Raumfahrt

Als Raumfahrt bezeichnet man Reisen oder Transporte in oder durch den Weltraum. Der Übergang zwischen Erde und Weltraum ist fließend und wurde durch die FAI auf eine Grenzhöhe von 100 Kilometern festgelegt. Ein Raumfahrzeug muss zusätzlich auch noch die erste kosmische Geschwindigkeit von rund 7,9 km/s erreichen, um zu einem Erdsatelliten zu werden. Die klassische Trennung zwischen Luft- und Raumfahrt wird zunehmend durch die technische Entwicklung der Raumfahrzeuge aufgeweicht.

Man unterscheidet zwischen

bemannte Raumfahrt, bei der Menschen die Reise in den Weltraum antreten - zu ihr sind derzeit die USA, Russland und die Volksrepublik China in der Lage.
unbemannte Raumfahrt, die das Befördern und den Betrieb von Satelliten und Sonden im Weltraum umfasst. Zu unbemannten Starts von eigenen Trägerraketen sind derzeit etwa zehn Länder und die ESA befähigt (siehe unten).
Geschichte
Ein chronologische Liste der bisherigen Raumfahrtmissionen ist hier erreichbar:
Allgemeines
Obwohl schon lange die Vorstellung von Reisen zum Mond oder anderen Planeten und Sternen bestand, wurde erst im 20. Jahrhundert mit der Entwicklung der Raketentechnik eine brauchbare und die bisher einzige Methode gefunden, die ausreichend lange so hohe Beschleunigung ermöglicht, dass ein dauerhaftes Verlassen des Planeten möglich wird.
Theoretische Grundlagen und Raketen-Pioniere
Die Theorie der Raumfahrt wurde unter anderem vom Russen Konstantin Ziolkowski (1857-1935) untersucht, der 1898 die mathematischen Grundprinzipien des Raketenantriebs formulierte (siehe Raketengrundgleichung). Auch der Siebenbürger Deutsche Hermann Oberth (1894-1989) stellte 1923 die Grundgleichung der Raketentechnik auf und zeigte wie Ziolkowski mit dem Konzept der Stufenrakete, wie man große Nutzlasten energetisch günstig in die gewünschte Flugbahn bringen kann.
Von den ersten Ingenieuren und experimentellen Wissenschaftlern sei der Amerikaner R. H. Goddard (1882-1945) erwähnt, der ab etwa 1910 kleine Raketenmotoren entwickelte. 1926 gelang ihm der Start der ersten Flüssigkeitsrakete. Noch früher tätig war hierin der Südtiroler Astronom und Raketenpionier Max Valier (1895-1930). Er wagte als erster Europäer Experimente mit flüssigen Treibstoffen und baute u.a. ein Raketenauto (heute Deutsches Museum). Bei einem Labortest in Berlin explodierte ein Aggregat und ein Metallsplitter tötete den nur 35-Jährigen.
Diese Grundlagenforschung enthusiastischer Einzelpersonen bis Anfang der 30er Jahre war Grundstock für die Entwicklung zur Hochtechnologie, die nur in Symbiose mit militärischen Interessen und staatlicher Finanzierung möglich war. Einen großen Anteil an solchen Weiterentwicklungen hatte Wernher von Braun (1912-1977) - von Peenemünde 1934 und der A4 (dem Vorbild vieler russischer und US-Raketen) bis zur Saturn V der Mondlandungen 1969-1972.
Neben technischen Grundlagen bilden die astronomischen Erkenntnisse der Himmelsmechanik die Voraussetzung für Raumfahrt an sich.
Militär und Industrie entdecken die Raumfahrt
Dieser Prozess setzte zunächst im Deutschen Reich ein, das in der neuen Technologie eine Möglichkeit erkannte, die Bestimmungen des Versailler Vertrags zu umgehen. Bis zum Ausbruch des Zweiten Weltkrieges entstand so der Forschungs- und Produktionskomplex Peenemünde unter Wernher von Braun, der schließlich die A4/V2-Rakete hervorbrachte. Diese erste Großrakete der Welt wurde als verheerende Fernwaffe vor allem gegen London und Antwerpen eingesetzt. Aufgrund der relativen Treffungenauigkeit und dem außerordentlich schlechten Verhältnis aus Kosten und Zerstörungswirkung war dieser Raketentyp militärökonomisch eine Fehlentscheidung. Die Militärstrategen und Politiker der Sowjetunion und der USA erkannten das Potential der Raketentechnik, das vor allem darin lag, dass Raketen praktisch nicht abgefangen werden konnten und versuchten, aus dem besetzten Deutschland nicht nur Geräte und Blaupausen, sondern auch Know-How zu erbeuten. Damit begann bereits in den letzten Tagen des Zweiten Weltkrieges ein Wettlauf zwischen den beiden Staaten, der Jahrzehnte andauern sollte. Nach dem Krieg wurden sowohl vollständige Raketen, wie Produktionsanlagen und zahlreiche Wissenschaftler und Techniker in die USA und die Sowjetunion verbracht und bildeten dort die Grundlage der Raketenentwicklung für die nächsten Jahrzehnte.
