Apollo 13

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Dieser Artikel befasst sich mit der Mission Apollo 13 der amerikanischen Raumfahrt. Für die gleichnamige Verfilmung siehe Apollo 13 (Film).

Missionsemblem

Missionsdaten

Mission:

Apollo 13

NSSDC ID:

1970-029A

Kommandomodul:

CM-109

Servicemodul:

SM-109

Mondlandefähre:

LM-7

Trägerrakete:

Saturn V, Seriennummer AS-508

Rufzeichen:

CM: Odyssey
LM: Aquarius

Besatzung:

Start:

11. April 1970, 19:13:00 UTC

Startplatz:

Kennedy Space Center, LC-39A

Mondumkreisungen:

0 (Mond umrundet, aber nicht umkreist)

Landung:

17. April 1970, 18:07:41 UTC

Landeplatz:

Pazifik, 21,63°S, 165,37°W

Flugdauer:

5d 22h 54m 41s

Bergungsschiff:

USS Iwo Jima

Mannschaftsfoto

v.l.n.r. James Lovell, John Swigert, Fred Haise

Navigation

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Apollo 13 war eine Mission innerhalb des amerikanischen Apollo-Programms. Das Primärziel, eine bemannte Landung auf dem Mond, wurde nicht erreicht. Trotz teilweise dramatischer Vorfälle kehrten alle drei Besatzungsmitglieder lebend zur Erde zurück. Dieser Apolloflug war der einzige, der vorzeitig abgebrochen werden musste.

[Bearbeiten] Besatzung

Am 6. August 1969, kurz nach der erfolgreichen Mondlandung durch Apollo 11, gab die NASA die Mannschaften für die Missionen Apollo 13 und Apollo 14 bekannt.

Als Kommandant von Apollo 13 wurde James Lovell anstatt des ursprünglich vorgesehenen Kommandanten Alan Shepard ausgewählt. Lovell unternahm damit nach Gemini 7, Gemini 12 und Apollo 8 als erster Raumfahrer einen vierten Weltraumflug. Shepard übernahm den folgenden Flug Apollo 14.

Pilot der Apollo-Kommandokapsel sollte zuerst Ken Mattingly werden, als Pilot der Mondlandefähre war Fred Haise vorgesehen. Die beiden waren die ersten der fünften Astronautenauswahlgruppe, die für einen Raumflug in die Hauptmannschaft eingeteilt wurden. John Young wurde als Kommandant der Reservemannschaft eingeteilt. „Jack“ Swigert wurde Ersatzpilot der Apollo-Kommandokapsel; Charles Duke übernahm die Rolle des Ersatzpiloten für die Mondlandefähre. Die Unterstützungsmannschaft (Support-Crew) bestand aus Jack Lousma, William Pogue und Vance Brand. Alle drei hatten schon Erfahrungen als Support-Crew oder Capcom.

Einige Tage vor dem Start, am 6. April 1970, erkrankte der Ersatzpilot der Mondfähre, Charles Duke, an Röteln. Es stellte sich heraus, dass Ken Mattingly nicht dagegen immun war. Um das Risiko zu eliminieren, dass Mattingly während des Mondfluges erkrankte, wurde er am 9. April durch den Reservepiloten Swigert ersetzt. Später nahm er dann dafür an der Apollo-16-Mission teil, für die eigentlich Swigert vorgesehen war. Wie sich später herausstellte, hatte sich Mattingly nicht mit Röteln infiziert.

Als Verbindungssprecher (CapCom) während des Fluges dienten Vance Brand, Jack Lousma und der Wissenschaftsastronaut Joseph Kerwin, sowie John Young und Ken Mattingly.

[Bearbeiten] Vorbereitung

Die einzelnen Stufen der Saturn-V-Rakete AS-508 wurden im Juni und Juli 1969 in Cape Kennedy angeliefert. Das Apollo-Raumschiff CSM-109 erhielt den Namen Odyssey (nach Homers Odyssee), die Mondlandefähre LM-7 den Namen Aquarius (nach dem Sternbild Wassermann).

Ähnlich wie die Besatzung von Apollo 11 verzichteten die Astronauten von Apollo 13 darauf, dass ihre Namen auf dem Missionsabzeichen erschienen. Stattdessen erhielt es das lateinische Motto Ex Luna, Scientia („Vom Mond [kommt] das Wissen“). Insofern musste das Logo nicht geändert werden, als einige Tage vor dem Start der Pilot Mattingly durch Swigert ersetzt werden musste. Am 15. Dezember 1969 konnte Apollo 13 zur Startrampe 39A gerollt werden.

