Der Erste im Orbit: Zum 50. Jahrestag des Starts von Sputnik 1



Von Harro Zimmer

 Sputnik-Endmontage
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Vor fünfzig Jahren, am 4. Oktober 1957, startete Sputnik 1, der erste Satellit. Doch der scheinbare Technologie-Vorsprung  der Sowjetunion vor den Vereinigten Staaten war mit zahlreichen Problemen verknüpft. Obwohl man in Amerika fast genau so weit in der Satelliten-Entwicklung war, wirkte die sowjetische Präsenz im Orbit schockierend auf die Öffentlichkeit im Westen. Das monotone Piepsen, das man mit Funkgeräten auf der ganzen Welt empfangen konnte, sollte die technologische Übermacht des Ostens demonstrieren. Doch schon am 31. Januar 1958 zogen die USA nach.

Der Sputnik-Jahrestag bietet vielfältigen Anlass zur Bilanzierung eines halben Jahrhunderts Raumfahrt. Rund 4480 Missionen mit insgesamt mehr als 6500 Satelliten und Sonden sind seitdem in den Orbit oder in das Sonnensystem gestartet worden. Mehr als 3200 von ihnen sind noch existent. Sehr viel größer ist die Zahl der "Nebenprodukte" wie Raketenstufen und "Weltraummüll": 26.290 Objekte wurden bisher insgesamt registriert, mehr als 9300 sind noch im Orbit.

Menschen haben es gelernt, im erdnahen Weltraum zu leben und zu arbeiten. Etwa 450 Raumfahrer, davon zehn Prozent Frauen, haben bisher unseren blauen Planeten aus der kosmischen Perspektive sehen können. Raumfahrt ist inzwischen in unserem Alltag fest verankert. Und sie ist international geworden: So sind heute Nutzlasten von 58 Staaten und Organisationen in der Umlaufbahn.

Gemessen an den Prognosen und Erwartungen der frühen 50er-Jahre hat die Raumfahrt trotz ihrer "nichtlinearen" Entwicklung völlig neue und zum Teil unerwartete Perspektiven eröffnet. Die Station im Orbit zählte nicht zu den ersten Schritten und auch ein rascher bemannter Aufbruch zum Mars entpuppte sich bald als unrealistisch. War es wirklich zu erwarten, dass wir bereits 50 Jahre nach Sputnik 1 alle großen Mitglieder des Sonnensystems mit Ausnahme von Pluto aus der Nähe inspiziert haben und zum 60. Jahrestag auch jene ferne Region kennen würden? Kaum richtig einzuschätzen war 1957 auch, welche Schlüsselrolle die Raumfahrt und ihre Technologie für die menschliche Gesellschaft in Zukunft spielen könnte.

Zwischen Science und Fiction

Ein Blick zurück in die Jahre 1955 bis 1957 macht deutlich, dass im Vergleich zu dem damals durch die Medien geprägten Bild vom Aufbruch in den Weltraum die realen Anfangsbedingungen anderen Gesetzen gehorchten. In den USA war es die weit verbreitete Zeitschrift Colliers Magazine, die in einer Artikelserie in populärer Form ausführlich über die verschiedensten Aspekte der Raumfahrt berichtete. Das Leserecho war unerwartet groß. Bemannte Flüge, Raumstationen – das faszinierte ein breites Publikum, deckte sich das doch auch mit der Welt der Science-Fiction jener Tage.

Vollends plastisch wurden die Visionen, als Walt Disney die Raumfahrt als attraktives Sujet für Hollywood entdeckte. Unter Mitwirkung von Wernher von Braun, Heinz Haber und Willy Ley als kompetente Berater, produzierte Disney drei aufwändige Filme. Raketen, Raumschiffe, Stationen, Mond- und Marsfahrzeuge – so wie sie sich von Braun und seine Mitstreiter vorgestellt hatten – wurden nun für jedermann anschaulich. Auch bei Präsident Eisenhower hinterließ das Wirkungen.