Meilensteine der Raumfahrt
- 4. Oktober 1957: Sputnik 1, der erste von Menschenhand gebaute Satellit (Sowjetunion)
- 3. November 1957: Sputnik 2, brachte mit der Hündin Laika das erste Lebewesen ins All (Sowjetunion)
- 19. August 1960: Sputnik 5, erstmals landeten zwei Lebewesen (Die Hündinnen Strelka und Belka) nach einem Raumflug sicher auf der Erde (Sowjetunion)
- 12. April 1961: Wostok 1, Juri Alexejewitsch Gagarin fliegt als erster Mensch in das Weltall. (Sowjetunion)
- 11. August/12. August 1962: Wostok 3 und Wostok 4, Andrijan Nikolajew und Pawel Popowitsch (beide Sowjetunion) starten zum ersten Weltraumrendezvous. Erstmals befinden sich zwei Menschen im Weltraum, die Raumschiffe nähern sich bis auf 5 km
- 16. Juni 1963: Wostok 6, Walentina Wladimirowna Tereschkowa fliegt als erste Frau in den Weltraum. Rendezvous mit Waleri Bykowski (Wostok 5) beide Raumschiffe nähern sich bis auf 5 km.
- 12. Oktober 1964: Woschod 1 Das erste mehrsitzige Raumschiff ist im All. Besatzung: Wladimir Komarow, Boris Jegorow und Konstantin Feoktistow (alle Sowjetunion). Mit Feoktistow und Jegorow flogen erstmals Wissenschaftler ins All.
- 18. März 1965: Woschod 2, Der erste Mensch Alexei Leonow verlässt ein Raumschiff und schwebt frei im Weltraum. Kommandant ist Pawel Beljajew (beide Sowjetunion)
- 21. Dezember 1968: Apollo 8, erste bemannte Mondumrundung. Frank Borman als Kommandant. James Lovell, William Anders (alle USA)
- 16. Juli 1969: Apollo 11, Start zur ersten Mondlandung. Neil Armstrong betritt am 20. Juli 1969 als erster Mensch den Mond, gefolgt von Edwin Aldrin. Michael Collins (alle USA) fliegt das Apollo-Mutterschiff (Rückkehrkapsel)
Der Wettlauf ins Weltall im Kalten Krieg
Ham the chimp.jpgs in den Weltraum gebracht wurde]] Im nun einsetzenden Kalten Krieg kam der Raumfahrt vor allem eine massenpsychologische und propagandistische Bedeutung zu. Neben dem offensichtlichen militärischen Wert wurde sie von den Zeitgenossen als Messlatte für die Leistungsfähigkeit und Fortschrittlichkeit der beiden konkurrierenden Systeme wahrgenommen.
Als Folge des so genannten Sputnikschocks im Oktober 1957 wurde der amerikanischen Öffentlichkeit schlagartig bewusst, dass die Sowjetunion den technologischen Rückstand fast vollständig aufgeholt hatte. Von diesem Zeitpunkt an wurde die Raumfahrt auch in den USA nach Kräften gefördert, und es kam zu einem regelrechten Wettlauf. Die sowjetische Raumfahrt erbrachte dabei zahlreiche bedeutende Erstleistungen. Sie brachten einen Monat nach dem Start von Sputnik 1 das erste Lebewesen, die Hündin Laika in den Weltraum. Am 12. April 1961 umkreiste Juri Gagarin als erster Mensch im Weltall die Erde und die Sonden Lunik 2 und Luna 9 führten 1959 und 1966 erstmals auf dem Mond eine harte bzw. weiche Landung durch. Dagegen konzentrierten sich die Anstrengungen der USA unter Präsident Kennedy auf die bemannte Mondlandung, die am 20. Juli 1969 mit einer halben Milliarde TV-Zuschauern das vielleicht größte Medienereignis zur Zeit des Kalten Krieges war.
