Der Weg ins All

Start einer Ariane-Rakete. Bild: ESA, CNES, Arianespace
Start einer Ariane-Rakete. Bild: ESA, CNES, Arianespace

hidden image object

Der Weltraum – unendliche Weiten … In Filmen klingt das immer so schön und einfach. Doch bevor man die Weiten des Weltraums überhaupt erreicht, muss man erst einmal dort oben hinkommen. Und das ist gar nicht so einfach: Immerhin gilt es, die Schwerkraft zu überwinden. Erst wenn eine Rakete genügend Schub entwickelt hat, kann sie einen Satelliten oder ein Raumschiff mit Astronauten an Bord in die Umlaufbahn befördern – oder gar eine Raumsonde auf den Kurs zu anderen Planeten bringen. Ach ja: Und wenn Astronauten später wieder zur Erde zurückkehren sollen, muss man sich natürlich auch noch darüber Gedanken machen, wie der Wiedereintritt in die Atmosphäre und die Landung klappen sollen. Der Weg ins All und auch die sogenannten Rückkehr-Technologien sind daher so etwas wie die Grundlagen der Raumfahrt.

Schon vor rund hundert Jahren haben Ingenieure und Wissenschaftler über den Flug ins All nachgedacht. Die ersten Versuche endeten meist mit Fehlstarts – oder die Raketen hoben gar nicht erst ab und bevorzugten es, schon vorher zu explodieren. Als sie dann flogen, dienten sie zunächst kriegerischen Zwecken. Erst mit dem Start des allerersten Satelliten im Jahre 1957 begann schließlich die zivile Geschichte der Raumfahrt.

Die stärksten Motoren der Welt

 2.1 Der Weg ins All

Auch heute noch stellt die Raumfahrt eine ziemliche Herausforderung dar. Raketen sind mit vielen Tonnen hochexplosiver Treibstoffe gefüllt. Ihre Triebwerke sind die stärksten Motoren der Welt! Umso wichtiger ist es, sie gründlich zu testen. Das geschieht beispielsweise im DLR-Standort Lampoldshausen: Hier werden die Triebwerke der europäischen Ariane-Raketen auf riesigen Prüfständen erprobt. Diese Prüfstände – das sind viele Meter hohe Türme aus schwerem Beton. Schließlich müssen sie das Triebwerk festhalten, wenn es „Vollgas“ gibt – und dürfen nicht wie später die Rakete in Richtung Himmel davonfliegen. Aus Kontrollräumen, die besonders gesichert und mit Monitoren und anderen Anzeigen vollgepackt sind, werden die Tests überwacht. Und erst, wenn ein neuer Triebwerk-Typ dann sicher funktioniert, kommt er bei einer Rakete wie der Ariane zum Einsatz. Wie es dann aussieht, wenn eine Ariane abhebt, seht ihr in diesem kurzen Film, in dem zum 30. „Geburtstag“ dieser europäischen Rakete einige schöne Aufnahmen zusammengestellt wurden.

Die „Tore ins All“

Die Ariane startet – nein, nicht in Lampoldshausen. Für echte Raketenstarts wäre dieser kleine Ort in der Nähe von Heilbronn nicht geeignet. Raketenstartplätze – die „Tore ins All“ – werden in möglichst dünn besiedelten Regionen oder an einer Küste angelegt. Nur, falls nämlich doch einmal ein Notfall eintritt. Der europäische Startplatz liegt in Kourou in Französisch Guyana. Andere „Weltraumbahnhöfe“ befinden sich in Florida direkt am Meer oder in den einsamen Steppen Kasachstans und Chinas. Auch andere Länder wie Japan und Indien verfügen über eigene Startanlagen.

Die Startanlagen in Baikonur bei Sonnenaufgang. Bild: NASA (B. Ingalls)
Die Startanlagen in Baikonur bei Sonnenaufgang. Bild: NASA (B. Ingalls)

Übrigens sollte ein solcher Startplatz dem Äquator so nah wie möglich sein. Denn bekanntlich dreht sich ja die Erde um sich selbst – und in der Mitte, am Äquator, tut sie das am schnellsten. Die Rakete erhält so – wenn sie mit der Erdrotation in Richtung Osten startet – zusätzlichen Schwung.