Der erste Film am 9. März 1955, den er in der Fernsehausstrahlung gesehen hatte, trug zweifellos dazu bei, dass der Präsident auf kommende Entwicklungen positiv reagierte. Am 4. Dezember 1957 wurde die dritte und aufwändigste Produktion mit dem Titel "Zum Mars und weiter" ausgestrahlt. Zu diesem Zeitpunkt war Raumfahrt bereits Realität geworden, vor dem Hintergrund eines brisanten politischen Spannungsfelds.

Das Internationale Geophysikalische Jahr 1957/1958

 Sputnik-Start
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Auslösendes Moment war das "Internationale Geophysikalische Jahr" (IGJ), das vom 1. Juli 1957 bis zum 31. Dezember 1958 stattfinden sollte. 67 Staaten hatten sich bereiterklärt, an einer weltweiten Kampagne zur Untersuchung der Erde und ihrer Umgebung mitzuwirken. Bereits am 4. Oktober 1954 empfahl ein Sonderausschuss des Planungskomitees den Mitgliedsstaaten, auch über den Einsatz kleiner Satelliten nachzudenken. Nach dem positiven Echo aus den USA und aus der UdSSR wurde daraus im März 1955 eine offizielle Aufforderung. In Amerika lagen konkrete Entwürfe für Satelliten sowohl seitens der einzelnen Waffengattungen als auch aus der Industrie bereits in den Schubladen.

Wer aber sollte im Rahmen des IGJ die Federführung für das Projekt übernehmen? In einer Sitzung des Nationalen Sicherheitsrates am 26. Mai 1955 sprach man sich für ein "ziviles" Konzept aus, um jeden Einblick in militärische Raketenentwicklungen zu verhindern. Das Weiße Haus machte sich diese Einschätzung zu eigen, und am 29. Juli 1955 kündigte der Präsident den Start von "kleinen, erdumkreisenden Satelliten für wissenschaftliche Zwecke" an. Schon einen Tag später kam eine entsprechende Absichtserklärung aus Moskau.

In der UdSSR allerdings gab es zunächst keinen konkreten Plan, auf den man zurückgreifen konnte. Zwar wurde am 26. Mai 1954 Sergej Koroljows Konstruktionsbüro, das OKB 1, offiziell autorisiert, sich mit dem Thema Satelliten zu befassen; eine Aufgabe, die Michail Tichonrawow zufiel. Klar war aber, dass der Entwicklung der Interkontinentalrakete R 7 absolute Priorität zukam und der Start eines Satelliten nur mit diesem Träger realisiert werden konnte. Seine Aufgaben sollten unter Mitwirkung der Akademie der Wissenschaften definiert werden.

Unter Teilnahme ihres damaligen Vizepräsidenten Mstislaw Keldysch – später eine der Schlüsselfiguren in der sowjetischen Raumfahrt – kam es am 30. August 1955 zu einer entscheidenden Besprechung, an der Koroljow und der "Triebwerkpapst" Walentin Gluschko teilnahmen. Keldysch zeigte sich zunächst reserviert, doch dann kam man überein, einen relativ schweren geophysikalischen Forschungssatelliten zu projektieren, dessen Experimente zum erheblichen Teil in den Instituten der Akademie entwickelt werden sollten.

Es bedurfte wohl einiger Überzeugungsarbeit, bis die Administration in Moskau am 30. Januar 1956 den Plan billigte, unter der Bezeichnung "Projekt D" einen 1.200 bis 1.400 Kilogramm schweren Satelliten zu bauen und dem OKB 1 eine zusätzliche, modifizierte R 7-Rakete zu genehmigen. Koroljow legte die Konstruktionsstudie am 1. Juli 1956 vor, am 3. September 1956 wurde sie offiziell abgesegnet. Einen Starttermin hatte das Team um Koroljow schon ins Auge gefasst: Der 100. Geburtstag Konstantin Ziolkowskis am 17. September 1957.

Startschwierigkeiten

In den USA wurde am 9. September 1955 offiziell die Navy mit ihrem Naval Research Laboratory (NRL) beauftragt, den nationalen Beitrag für das IGJ mit ihrem Projekt Vanguard zu realisieren, mit John P. Hagen an der Spitze und Milton Rosen als technischem Direktor. Am 7. Oktober 1955 erhielt das Unternehmen Martin Co. einen Kontrakt für den Bau von mehreren kleinen Testsatelliten, jeweils 1,35 Kilogramm schwer. Der Träger wurde auf der Basis der Viking-Rakete des NRL entwickelt. Mit Viking 13 und 14 wurden am 8. Dezember 1956 bzw. am 1. Mai 1957 Elemente des Vanguard-Programms erfolgreich getestet.