Obwohl die zivile Raumfahrtbehörde NASA im Mittelpunkt der Öffentlichkeit stand und steht, wurde die Entwicklung der Raumfahrt abseits der öffentlichkeitswirksamen Prestigeprojekte ausschließlich von militärischen Erwägungen bestimmt. Etwa drei Viertel aller Satellitenstarts bis heute dienten militärischen Zwecken. Die USA verfügten seit 1959 über Aufklärungssatelliten, seit 1960 über Wetter-, Navigations- und Frühwarnsatelliten.
Das beiderseits stetig anwachsende Atomwaffenarsenal mündete schließlich im nuklearen Patt. Dieser höchst bedrohliche Aspekt der Raumfahrt, der sich ab den 70er Jahren auch in einer immer stärker werdenden Friedensbewegung niederschlug, hatte eine Reihe von Abrüstungsverträgen (START-Verträge) und Abkommen zur Begrenzung strategischer Waffensysteme (ABM-Vertrag) zur Folge.
Die Sowjetunion führte ihre bereits in den 60er Jahren begonnenen Forschungen an Kopplungsmanövern, Langzeitflügen und Weltraumausstiegen von Kosmonauten über die erste Raumstation "Saljut 1" weiter bis zu gemeinsamen Kopplungsmanövern mit den USA 1975 und schließlich zur permanent bemannten Raumstation Mir.
Ab den 70er Jahren spielte die Kommerzialisierung der Raumfahrt bzw. aus der Raumfahrtforschung hervorgegangener Technologien eine immer größere Rolle. Beispiele sind Nachrichten- und TV-Satelliten, CD-Spieler und zahllose mikroelektronische und informatische Anwendungen bis hin zu GPS und Digitalfotografie.
Kooperation und Globalisierung der Raumfahrt
Mir sts89 big.jpg Schon während der MIR-Ära konnte man eine verstärkte Kooperationsbereitschaft zwischen den USA und Russland beobachten. So dockte der Space Shuttle mehrmals an der alternden Raumstation an und trug damit wesentlich zum Erhalt bei.
Die gemeinsamen Bemühungen mündeten schließlich in der Planung und dem Bau der Internationalen Weltraumstation (ISS). Nach dem Absturz der Raumfähre Columbia und einer Strategieänderung bei der NASA ist die Zukunft der ISS nach 2010 aber nicht mehr gesichert, da man in den USA ab diesem Zeitpunkt mit dem Space Shuttle die ISS nicht mehr bedienen will.
Und so beschleunigt Russland nun den Bau des neuen Allround-Raumschiffes Kliper. Es soll vorbehaltlich der Finanzierung etwa im Jahr 2012 fertig sein. Russlands neuer Kosmosagentur-Chef Anatoli Perminow hat deshalb die europäische Weltraumorganisation ESA aufgefordert, sich an dem nach eigenen Angaben 350-Millionen-Dollar-Projekt zu beteiligen.
Weitere Raumfahrtnationen
Als Raumfahrtnation bezeichnet man ein Land, das in der Lage ist mit eigenen Trägerraketen eigene Satelliten in den Weltraum zu befördern. Zusätzlich werden hier Länder aufgeführt, die an Projekten eigener Trägerraketen arbeiten, jedoch bisher nicht erfolgreich waren (z.B. Brasilien).
Brasilien
Auch Brasilien versucht im Weltraum Fuß zu fassen. Bisher jedoch mit wenig Glück. 1997 stürzte die erste brasilianische Trägerrakete VLS-1 kurz nach dem Start in den Atlantik. 1999 musste eine Rakete kurz nach dem Abschuss zerstört werden und am 23. August 2003 forderte eine Explosion der Rakete VLS-1 auf dem Stützpunkt Alcântara im Bundesstaat Maranhao 21 Menschenleben. Bei einem Jahresetat von 30 Millionen US-Dollar ist selbst das Ziel, im Jahr 2006 wieder einen Satelliten aus eigener Kraft zu starten, nur schwer erreichbar, alleine die Reorganisation nach dem Unfall kostet 100 Millionen US-Dollar.
China
Seit längerem fördert die Volksrepublik China die Raumfahrt in verstärktem Maße. Am 15. Oktober 2003 hat es den ersten Taikonauten (Bezeichnung aus der englischen Presse für einen chin. Raumfahrer) mit einem Shenzhou-Raumschiff in die Erdumlaufbahn geschickt. Neben Russland und den USA ist China somit als drittes Land in der Lage, bemannte Raumflüge durchzuführen. Der Schwerpunkt des Landes liegt momentan auf der weiteren Entwicklung des Shenzhou-Programms. Geplant sind auch eine eigene Raumstation und eine unbemannte Mondlandemission bis zum Jahr 2020, der erste Start einer unbemannten Mondsonde mit dem Namen Chang'e 1 soll im Jahr 2007 stattfinden.
