiten Raumflug eines Menschen, bei welchem er die Erde 17 mal umrundete. Doch die Demonstration der russischen Leistungsfähigkeit in der Raumfahrt ging noch weiter. Alexej Leonow unternahm am 2. März 1965 während seines Fluges mit Woschod 2 den ersten Weltraumspaziergang eines Menschen.

Doch dies sollte auch schon der letzte Triumph der UdSSR über die USA gewesen sein, da man nach diesen Erfolgen nicht mehr mit der USA mithalten konnte. So wurde das Wostok/Woschod Programm nach nur 6 Missionen beendet.

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Um beim „Wettlauf um den Mond“ mit der USA mithalten zu können, musste eine neue leistungsfähigere Rakete entwickelt werden. Die sogenannte Sojus-Rakete wurde aus der Wostok weiterentwickelt. Doch schon beim Start von Sojus 1, am 23. April 1967, kommt es zur Katastrophe, als sich bei der Rückkehr in die Erdatmosphäre die Fangleinen verwickeln und die Kapsel ungebremst auf die Erde stürzt. Wegen dieses Unglückes und des technischen Rückstands kam es nie zu einem bemannten Mondflug und das Programm wurde 1970 eingestellt, nachdem Sojus 9 noch einen Langzeitflugrekord, von fast 18 Tagen, aufgestellt hatte.

Nach diesem völligen Fehlschlag wurde das Saljut-Programm ins Leben gerufen. Ziel dieses Programms war es mehrere Raumstation in die Erdumlaufbahn zu schicken auf der Astronauten eine Zeit lang leben und experimentieren konnten. Die Station Saljut 1 wurde am 19. April 1971 ins All gebracht und das erste mal im Juni 1971 bemannt. Weitere sechs Stationen folgten, von denen Saljut 6 und 7 am erfolgreichsten arbeiteten. An Bord von Saljut 6 war auch Siegmund Jähn, der erste Deutsche im All. Doch sollte das Saljut-Programm nur die Vorstufe eines weit größeren Projektes sein.

Am 20. Februar 1986 wurde, mit dem Start des Kernmoduls, der Grundstein für eine Raumstation gelegt, die bis über die Jahrtausendwende hinaus im All bleiben sollte. Die Besatzung der Mir wurde per Sojus-Kapsel ins All gebracht. Am Kernmodul war Platz für weitere 6 Module, welcher als erstes vom Kwant 1 Modul am 9. April 1987 genutzt wurde. An Bord dieses Moduls konnten astronomische Beobachtungen und Experimente durchgeführt werden. Zwei Jahre später dockte Kwant 2, in welchem Erdbeobachtungen durchgeführt werden konnten, an das Kernmodul an. Es folgten Kristal, das als Stauraum genutzt wurde aber auch als orbitales Gewächshaus dienen konnte, Spektr, das zur Erforschung der Erde und deren Atmosphäre diente, sowie das Prioda Modul, welches ebenfalls zur Erforschung des Erdwetters diente. An Bord der Mir wurde ein Weltraumverweilrekord von 437 Tagen, durch den Russen Waleri Poljakow, aufgestellt. Nach dem Zusammenbruch der UdSSR wurde die Mir auch den Amerikanern geöffnet und zum Andocken des Space Shuttles wurde ein neues Modul angefügt. Nach mehreren Pannen an Bord der Mir Ende der 90er Jahre hatte die Station ausgedient. Am 23. März 2001 wurde die Station nach 15 Jahren im All kontrolliert im Pazifik zum Absturz gebracht. Durch die Zusammenarbeit zwischen Russen und Amerikanern an Bord der Mir wurde Russland enger in den internationalen Staatenverbund eingebaut und ist heute zu einem wichtigen Partner der USA und der Europäer geworden. Das gesamte russische Raumfahrtprogramm ist jedoch durch Misswirtschaft und Verantwortungslosigkeit gezeichnet, so dass man trotz einiger Erfolge in den Anfangsjahren der russischen Raumfahrt den Eindruck gewinnt, dass Russland oft undurchdacht und mit einem hohen Risiko handelte. Doch ist die russische Raumfahrt auch ein Beispiel wie man mit minimalem Budget große Erfolge wie den ersten Menschen im All erreichen konnte.

II. 3. Andere Staaten

Europa erkannte Anfang der 60er Jahre wie wichtig ein eigenes Raumfahrtprogramm war, um nicht den technologischen Anschluss gegenüber Amerika und der UdSSR zu verlieren. Die ELDO, zuständig für die Entwicklung der Raketen, und die ESRO, zuständig für die Erforschung des Weltraums, waren die beiden ersten Organisationen die die europäischen Staaten gemeinsam zur Erforschung des Weltraums gründeten. Doch erwies sich die

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Zusammenarbeit der europäischen Staaten als schwieriger als erwartet. So wurde 1973 mit der Gründung der ESA ein neuer Anfang gewagt. Die Raketenstartanlage der ESA, die in den 60er Jahren von Frankreich erbaut wurden, befinden sich in Kourou einer Stadt in Französisch Guayana.

1973 begann Europa mit der Entwicklung der Trägerrakete Ariane, welche in der Lage seien sollte 1.700kg an Lasten ins All zu befördern. Ihren Jungfernflug erlebte die Rakete am 24.Dezember 1979 nach zwei abgebrochenen Versuchen. Am 15.Juni 1988 fand der Erstart der Ariane 4 Rakete statt. Diese Rakete ist, ob ihrer Zuverlässigkeit, heute noch im Einsatz. Am 30.Oktober 1997 absolvierte die erste Ariane 5 Rakete, nach einem gescheiterten Versuch, ihren erfolgreichen Jungfernflug. Nach 10jähriger Entwicklungsphase war es der ESA gelungen eine Rakete zu entwickeln die in der Lage ist ca. 6,5 Tonnen Nutzlast ins All zu befördern.

Mit dieser Trägerrakete gelang es der Europäischen Raumfahrtgesellschaft ihre Stellung als Marktführer, auf dem Gebiet der kommerziellen Satellitenstarts, weiter auszubauen. So hat die ESA es geschafft sich innerhalb von nur 30 Jahren in ein Unternehmen zu entwickeln das nicht nur Gewinne abwirft, sondern bei dem heute sogar die Amerikaner ihre kommerziellen Satelliten starten lassen.

Doch eines hat die ESA bis heute nicht geschafft den Einstieg in die bemannte Raumfahrt. 1987 war ein Einstieg geplant doch wurde dieser auf Grund der schlechten konjunkturellen Lage einiger Mitgliedsstaaten nie realisiert.

Zur gleichen Zeit wie Europa erkannte Indien die Wichtigkeit eines Einstiegs in die Weltraumforschung. Nach dem anfänglich das Energieministerium für die indische Raumfahrt zuständig war, wurde Anfang der 70er Jahre die ISRO gegründet die sich nun dieser Aufgabe annahm.

Die ersten Schritte machte Indien auf dem Gebiet der Satellitenforschung. Doch war man dabei auf die Trägerraketen anderer Staaten angewiesen. In den ersten Jahren kooperierte man mit der UdSSR, doch schon Mitte der 80er Jahre wich man auf die verlässlicheren europäischen Raketen aus.

1992 stellte Indien ihre erste eigene Trägerrakete fertig, die in der Lage war 150kg Nutzlast ins All zu befördern.1996 folgte die PSLV, welche schon 1 Tonne Lasten ins all bringen konnte. Die neuste indische Rakete ist die vierstufige GSLV, die 2,5 Tonnen transportieren kann.

Anders als Europa sind die indischen Raketen bisher nur für den Transport von nationalen Satelliten genutzt wurden, wodurch die ISRO auf die Gelder der Regierung angewiesen ist und deshalb ist die indische Raumfahrt auch als eher unbedeutend einzustufen.

Dagegen ist China ein Staat dessen Bemühungen in Sachen Raumfahrt durchaus ernst zunehmen sind. Schon Mitte der 60er Jahre begann China mit der Entwicklung der Trägerrakete „Langer Marsch“, die ihren Jungfernflug im Jahre 1970 mit einem Satelliten an Bord hatte. Mit der Weiterentwicklung der Rakete erreichte China einen Zuwachs der Kundschaft zur Nutzung ihrer Trägerraketen. So gehören heute auch große amerikanische Konzerne zu den Kunden Chinas.

Seit den 70er Jahren wird von einem chinesischen Programm zur bemannten Raumfahrt gemunkelt. So wurde berichtet das die Chinesen mit Russland bei der Entwicklung der Sojus sowie der Buran Programme kooperieren wollte.

Auf der internationalen Raumfahrttagung erklärte China das es noch vor Ende dieses oder zu Beginn des nächste Jahrhunderts bemannte Starts sowie einen Monderkundungsflug durchführen wolle. So ist mit dem Projekt 921 ein Programm ins Leben gerufen worden

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das es zum Ziel hat bis 2005 einen bemannten Flug ins All durchzuführen. Die Chinesen sind in der Raumfahrt in den letzten Jahren engagierter als alle anderen Nationen. Auf Grund der kommerziellen Nutzung ihrer „Langer Marsch“ Raketen und dem großen technologischen Aufwand ist es nicht unwahrscheinlich das China ihr Ziel einer Mondlandung erreichen wird.

Ebenso wie China und Indien engagiert sich Japan in der Raumfahrt. Die ersten Schritte wurden in den 70er Jahren mit der N-I gemacht. Diese Trägerrakete war in der Lage 350kg Nutzlast in den Orbit zu bringen.

Die erste japanische Großrakete war die 1981 fertiggestellte H-I. Sie konnte einen bis zu 550kg schweren Satelliten ins All bringen. Diese Rakete wurde weiterentwickelt, so dass 1994 die H-II fertiggestellt wurde die eine Last von bis zu 2 Tonnen ins All befördern konnte. Heute wird weiter an einer Verbesserung der H-II Rakete gearbeitet, damit sie im internationalen Wettbewerb konkurrenzfähiger wird.

Doch hat die japanische Raumfahrt in den letzten Jahren größere Budgetkürzungen hinnehmen müssen, so dass viele Projekte eingestellt oder gestoppt werden mussten. Insgesamt kann man jedoch sagen das die ehemals „Kleinen“ in Sachen Raumfahrt immer mehr zu den USA und Russland aufschließen. Besonders Europa ,mit ihrem Arianeprogramm, und China sind auf einem guten Weg gegenüber der USA konkurrenzfähig zu werden.

III. Raumfahrttechnik

III. 1. Satelliten 2

Satelliten sind für die Menschheit eine große Erleichterung. Es gibt sie mit vielen verschiedenen Funktionen. Der am schnellsten wachsende Zweig sind die Telekommunikationssatelliten, so kann man zum Beispiel mit Verwandten auf der ganzen Welt telefonieren. Die Wettersatelliten ermöglichen den Meteorologen eine Vorhersage für das Wetter der nächsten Tage zu machen. Die Navigationssatelliten machen die Meere sicherer, da man die Schiffe jetzt schon bis auf zehn Meter genau orten kann. Die Erderkundungssatelliten können nicht nur dreidimensionale Bilder der Erdoberfläche machen, sondern auch den Umweltzustand der Erde dokumentieren, Erntevorhersagen machen und die Vegetation beobachten. Aufklärungssatelliten können Aufnahmen bis auf einen Meter genau machen.