 Sputnik 1 von innen
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Wie sah nun die Situation zu Beginn des IGJ am 1. Juli 1957 aus? In der UdSSR stand das OKB 1 vor gravierenden Problemen: Erstmals konnte am 15. Mai 1957 in Tjuratam (später Baikonur) eine R 7 gestartet werden. Doch schon nach 98 Sekunden war der Jungfernflug durch einen Defekt in der ersten Stufe zu Ende. Auch die zweite R 7 machte am 11. Juni wenig Freude: Kurz nach dem Zündkommando schalteten die Triebwerke ab. Ein weiterer Startversuch, zwei Stunden später, führte ebenfalls zum automatischen Abbruch. Nicht minder problematisch: Das schwere "Objekt D" kämpfte zu diesem Zeitpunkt noch mit erheblichen Hardware-Problemen, sodass bereits am 15. Februar 1957 die Entscheidung getroffen wurde, zunächst einen einfachen Satelliten als technische Demonstration zu starten.

Auch der folgende R 7-Start bot zu Optimismus kaum Anlass. Beim Flug Nr. 3 am 12. Juli wurde die Rakete durch ein falsches Steuersignal zerstört. Im vierten Test am 21. August 1957 flog die Rakete endlich über die volle Distanz bis nach Kamtschatka. Allerdings vermeldete die offizielle sowjetische Nachrichtenagentur TASS erst am 26. August das Ereignis als großen Erfolg, und zwar mit unverhüllt drohendem Unterton in Richtung Westen. Die sowjetischen Militärs waren jedoch alles andere als begeistert, denn in zehn Kilometern Höhe wurde der Hitzeschutz der 5.400 Kilogramm schweren Sprengkopf-Attrappe beim Wiedereintauchen in die Erdatmosphäre zerstört. Am 7. September 1957 sah man dann einen problemlosen Flug der R 7, jedoch mit dem Sprengkopf klappte es wieder nicht.

Anlässlich des hundertsten Geburtstags Ziolkowskis am 17. September 1957 veranstaltete die Akademie der Wissenschaften in der Säulenhalle des Palasts der Unionsrepubliken in Moskau eine Festsitzung. Walentin Gluschko würdigte Leben und Werk des Raumfahrtpioniers aus Kaluga. Dann war Koroljow an der Reihe: "Vom praktischen Wert der Vorschläge Ziolkowskis für die Entwicklung von Weltraumraketen und den Start künstlicher Erdsatelliten", lautete der etwas gewundene Titel seines Vortrages, in dem er unter anderem ausführte: "In allernächster Zukunft werden in der UdSSR und in den USA die ersten Versuchsstarts künstlicher Satelliten zu wissenschaftlichen Zwecken stattfinden."

Kaum einer der geladenen Gäste konnte ahnen, dass wenige Tage zuvor bereits der Satellit und dann die Rakete mit der Bezeichnung SK71PS, in Tjuratam eingetroffen waren. Das Echo auf Koroljows Ausführungen, so die Einschätzung eines Teilnehmers, war kühl. Offensichtlich hielt man den Hinweis auf einen bevorstehenden sowjetischen Start nur für Propaganda-Rhetorik.

Startvorbereitungen in der UdSSR und in den USA

In den Vereinigten Staaten liefen die Vorbereitungen für das Vanguard-Programm in ruhigen Bahnen, mit Blick auf einen Starttermin im Herbst. Das Minitrack-System für die optische und funktechnische Bahnverfolgung des Satelliten wurde aufgebaut und am 1. Oktober 1957 für einsatzbereit erklärt. Als sicher schien, dass Vanguard bereits im Oktober an den Start gehen könnte, drückte Koroljow aufs Tempo. Die Trägerrakete musste entsprechend modifiziert werden.