Zum zweiten bemannten chinesischen Raumflug sind am 12. Oktober 2005 zwei Taikonauten vom Raumfahrtbahnhof Jiuquan in der Wüste Gobi gestartet und erfolgreich zurückgekehrt.
Europa
Europa hat mit der Ariane-Rakete eine marktbeherrschende Stellung beim Transport von kommerziellen Satelliten in den Weltraum eingenommen, nachdem zuvor in den 1960er und 1970er Jahren die Entwicklung einer eigenen Trägerrakete Europa erfolglos blieb. Nachdem die ESA in den 1980er Jahren sehr eng mit den USA zusammenarbeitete, beispielsweise mit dem Spacelab-Projekt, ergaben sich nach dem Fall des Eisernen Vorhangs auch andere Kooperationsmöglichkeiten. Erste Schritte wurden durch den Besuch von europäischen Astronauten auf der Raumstation Mir vollzogen.
Indien
Auch Indien verstärkt seine Raumfahrtaktivitäten und kann bereits auf mehrere im eigenen Land gebaute Satelliten und Trägerraketen (ASLV, PSLV, GSLV mit Technik aus Ariane 4 Programm) verweisen. Den ersten erfolgreichen Satellitenstart führte Indien am 18. Juli 1980 aus. Nun ist für 2007 der Start einer eigenen Mondsonde angekündigt. Die internationale Kooperation, vor allem mit den USA, spielt dabei in der Strategie eine große Rolle, so werden bei der unbemannten Mondmission auch zwei amerikanische Instrumente eingesetzt werden. Weitere Triebfeder der Entwicklung ist der jetzige Staatspräsident Abdul Kalam. Er war früher für die Entwicklung des Raketen- und Raumfahrtprogramms des Landes zuständig und gilt neben Vikram Sarabhai als Vater der indischen Raumfahrt.
Israel
Israel führte 1988 den ersten erfolgreichen Start seiner Trägerrakete Shavit durch. Weitere Starts mit militärischen Ofeq-Satelliten als Nutzlast folgten.
Japan
In Japan werden ebenfalls eigene Trägerraketen, Satelliten und Raumsonden entwickelt. Daneben beteiligt sich Japan mit dem Kibo-Modul auch an der Internationalen Raumstation. Die sehr visionär ausgerichtete Weltraumpolitik konnte aber bisher nicht vollständig in die Praxis umgesetzt werden. Immer wieder führten Rückschläge und Finanzprobleme zu Verzögerungen, obwohl die Bevölkerung im Gegensatz zu den Europäern den Projekten aufgeschlossener gegenüber steht.
Japan gab an, bis 2025 einen bemannten Mondflug durchführen zu wollen. Allerdings erscheinen diese Planungen aufgrund von bisher fehlender Finanzierung äußerst fragwürdig.
Südkorea
Seit 2002 plante Südkorea auf der Basis der eigenständig entwickelten Höhenforschungsrakete KSR eine eigene Trägerrakete mit der Bezeichnung „KSLV-I“ zu bauen, um kleine bis zu 100 Kilogramm wiegende Satelliten in den Weltraum transportieren zu können. Doch schon bald entschied die südkoreanische Regierung, dass Südkorea bis 2015 zu den zehn führenden Raumfahrtnationen gehören soll. Um die ehrgeizigen Pläne zu verwirklichen, war das ursprüngliche KSLV-Programm zu limitiert. Daraufhin wurde Ende 2004 russischen Raumfahrtunternehmen GKNPZ Chrunitschew mit der Entwicklung der ersten Stufe des KSLV-I beauftragt, die nun auf der weitaus größeren Angara basieren soll. Der erste Start der KSLV-I soll Ende 2007 von der auf der Insel Oenaro entstehenden Startanlage erfolgen. Südkorea will die Entwicklung weiterführen, um dann die stärkeren Nachfolgemodelle „KSLV-2“ und „KSLV-3“ zu bauen. Außerdem wird ein neues Weltraumzentrum gebaut, im Jahr 2007 ist der Flug eines südkoreanischen Astronauten zur ISS geplant.