Satelliten müssen sich nach wenigen Stunden im All, die sie mit einer Batterie versorgt werden, selber den erforderlichen Strom zuführen. Dieses tun sie durch Sonnenpaddel. Früher wurden Satelliten mit Hilfe von Atomreaktoren mit Strom versorgt. Doch wenn diese „beseitigt“ wurden, war das Einschlagsgebiet des Satteliten immer radioaktiv verseucht. Diese Stromversorgung wird heute nur noch bei Sonden eingesetzt, die so weit in den Weltraum fliegen, dass sie durch Sonnenenergie nicht mehr so viel Strom produzieren können um sich selber funktionsfähig zu halten. Abweichungen von ihrer vorgegebenen Bahn werden von der Erde aus korrigiert. Ein Satellit fliegt mit 7,8 km pro Sekunde um die Erde. Sie umkreisen die Erde also in 90 -100 Minuten. Zum Aufladen der Batterie bleiben also immer etwa 45 Minuten, da der Satellit die anderen 45 Minuten auf der Nachtseite der Erde ist. Die Satelliten müssen immer eine bestimmte Betriebstemperatur haben. Um diese zu gewährleisten ist der Satellit mit einer glänzenden, sonne reflektierenden Folie beschichtet

² Informationen: Esser (1999), S. 67 ff. + Macheitschke (1989), S. 98 ff.

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und gut isoliert. Der Temperaturunterschied zwischen Sonnen- und Nachtseite beträgt mehrere hundert Grad Celsius.

III. 3. Raketen 3

III. 3. a. Anfänge der Raketen

Die erste „Rakete“ ist möglicher Weise durch Zufall von den Chinesen erfunden worden. Diese warfen zur Besänftigung der Götter mit Sprengstoff gefüllte Bambusstäbe ins Feuer, die dann unter lautem Krachen explodierten. Sie setzten 1232 das erste Mal Raketen als Kriegswaffen ein. Die mit Sprengstoff gefüllten Bambusstäbe wurden auf Pfeile gebunden. So flogen diese natürliche um einiges weiter als die Pfeile der Gegner. Außerdem wurden die Pfeile durch dieses Verfahren auf Kurs gehalten.

Johann Schmidlap kam im 16. Jahrhundert auf die Idee mehrstufige Raketen zu bauen, um die Flughöhe zu erhöhen. Nachdem die erste Stufe ausgebrannt war, sollte die

nächste gezündet werden. Dies ist auch heute noch das Prinzip auf dem die meisten Raketen basieren.

1720 konstruierte der niederländische Professor Willem Gravessande, das erste Auto, welches das Rückstoßprinzip in Form von Wasserdampf nutzte.

1792 und1799 setzten die Inder mit Erfolg militärische Raketen gegen die Briten ein. Mit Hilfe der Newtonschen Gesetze begann man im 19. Jahrhundert auf wissenschaftlicher Basis an Raketensystemen zu forschen und nicht mehr nur auszuprobieren. Der letzte entscheidende Schritt in der Raketentechnik vollzog sich im 20. Jahrhundert. Durch diesen wurde es möglich zum Mond zu fliegen und den Weltraum zu erforschen.

III. 3. b. V1- und V2-Raketen 4

Die "V1"- und die "V2"-Raketen waren rein militärische Raketen. Sie wurden im Zweiten Weltkrieg von den Deutschen eingesetzt. Die "V1"- und "V2"-Raketen startete senkrecht aus einer Startrampe und waren relativ zielgenau. Sie verbrannten innerhalb von sieben Sekunden eine Tonne Treibstoff und waren effektive Waffe, die ganze Häuser zerstören konnten. Diese Raketen wurden hauptsächlich in deutschen Konzentrationslagern gebaut.

³ Abbildungen 1 - 7: http://www.trekzone.de/cgi-bin/tzn/nph-tzn.cgi?name=is.launchpad&file=main Informationen: Esser (1999), S. 37 ff.

⁴ Informationen: Esser (1999), S. 43 ff.

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III. 3. c. Atlas/Agena

Die "Atlas"- bzw. "Agena"-Raketen werden hauptsächlich zum Transport von Sonden und Satelliten in den Weltraum genutzt. Sie ist eine zweistufige Rakete mit Flüssigkeitstriebwerk, Die "Agena"-Rakete beförderte einen Satelliten in das Weltall, der Bilder für den Landeplatz des ersten Mondprogramms machen sollte.

Technische Daten:

Stufen 2 Höhe 26,4 m (Atlas/Agena A); 28,2m (Atlas/Agena B) Durchmesser 4,9 m Startschub 164,1 t Startgewicht 123,5 t (A); 130 t (B) Treibstoffgewicht 115,6 t (A); 122,1 t (B) Max. Nutzlast 1,2 t (A); 1,8 t (B) Erster Start 26.02.1960 Letzter Start 1968 Treibstoff 1. Stufe: RP-1 (Kerosin) / LOX (Flüssigsauerstoff) 2. Stufe: Salpetersäure / UDMH (Unsymmetrisches Dimethylhydrazin)

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III. 3. d. Buran

Die "Buran"-Rakete wurde von den Russen entwickelt und ähnelt äußerlich stark einem Space Shuttle. Von der Rakete erhoffte man sich eine Senkung der Startkosten und eine Vorherrschaft in der bemannten Raumfahrt. Die Inbetriebnahme der "Buran"-Rakete erfolgte erst 10 Jahre nachdem die USA ihre ersten Space Shuttles auf dem Markt hatte. Dies ist damit zu begründen, dass die Russen sich nach ihrem gescheiterten Mondprogramm auf die Konstruktion einer Raumstation konzentrierten.

III. 3. e. Sputnik

Die Raumfahrtnationen haben Russland eine lange Zeit nicht zugetraut eine Rakete zu entwickeln, die einen Satelliten in die Erdumlaufbahn befördern könnte. Daher verblüfte der Start von "Sputnik" 1 am 4. Oktober 1957 den Rest der Welt. Der Satellit bestand lediglich aus einer verschlossenen Kugel mit einem Sender darin, dessen Radiosignale auch in den USA empfangen werden konnten. Die UdSSR entschied sich einen so einfachen Satelliten zu entwickeln, da man ein Zuvorkommen der USA befürchtete. Der Start des ersten amerikanischen Satelliten verzögerte sich weiter, als die Trägerrakete auf der Startrampe explodierte. Gleichzeitig gelang es im gegnerischen Lager mit "Sputnik 2" das erste Lebewesen, die Hündin Laika, ins All zu schicken. Erst 1958 schafften es die USA ihren ersten Satelliten, der allerdings einen leistungsstärker als "Sputnik 1" war, zu starten.

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Technische Daten:

Stufen 2 Höhe 47 m Durchmesser 2,7 (1. Stufe); 2,95 m (2. Stufe) Startschub 4 x 790 kN Startgewicht 267,7 t Treibstoffgewicht 246,2 t Max. Nutzlast 5327 kg über 6200 km Distanz Erster Start 15.05.1957 Letzter Start 27.02.1961 Treibstoff 1.+2. Stufe: LOX (Flüssigsauerstoff) / Kerosin

III. 3. f. Wostok

Mit der "Wostok"-Rakete wurden einige Nachteile seiner Vorgänger wettgemacht. So wurde vor allem die Nutzlast gesteigert, indem man eine dritte Stufe konstruierte. Verwendet wurde der Träger zuerst für den Start der "Luna"-Satelliten, dann auch zum Transport von bemannten und unbemannten "Wostok"-Kapseln. Mit der Verfügbarkeit anderer und besserer Raketen ging auch die Starthäufigkeit der Wostok zurück. Der letzte Start fand 1991 statt.

Technische Daten

Stufen 3 Höhe 51,53 m Durchmesser 2,68 (1. Stufe); 2,95 m (2. Stufe); 2,58 m (3. Stufe) Startschub 4 x 821 kN Startgewicht 281,375 t Treibstoffgewicht 269,475 t Max. Nutzlast 4730 kg in eine 200 km Bahn mit 65° Neigung Erster Start 23.12.1958 Letzter Start 12.05.1967 (letzter Start einer Wostok: 29.08.1991

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(Starts: 76, davon 14 Fehlstart, Zuverlässigkeit 81,5%)

III. 3. g. Kosmos

Die erste Version der Kosmos wurde1952-1956 entwickelt. Sie war für Silostarts ausgelegt, weswegen die ersten Satellitenstarts ebenfalls aus Raketensilos durchgeführt werden. Als erste sowjetische Trägerrakete wurden die lagerfähigen Treibstoffe Kerosin und Salpetersäure verwendet. Um den relativ geringen Schub dieses Gemisches auszugleichen mussten in der zweiten Stufe unsymmetrisches Dimethylhydrazin ⁵ (UDMH) und Flüssigsauerstoff verwendet werden.

So startete 1961 die erste "Kosmos"-Rakete mit dem Forschungssatelliten Kosmos-1. In den folgenden Jahren wurden tausende weitere Satelliten dieses Typs gestartet, allerdings wurde nur ein kleiner Teil von ihnen mit "Kosmos"-Raketen gestartet.

Technische Daten

Stufen 2 Höhe 25,8 m Durchmesser 1,65 m Startschub 635 kN Startgewicht 48,11 t Treibstoffgewicht 44,12 t Max. Nutzlast 420 kg in einen niedrigen Erdorbit Erster Start 26.10.1961 Letzter Start 18.06.1977

(Starts: 166, Fehlstarts 21, Zuverlässigkeit 87,3%) Treibstoff 1. Stufe: Salpetersäure / Kerosin 2. Stufe: UDMH / LOX (Flüssigsauerstoff)

⁵ Giftiger Stoff

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III. 3. h. N-1

Die Rakete hatte vier Stufen, von der jede mit dem gleichen Treibstoff, Flüssigsauerstoff und Kerosin, angetrieben wurde. Die maximale Nutzlast waren 70 t. Man hatte gehofft, sie später auf 95 t steigern zu können.

In der ersten Stufe waren dreißig Triebwerke untergebracht, die zweite besaß acht, die dritte vier und die Oberstufe nur noch eines. An ihrer Spitze sollte später die Mondlandefähre starten. Nach dem Scheitern der "N-1" wurde ihre dritte Stufe noch für die "Proton"-Rakete als Oberstufe genutzt.

III. 3. i. Proton 2

Die "Proton" gehört zu der Größten der sowjetischen bzw. heute russischen Raketen-Familie. Seit dem ersten Start 1965 wurde die Technik oft verbessert und weiterentwickelt. Raketen dieser Bauweise starten immer noch.

Im Wettlauf mit den USA sollte in der UdSSR die nötige Technologie für eine bemannte Mondlandung entwickelt werden. Da sich eine Verzögerung bei der eigentlichen Rakete für diese Mission, der "N-1", abzeichnete, wurde parallel eine andere Großrakete entwickelt. Die Entwicklung "Proton" der Sowjetunion zeigt viele Ähnlichkeiten mit manchen amerikanischen Raketen.

Die erste "Proton" startete am 16. Juli 1965 mit dem ersten Strahlungsmesssatelliten der "Proton"-Reihe und erhielt somit ihren Namen.

Die "Proton 2" ist die erste Entwicklungsstufe der "Proton"-Reihe. Sie transportierte lediglich die Satelliten "Proton 1", 2 und 3 in den Orbit.