Vorgesehen war die Landung auf dem Mond in der Fra-Mauro-Hochebene, wo das ALSEP (Apollo Lunar Surface Experiments Package) aufgestellt werden sollte. Dies war die erste Landestelle im Rahmen des Apollo-Programms, die nicht in einem der relativ ebenen Maria lag. Die Landestelle versprach ein vielfältiges Spektrum an Gesteinsformen; insbesondere sollte es mit Hilfe der Gesteinsfunde möglich sein, den großen Asteroideneinschlag zu datieren, der das Mare Imbrium geformt hat. Fra Mauro war den Wissenschaftlern so wichtig, dass das Landegebiet nach dem Fehlschlag von Apollo 13 auch für die Nachfolgemission Apollo 14 nominiert wurde.

Die Besatzung hatte sich vor dem Flug ausgiebig mit geologischen Studien befasst, um während der Mondexkursionen eine möglichst hohe wissenschaftliche Ausbeute erzielen zu können.

[Bearbeiten] Flugverlauf

Apollo 13 - Ursprünglich vorgesehene Crew mit Ken Mattingly in der Mitte

Das havarierte Servicemodul nach der Abtrennung

[Bearbeiten] Start

Der Start von Apollo 13 erfolgte am 11. April 1970, 19:13:00 GMT in Cape Canaveral, Florida (13:13:00 Uhr im Kontrollzentrum in Houston). Aufgrund starker Vibrationen (Pogoeffekt) schaltete das mittlere Triebwerk der zweiten Stufe 132 Sekunden zu früh selbsttätig ab, was die Flugleitung dadurch ausglich, dass sie die verbliebenen vier Triebwerke um 34 Sekunden länger brennen ließ. Auch die dritte Stufe brannte 9 Sekunden länger. Trotz der unerwarteten Störung war die Abweichung von der geplanten Umlaufbahn minimal. Nach eineinhalb Erdumkreisungen wurde die dritte Stufe ein zweites Mal gezündet, um Apollo 13 auf den Weg zum Mond zu bringen.

[Bearbeiten] Der Saturn-Impact

Ein vor dem Hintergrund der folgenden Ereignisse kaum beachtetes Experiment war der Saturn-Impact (Einschlag der dritten Raketenstufe) auf dem Mond. Kurz nach Abtrennung des Kommando- und Servicemoduls (CSM) und Ankopplung des Landemoduls (LM) wurde die dritte Stufe der Saturn V durch Ablassen des Sauerstoffs und Zünden der APS-Steuerdüsen erfolgreich auf Kollisionskurs mit dem Mond gebracht. Drei Tage später schlug die fast 14.000 kg schwere Stufe ca. 120 km westnordwestlich des Apollo-12-Landeplatzes mit 2,5 km/s (9000 km/h) Geschwindigkeit auf. Der Einschlag entsprach der Sprengwirkung von gut 10 t TNT. Nach ungefähr 30 Sekunden registrierte das von Apollo 12 aufgestellte Seismometer den Einschlag. Das Beben dauerte mehr als drei Stunden. Schon kurz vorher wurde vom Ionosphären detektor eine Gaswolke registriert. Sie war für mehr als eine Minute nachweisbar. Man nimmt an, dass der Einschlag Partikel des Mondbodens bis in eine Höhe von 60 Kilometern schleuderte, wo sie vom Sonnenlicht ionisiert wurden.

[Bearbeiten] „Houston, we’ve had a problem.“

(„Houston, wir haben ein Problem.“)

Mitschnitt des Funkverkehrs

55 Stunden und 54 Minuten nach dem Start, über 300 000 km von der Erde entfernt, also schon recht weit auf dem Weg zum Mond, explodierte einer der Sauerstofftanks der „Odyssey“, kurz nachdem der im Tank befindliche Ventilator in Betrieb genommen worden war.

Die Explosion von Sauerstofftank 2 riss auch ein Leck in den daneben befindlichen Tank 1. Die drei Brennstoffzellen, die mit Sauerstoff aus den beiden Tanks gespeist wurden, um Strom und Wasser zu erzeugen, konnten daher über kurz oder lang ihre Arbeit nicht mehr verrichten. Es blieb nur die Möglichkeit, die Mission abzubrechen und Apollo 13 schnellstmöglich zurück zur Erde zu holen, da der Zusammenbruch der Sauerstoff-, Strom- und Wasserversorgung im Kommando-/Servicemodul „Odyssey“ durch nichts auszugleichen war.

