Sputnik 1

Mit Sputnik 1 (russisch Спутник für Begleiter (der Erde)) begann am 4. Oktober 1957 die Ära der Weltraumfahrt.

Dieser erste künstliche Erdsatellit war zwar von der Sowjetunion für den Verlauf des Internationalen Geophysikalischen Jahres IGY (1957-58) angekündigt worden, doch rechnete die westliche Fachwelt erst Mitte 1958 mit der Fertigstellung der sowjetischen Entwicklungen.

Überraschung mitten im „Kalten Krieg“

Der US-Präsident Eisenhower hatte Ende Juli 1955 die Entwicklung eines amerikanischen Erdsatelliten in Auftrag gegeben, worauf die UdSSR einige Tage später, am 1. August 1955, eine ähnliche Entwicklung ankündigte. Dies war von der Weltöffentlichkeit teilweise als Propaganda-Coup für die Überlegenheit des marxistisch-wissenschaftlichen Systems über den Kapitalismus (Mitteilung Herbst 1955) angesehen worden.

Der erfolgreiche Start am 4. Oktober 1957 von einer großen Startrampe in Baikonur (Kasachische SSR) überraschte daher alle Welt. Er löste eine Beschleunigung der US-amerikanischen Starts aus, die dann um einige Monate früher als dem Zeitplan erfolgten, freilich mit dem Nachteil zweier Fehlstarts. Sputniks Trägerrakete R-7 war eine Weiterentwicklung militärischer Interkontinentalraketen durch den Konstrukteur Sergej Koroljow.

Die Leistungsfähigkeit sowjetischer Raketen, wie sie sich am Gewicht von Sputnik 1 zeigte, war daher auch für die Militärs der westlichen Welt ein zusätzlicher Grund zur Sorge. Das politische Klima zwischen den Großmächten USA und UdSSR hatte sich den Vorjahren verschlechtert. In dessen Folge wurde massiv in Verteidigungs- und Angriffswaffen investiert.

Bauart und Bahn von Sputnik 1

Dieser Sputnik (späteres Synonym für alle sowjetischen Satelliten, auch der Kosmos-Serie und anderer „Sputniki“) wog 83,6 kg (und damit fünfmal mehr als der US-Explorer 1 vom 31. Januar 1958) und hatte eine kugelförmige Gestalt mit 58 cm Durchmesser, aus der einige Antennen ragten (siehe obiges Bild). Der Satellit trug zwei Funksender mit 1 Watt für codierte Kurzwellen von 20,005 und 40,002 MHz, der 21 Tage funktionsfähig blieb.

Die Umlaufbahn von Sputnik 1 verlief in einer um 65,0° gegen den Erdäquator geneigten Bahn und einer anfänglichen Flughöhe zwischen 227 und 946 km (siehe Peri- und Apogäum), woraus sich nach dem dritten Keplergesetz eine anfängliche Umlaufzeit von 96 Minuten ergibt. Durch die bremsende Wirkung der Ionosphäre - deren Dichte und Obergrenze man bis dahin stark unterschätzt hatte - sank die Bewegungsenergie des Satelliten und damit seine Bahnhöhe kontinuierlich, sodass sein erdnächster Punkt nach 96 Tagen auf unter 100 km gesunken war und er in dichteren Atmosphärenschichten verglühte.

Wieso diese elliptische Flugbahn?

Die anfänglich stark elliptische Flugbahn hatte vor allem zwei Gründe:

beherrschte man die Steuerungstechnik für Raketen noch nicht genau genug. Um die geplante Bahnhöhe mit auch nur 100 km Genauigkeit einzuhalten, darf die tatsächliche Endgeschwindigkeit der obersten Raketenstufe nicht mehr als einige 0,1 Prozent vom Plan abweichen. Für solche Abweichungen sorgt schon ein nicht vollständig gleichmäßiger Abbrand im Triebwerk, wodurch entweder einige Promille des Triebstoffs oder des Oxydators in der Raketenhülle verbleiben.
wollten die Wissenschafter die äußerste Erdatmosphäre und geophysikalische Effekte nicht nur in einer Höhe erforschen, sondern in einem größeren Höhenbereich über der Erdoberfläche.
darüber hinaus hatte die große Apogäumshöhe von fast 1000 km über der Erde auch den propagandistischen Nebeneffekt, die in Sachen Himmelsmechanik (siehe 1. Grund) nicht bewanderte Weltöffentlichkeit in Staunen zu setzen. Denn eine so große Höhe klingt viel beeindruckender als die für stabile Bahnen nötigen 200 km, obwohl der nötige Energieunterschied nur im Prozentbereich liegt.