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Technische Daten

Stufen 2 Höhe 32,1 m Durchmesser 7,4 m (1. Stufe); 4,1 m (2. Stufe) Startschub 8844 kN Startgewicht 585,41 t Treibstoffgewicht 541,14 t Max. Nutzlast 12,2 t Erster Start 16.07.1965 Letzter Start 06.07.1966

(Starts: 4, davon 1 Fehlstart, Zuverlässigkeit 75%) Treibstoff 1.+2. Stufe: UDMH / NTO

III. 3. j. Tsyklon 2

Die "Tsyklon" war eine Rakete mit zwei Stufen. Sie wurde schon 1969 durch eine verbesserte Version ersetzt. Die beiden Stufen konnten die Nutzlast nur auf eine erdnahe Bahn befördern, dass heißt eine dritte Stufe musste für den Transport in eine stabile Umlaufbahn sorgen.

Zu den Trägern gehörten sogenannte Killersatelliten und Spionagesatelliten. Diese gelangten durch Unfälle zu Bekanntheit, als aus ihren Reaktoren radioaktives Material austrat. Heute werden nur noch passive Radar Satelliten des Typs "EURSAT" mit der "Tsyklon" gestartet.

Die dreistufige "Tsyklon" wurde nach zehnjähriger Erprobung 1980 in Dienst gestellt und löste damit die "Wostok" beim Start von meteorologischen Satelliten, taktischen Kommunikationssatelliten und elektronischen Aufklärungssatelliten ab. Die "Tsyklon" hatte sich als als erheblich preiswerter und unkomplizierter in ihrer Handhabung als die ältere "Wostok" erwiesen.

Die Zukunft der "Tsyklon" steht allerdings in Frage, da es momentan keinen Hersteller mehr gibt.

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Die "Tsyklon 2" ist eine direkte Verbesserung der "Tsyklon 1" die die ersten 6 Flüge von 1965-1967 absolvierte.

Technische Daten

Stufen 2

Höhe 35,5 m

Durchmesser 3 m (1.+2. Stufe)

Startschub 2451 kN

Startgewicht 180,28 t

Treibstoffgewicht 170,5 t

Max. Nutzlast 2,8 - 3 t in einen 200 km, 65° Orbit

Erster Start 25.12.1965 (Tsyklon 1) 27.10.1967 (Tsyklon 2)

Letzter Start 15.12.1997 (Stand: 23.7.2001)

(Starts: 109, davon 2 Fehlstart, Zuverlässigkeit 98,1%)

III. 3. k. Tsyklon 3

Ab 1970 lief die Konstruktion der einheitlichen Oberstufe für die "Tsyklon". Nach intensiven Tests fand 1977 der erste Start und erst 1980 die Inbetriebnahme statt. Seitdem hat die "Tsyklon 3" die "Tsyklon 2" insichtlich ihrer Startrate überholt. Mit der Rakete sind nun auch höhere Bahnen möglich, allerdings ist aufgrund der relativ kleinen Oberstufe die maximale Nutzlast der "Tsyklon 3" nur unwesentlich größer als bei ihrer Vorgängerin.

Technische Daten

Stufen 3

Höhe 39,27 m

Durchmesser 3 m (1.+2. Stufe); 2,25m (3. Stufe)

Startschub 2451 kN

Startgewicht 184,887 t

Treibstoffgewicht 173,7 t

Max. Nutzlast 3,6 t in einen 200 km, 65° Orbit

Erster Start 24.6.1977

Letzter Start 15.6.1998 (Stand: 17.4.2001)

(Starts: 118, Fehlstarts 5, Zuverlässigkeit 95,8 %

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III. 4. Raumstationen

III. 4. a. ISS

Aufbau:

6 Forschungslabors(2 USA, 2 Russland, 1 Europa, 1 Japan), 2 Wohneinheiten(1 Russland, 1 USA), 3 Knoten(Verbindungselemente), 4 Versorgungsmodule(Stromversorgung, Treibstoff), 2 Transport- bzw. Rettungssysteme(Shuttle, Sojus), 4 Versorgungssysteme( Spaceshuttle, Progress, ATV, HTV), 3 Rückkehrsysteme( Spaceshuttle, Sojus, CRV), 3 Roboterarme(1 Kanada, 1 Europa, 1 Japan), 1 Freiflieger(Europa).

Die ESA steuert insgesamt das Columbus-Labor, eiene Roboterarm, ein Mannschaftstransportsystem (CTV), ein Gütertransportsystem (ATV), den freifliegenden „Inspector“ und Bestandteile anderer Module (z.B. den Bordrechner in Swesda) bei. ATV kann bei einem Gewicht von 20,5t und rund 8,5m Länge über 9,5t Ausrüstung zur ISS bringen.

Columbus-Modul: 6,7m lang, 4,5m Durchmesser, 10t schwer, nur halb so groß wie geplant. Pro Jahr ca. 500 Experimente. Der europäische Anteil an der ISS beträgt 6% wovon wiederum 41% an Deutschland gehen, das bedeutet ein Aufwand von 250 Mio. DM jährlich.

Die ISS wird in ca. 400 km Höhe die Erde umkreisen. Sie hat ungefähr die Größe eines Fußballfeldes. Sie wird mit bloßem Auge in der Nacht am Himmel zu sehen sein.

Abb. 9

III. 5. Raumsonden

III. 5. a. Sputnik

- künstlicher Erdtrabant

- elliptische Umlaufbahn ( 228-947km) - Sputnik = Weggefährte - 83,6kg - 25 cm Durchmesser - sendete Radiosignale

III. 5. b. Deep Space 1

- erste Sonde mit neuer Antriebstechnologie - 450kg

- Beschleunigung 24-32 km/h täglich ! auf langen Zeitraum enorme Geschwindigkeit - Endgeschwindigkeit: ca. 11000 km/h - Täglicher Verbrauch des Xenon-Motors 100g

- Autonome Steuerung (Orientierung anhand von Sternen und anderen bekannten Objekten im All)

III. 5. c. Pioneer 10

- Mit mehr als 11 Mrd. km am weitesten gereistes Objekt - 258kg schwer

- Erste Sonde, die Nahaufnahmen vom Jupiter machte - 1983 verließ sie das Sonnensystem

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- Mission 1997 offiziell beendet, der Funkkontakt wird jedoch in regelmäßigen Abständen wieder aufgenommen - Sonde liefert weiterhin wissenschaftliche Daten - Die Sonde muss erst angefunkt werden, bis das Signal wieder bei der NASA angekommen ist, vergehen 21h und 45m

1 - UV-Fotometer 12 - Meßinstrument für geladene Teilchen

2 - Lageregelungsdüsen 13 - Lageregelungsdüsen 3 - Gammastrahlungsteleskop 14 - Sonnensensor 4 - Magnetometer 15 -Isotopenbatterie 5 - Plasmasonde 16 - Temperatur-Regulierungssystem 6 - Meteoritendetektor 17 - Asteroiden- und Meteoritendetektor

7 - Strahlungsmeßgerät 18 - Rundstrahlantenne 8 - Richtstrahlantenne 19 - Isotopenbatterie 9 - Reflektor für Richtstrahlantenne 10 - Teleskop für kosmische Strahlung 11 - Infrarot-Radiometer

III. 5. Landertechnik 6

Lander

Mars Polar Lander ist eine der zwei Sonden des Mars Surveyor 98 Projektes das von der NASA zum roten Planeten gestartet wurde.

⁶ Informationen + Abbildungen 8+9: http://solarsystem.dlr.de/PG/MPL/about/

III. 8.Triebwerke 7

III. 8. a. Chemothermische Triebwerke

Die chemothermischen Triebwerke nutzen ihre Energie aus der chemischen Reaktionswärme, die bei der Verbrennung eines Treibstoffes entsteht- daher auch der Name chemothermisch.

Die Gase werden mit Hilfe einer Düse ins Freie gepresst. Durch das Rückstoßprinzip bewegt sich die Rakete entgegen der ausströmenden Gase. Der Schub ist abhängig von dem verwendeten Treibstoff. Von den chemothermischen Triebwerken gibt es 3 verschiedene Gruppen.

⁷ Abbildungen 10 - 16: http://www.abenteuer-technik.de Abbildung 17:

Informationen :

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III. 8. a. A. Feststofftriebwerke

Das Brennmaterial wird in Pulverform in der Rakete mitgeführt. Beim Start wird dieser Brennstoff angezündet und verbrennt daraufhin vollständig. Es ist nicht möglich den Brennvorgang, nach Entzündung des Brennstoffes, zu stoppen. Häufig führen die Raketen in der Startphase Zusatztriebwerke mit die dann später abgeworfen

werden. Diese Antriebe sind auf den Sauerstoff in der Erdatmosphäre angewiesen.

III. 8. a. B. Flüssigtriebwerke

Flüssigkeiten, die in Tanks in der Rakete mitgeführt werden, werden zusammengeführt und verbrannt. Die bei der Verbrennung entstehenden Gase treten mit sehr großer Geschwindigkeit aus einer Düse aus. Dies ist der Antrieb der Rakete. Diese Art von Triebwerken funktioniert auch im luftleeren Raum, da sie in den Tanks auch flüssigen Sauerstoff mitnehmen kann.

Der Vorteil dieses Triebwerkes ist das es sich auch ein- und ausschalten lässt und somit auch zur Feinsteuerung geeignet ist.

III. 8. a. C. Hybridtriebwerke

Dieser Antrieb wird heute nur noch selten benutzt. Das Hybridtriebwerk ist eine Mischung aus Fest- und Flüssigtriebwerken. Der Treibstoff besteht aus einem festen und einem flüssigem Anteil. Ein Hybridtriebwerk ist mehrfach zündbar und erzeugt einen höheren Schub als ein Feststofftriebwerk. Doch die Technik ist komplizierter: Pumpen müssen immer für ein optimales Mischverhältnis sorgen.

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III. 8. b. Ionentriebwerke

Der Treibstoff des Ionentriebwerkes ist das Edelgas Xenon.

In einer Ionisierungsvorrichtung wird den elektrisch neutralen Xenon-Ionen ein Elektron entfernt.

Übrig bleiben die positiv geladene Xenon-Ionen. Diese werden durch elektrische Felder stark beschleunigt. Antriebsenergie wird durch Solarzellen gewonnen. Die Ionengeschwindigkeit beträgt mehr als 100000 km/h. Die Rakete bewegt sich auch hier durch Rückstoßschub fort.

Ionentriebwerke benötigen nur ein Zehntel der Energie chemischer Triebwerke bei gleicher Leistung.

Dadurch gibt es kleinere, leichtere und somit auch billigere Raumfahrtzeuge. Die Raumfahrtzeuge, die Ionenantriebe haben sind dazu auch noch schneller. Die erste Sonde, die mit einem Ionenantrieb gestartet ist, war die „Millennium Deep Space 1“.

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III. 8. c. Hall-Effekt-Triebwerke

Auch Hall-Effekt-Antriebe beschleunigen positiv geladene Teilchen (meistens Xenon) durch elektrische Felder. Ein Vorteil gegenüber dem Ionentriebwerk ist, dass es kein Metallgitter benötigt und somit eine höhere Leistung erzielen kann. Ein Ringmagnet erzeugt ein Magnetfeld, das die Elektronen in eine kreisförmige Bahn zwingt. Das entstehende elektrische Feld beschleunigt den ionisierten Treibstoff. Das Hall-Effekt-Triebwerk nur eine geringere Effizienz als das Ionentriebwerk. Diese kann aber durch Anfügen einer zweiten Beschleunigungsstufe erhöht werden. Die Russen setzten das Hall-Effekt-Triebwerk zum ersten Mal in den siebziger Jahren ein. Mit den Amerikanern erforschen sie dieses in einem gemeinsamen Projekt weiter. Bei einer elektrischen Leistung von 5 Kilowatt erzielt das Triebwerk eine Schubkraft von 0,2 Newton.