Man baute die 300 Kilogramm schwere Funkkontrolleinheit aus, die für die präzise Führung des Sprengkopfes notwendig war. Neu war der Adapter für die Aufnahme des Satelliten, er war ausgestattet mit einer pneumatischen Vorrichtung zum Ausstoßen des Objekts. Einige Überlegungen kostete es auch, eine Technik zu entwickeln, die eine mögliche Kollision der letzten Stufe mit dem Satelliten verhinderte. Das Hauptaugenmerk der Sputnik-Konstrukteure richtete sich vor allem auf den Mechanismus zum Abklappen der vier "Schwänze", der langen Stabantennen.

 IAF-Kongress 1955
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Am frühen Morgen des 3. Oktober 1957 wurde die Rakete auf einem speziellen Eisenbahnwaggon zur Rampe gefahren, eskortiert von Soldaten. Am Starttag selbst begann um 5.45 Uhr das Auftanken der Rakete. Die Überprüfung aller Systeme zog sich dann bis zum späten Abend hin. 15 Minuten vor dem Start wurde die Rampe, auf der reger Betrieb herrschte, geräumt. Im Startbunker war nur eine vergleichsweise kleine Mannschaft versammelt. Testdirektor Leonid A. Woskresenskij, engster Vertrauter Koroljows, musste seinen Chef immer wieder beruhigen, denn was an der Rampe passierte, konnte nur mit dem Periskop wahrgenommen werden.

Späte Klarheit

Um genau 22 Uhr 48 Minuten und 34 Sekunden Moskauer Zeit erfolgte der Start. Problemlos hob die Trägerrakete in nordöstlicher Richtung ab. Während man in Moskau und in der westlichen Welt noch den 4. Oktober schrieb, war es in Tjuratam bereits 28 Minuten nach Mitternacht, auch ein Grund für die spärliche fotografische und filmische Dokumentierung des historischen Ereignisses. Das erste Signal von PS 1 wurde von der Bodenstation in Kamtschatka empfangen, ließ aber noch nicht den Schluss zu, dass der Satellit im Orbit war.

Das nächste Lebenszeichen wurde hoch im Norden, in Murmansk, registriert, zu einem Zeitpunkt, als sich das Objekt längst über der Südhalbkugel befinden musste. Die Ausbreitung der Kurzwellensignale auf 20 Megahertz war für diesen zunächst etwas Verwirrung stiftenden Effekt verantwortlich. Vollends Klarheit erhielt man erst, als die Endstufe der Trägerrakete wieder das Territorium der UdSSR überflog. Mithilfe des eingebauten Transponders wurden Entfernungs- und Geschwindigkeitsmessungen möglich, die nicht nur den Eintritt in die Umlaufbahn bestätigten, sondern zuverlässige Bahndaten lieferten.

Erst sehr viel später wurde bekannt, dass die Trägerrakete durchaus ihre Probleme hatte. Eines davon war das um eine Sekunde zu frühe Abschalten des Triebwerks der letzten Stufe. Dadurch wurde ein geplanter "Propagandaeffekt" zunichte gemacht, der vorsah, den erdfernsten Punkt der Bahn (Apogäum) etwas über die 1.000 Kilometer-Marke zu bringen. Durch den verfrühten Brennschluss wurden nur 947 Kilometer Höhe erreicht.

Der Sputnik-Schock im Westen

Alles Weitere ist Geschichte. Der Sputnik-Schock mit seinen ersten amerikanischen Reaktionen ist ausführlich beschrieben worden, auch mit der Ankündigung Wernher von Brauns, innerhalb von 60 Tagen einen Satelliten starten zu können. Präsident Eisenhower gratulierte am 9. Oktober den Sowjets zum gelungenen Sputnik-Start, machte aber auch deutlich, dass die USA weiterhin auf das Vanguard-Programm als ihren Beitrag zum IGJ setzen würden. Am 23. Oktober 1957 überprüfte das NRL in einem suborbitalen Flug die Vanguard-Systeme einschließlich des kleinen Testsatelliten. Alles sah gut aus, aber offensichtlich war das noch kein Anlass, nun mit Hochdruck den Start in den Orbit vorzubereiten.