Vor- und Nachteile großer Bahnneigungen

Die große Bahnneigung von 65° hatte einen größeren energetischen Effekt als die Wahl der Bahnellipse, allerdings in ungünstigere Richtung. Wenn ein Satellitenstart nach Osten erfolgt, was bei den meisten Starts der Fall ist, bekommt die Trägerrakete den entsprechenden Anteil an der Erdrotation mit - am Äquator immerhin 465 m/s (1,4 Mach) oder 6 Prozent der Startgeschwindigkeit (7,5 Kilometer pro Sekunde).

Je weiter in nördlicher Richtung der Start erfolgt, desto geringer wird die wirksame Rotationsgeschwindigkeit. Hierin hatten die USA einen kleinen Vorteil gegenüber der Sowjetunion, nämlich die geringere geographische Breite ihrer Abschussrampen. Er wächst bei Inklinationen von 33° (wie die ersten US-Satelliten hatten) auf fast 5 %, doch waren die amerikanischen Raketen ja um mehr als zwei Drittel schwächer.

Ein Vorteil größerer Bahnneigungen ist allerdings, dass ein Sputnik mit 65° auch polwärts bis 65° Breite fliegt, also einen größeren Bereich der Erdoberfläche abdeckt als eine Bahnneigung von 30-35°.

Das Sputniksignal

Die „piepsenden“ Signale des Sputnik konnten an sich in aller Welt empfangen werden, wenn der Empfänger für die schwachen 1-Watt-Signale empfindlich genug war.

Im westlichen Europa konnte dabei nicht ein Techniker, sondern ein Astronom den ersten Erfolg verkünden: Heinz Kaminski von der Volkssternwarte Bochum. Die gute Presse und die vielen Anfragen, die mit diesem Erfolg in den ersten Tagen der Raumfahrt verbunden waren, trugen wesentlich zum Entstehen des späteren Bochumer Instituts für Weltraumtechnik bei.

Der „Sputnikschock“

Die Tatsache des ersten Sputnik-Starts machte aller Welt klar, dass die Sowjetunion nun in der Lage war, mit ihren Raketen nicht nur „den Weltraum“ zu erreichen, sondern auch jeden Punkt auf der Erde. Dies löste in der westlichen Welt ein starkes Gefühl der Bedrohung aus, weil die sowjetischen Interkontinentalraketen jenen der USA offenbar überlegen waren.

Folgen des Sputnik

Das Wort Sputnik gehört zu den am häufigsten verwendeten hundert Wörtern des 20. Jahrhunderts.

Hinsichtlich der technisch-fachlichen Bildungspolitik hatte der Sputnikschock sehr positive Folgen. Er führte nicht nur in Industrie und Verwaltung zu Umstrukturierungen, sondern auch in vielen Schulen und Hochschulen zu Initiativen der Beobachtungs- und Weltraumtechnik und zur Gründung zahlreicher Vereine und Messprogramme für Fans der Raumfahrt und der Astronomie.

In vielen Staaten - besonders in der damaligen Sowjetunion, in den USA und in der DDR - entstanden Studienprogramme und Schulfächer für Astronomie. In den USA entstand die Moonwatch-Organisation des SAO zur genauen optischen Beobachtung von Erdsatelliten, an der bis 1975 etwa 200 Beobachterteams mitwirkten (zehn davon in der Bundesrepublik Deutschland und drei in Österreich). Ähnliche Gruppen entstanden in der Sowjetunion, Großbritannien und Japan.

In vielen Ländern entstanden Serien von Rundfunkprogrammen über Fragen des Weltraums - und natürlich Science-Fiction-Filme und -Bücher. Die „Marsianer-Saga“ erlebte einen ungeheuren Aufschwung, und wie zu Zeiten von Schiaparelli anno 1877 und seinen Nachfolgern glaubten 90% der Fachleute an Leben auf dem Mars. Auch das Leben auf dem Mond wurde nicht gänzlich ausgeschlossen. Letzteren sah man schon „im Jahre 2000“ als mit ständigen Raumstationen besiedelten Himmelskörper ... und als sich in den 1960er-Jahren der Mond als völlig lebensfeindliche Welt entpuppte und der Mars als tote Wüste, waren nicht nur wissenschaftliche Laien enttäuscht.

Siehe auch

Literatur

R. Wallisfurth: Russlands Weg zum Mond. Econ-Verlag Düsseldorf-Wien 1964
H. Giese: Raumfahrttechnik. BI-Taschenbuch 1962.

Weblinks

Sputnik 1 - mit 80 Kilo um die Welt
Telemetriesignal von Sputnik 1
Sputnik 1, von Ziolkowski bis Koroljow und Tjuratam

Forschungssatellit

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