III. 8. d. Magnetplasmadynamische Antriebe

Magnetplasmadynamische Antriebe beschleunigen Teilchen durch magnetische anstatt von elektrischen Feldern. Das Triebwerk besteht aus einer trichterförmigen Annode und einer stabförmigen Kathode. Durch eine zwischen beiden Elektroden angelegte

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Spannung, wird der Treibstoff ionisiert. An der Kathode ruft der Strom ein kreisförmiges Magnetfeld hervor. Als effektivster Treibstoff gilt Wasserstoff. Die NASA hat sich nach der Prüfung durch mehrere Institute in Russland, Japan, Deutschland und den USA dazu entschieden einen ersten 1-Megawatt-Prototypen des Triebwerkes zu bauen.

III. 8. e. Vasmir (Variable Specific Impulse Magnetoplasma Rocket 8 )

Bei diesem Antrieb wird der Treibstoff (meistens Wasserstoff) zuerst mit Radiowellen ionisiert und danach in eine von Magnetfeldern durchzogene Zentralkammer geleitet. Kleine Teilchen, die sich spiralförmig um die Magnetfeldlinien herumbewegen, werden mit direkter Radiowelleneinstrahlung auf über zehn Millionen Grad aufgeheizt. Am Auslass der Kammer befindet sich ein weiteres Magnetfeld, das die Spiralbewegung der Teilchen in eine axiale Bewegung leitet. Durch Veränderung der Heizung und des Magnetfeldes lässt sich der Schub steuern.

Dieses Triebwerk könnte die Lücke zwischen den Raketensystemen mit hohem und niedrigem Schub sein, denn das Triebwerk funktioniert gewissermaßen wie eine Zweigangschaltung. Durch Verengung des Magnetfeldes am Ausgang wird die Zahl der ausströmenden Teilchen und somit auch der Schub reduziert. Aber die Temperatur der Teilchen bleibt gleich hoch, das heißt die Austrittsgeschwindigkeit auch hoch bleibt- das wäre der hohe Gang.

Öffnen des Magnetfeldes würde den kleineren Gang darstellen. Hierbei hätte ein hohen Schub, aber nur niedrige Effizienz und Ausströmgeschwindigkeit. Bei einem Marsflug hätte man also die Möglichkeit in der Erdatmosphäre in einem kleinen Gang zu fliegen und später in einen höheren Gang zu schalten. Die NASA plant den Testflug eines 10-Kilowatt-Prototyps für das Jahr 2004. Eine Marsmission würde dagegen eine Leistung von 10 Megawatt benötigen.

⁸ dt.: „impulsveränderlicher Magneto-Plasma-Antrieb“

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III. 8. f. Pulsations-Induktive Triebwerke

Aus einer Düse entströmt bei dem Pulsations-Induktiven Triebwerk stoßweise ein Gas (meistens Argon) und verteilt sich entlang einer Drahtspule. Anschließend entladen sich einige Kondensatoren in Spannungspuls von etwa 10 Mikrosekunden Dauer in die Spule. Das durch den Strom hervorgerufene Magnetfeld induziert ein kreisförmiges elektrisches Feld im Gas. Das Gas wird hierdurch ionisiert und die Teilchen werden genau in die entgegengesetzte Richtung zum anfänglichen Spannungspuls getrieben. Weil die Bewegung senkrecht zum Magnetfeld entsteht, werden die Ionen aus dem Triebwerk herausbefördert. Ein Vorteil dieses Triebwerkes ist, das keine Elektroden geraucht werden, die verschleißen könnten. Durch erhöhen der Pulsrate lässt sich die Leistung ganz einfach steigern.

III. 8. g. Nuklear-thermische Antriebe

Flüssiger Wasserstoff wird bei dem nuklear-thermischen Antrieb durch einen Reaktor mit festem Kern geleitet. Dieser wird dort auf 2500°C erhitzt. Dadurch wird ein doppelt so

hoher Impuls pro Kilogramm erzielt, wie bei den chemischen Antrieben.

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Mit 170 Tonnen radioaktivem Material in 3 Nuklearantrieben und 90 Tonnen Wasserstoff könnte man innerhalb von 6-7 Monaten beim Mars sein.

Das nuklear-thermische Triebwerk wird aber wegen öffentlichen Protesten nicht mehr weiter erforscht.

III. 8. h. Sonnensegel

Sonnensegel haben das extremste Verhältnis zwischen Schub und Treibstoffeffizienz. Es ist ähnlich wie ein Windsegel, nur das die Energie aus den Sonnenwinden und dem Strahlungsdruck der Sonne genommen wird. Die von uns als „Sonnenwinde“ bezeichneten Teilchen bestehen im wesentlichen aus Elektronen und Protonen, die sich mit einer Geschwindigkeit von 350-400 km pro Sekunde von der Sonne weg bewegen. Auf einen Kubikzentimeter kommen etwa 10 solcher Teilchen. Man könnte allein mit den Sonnenwinden also eine Geschwindigkeit von 400 km pro Sekunde erreichen. Doch durch den Strahlungsdruck ließe es sich noch weiter beschleunigen. Damit eine Nutzlast von 25 Tonnen in einem Jahr von der Erde zum Mars transportiert werden könnte, bräuchte man ein mindestens 4 Quadratkilometer großes Sonnensegel. Das Material dürfte nicht schwerer sein als ein Gramm pro Quadratmeter. Das entfalten eines so enorm großen, aber zugleich auch so zerbrechlichen Stoffes, wie zum Beispiel moderne Kohlenstoffverbindungen, würden große Probleme bereiten. 1993 gelang den Russen ein erster Versuch mit einem 300 Quadratmeter großen Segel,

aber ein zweiter Versuch schlug fehl.

Ein weiterer Nachteil liegt darin, dass ein Sonnensegel nur bis zum Jupiter Sinn machen würde, da die Strahlungsintensität dahinter sehr stark abnehmen würde. Und ein zweiter Nachteil ist die sehr langsame Beschleunigung. Das Sonnensegel würde erst nach mehreren Wochen eine vernünftige Fluggeschwindigkeit erreichen.

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IV. Zukunftsprojekte

IV. 1. Photonenantrieb

Lichtteilchen (Photonen) wären der optimale Antriebsstoff, wegen ihrer enorm schnellen Austrittsgeschwindigkeit. Sie würden den Motor mit Lichtgeschwindigkeit verlassen. Von jeder Lichtquelle werden Photonen ausgesandt, aber um ein Raumschiff anzutreiben müssten diese hochenergetisch sein. Eine Glühbirne zum Beispiel würde nicht ausreichen. Hochenergetische Photonen entstehen, wenn Materie und Antimaterie in Kontakt gebracht werden.

Beim Aufeinandertreffen entsteht ein so genannter „Vernichtungsblitz“. Dieser wäre die gewünschte energiereiche Strahlung.

Bisher hat man allerdings keinen geeigneten Brennstoff gefunden. Es ist aber schon gelungen kleinste Teilchen Antimaterie herzustellen. Aber in naher Zukunft großer Mengen unrealistisch.

IV. 2. Raketen der Zukunft 9

IV. 2. a. Advent Launcher

Der Advent Launcher war ein Vorschlag Wernher von Brauns, den er der NASA nach dem Apollo-Projekt machte, die an diesem aber kein Interesse zeigten. Das praktische an dem Advent Launcher wäre, dass, weil er aus dem Wasser starten würde, keine Startrampen und Landeplätze benötigt würden. Der Texaner Jim Akkermann, ein ehemaliger Assistent von Wernher von Braun, hat nach seiner Pensionierung begonnen einen Advent Launcher zu konstruieren.

IV. 2. b. Roton

Der Roton-Entwurf ist ähnlich einem Helikopter, der eine kleine Anzahl von Menschen und leichte Lasten in den Weltraum befördern könnte.

Bis in eine Höhe von etwa 30 km könnte er im Helikopterbetrieb kommen, danach müsste er einen Raketenantrieb zünden und die Rotorblätter einklappen. Die Fracht könnte er in der Umlaufbahn absetzen oder an einer Raumstation andocken. Starten würde er von einem gewöhnlichen Helikopterstartplatz.

⁹ Informationen: Esser (1999), S. 57 ff.

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IV. 2. c. Sänger

Der Entwurf der Sänger II stammt von einem Deutschen, namens Eugen Sänger. Es ist vorgesehen, dass ein Transporter mit einem auf oder unter ihm montierten Orbiter in die Höhe von 30 km kommt. Bis dahin fliegt er mit normalem Flugzeugtreibstoff und einer Geschwindigkeit von etwa 7200 km/h. Der Orbiter wird dann ausgeklinkt und gleichzeitig ein Raketenmotor gezündet, der den Orbiter in die Umlaufbahn befördert. Der Transporter kehrt zur Erde zurück und kann nach neuem Betanken neu starten. Beide Teile, der Transporter und der Orbiter, sind voll wiederverwendbar. Ein großer Vorteil ist auch noch das die Sänger auch von normalen Flughäfen starten kann und so auch in den täglichen Flugverkehr eingebunden werden können.

IV. 2. d. X-33

Die NASA forscht an einem Nachfolger für die Space Shuttles, der „Rensable Launch Vehicle“. Die Rakete fliegt in einem Stück in den Weltraum und wieder zurück. So können diese Systeme immer wieder eingesetzt werden. Die Venture Star ist die erste Version des X-33.

IV. 3. Terraforming

IV. 3. a. Allgemeine Bewohnbarkeit

Die Rotationsrate des Mars ist mit etwas mehr als 24 Stunden fast identisch mit der irdischen Umdrehung. Auch die Schwerkraft würde vermutlich für eine langfristige biologische Anpassung ausreichen. Da der Planet über 1,5 mal weiter von der Sonne entfernt ist als die Erde, bekommt er nur 43% des irdischen Sonnenlichts. Das ist aber immer noch viel mehr als für die Photosysnthese gebraucht wird, also wird das Licht selbst kein begrenzender Faktor sein.

Eine der wichtigsten Eigenschaften eines bewohnbaren Planeten ist seine durchschnittliche Oberflächentemperatur. Auf der Erde herrschen heute 15°C, auf dem Mars dagegen -60°C. Jeder bewohnbare Planet muß auf seiner Oberfläche flüssiges Wasser aufweisen, darum muß die Temperatur zwischen 0°C und 30°C liegen.

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IV. 3. a. A. Pflanzen

Der CO 2 -Druck der Erde ist niedrig genug, um viele Pflanzen in ihrer Photosysntheseleistung zu beschränken. Nach oben hin wäre beim CO 2 -Druck alles offen, obwohl sich einige Arten bei hohen Konzetrationen nicht mehr so wohl fühlen. Manche Algen gedeihen jedoch am besten in reinem CO 2 .

Stickstoff dagegen wird von allen Organismen benötigt. Diese Fixierung scheint aber auch noch bei Drücken von 10 mbar oder noch weniger zu funktionieren. Pflanzen und Bakterien können Gesamtdrücke von weit unter 1 bar überleben. Zusätzlich zu ein paar mbar N 2 und O 2 sowie 0,15 mbar CO 2 muss die Atmosphäre nur noch dem Dampfdruck des Wassers standhalten können. Ein Druck von 10 mbar wäre also genug, damit irdische Pflanzen und Bakterien auf dem Mars überleben können. Zusätzlich zur richtigen Atmosphäre muß aber auch eine große Menge flüssiges Wasser vorhanden sein. Einerseits ist Wasser die absolute Grundvoraussetzung für jedes Leben. Andererseits muß Kohlenstoff in Form von organischem Material im Wasser versenkt werden, damit überhaupt eine spürbare Menge an Sauerstoff freigesetzt werden kann.