 Sputnik-Modell
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Dazu bedurfte es eines größeren Schocks. Euphorisch angesichts der positiven weltweiten Resonanz fragte Chruschtschow am 10. Oktober bei Koroljow an, ob zum 40. Jahrestag der Oktoberrevolution am 7. November ein zweites, noch spektakuläreres Weltraumunternehmen zu realisieren sei. Verlegenheit und Ärger waren im OKB 1 gleichermaßen groß. Was war innerhalb von weniger als vier Wochen auf die Beine zu stellen? Im Rat der Chefkonstrukteure wurde beschlossen, auf den Satellitenadapter und den Ausstoßmechanismus zu verzichten sowie die Nutzlast mit der zweiten Stufe starr zu verbinden. 300 bis 500 Kilogramm "Fracht" hoffte man, so in den Orbit bringen zu können.

Was aber war spektakulär? Von Semjon M. Alexejew kam der Vorschlag, einen Hund als Nutzlast zu starten. Er verwies auf seine Erfahrungen bei ballistischen Flügen mit Hunden und auf die dafür entwickelte Hardware. Am 17.Oktober war die Rakete eingetroffen. "Der zweite einfache Sputnik wurde ohne jegliches Entwurfsprojekt entwickelt. Man warf alle Gesetze über den Haufen, die bei der Entwicklung der Raketentechnik galten", erinnert sich Boris Tschertok, einer der Beteiligten.

Tödlicher Ausgang

Als dann am 3. November 1957 Sputnik 2 mit der Hündin Laika an Bord in die Umlaufbahn ging und wenig später Fernsehbilder einen fixierten, aber quicklebendigen Vierbeiner zeigten, begann die staatliche Propagandamaschine auf Hochtouren zu laufen: 508,3 Kilogramm im Orbit, ein Apogäum des "Raumschiffs" von 1660 Kilometern, ein Versorgungssystem, das Laika zumindest für eine Woche am Leben erhalten sollte: Chruschtschow hatte am 7. November das gewünschte sensationelle Ereignis.

Erst Jahrzehnte später kam die wahre Geschichte ans Licht: Da es in der Eile der Planung nicht möglich war, eine thermisch gut isolierte Hundekabine zu installieren, starb Laika bereits wenige Stunden nach dem Start durch Überhitzung. Nach etwa sieben Tagen Flug waren die Batterien am Ende. Die wenigen Experimente an Bord sowie auch die Lageregulierung fielen aus. Technisch gesehen war das Unternehmen nicht sonderlich glücklich gelaufen. Die Außenwirkung jedoch übertraf alle Erwartungen. In den Medien der USA war von einem technologischen Pearl Harbor die Rede. Präsident Eisenhower reagierte am 7. November mit der Einsetzung eines wissenschaftlichen Stabes im Weißen Haus unter der Leitung von James R. Kilian. Nur einen Tag später erhielt das Team Wernher von Brauns grünes Licht für die rasche Entwicklung eines Satelliten.

Am 6. Dezember 1957 richtete sich der Blick von Millionen amerikanischer Fernsehzuschauer nach Florida, zum Cape Canaveral. Unmittelbar nach dem Zünden der ersten Stufe explodierte die Vanguard-Rakete in einem gigantischen Feuerball. Die winzige, nur 15 Zentimeter große Nutzlast rollte weithin sichtbar durchs Gelände. Dem Spott waren keine Grenzen gesetzt.

Nachdem am 31. Januar 1958 (Ortszeit) die Army und das Jet Propulsion Laboratory (Pasadena) mit Explorer 1 im Orbit den Bann gebrochen hatte, wollte das NRL nicht nachstehen. Doch erst nach einem weiteren Fehlschlag am 5. Februar 1958 gelang es schließlich, am 17. März TV 4 in eine hohe Umlaufbahn zu bringen, aus der er bis Mai 1964 Daten übermittelte. Bis heute ist das Objekt im Orbit der letzte stumme Zeuge aus den ersten Monaten des Raumfahrtzeitalters. Er wird wohl auch noch zum 100. Jubiläum daran erinnern, wie alles einmal begann.


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