Wie auch immer: Mit oder ohne Extra-Schwung hat eine Rakete – wenn alles nach Plan verläuft – nach einigen Minuten die sogenannte Fluchtgeschwindigkeit erreicht. Von solchen Fluchtgeschwindigkeiten gibt es gleich mehrere – je nachdem, ob man nur in eine Umlaufbahn um die Erde einschwenken oder sogar zu anderen Himmelskörpern fliegen will. Aber diese Einzelheiten können wir uns hier einfach mal sparen. Damit ein Satellit nicht gleich wieder auf den Boden fällt, muss eine Rakete jedenfalls mindestens 8 Kilometer schnell sein – und zwar pro Sekunde! Oben angekommen, in mehreren hundert Kilometern Höhe, setzt sie dann den Satelliten frei, der anschließend außerhalb der Atmosphäre die Erde umkreist. Oder eine Sonde, die sogar zu anderen Himmelskörpern fliegt und dafür noch ein wenig schneller sein muss.

Kleines „Raketen-Einmaleins“

Hier noch ein kleines „Raketen-Einmaleins“ als Zugabe: Es gibt große Raketen und kleine – je nach der Last, die sie zu befördern haben. Und es gibt ganz kleine Raketen: Forschungsraketen, die nur in hohem Bogen ins All und wieder zurück fliegen. Außerdem gibt es natürlich Raketen für bemannte Flüge – mit einem Raumschiff an der Spitze, in dem Astronauten sitzen. Und eben auch Raketen für unbemannte Missionen – eben für Satelliten und Sonden.

Anders als die klassischen Raketen, die aus mehreren Stufen bestehen und am Ende ihres Aufstiegs ins All verglühen, funktionieren Raumfähren mehr als ein Mal. Sie landen wie Flugzeuge und können wiederverwendet werden. Die erfolgreichste Raumfähre – eigentlich die einzige, die wirklich mehrere Jahrzehnte lang großartig funktioniert hat – wird Space Shuttle genannt: Diese amerikanischen Raumfähren haben seit Anfang der 1980er Jahre viele Menschen und viele Tonnen Fracht ins All transportiert. Eine russische Raumfähre ist nur ein einziges Mal gestartet – danach wanderte sie ins Museum. Auch die amerikanischen Raumfähren kann man inzwischen nach dem Ende des Shuttle-Programms in Museen bewundern: Sie werden in verschiedenen Städten der USA ausgestellt.

… und wieder zurück zur Erde

Wie schon gesagt: Wer ins All fliegt, muss auch an die Rückkehr denken. Die Temperaturen, die beim Wiedereintritt von Rückkehrkapseln durch die Reibung an den dichten Luftmassen unserer Atmosphäre entstehen, sind recht hoch: mehrere tausend Grad Celsius heiß! Dagegen schützt ein hitzebeständiger Schutzschild. Nach diesem Flug durch die brennende Luft – sie brennt wirklich, durchs Fenster kann man es sehen – öffnen sich Fallschirme, die den Flug weiter verlangsamen. Am Ende sorgt ein kleines Raketentriebwerk, das kurz vor dem Aufsetzen in Richtung Boden zündet, für eine sanfte Landung. So jedenfalls funktioniert die Rückkehr russischer Sojus-Landekapseln – ganz stark vereinfacht dargestellt. Amerikanische Kapseln, die es früher auch gab, sind ähnlich gelandet – nur auf dem Wasser statt auf Land.

 2.1 Der Weg ins All (Landung)

Und wo wir schon von Landungen sprechen: Auch auf anderen Planeten will man ja gelegentlich landen. Nicht mit Astronauten an Bord, jedenfalls noch nicht. Sondern mit kleinen Landesonden und automatischen Fahrzeugen, die mit ihren Kameras dann die Oberfläche erkunden. Wenn dabei ein Planet wie der Mars deutlich weniger Schwerkraft als die Erde ausübt, nutzt man auch andere Verfahren: zum Beispiel Airbags, die die ganze Sonde einhüllen und mit ihr zusammen wie ein großer Gummiball auf- und abhüpfen, bis schließlich alles zum Stehen kommt und man die Luft rauslassen kann. Hier kannst du dir in einem kleinen Trickfilm eine solche „Airbag-Landung“ auf dem Mars ansehen.“