IV. 3. a. B. Menschen

Die Schaffung einer künstlichen Welt, in der Menschen überleben können, ist das eigentliche Terraforming. Steigt der O 2 -Druck über den heutigen Meereshöhendruck (210 mbar), machen sich langsam die Effekte der Sauerstoffvergiftung bemerkbar. Schon nach einer geringfügigen Überschreitung dieses Drucks lassen sich schon nach 200 Stunden die ersten Anzeichen beobachten. Bei 500 mbar treten schon nach 24 Stunden Probleme auf. Die Obergrenze des O 2 -Drucks scheint also wirklich bei den heutigen 210 mbar zu liegen. Aber auch 345 mbar scheinen zumindest kurzfristig noch verkraftet zu werden (wie bei den Apollo-Missionen).

Das andere Problem mit Sauerstoff ist extreme Brandgefahr bei hohem Partialdruck. Deshalb sollte man die realistische Obergrenze bei ungefähr 300 mbar ansiedeln. CO 2 wird für das Blut von Menschen und Tieren giftig, wenn der Partialdruck 10 mbar übersteigt. Der heutige CO 2 -Druck des Mars liegt knapp darunter. Damit eine Atmosphäre auch zum Atmen geeignet ist, muß noch ein Puffergas vorhanden sein, um spontane Verbrennung und die Giftwirkung des Sauerstoffs zu verhindern. Auf der Erde ist Stickstoff dieser Puffer. Die Vorräte dieses Edelgases auf dem Mars sind aber so klein, daß man sie als Puffer vernachlässigen kann. Andere Gase wie H 2 , F 2 oder Cl 2 , die man dort herstellen könnte, sind entweder explosiv oder giftig. CO 2 scheidet wegen seiner Giftigkeit bei mehr als 10 mbar ebenfalls aus. Der Stickstoff der Marsatmosphäre ist jedoch viel zu wenig um eine atembare Gashülle bilden zu können. Der Boden könnte jedoch feste Sticktoffquellen enthalten.

Bei Drücken unter 250 mbar können Menschen und warmblütige Tiere nur in Schutzanzügen überleben. Für erdähnliche Luftgemische kann man die Untergrenze abschätzen, wenn man das Leben von Menschen in hohen Gebirgslagen berücksichtigt. Eine langfristige Anpassung an Höhen von 5.000 bis 6.000 m (500 mbar) ist grundsätzlich möglich, während Höhen unter 3.000 m (700 mbar) überhaupt keine spürbaren Auswirkungen haben. Trotzdem ist eine gewisse Masse der Luftsäule nötig, um uns vor kosmischer Strahlung und dem Sonnenlicht zu schützen. Wegen der geringeren Schwerkraft des Mars hätte eine Atmosphäre mit einem Druck von 390 bar dort dieselbe Säulenmasse wie die irdische Luft.

500 mbar sollte also die Untergrenze für ein luftähnliches Gasgemisch sein. Davon entfallen 300 mbar auf das Puffergas und 200 mbar auf den Sauerstoff. Die Obergrenze

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für den Druck liegt bei 5 bar. Ab dann bekommt der Stickstoff nämlich eine narkotisierende und giftige Wirkung.

In Tabelle 7 sind zwei völlig verschiedene Biosphären für den Mars aufgeführt: Erstens die Ökopoese für Pflanzen und zweitens das Terraforming für Menschen und Tiere. Die Grenzen der Bewohnbarkeit

IV. 3. b. Wäre das überhaupt möglich?

IV. 3. b. A. Pflanzen

Die Menge an Kohlendioxid wird dabei eher von den Temperaturbedürfnissen der Pflanzen als von ihrer Physiologie bestimmt. Mehrere aktuelle Klimamodelle liefern dafür ganz gute Schätzwerte. Demnach muß der CO 2 -Druck knapp über 2 bar liegen, um die Oberflächentemperatur dauerhaft über dem Gefrierpunkt zu halten. Natürlich kann auch heute die Mittagstemperatur am Marsäquator über 0°C liegen, aber nachts geht es dann wieder runter auf -60°C. Wenn man diese lebensfeindlichen Schwankungen verringern und den Mars dauerhaft warm haben möchte, braucht man diesen enormen CO 2 -Druck. Sauerstoff ist in der heutigen Marsatmosphäre zwar nur zu 0,13% vertreten, wird aber durch photochemische Effekte ständig nachgeliefert. Zudem gibt es auf dem Mars keine nennenswerte vulkanische Aktivität. Es fehlen also reduzierte Vulkangase, die den Sauerstoff binden könnten. Außerdem ist der Marsboden stark oxidierend und ist deshalb wohl eher eine Quelle als eine Senke für Sauerstoff. Selbst ohne biologische Aktivität kann die O 2 -Konzentration relativ hohe Werte erreichen. Wenn die Gasmischung dieselbe bleibt, aber der Druck auf 2 bar angehoben wird, läge der O 2 -Druck bei 2,5 mbar, was Pflanzen genügen würde. Noch höhere O 2 -Drücke würden sich natürlich als Ergebnis der Photosynthese einstellen.

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Etwas kritischer dagegen wird die Versorgung mit Stickstoff. Um genügend Stickstoff für die Fixierung und Produktion von Biomasse bereitzustellen, muß der jetzige N 2 -Partialdruck von 0,3 mbar auf mehrere mbar angehoben werden. Es ist aber noch völlig offen, ob der Marsboden überhaupt die dafür nötige Menge an Stickstoff enthält. Falls doch, dann könnte eine CO 2 -Atmosphäre von 1 - 3 bar aus dem Mars einen Planeten machen, auf dem sich Pflanzen durchaus wohlfühlen können.

IV. 3. b. B. Menschen

Eine für Menschen halbwegs erträgliche Atmosphäre sieht dagegen etwas anders aus: 200 mbar Sauerstoff, 790 mbar Stickstoff, 10 mbar Kohlendioxid und etwas Wasserdampf. Auf der Erde würde solch eine Gasmischung die Temperatur drastisch erhöhen, da die CO 2 -Konzentration 30mal höher wäre als heute. Wenn man diese Atmosphäre jedoch auf den Mars überträgt, liegt das Temperaturgleichgewicht bei -55°C! Dieser überraschende Frost läßt sich damit erklären, daß der Mars viel weiter von der Sonne entfernt ist als die Erde und deshalb auch weniger Wärme erhält. Und diese erdähnliche Atmosphäre ist sehr durchlässig für Wärmestrahlung. Sollte man also dieses Gasgemisch auf dem Mars einrichten und die Temperatur auf 15°C setzen, dann verliert der Planet viel mehr Wärme als die Sonne ihm nachliefern kann, bis schließlich klirrende -55°C erreicht sind. Nur weil die Erde der Sonne so nahe ist kommt sie mit solch einer wärmedurchlässigen Atmosphäre aus. Auf dem Mars müßte man die Atmosphäre für Infrarotstrahlung erheblich undurchlässiger machen, um ein Gleichgewicht oberhalb des Gefrierpunktes zu erreichen. Um das zu verstehen muß man wissen, daß der Treibhauseffekt auf dem Mars heute nur für eine Erwärmung um 6°C sorgt. Die Zugabe von Stickstoff und Sauerstoff, die kein Infrarot absorbieren können, verbreitert zwar die Kohlendioxidlinien und erhöht den Treibhauseffekt, aber nur minimal. Der Treibhauseffekt der Erde dagegen macht 33°C aus, trotz der viel geringeren CO 2 -Konzentration. Grund dafür ist die viel höhere Konzentration von Wasserdampf in der Erdatmosphäre, der ein sehr viel besseres Treibhausgas ist als CO 2 . Wenn der Mars wärmer wird, dann erhöht sich zwar auch dort der Gehalt an Wasserdampf in der Luft und der Treibhauseffekt nimmt zu. Dennoch wäre er mit einer erdähnlichen Atmosphäre immer noch viel zu kalt.

IV. 3. c. Der galoppierende Treibhauseffekt

Schon frühere Diskussionen um die Erwärmung des Roten Planeten drehten sich um einen sich selbst verstärkenden Effekt, der auf einer Rückkopplung der CO 2 -Atmosphäre mit den Trockeneiskappen der Pole beruht. Das Prinzip ist ganz einfach: Wenn der Mars zu Anfang ein bißchen erwärmt wird, verdampfen die Polkappen aus gefrorenem Kohlendioxid. Dadurch wird die Atmosphäre dichter und hält mehr Wärme zurück, der Planet wird noch wärmer. Auch der Regolith enthält eine Menge Kohlendioxid, das für diesen Effekt genutzt werden könnte.

Schon wenn der Luftdruck an der Oberfläche auf nur 100 mbar steigt, verstärkt sich dadurch der Wärmetransport von den mittleren Breiten und wird zu einem wichtigen Faktor für die Erwärmung der Polarregionen und die Verdampfung des Trockeneises. Berücksichtigt man dazu noch den Treibhauseffekt des CO 2 , dann fällt die Erwärmung

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noch viel stärker aus (Abbildung 12-1:).

Die künstliche Erwärmung des Mars setzt sich aus drei Komponenten zusammen: Zum einen wird schon die dichter werdende Atmosphäre mehr Wärme zurückhalten. Ab einem Druck von 100 mbar werden die Polarregionen durch den Transport warmer äquatorialer Luftmassen um fast 50°C erwärmt. Der wichtigste Mechanismus ist jedoch der vom Kohlendioxid erzeugte Treibhauseffekt, der in Abhängigkeit vom CO 2 -Druck exponentiell zunimmt und die Oberflächentemperatur über den Gefrierpunkt von Wasser anheben kann.

Das Ergebnis kann sich sehen lassen. Zuerst gibt es ein stabiles Gleichgewicht bei einem sehr niedrigen Druck, aber sobald der Schwellenwert überschritten wird gerät das System völlig außer Kontrolle und die Polkappen verdampfen vollständig. Die endgültige Temperatur und der Druck hängen dann nur noch davon ab, wieviel CO 2 überhaupt vorhanden ist.

Der Haken an der Sache ist nur die Annahme, daß die Polkappen eine große Menge Trockeneis enthalten. Für den Nordpol trifft das aber mit Sicherheit nicht zu. Bestenfalls am Südpol könnte es ein ganzjähriges CO 2 -Reservoir geben. Aber noch weiß niemand, wie groß dieser Vorrat wirklich ist. Die Südkappe ist jedenfalls klein (nur 350 km im Durchmesser) und kann nicht unbegrenzt CO 2 enthalten, da sie an der Untergrenze ständig schmilzt. Immerhin kann schon eine Kappe von 1 km Dicke genug Kohlendioxid für einen Druck von 100 mbar enthalten. Aber solange noch keine genaueren Daten vorliegen, kann man hier nur spekulieren.

Etwas anders sieht es dagegen mit den CO 2 -Vorräten im Regolith aus, die auf mindestens 300 mbar geschätzt werden. Auch wenn sich das Kohlendioxid wohl eher in der Nähe der kälteren Polarregionen befinden dürfte, wird der gesamte Vorrat an die Atmosphäre abgegeben, sobald es wärmer wird.