Die Landung auf dem Mond wurde gestrichen und der Kurs leicht geändert, so dass die Flugbahn nur um den Mond herum und wieder zurück zur Erde führte. Die Mondlandefähre „Aquarius“ spielte dabei die Rolle des „Rettungsboots“, das die Besatzung versorgen musste, nachdem Überleben im havarierten Kommando-/Servicemodul „Odyssey“ nicht mehr möglich war.

Das Lebenserhaltungssystem der Landefähre war jedoch nicht dafür ausgelegt, drei Personen mehrere Tage am Leben zu erhalten. Während genügend Sauerstoff an Bord war, gab es zu wenig Wasser und insbesondere elektrischen Strom, der in der Landefähre aus Batterien bezogen wird. Insbesondere musste auch das überlastete Luftreinigungssystem umgebaut werden, um mit dem CO₂-Filter der „Odyssey“ arbeiten zu können, der eigentlich mit dem der „Aquarius“ inkompatibel war (runde und eckige Filter). Hierzu musste aus an Bord vorhandenen Dingen, wie zum Beispiel Tüten, Klebeband, Flugplänen usw. ein Adapter gebaut werden. Das Bodenzentrum in Houston erarbeitete eine Prozedur, die an die Crew gefunkt wurde, die dann erfolgreich den Adapter nachbaute (Swigert: „Na toll, jetzt vertrau ich einer Spucktüte mein Leben an!“).

Um die knappen Reserven der Landefähre nicht bis an die äußerste Grenze zu strapazieren und die Belastungen für die Besatzung zu mindern, wurde das Raumschiff zwei Stunden nach der Umrundung des Mondes durch eine knapp viereinhalbminütige Brennphase des LM-Landetriebwerks beschleunigt (PC+2-Brennphase). Dadurch wurde die Gesamtflugdauer auf 142:40 Stunden verkürzt und gleichzeitig gewährleistet, dass die Kommandokapsel im Pazifik niedergehen konnte, wo die US Navy eine Bergungsflotte stationiert hatte.

[Bearbeiten] Landung

Apollo 13 an Deck der USS Iwo Jima

Für den letzten Teil des Fluges konnten die normalen Rückkehrreserven der Landekapsel (wiederum Batterien) benutzt werden. Anders als bei einer normalen Mission wurde die für den Wiedereintritt in die Erdatmosphäre benötigte Kapsel erst kurz vor dem Ende des Fluges von der Besatzung in Betrieb genommen, bestiegen und von der Aquarius getrennt. Die durchaus berechtigten Befürchtungen, die abgeschaltete Elektrik der Kommandokapsel könnte durch Feuchtigkeit und Frost Schaden genommen haben, stellten sich als grundlos heraus. Der Versorgungsteil verglühte wie bei einem normalen Flug in der Erdatmosphäre; ebenso ging die Mondlandefähre verloren, in deren Landestufe sich noch die ALSEP-Station mit ihrem Radioisotopengenerator als Stromversorgung befand. Jedoch wurde keine freigesetzte Radioaktivität nachgewiesen, da dieser Fall beim Entwurf des Generator-Behälters eingeplant war und er einen Wiedereintritt schadlos überstehen konnte. Als zusätzliche Sicherheitsmaßnahme wurde der Wiedereintritt so gewählt, dass ein Punkt im Pazifik mit einer sehr großen Wassertiefe getroffen wurde. Das so genannte „Blackout“ (= Funkstille beim Wiedereintritt) dauerte länger als die üblichen drei Minuten, was zu der Befürchtung führte, Besatzung und Landekapsel seien verloren. Doch am 17. April 1970 um 13:07 Uhr wasserte Apollo 13 im Pazifik, wo die Crew von der USS Iwo Jima (LPH-2) aufgenommen wurde.

[Bearbeiten] Ursache des Unglücks

Der Grund der Explosion war nicht, wie häufig zu lesen, ein gebrochenes Kabel im Sauerstofftank, sondern die Folge eines unter zu hoher Spannung kurzgeschlossenen Thermostats sowie einer Kette von Versäumnissen und Fehleinschätzungen.