Nichtstaatliche Raumfahrt
Das internationale Konsortium Sea Launch startet unbemannte Zenit-Trägerraketen von einer äquatornahen speziell adaptierten Bohrplattform aus um Satelliten mit einer Masse von bis zu 6t auf einen Geotransferorbit zu befördern.
Am 21. Juni 2004 erreichte mit SpaceShipOne zum ersten mal ein ausschließlich von nichtstaatlichen Organisationen finanzierter bemannter Flugkörper die als Grenze zum Weltraum definierte Höhe von 100 Kilometern, ohne jedoch eine Erdumlaufbahn zu erreichen. Im Juli 2005 gründete der Entwickler Burt Rutan eine eigene private Raumfahrtorganisation.
Zukünftige Entwicklung

Technische Aspekte
Grundlagenforschung und die allgemeine technische Innovation produzieren immer neue Materialien oder Verfahren, auf der auch neue Konzepte beruhen.
Kombinierte Luft- und Raumfahrzeuge oder der Weltraumlift sollen künftig die Startkosten weiter senken und der Raumfahrt zum wirtschaftlichen Erfolg verhelfen. Andere Techniken wie Ionentriebwerke, Lichtbogentriebwerk oder Sonnensegel sollen es ermöglichen, schnell den interplanetaren Raum zu erreichen und eines Tages vielleicht sogar in andere Sonnensysteme vorzustoßen.
Ökonomische Aspekte

Privatisierung
Große Erwartungen setzen Unternehmen der Raumfahrtindustrie in Entwicklungen wie den Weltraumtourismus und andere Privatisierungsversuche. Größere Umsätze aus dem Weltraumtourismus sind auf Grund der Entwicklungen in den letzten fünf Jahren wahrscheinlicher geworden. Dazu beigetragen haben vor allem die Flüge von Weltraumtouristen zur Internationalen Raumstation und des Ansari X-Prize, der von einem US-amerikanischen Unternehmen gewonnen wurde. Ab dem Jahr 2008 sollen von der Firma Space Adventures Oribitalflüge für 200.000 US-Dollar angeboten werden.
Hohe Kosten der bemannten Raumfahrt
Um Astronauten sicher in den Weltraum und wieder zurück zu transportieren, sind teure Sicherheits- und Lebenserhaltungssysteme notwendig. Aus diesem Grund streiten Raumfahrtexperten, ob der Schwerpunkt der weiteren Entwicklung - zumindest bei wissenschaftlichen Missionen - nicht eher auf unbemannte Systeme verlegt werden sollte.
Auf der anderen Seite müssen bei unbemannten wissenschaftlichen Missionen die Experimente mit weit höherem Aufwand gegen eventuelle Fehler abgesichert oder auf unerwartete Ergebnisse vorbereitet werden als bei bemannten Missionen, da hier der Astronaut eingreifen kann.
Weitere Fernziele
Neben dem Aspekt einer allgemeinen philosophischen Begründung definieren Wissenschaftler, Politiker und Philosophen konkrete Fernziele für zukünftige Raumfahrtaktivitäten. Solche Fernziele sind: Energiegewinnung im Weltraum, Rohstoffgewinnung außerhalb der Erde und die Kolonisierung anderer Planeten.
Die Suche nach Leben außerhalb der Erde (siehe Exobiologie) rückte in den letzten Jahren immer mehr in den Fokus der Argumentationen.
Weiterführende Begriffe
- Allgemeine Begriffe: Bemannte Raumfahrt – Raumfähre – Raumfahrer – Raumflugzeug – Raumstation – Raumschiff – Satellit – Raumsonde – Rakete – Weltraumschrott
- Wichtige Raumfahrtprogramme/projekte: Apollo-Projekt – Ariane – Bemannter Marsflug – Cassini-Huygens – Galileo-Raumsonde – Gemini-Projekt – Hubble-Weltraumteleskop – Internationale Raumstation – Luna Mission – Mariner – Mars Exploration Rover: Spirit, Opportunity – Mars Express – Mars Global Surveyor – Mercury-Programm – Mars Pathfinder – Pioneer – Raumstation Mir – Sojus – Space Shuttle – SpaceShipOne – Sputnik – Surveyor – Venera-Mission – Viking – Voyager 1 – Voyager 2
- Wichtige Ereignisse: Katastrophen der Raumfahrt – Wettlauf ins All – Sputnik-Schock – Technik & Bahn der ersten Sputniks – Mondlandung
- Listen: Liste der Raketentypen – Liste der unbemannten Raumfahrtmissionen – Liste der bemannten Raumfahrtmissionen – Weltraumbahnhöfe
- Astronomie
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