Der galoppierende Treibhauseffekt bringt sogar eine höchst interessante Möglichkeit mit sich: Falls man die Temperatur am Anfang um 25°C anheben kann (z.B. mit Hilfe zusätzlicher Treibhausgase), dann gerät der Luftdruck über den Schwellenwert von 30 mbar und das ganze System pendelt sich bei einem neuen Gleichgewicht von 800 mbar und 250 K (-23°C) ein. Mit 2 bar CO 2 hätte man das Gleichgewicht bei 273 K (0°C), und mit 3 bar würde die Temperatur auf weit über 280 K (8°C) ansteigen. Das würde schon reichen um Pflanzen anzusiedeln, obwohl es immer noch etwas mager ist im Vergleich zu den 15°C auf der Erde.

Eine sehr große Unsicherheit besteht allerdings darin, wie stark die Kohlendioxidvorräte an den Regolith gebunden sind. Anders ausgedrückt: Man weiß nicht genau, wielviel Grad Celsius man erst einmal per Gewalt "vorschießen" muß, damit die Erwärmung außer Kontrolle gerät. Eben haben wir 25°C erwähnt; aber tatsächlich schwanken die Schätzungen zwischen 5°C und 60°C. 20 - 25°C sind dabei nur der wahrscheinlichste Kompromiß, aber alles weitere muß durch Untersuchungen vor Ort geklärt werden. Natürlich ist es besser wenn die Schwellentemperatur möglichst niedrig liegt, weil dann das ganze Terraforming schneller abläuft und viel, viel weniger Geld kostet... Der gewaltige Vulkankegel des Olympus Mons nach erfolgreichem Terraforming. Werden jemals Menschen eines fernen Tages solch einen Anblick genießen können?

IV. 3. d. Terraformtechniken

Ein relativ schonendes und unkompliziertes Verfahren wäre die Anreicherung der Marsatmosphäre mit Fluorchlorkohlenwasserstoffen (FCKW). Diese Verbindungen

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absorbieren nämlich genau die Wellenlängen, die Kohlendioxid und Wasserdampf kaum zurückhalten können. Von besonderem Interesse sind dabei CF 3 Br, C 2 F 6 , CF 3 Cl und CF 2 Cl 2 . Diese Gase bestehen aus Elementen, die auf dem Mars natürlich vorkommen und ihre Halbwertszeiten sind relativ lang verglichen mit ihrer Zerstörung durch UV-Strahlung. In einem Mischungsverhältnis von 1:109 (1 ppb) können diese Gase die Temperatur schon um 0,1°C erhöhen.

Das erste dieser Gase, CF 3 Br, wurde bis vor wenigen Jahren als Kühl- und Feuerschutzmittel verwendet. Auf der Erde hat es eine Halbwertszeit von mehr als 100 Jahren und wird erst in der Stratosphäre abgebaut. C 2 F 6 , CF 3 Cl und CF 2 Cl 2 sind sogar noch stabiler mit Halbwertszeiten von mehr als 500, 400 bzw. 110 Jahren. Ein weiteres Treibhausgas wäre SF 6 , ein sehr starker Infrarotabsorber. Alle dies Gase haben den großen Vorteil, daß sie bis in Konzentrationen von Teilchen pro Millionen (ppm) nicht giftig sind.

Um den Mars bewohnbar zu machen, müßte man ihn um mindestens 60°C erwärmen. Die FCKWs bräuchte man dafür in Konzentrationen von mehreren ppm oder sogar noch höher, um die künstliche Stickstoff/Sauerstoffatmosphäre auf eine erträgliche Temperatur zu bringen. Angenommen, man verwendet eine Konzentration von 10 ppm (0,01 mbar), dann ergibt das eine Gesamtmasse von 4*1010 Tonnen, ganz entschieden zu viel, um es von der Erde importieren zu können. Man müßte die Treibhausgase also direkt auf dem Mars produzieren und das in einer Menge, welche den Verlust durch die UV-Photolyse ausgleicht. Dafür genügt bereits eine jährliche Produktion von 100.000 Tonnen (bei einer Halbwertszeit von 400 Jahren).

Umfang der für das Terraforming benötigten FCKW-Produktion

Allerdings würde diese gewaltige Menge an FCKW jegliche Ozonschicht der künstlichen Atmosphäre zerstören und die Gase würden viel schneller von der UV-Strahlung zerstört werden. Um diesen Verlust auszugleichen, müßte man dann schon 3*1012 Tonnen im Jahr produzieren.

Für eine Kolonie auf dem Mars hätte die fehlende Ozonschicht allerdings keine schädlichen Folgen. Diese enorme Menge an FCKW würde nämlich dieselbe Aufgabe erfüllen wie das Ozon. Und auf der Erde schützt uns die Ozonschicht bekanntlich dadurch, daß sie das UV-Licht absorbiert, wobei das Ozon zerstört wird. Der technische Aufwand dafür ist zwar gewaltig, aber durchführbar. In Tabelle 8 ist der Produktionsumfang und der Energiebedarf zur Anreicherung der Marsatmosphäre mit FCKW dargestellt. Um z.B. innerhalb von 20 Jahren einen FCKW-Druck von 0,012 µbar zu erzeugen und damit die Marstemperatur um 5°C zu erhöhen, müßten pro Stunde 263 Tonnen dieser Gase freigesetzt werden. Nach unserer heutigen Kenntnis muß eine solche Anlage mit 1315 MW gespeist werden. Wählt man Gase mit einer Halbwertszeit von 100 Jahren, kann die Produktion nach den ersten 20 Jahren auf ein Fünftel heruntergefahren werden. Ein durchschnittliches Atomkraftwerk hat bereits eine Leistung von 1000 MW, genug um eine mittlere Stadt mit Energie zu versorgen. Troztdem muß solch eine Terraforminganlage stündlich ganze Waggonladungen FCKW erzeugen, was nur mit einem gigantischen Industriekomplex und einer ständigen Mannschaft von mehreren Tausend Personen erreicht werden kann. Allein die Kosten für den Bau der Anlage und

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die ersten Jahre ihres Betriebs können leicht in den Bereich von mehreren 100 Milliarden Dollar abheben. Aber auch wenn uns das heute als sehr viel erscheint, könnten die wirtschaftlichen Verhältnisse Mitte des nächten Jahrhunderts doch sehr viel günstiger aussehen.

Allerdings gibt es bisher keine verläßlichen Daten darüber, wie stark diese FCKW den Treibhauseffekt in diesen hohen Konzentrationen tatsächlich beeinflussen würden. Aber man kann das mal modellhaft durchrechnen: In einem Fall erfolgt die Absorption nur im Bereich von 800 - 1200 nm, im anderen Fall im gesamten Infrarotbereich und mit gleichmäßiger Absorption auf allen Wellenlängen. Und schnell zeigt sich, daß im ersten Fall die Absorption immer noch nicht ausreicht, um die Durchschnittstemperatur über den Gefrierpunkt zu liften, selbst wenn die Absorption sehr hoch wäre (denn die anderen Spektralbereiche geben die eingefangene Energie wieder ab). Im zweiten Fall steigt die Temperatur immer steiler an, je undurchlässiger die Atmosphäre für Infrarotstrahlung wird. Gibt man die FCKWs dagegen einfach in die heutige Marsatmosphäre, dann fällt die Wirkung sogar noch magerer aus als im ersten Fall.

Die künstliche Erwärmung des Mars mit Hilfe von Infrarotabsorbern, z.B. FCKW. Dargestellt sind die Auswirkungen auf eine erdähnliche 1 bar Stickstoff/Sauerstoff-Atmosphäre. Im Fall A wird die Infrarotstrahlung nur im Bereich von 800 - 1200 nm absorbiert. Dies reicht jedoch nicht aus, um die Oberflächentemperatur dauerhaft über den Gefrierpunkt zu heben. Im Fall B schluckt der Absorber die Energie des gesamten Infrarotspektrums. Erst dann steigt die Temperatur über 0°C (273 K). Im Fall C wird einfach die heutige dünne Marsatmosphäre mit dem Absorber angereichert. Auch hier kommt die Temperatur nicht über -30°C hinaus. (McKay et. al 1991) Die Erzeugung einer warmen, sauerstoffhaltigen Marsatmosphäre scheint also grundsätzlich machbar zu sein. Wenn Stickstoff und Sauerstoff in ausreichender Menge vorhanden sind, muß man nur einen geeigneten FCKW-Cocktail zusammenstellen und die "Heizung" läuft.

Aber auch wenn die Erwärmung der Atmosphäre gut voranschreitet, so bleibt doch immer noch das Problem des Permafrostbodens, der auch unter einer warmen Atmosphäre noch Zigtausende von Jahren gefroren bliebe. Auch die Karbonatfelsen, deren Kohlendioxidvoräte dringendst zum Terraforming benötigt werden, sind nur mit FCKW alleine nicht so schnell zu knacken. Man wird dem Mars wohl Gewalt antun müssen, um an die unterirdischen Gas- und Wasservorräte heranzukommen.

Sobald Forschungsteams die unterirdischen Eis- und Karbonatlager kartographisch erfaßt haben, kann man an möglichst vielen Stellen Wasserstoffbomben im Felsen versenken. Die Zündung von 70.000 dieser Waffen würde die Gasvorräte schlagartig freisetzen. Nachdem sich der Staub gelegt hat und die Strahlung nach einigen Jahrhunderten abgeklungen ist, kann man die ersten FCKW-Fabriken aufbauen. Ganz offensichtlich muß dieser "nukleare Bergbau" aber erfolgen, bevor irgendwelche Siedlungen errichtet wurden. Allerdings ist fraglich, ob sich solch ein Vorhaben in der Bevölkerung durchsetzen ließe. Schließlich ist schon der bloße Gedanke, die in über 3 Mrd. Jahren gewachsene Oberfläche des Mars mit den uralten Flußtälern, den großen Canyons und möglichen Fossilien mit Kernwaffen zu zerstören für viele Menschen eine schockierende Vorstellung. Mit etwas weniger verheerenden Folgen, aber immer noch nach der Holzhammermethode funktioniert der Plan, große Asteroiden von ihren Kurs abzulenken und auf den Mars krachen zu lassen. Astronomen vermuten, daß sich jenseits von 10 AU große eis- und ammoniakreiche Asteroiden befinden (eigentlich sind es dann ja Kometen). Chiron ist eines dieser noch wenig bekannten Objekte, obwohl er mit 180 km Durchmesser doch etwas zu groß geraten ist. Aber sollte ein solcher Eisklotz mit einer Masse von 10 Mrd. Tonnen auf dem Mars einschlagen, würde er auf einen Schlag 1 Billion Tonnen Wasser (auch aus dem Permafrost, versteht sich) freisetzen. Das in ihm enthaltene Ammoniak würde die Temperatur global um 3°C erhöhen und dringend benötigten Stickstoff für den

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Aufbau von Biomasse liefern.

Die Umlenkung weit entfernter Asteroiden ist übrigens weitaus einfacher als bei Objekten im inneren Sonnensystem, einfach weil sie dort draußen eine viel geringere Geschwindigkeit aufweisen. Um einen Asteroiden von 25 AU in Richtung Mars zu lenken muß man seine Geschwindigkeit nur um 0,3 km/sec ändern; von 2,7 AU aus ist die zehnfache Energie nötig.