[Bearbeiten] Die Sauerstofftanks

Im Apollo-Servicemodul befanden sich zwei nebeneinander liegende Sauerstofftanks, in denen kryogener Sauerstoff enthalten war. Der Sauerstoff befindet sich dabei in einem Grenzzustand zwischen flüssig und gasförmig und steht unter hohem Druck. Zum Betrieb des Tanks waren neben den Füll-, Ablass-, Entnahme- und Entlüftungsleitungen einige elektrisch betriebene Vorrichtungen nötig, die in einer Baugruppe zusammengefasst waren. Dabei handelte es sich um ein Thermometer, einen Messfühler für die Füllstandsanzeige, ein Heizelement und einen Ventilator. Das Heizelement war notwendig, um den notwendigen Betriebsdruck des Tanks aufrecht zu erhalten. Der Ventilator wurde benötigt, um den Tankinhalt zu durchmischen, da kryogene Stoffe in Schwerelosigkeit zu Schichtbildung neigen. Nach der Montage war das Tankinnere nicht mehr für Inspektionen zugänglich.

Die NASA hatte den Bauauftrag für das Servicemodul an die Firma North American Aviation vergeben; diese hatte ihrerseits der Firma Beechcraft den Auftrag zum Bau der Sauerstofftanks erteilt. Die Spezifikation enthielt u.a. die Forderung, die Heizelemente der Tanks mit einem auf die Bordspannung des Apollo-Raumschiffs (28V Gleichstrom) ausgelegten Thermostatschalter abzusichern.

[Bearbeiten] Versäumnisse

Im Jahr 1965 änderte die NASA die Spezifikationen dahingehend, dass die elektrischen Baugruppen der Sauerstofftanks auf die an der Startrampe verwendete höhere Spannung von 65V (Gleichstrom) auszulegen seien. Beech vergaß, auch die Thermostatschalter auszuwechseln. Weder bei Beech, noch bei North American, noch bei der NASA wurde diese Unterlassung bemerkt. Dies und alle weiteren Versäumnisse wurden wenige Monate nach dem Unfall von der Cortright-Kommission ermittelt.^[1]

Der im Servicemodul von Apollo 13 verwendete Sauerstofftank Nr. 2 gehörte ursprünglich zum Servicemodul von Apollo 10, war dort aber für nachträgliche Veränderungen wieder ausgebaut worden. Dabei rutschte der Tank vom Montagehaken und fiel etwa 5cm tief, wobei das Ablassventil unbemerkt beschädigt wurde.

Der Countdown-Demonstrationstest für Apollo 13 fand 2 Wochen vor dem Starttermin statt. Nach diesem Test mussten die Tanks des Raumschiffs wieder entleert werden. Dies gelang bei Sauerstofftank Nr. 2 nur teilweise. Man vermutete, dass bei dem im Herstellerwerk erfolgten Vorfall die Ablassvorrichtung beschädigt worden war und der Sauerstoff deshalb teilweise wieder in den Tank zurück floss. Da die Ablassvorrichtung während des Fluges nicht mehr notwendig war, entschloss man sich zu einer Alternativprozedur: den Sauerstoff durch Erhitzen über die Tankheizung verdampfen zu lassen. Über 8 Stunden lang war die Heizung in Betrieb. Als die kritische Grenze von 27 °C erreicht war und der für 28 V dimensionierte Thermostatschalter öffnen sollte, wurde er unter der Belastung mit 65 V sofort kurzgeschlossen, wobei seine Anschlusskabel miteinander verschmolzen. Infolge dessen überhitzte der Tank, seine Teflonbeschichtung und die Isolierung der Versorgungsleitungen, die nun blank in Verbindung mit der späteren Sauerstofffüllung standen.

Da die Thermometerskala an der Startrampe nur für maximal 27 °C ausgelegt war und man erwartete, dass der Thermostat die Heizung spätestens bei diesem Wert abschaltete, blieben die Überhitzung auf über 370 °C und die resultierenden Folgeschäden unbemerkt.^[2] Der ununterbrochen fließende Strom des Heizungssystems wurde nicht überwacht.

[Bearbeiten] Der Unfall

Als Jack Swigert bei 55:54 Stunden Flugzeit auf Anweisung der Bodenkontrolle den Ventilator im Sauerstofftank in Gang setzte, kam es zu einem Kurzschluss. In der reinen Sauerstoffatmosphäre des Tanks entstand ein Feuer, das sich rasch ausbreitete. Dadurch erhöhte sich der Tankdruck, bis der Tank schließlich explodierte.^[1] Kommandant Jim Lovell bemerkte in einem späteren Interview: „Fred hat uns fast den ganzen Tag genervt, indem er sich einen Spaß daraus machte immer wieder das Druckausgleichsventil zwischen der ‚Odyssey‘ und der ‚Aquarius‘ zu öffnen. Dabei gab es ein lautes Geräusch, das uns andere jedesmal fürchterlich erschreckte. Ich war gerade dabei, ein paar Systeme zu kontrollieren, als Sauerstofftank 2 mit einem lauten Knall explodierte. Zuerst dachte ich, es sei wieder Freddo, doch als ich mich umdrehte, saß er weit vom Ventil entfernt in seinem Sitz. Er war leichenblass vor Schreck und schüttelte nur den Kopf. Da wusste ich, es ist etwas passiert.“