Versieht man einen 10 Mrd. Tonnen schweren Kometen mit mit vier großen Nuklearantrieben von jeweils 5.000 MW, dann kann man damit einen Teil des Eises auf 2.200°C erhitzen und mit 4 km/sec abstoßen. Läuft der Antrieb 10 Jahre lang, wird nur 8% der Kometenmasse verloren. Nach weiteren 20 Jahren im freien Fall wird er mit einer Gewalt von 70.000 Mt TNT auf dem Mars einschlagen. Nur vierzig Brocken dieses Kalibers und es ist genug Ammoniak freigeworden, um den Stickstoffgehalt der Atmosphäre zu verdoppeln - und noch mehr, wenn die Kometen direkt in unteridische Stickstofflager hineinkrachen und sie verdampfen lassen. Zudem wäre dabei soviel Eis geschmolzen, daß ein Viertel des Planeten 1 m hoch mit Wasser bedeckt werden könnte. Aber wehe eines dieser Geschosse geht daneben und trifft den falschen Planeten... - den Blauen statt den Roten. Diese Gefahr ist latent immer gegeben, da weder Menschen noch Maschinen fehlerfrei arbeiten - das ist heute so und wird auch in 100 Jahren nicht anders sein. Auch durch schlichte Sabotage kann solch ein Klotz außer Kontrolle geraten - und wo ein Großprojekt ist, da finden sich immer auch 100 Leute, die es unbedingt kaputtmachen wollen, egal ob es nationalistisch verblendete Spinner oder Ökofundamentalisten sind. Es ist auch typisch für die Amerikaner, daß sie solch ein Vorhaben etwas verharmlosend als "Import ammoniakreicher Objekte" bezeichnen (als ob sie am Zoll anhalten würden...). McKay erwähnt in seiner Arbeit nur ganz kurz am Rande, daß das Umlenken von Kometen ja wohl "inkompatibel" mit der gleichzeitigen Errichtung von Siedlungen "sein könnte" - mit anderen Worten, es würde nicht viel von einer Stadt übrigbleiben, sollte ein Komet auch nur 1.000 km von ihr entfernt einschlagen. Das Problem beim "Ammoniakimport" ist zudem die Zerstörung dieses Gases durch das Sonnenlicht. Entweder schießt man regelmäßig Kometen nach (aber dann kann man das Terraforming auch gleich sein lassen...) oder man bringt Bakterien auf den Mars, die den vorhandenen Stickstoff laufend in Ammoniak umwandeln und den Verlust ausgleichen. Natürlich gibt es auch noch eine "sanfte" Lösung. Wenn man daran geht und den Mars auftauen will, sollte man mit den Polkappen anfangen - schließlich enthalten sie die größten sichtbaren Vorräte an CO 2 und Wasser. Die billigste Lösung wäre es, einen Absorber (z.B. Ruß) großflächig über beiden Polkappen zu verteilen. Die eingepuderten Kappen behalten dadurch mehr Wärme zurück und tauen langsam auf - und sobald die Südkappe ihre 100 mbar Kohlendioxid abgegeben hat, kann die dichtere und schon wärmere Atmosphäre dafür sorgen, daß auch der hartnäckige Regolith seinen "Schatz" herausrückt. Denselben Effekt kann man mit orbitalen Spiegeln erreichen, die über der Südkappe installiert werden. Allerdings müßte ein wirklich wirksamer Spiegel schon einen Durchmesser von 125 km aufweisen. Selbst mit den allerleichtesten Sonnensegeln auf Aluminium-Kunststoffbasis hätte der Spiegel immer noch eine Masse von 4 t/km 2 - also knapp 200.000 t insgesamt. Damit könnte dann aber auch die gesamte Region südlich des 70. Breitengrades um 5°C erwärmt werden.

Der Spiegel hätte auch noch einen weiteren Vorteil: In einer Höhe von 214.000 km würden sich Schwerkraft und Lichtdruck gegenseitig ausgleichen, so daß der Spiegel immer in unveränderter Posizion bleiben könnte und sich nicht wie ein gewöhnlicher Satellit um den Planeten drehen müßte.

Gleichzeitig mit dem Auftauen der Polkappen müßte man die FCKW-Fabriken installieren und ammoniakproduzierende Bakterien ansiedeln.

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IV. 3. e. Die Gas- und Wasservorräte des Mars

Jetzt haben wir hier zwar ein sehr schönes Modell für die Umformung eines gesamten Planeten vorgestellt, aber wie sieht es denn mit der marsianischen Wirklichkeit aus? Hat der Planet überhaupt die Vorräte die wir brauchen, um dort Leben anzusiedeln? Immerhin brauchen wir ja eine ganze Menge davon: Mindestens 2 bar Kohlendioxid, über 300 mbar Stickstoff und mehr als 500 m Wasser.

Das Problem ist: Wir wissen es nicht. Die Modelle über die Entstehung des Sonnensystems sagen uns, daß der Mars eigentlich mehr dieser Stoffe enthalten sollte als die Erde, da sich der Mars weiter von der Sonne entfernt in kühleren Regionen bildete. Aber fast die Hälfte der bisherigen Untersuchungen deutet darauf hin, daß der Rote Planet die geforderten Mengen doch nicht aufbringen kann. Vielleicht müssen wir die Terraforming-Projekte doch als undurchführbar zu den Akten legen. Aber alle bisherigen Ergebnisse über den Mars hängen sehr stark davon ab, welche Meßmethode man wählt und welchen Zustand oder Vorgang man an welcher Stelle mißt. Wie Sie in Tabelle 8 sehr deutlich sehen können, sind die Abweichungen zum Teil sehr drastisch. Tabelle 9: Flüchtige Verbindungen auf dem Mars (McKay et al 1991)

* falls der Mars dieselbe Zusammensetzung hat wie die Erde (was aber wahrscheinlich nicht zutrifft)

Gerade für Kohlendioxid, unserem wichtigsten Terraforming-Gas, müssen wir das Fragezeichen stehen lassen. Auch der Wasservorrat ist noch unbekannt. Die beiden Polkappen könnten zwar bis zu 5.000 km ³ Wassereis enthalten, aber über den ganzen Planeten verteilt entspricht das nur einer 4 cm hohen Wasserschicht. Für die Ausbildung der lebenswichtigen hydrodynamischen Kreisläufe ist das viel zu wenig. Die einzigen Vorräte, die noch eine Wasserschicht von mehr als 100 m liefern könnten sind die vermuteten Permafrostböden nördlich bzw. südlich des 30. Breitengrades. Aber auf die Bestätigung dieser Vermutung werden wir noch warten müssen.

Kritisch wird es dagegen beim Stickstoff. Falls der Stickstoff in der heutigen dünnen Atmosphäre alles ist, was der Mars zu bieten hat, dann würde das seine biologische Karriere ganz gewaltig behindern. Denn die damit erreichbare Produktion von Biomasse würde höchstens 40 mbar Sauerstoff freisetzen. Bleibt nur noch die Möglichkeit, daß in der feuchten Frühzeit des Mars große Mengen an Nitraten und Nitriten im Boden eingelagert wurden.

Schwefel dagegen wurde von den Vikingsonden in 10 - 100fach höheren Konzentrationen gemessen als auf der Erde. Auch Spurenelemente wie Eisen, Magnesium und Aluminium sind vorhanden. Die Phosphatvorräte dagegen sind bis heute unbekannt. Um die FCKWs auf dem Mars herzustellen, braucht man natürlich auch Chlor, Fluor und Brom. Chlor kommt im Marsboden zu ca. 0,1% vor, für Fluor und Brom sind die Mengen noch nicht gesichert.

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IV. 3. f. Der zeitliche Maßstab des Terraformings

Einmal angenommen, der Mars enthält tatsächlich alles, was wir zum Terraforming brauchen. Wie lange würde es dann überhaupt dauern, den Planeten bewohnbar zu machen?

Vom energetischen Standpunkt aus betrachtet muß die Umfaormung jedenfalls in zwei Phasen erfolgen: 1. Erwärmung des Planeten 2. Chemische Veränderung der Atmosphäre Zur Umformung des Mars benötigte Energie (McKay et. a. 1991)

IV. 3. f. A. Erwärmung

Wie wir gesehen haben, kann eine für Pflanzen erträgliche Welt mit Hilfe der positiven Rückkopplung einer CO 2 -Atmosphäre geschaffen werden. Mit anderen Worten, sobald man die Temperatur erhöht, werden automatisch mehr CO 2 und Wasserdampf freigesetzt, was die Erwärmung noche weiter beschleunigt. Aber unabhängig vom eigentlichen Mechanismus würde man dafür ca. 10 ⁶ J/cm ² an Energie benötigen, dieselbe Energie, die der Mars innerhalb von 10 Jahren von der Sonne empfängt. Damit können 2 bar Kohlendioxid vergast, der Marsboden 10 m tief erwärmt und eine 10 m tiefe Wasserschicht geschmolzen werden. Wenn man diesen Vorgang aufrechterhalten und das einfallende Sonnenlicht zu 10% nutzen könnte, würde das ganze etwa 100 Jahre dauern. Schon nach wenigen Jahrhunderten könnte sich der Mars soweit verändert haben, daß Menschen auf seiner Oberfläche zumindest keine Druckanzüge mehr bräuchten - sie müßten nur noch Atemgeräte mitführen, könnten sich aber ansonsten in normaler Kleidung bewegen. Gleichzeitig könnten große, von kuppelartigen Zelten umgebene Städte entstehen, in denen eine atembare Atmosphäre erhalten bleibt. Auch trockenheitsresitente Pflanzen können nach Schaffung des FCKW-Schildes und nach Erreichen einer erträglichen Temperatur ausgesetzt werden. Über längere Zeiträume hinweg würde der Permafrostboden aufschmelzen. Das

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Schmelzen einer 500 m tiefen Wasserschicht würde 55 Jahre der vollen Sonneneinstrahlung erfordern, bei 10% Nutzung also 550 Jahre. Aber das Problem ist die Geschwindigkeit, mit der der Regolith die Wärme nach unten weitergibt. Falls die 2 bar CO 2 über eine Tiefe von 500 m verteilt sind würde die Ausgasung an sich zwar 100 Jahre dauern, aber erst nach 100.000 Jahren wären auch die untersten Schichten ausreichend erwärmt!

IV. 3. f. B. Die chemische Veränderung der Atmosphäre

Der einzige uns bekannte Mechanismus, mit dem man überhaupt die grundlegende Zusammensetzung einer Atmosphäre verändern kann, ist die planetenweite Biologie. Nur damit lassen sich nennenswerte Mengen O 2 aus CO 2 erzeugen. Und dafür benötigt man wesentlich mehr Energie als für die anfängliche Erwärmung. Erschwerend kommt noch hinzu, daß die irdischen Primärproduzenten die einfallende Sonnenenergie nur zu einem äußerst geringen Teil zum Aufbau von Biomasse nutzen können. Die jährliche Nettoproduktion der Pflanzen und Bakterien liegt zwischen 0,001 und 0,1 g/cm ² , im globalen Durchschnitt bei 0,033 g/cm ² . Im Klartext heißt das nichts anderes als daß die irdischen Ökosysteme nur 0,0015 bis 0,1% der Sonnenenergie behalten können. Bei einem durchschnittlichen Wirkungsgrad von 0,01% würde die Erzeugung einer atembaren Sauerstoffatmosphäre mehr als 100.000 Jahre dauern! Und diesen Prozeß kann man auch in keiner Weise beschleunigen, da er von der zugrundeliegenden Biochemie vorgegeben wird.

Falls man jemals eine für Menschen atembare Atmosphäre auf dem Mars schaffen will, werden Pflanzen die wichtigsten Terraformer sein. Vielleicht sehen sie irgendwann ja auch etwas besser aus als das Exemplar auf dieser Photomontage.

Aber das größte Problem wäre nicht die biologische Effizienz, sondern der Zwang, große Mengen organischen Materials in tiefen Sedimenten zu versenken, wo sie nicht mehr oxidiert werden können. Das wiederum erfordert einen aktiven hydrologischen Kreislauf und stabile Senken. Und solange nicht große Mengen Wasser (um 500 m) freigesetzt werden, kann sich solch ein Kreislauf nicht ausbilden. Und wenn das organische Material nicht versenkt werden kann, wird praktisch der gesamte freiwerdende Sauerstoff durch Verwesung und Oxidation wieder gebunden. Es tut mir ja leid, aber falls der Mars diese doch recht große Wassermenge nicht liefern kann, wird das Terraforming praktisch undurchführbar.

Ein weiteres langfristig wirkendes Problem ist die Erosion der Atmosphäre, der allmähliche Verlust der lebensspendenden Gashülle. Bei der 2 bar dichten CO 2 -Atmosphäre wäre die langsame Bildung von Karbonatfelsen das größte "Loch". Ohne Recycling der Karbonate wäre die künstliche Atmosphäre schon nach 10 Mio. Jahren wieder verschwunden. Falls man den Mars wirklich in eine zweite Erde umwandeln will, muß man sich irgendetwas einfallen lassen, was die versenkten Gase wieder in die Atmosphäre zurückbringt. Aber ein Trost bleibt uns trotzdem: Die Vorgänge, durch die die Gashülle wieder ausgedünnt wird, laufen erheblich langsamer ab als die Prozesse, mit denen man diese Hülle erst einmal erzeugen muß.

Es gibt da nur noch ein Problem, daß die Terraformer schon ziemlich früh lösen müssen: Die beiden Marsmonde Phobos und Deimos. Ihre Umlaufbahnen sind nämlich instabillangsam, aber stetig kommen sie dem Roten Planeten immer näher. Nach heutigen Schätzungen werden sie in ca. 0,5 - 1 Mrd. Jahren abstürzen. Kein Problem, ist ja noch lange hin, oder? Nicht ganz - denn wenn die Atmosphäre des Mars dichter und wärmer

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wird, dehnt sie sich aus, und zumindest Phobos wird durch die zusätzliche Reibung so weit abgebremst, daß er noch zu Lebzeiten einer Marskolonie herunterkrachen wird. Der dadurch entstehende 200 km-Krater wird sicher beeindruckend sein - nur von den Häusern und Feldern, die an der Stelle mal gewesen sind, wird man nicht mehr allzu viel finden...

Im Grunde gibt es für Phobos nur zwei Entsorgungswege: Man kann ihn entweder zerlegen und ausschlachten, falls die zukünftige Rohstoffsituation dies als lohnend erscheinen läßt, oder man ändert seine Bahn so stark ab, daß er auf den Mars stürzt, bevor dort irgenetwas wichtiges gebaut wurde. Sicherheitshalber sollte man Deimos gleich hinterherschießen, dann hätte man beide Bedrohungen elegant abgewendet.

Phantasievorstellung einer Raumstation auf dem Mars in der Zukunft

IV. 3. g. Kleinmissionen in der Zukunft

IV. 4. Kostenübersicht (1988)

IV. 4. a. USA

In 30 Jahren hat die USA ca. 160 Mrd. US$ für Weltraumforschung ausgeben. 100 Mrd. davon gingen an die NASA.

Die Ausgaben für die Mittel der NASA betrugen 1958 noch rund 500 Mio. US$, bis 1964 stieg das Budget auf ca. 5,5 Mrd. US$. 1986 pendelte sich das Etat bei ca. 4,6 Mrd. US$ ein.

IV. 4. b. UdSSR

Im Jahr 1985 gab die Sowjetunion ca. 23 Mrd. US$ aus, um mit den USA im Wettrüsten in der Raumfahrttechnologie mithalten zu können. Das waren ca. 1,5% Ihres Bruttosozialproduktes.

IV. 4. c. Japan

1986 betrug das Budget von Japan 117 Mrd. Yen, das sind 640 Mio. Europäische Rechnungs Einheiten (ERE). - 620 Mio. ERE für ein Weltraumanwendungsprogramm - 10 Mio. für wissenschaftliche Weltraumforschung

- 10 Mio. für alle anderen öffentlichen Einrichtungen, die am Weltraumgeschäft beteiligt sind.

Zusätzlich bezahlte die japanische Industrie 1986 260 Mio. ERE für anwendungsbezogene Weltraumaktivitäten.

IV. 4. d. China

Für China gibt es keine offiziellen Daten, doch die westlichen Experten schätzen die Ausgaben auf ca. 3 Mrd. ERE jährlich.

IV. 4. e. Indien

Indien gibt über 0,4% des Staatshaushalts für die Raumfahrt aus, nämlich 1985/86 etwa 250 Mio. ERE.

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IV. 4. f. Frankreich

Über 0,11% ihres Bruttosozialproduktes gab Frankreich letztes Jahr für die Raumfahrt aus. 1986 waren es rund 860 Mio. ERE.

IV. 4. g. Deutschland

1986 gab Deutschland insgesamt 898,5 Mio. DM (436 Mio. ERE) aus. 271,5 Mio. davon gingen an die ESA und damit 62% des Gesamtbetrages. Weiterhin 777 Mio. DM wurden für weltraumrelevante Maßnahmen vom Bundespostministeriums ausgegeben. Außerdem steuerte der deutsche Wetterdienst 38 Mio. DM zu dem Projekt METEOSAT bei.

IV. 4. h. Italien

An die ESA bezahlten die Italiener 1,25 Mio. ERE (1,72 Mrd. Lire). Zusätzlich 1,87 Mrd Lire blieben für nationale Maßnahmen.

IV. 4. i. Großbritannien

Jährlich gibt Großbritannien 100 Mio. Pfund für die Raumfahrt aus. 80% davon gehen an die ESA, sodass nur noch ein geringes Budget für nationale Zwecke übrigbleibt. 1986/87 wurden die Ausgaben auf rund 109 Mio. Pfund gesteigert.

V. Für und Wider der Raumfahrt

V. 1. Pro

• die Möglichkeit in andere Länder zu telefonieren

• Fernsehen und Radio aus der ganzen Welt • Erforschung der Erde und des Universums • Forschung zur Entstehung der Erde • Wettervorhersage und Klimaforschung • evtl. neue Lebensräume für den Menschen auf anderen Planeten • neue Ressourcen von anderen Planeten, Kometen und Sternen • medizinische Erkenntnisse

V. 2. Contra

• hohe Kosten, die von Steuerzahler bezahlt werden

• unkalkulierbare Risiken (z.B. Absturz der Challanger) • zweifelhafter Sinn

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V. 3. Eigene Meinung

V. 3. a. Christoph

Meine Meinung ist, dass eigentlich noch mehr Geld in die Weltraumforschung investiert werden müsste, anstatt das Geld, bzw. die Steuern, in andere unnütze Sachen zu stecken. Die Weltraumforschung ist sehr wichtig für die Menschheit. 1. Wenn die Erde einmal überbevölkert ist muss der Mensch auf irgendwelche Planeten ausweichen, um überleben zu können.

2. In gar nicht allzulanger Zeit werden die Ressourcen auf der Erde zuneige gehen, deshalb muss die Menschheit schon heute Experimente und Untersuchungen durchführen, damit wir irgendwann einmal auf anderen Planeten unsere Ressourcen abbauen können.

3. Falls die Erde wirklich einmal untergehen sollte, aus welchen Gründen auch immer, wäre es ja von großem Vorteil, wenn der Mensch auf anderen Planeten leben könnte und die menschliche Rasse nicht aussterben würde.

Die Weltraumforschung führt auch medizinische Versuche durch, die für manche Krankheiten wichtig sein können.

Wenn es niemals Weltraumforschung gegeben hätte, würde heute keiner so viele Fernsehsender empfangen können, Radio hören können, gäbe es vielleicht keine Wettervorhersage, es gäbe eine schlecht entwickelte Klimaforschung, man wüsste nicht, wie es um uns herum aussieht. Deshalb ist es von großem Vorteil, dass es die Weltraumforschung gibt und das jedes Jahr viel Geld darin investiert wird. Ich finde allerdings, dass sich alle Weltraumorganisationen zusammenschließen sollten, NASA, ESA, NASDA,... damit die Kosten niedriger werden und noch größere Projekte in Angriff genommen werden können, um noch mehr über das leben im Weltraum oder auf anderen Planeten zu erforschen. Es sollte kein Machtkampf um die „Herrschaft“ im all geben, wie damals zwischen den USA und der Sowjetunion. Alle sollten zusammenarbeiten, um den größtmöglichen Erfolg vorweisen zu können.

Was ich persönlich allerdings schlecht finde ist, dass die Öffentlichkeit nicht wirklich etwas von den Forschungen und ihren Ergebnissen mitbekommt. Viele Leute denken, dass es überhaupt keine Erfolge vorzuweisen gibt und finden es daher eher schlecht, ihre Steuern in solche Projekte zu investieren. Die Menschheit muss mehr von den Ergebnissen erfahren, dann wäre die Einstellung der Leute wahrscheinlich ganz anders zum Thema Weltraumforschung. Ich bin also absolut für die Erforschung anderer Planten und finde, dass es sogar noch gesteigert werden müsste.

V. 3. b. Sven

Ich denke, dass die Weltraumforschung in einigen Jahren eine sehr wichtige Funktion erfüllen wird. Informationen über das Universum zu haben sind im Moment noch nicht so wichtig, aber wenn z. B. ein Komet auf die Erde zufliegen würde, was ja möglich ist, könnte durch frühe Erkennung Gegenmaßnahmen einleiten.

Aber die Raumfahrt kostet natürlich sehr viel Geld, so dass der Nutzen den man davon im Moment hat dies nicht aufwiegen kann. Da man in der bemannten Raumfahrt fast nur Prestigeflüge macht, um zu zeigen das man die tollsten und schnellsten Forscher hat. Die Landung auf dem Mond zum Beispiel war doch völlig unnötig. Der Bau der ISS ist auch nicht nötig, da diese in meinen Augen keinen praktischen Zweck erfüllen wird und trotzdem kostet sie Europa mehrere Milliarden Euro. Ich finde das ist ganzschön happig. Es vereinfacht uns zwar im Moment das Leben ,aber das sind keine lebenswichtigen

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Sachen. Die Menschen kämen auch ohne eine fehlerhafte Wettervorhersage aus oder ohne Handys. Außerdem wird unsere Anonymität durch Spionagesatelliten der USA sehr eingeschränkt, da der Satellit, wenn gefordert sogar detailgetreue Aufnahmen des Gesichtes oder anderer Körperteile machen kann. Nur die Forschungsmissionen zu anderen Planeten denke ich haben einen richtigen Sinn. Sie dienen der Findung eines späteren Lebensraumes irgendwo im Weltraum, was wenn wir mit der Erde weiterhin so umgehen schon in naher Zukunft ein Thema sein könnte.

Aber im Großen und Ganzen ist es schon wichtig möglichst viel über unseren Planeten, die Planeten in unserem Sonnensystem und vielleicht in naher Zukunft auch über den Rest des Universums zu erfahren.

VII. Literaturverzeichnis