Durch die Explosion wurde auch das Leitungssystem des benachbarten Sauerstofftanks Nr. 1 beschädigt, so dass dessen Inhalt nun allmählich entwich. Infolge des im Servicemodul entstandenen Überdrucks wurde ein Teil der Außenverkleidung abgesprengt, das seinerseits mit der Richtantenne kollidierte und möglicherweise auch das Haupttriebwerk des Versorgungsteils beschädigte.

[Bearbeiten] Bedeutung für das Apollo-Programm

Weil es gelang, die drei Astronauten trotz widriger Umstände lebend zurück auf die Erde zu bringen, bezeichnete die NASA die Apollo-13-Mission später als einen „erfolgreichen Fehlschlag“.

Nachdem eine von Edgar Cortright (Leiter des Langley-Forschungszentrums der NASA) geleitete interne Untersuchungskommission im Juni 1970 ihren Bericht veröffentlicht hatte, wurden konstruktive Änderungen an den Sauerstofftanks der noch verbleibenden Apollo-Servicemodule vorgenommen: insbesondere wurden die Thermostatschalter ausgewechselt; außerdem wurde ein dritter Sauerstofftank eingebaut. Im Januar 1971 wurde das Apollo-Programm mit der Mission Apollo 14 fortgesetzt.

Am 2. September 1970 wurden die für 1972/73 vorgesehenen Mondlandungen von Apollo 15 und Apollo 19 (Apollo 20 war bereits am 4. Januar gestrichen worden) endgültig auf Grund von Budgetkürzungen im US-Haushalt gestrichen. Die verbliebenen vier Missionen wurden mit 14 bis 17 neu durchnummeriert. Es mag eine Rolle gespielt haben, dass man befürchtete, bei einem weiteren (und möglicherweise tödlichen) Unglück könnte das gesamte bemannte Raumfahrtprogramm gestrichen werden.

Dieser Mission gebührt auch ein Rekord: Aufgrund des größeren Radius der Bahn um den Mond herum sind die drei Astronauten von Apollo 13 auch diejenigen Menschen, die am weitesten von der Erde entfernt waren – am äußersten Bahnpunkt um den Mond.

[Bearbeiten] Trivia

Die Mission wurde im Jahr 1995 mit Tom Hanks, Kevin Bacon, Ed Harris, Gary Sinise und Bill Paxton in den Hauptrollen verfilmt. Das Drama kam unter dem Titel Apollo 13 in die Kinos und wurde mit zwei Oscars ausgezeichnet.

Die berühmte Meldung der Astronauten an Houston lautete nicht „Houston, we have a problem“, wie häufig wiedergegeben wird, sondern Swigert meldete an die Bodenstation: „Okay, Houston, we've had a problem here.“ Lovell machte dann auf Nachfrage des CapCom die gleiche Meldung: „Houston, we've had a problem.“

In der US-Serie "The Pretender" wird in der Folge "Stille Wasser" gezeigt, wie der Hauptdarsteller der Serie Pretender Jarod herausfindet, dass er die Anziehungskraft des Mondes dazu nutzen kann, um die Raumkapsel auf den Rückweg zu bringen. Er hat somit die Apollo 13 gerettet.

[Bearbeiten] Einzelnachweise

↑ ^a ^b Chapter 5 - Findings, Determinations, and Recommendations; Apollo 13 Review Board (Cortright Commission)
↑ Mission Summary; Apollo 13 Lunar Surface Journal edited by Eric M. Jones and Ken Glover

[Bearbeiten] Literatur/Quellen

Kraft, Christopher C.: Flight - My Life in Mission Control; Plume (Reissue) 2002
Kranz, Eugene F.: Failure is not an Option; Simon & Schuster, 2000
Lovell, J.A.; Kluger, J.: Lost Moon - The Perilous Voyage of Apollo 13; Houghton Mifflin; 1994
NASA, Public Affairs Office, Washington, D.C.: Apollo 13 Press Kit; Release 70-50K; 2. April 1970
NASA, Manned Spacecraft Center, Houston, TX: Apollo 13 Mission Report; Dokument MSC-02680; Sept. 1970
Orloff, R.; Harland, D.: Apollo - The Definitive Sourcebook; Springer (Praxis), 2006