mini|Buzz Aldrin,zweiter Mensch auf dem Mond (Juli 1969, Apollo 11)
Als Raumfahrt (auch Weltraumfahrt, Kosmonautik oder Astronautik genannt) werden Reisen oder Transporte in oder durch den Weltraum bezeichnet. Der Übergang zwischen Erde und Weltraum ist fließend, er wurde von der US Air Force auf eine Grenzhöhe von 50 Meilen (~80 km) und von der Fédération Aéronautique Internationale (FAI) auf eine Grenzhöhe von 100 Kilometern festgelegt (für letzteres siehe Kármán-Linie). Beide definierten Höhen liegen in der Hochatmosphäre und wurden zuerst von den deutschen „V2-Raketen“ 1944 während des Zweiten Weltkriegs erreicht.
Als Beginn der Raumfahrt gilt der Start von Sputnik 1 durch die Sowjetunion am 4. Oktober 1957. Meilensteine der bemannten Raumfahrt waren unter anderem Wostok 1 mit Juri Gagarin 1961 als erster Mensch im Weltall, 1969 die erste bemannte Mondlandung mit Apollo 11, mit Saljut 1 die erste bemannte Raumstation 1971 oder der erste wiederverwendbare Raumflugkörper mit der Raumfähre Space Shuttle 1981. Bis Ende 2017 waren über 500 Menschen im All (siehe Liste der Raumfahrer). In der unbemannten Raumfahrt haben Raumsonden Monde und Planeten erforscht. In großer Zahl arbeiten Kommunikationssatelliten auf geostationären Positionen. Navigationssatelliten umkreisen die Erde, damit von jedem Ort der Erde aus möglichst mehrere Satelliten empfangen werden können. Erdbeobachtungssatelliten liefern hochauflösende Bilder für wissenschaftliche, kommerzielle und militärische Zwecke.
Vorbemerkung Die chronologische Auflistung der bisherigen Raumfahrtmissionen ist unterteilt: Zeitleiste der Erkundung des Weltraums Liste der bemannten Raumflüge
Darüber hinaus gibt es die Hauptartikel Geschichte der Raumfahrt Bemannte Raumfahrt Unbemannte Raumfahrt
sowie Hauptartikel über Rakete und Trägerrakete Satellit (Raumfahrt) und Raumsonde interplanetare Navigation Weltraummüll
Der Artikel Raumfahrt fasst die wichtigsten Aspekte zusammen und beschäftigt sich mit den Grundlagen der Raumfahrt.
Geschichte
Obwohl schon lange die Vorstellung von Reisen zum Mond oder anderen Planeten und Sternen bestand, entstanden erst im 20. Jahrhundert mit der Entwicklung der Raketentechnik die bisher einzigen Techniken, mit denen eine ausreichend hohe Geschwindigkeit erreicht werden kann. Für eine einfache Umlaufbahn sind das von der Erde mindestens 7,9 km/s (siehe Kosmische Geschwindigkeit).
Theoretische Grundlagen und Raketen-Pioniere Es gab drei Pioniere der Raumfahrt, den russischen Physiker Konstantin Ziolkowski (1857–1935), den US-amerikanischen Physiker Robert Goddard (1882–1945) und den österreichisch-ungarisch-deutschen Physiker Hermann Oberth (1894–1989), die unabhängig voneinander erkannt haben, dass die bisher für Feuerwerke und militärische Zwecke verwendeten Feststoffraketen zu schwach sein würden, um den Weltraum zu erreichen. Daher schlugen sie die Verwendung von flüssigen Raketentreibstoffen (Wasserstoff, Sauerstoff und Kohlenwasserstoffen) und das Prinzip der Mehrstufenrakete vor. Sie arbeiteten unabhängig voneinander am Flüssigkeitsraketentriebwerk, der Kühlung der Brennkammer und der Steuerung der Rakete mittels Strahlruder und Kreiselinstrument und stellten mit der Raketengrundgleichung auch das Prinzip der Mehrstufenrakete auf eine wissenschaftliche Basis. Sie befassten sich auch mit Fragen des Betriebs von Raumstationen, der industriellen Nutzung des Weltraums und der Nutzung seiner Ressourcen.
Konstantin Ziolkowski veröffentlichte 1903 in der russischen Zeitschrift Wissenschaftliche Rundschau unter dem Titel Erforschung des Weltraums mittels Reaktionsapparaten seine Herleitungen. Aber seine Arbeit fand im Zarenreich kaum Beachtung und wurde, weil sie nur in russischer Sprache verfügbar war, im Ausland nicht bekannt. 1920 publizierte das Smithsonian Institut die zukunftsträchtige Abhandlung von Robert Goddard Methods for Reaching Extreme Altitudes (Methoden zum Erreichen extremer Höhen), in der er behauptete, dass Raketen genutzt werden könnten, um Nutzlasten auf den Mond zu schicken. Die Presse machte sich über seine Veröffentlichung lustig und titulierte ihn „Moon Man“ (Mondmann). Um weiterer Beobachtung zu entgehen, zog Goddard schließlich nach New Mexico, wo er seine Forschung im Stillen durchführen konnte. Zu Goddards Lebzeiten zog seine Arbeit kaum ernsthafte Aufmerksamkeit auf sich.
Durch die Veröffentlichung von Hermann Oberths Buch Die Rakete zu den Planetenräumen von 1923, welches breite internationale Resonanz auslöste, erinnerte sich der russlanddeutsche Autor Friedrich Zander wieder eines Zeitschriftenartikels, den er einst gelesen hatte. Er trat in Kontakt zu Konstantin Ziolkowski und veröffentlichte ein Buch über dessen Person und Arbeiten, wodurch Ziolkowski einem breiteren russischen und auch internationalen Publikum bekannt wurde.
Für Oberth war die Rakete Mittel zum Zweck einer interplanetaren Raumfahrt. Bereits 1929 veröffentlichte er in seinem Werk „Wege zur Weltraumfahrt“ Anwendungsmöglichkeiten einer 2-Stufenrakete, Ideen zu Raumstationen im erdnahen Orbit von 700 bis 1200 km HöheOberth: Wege zur Raumschiffahrt, S. 333–350. und wissenschaftliche Überlegungen und Berechnungen für Flüge (einschließlich Landungen) zum Mond, zu Asteroiden, zum Mars, zur Venus, zum Merkur und zu Kometen.Oberth: Wege zur Raumschiffahrt, S. 350–386. Er gilt als Erfinder des Ionentriebwerks, dessen Physik, die Funktion, die Konstruktion und die Nutzung für den interplanetaren Flug er in einem Buch darlegt.Oberth: Wege zur Raumschiffahrt, S. 386–399.
Von den ersten Ingenieuren und experimentellen Wissenschaftlern sei noch der Südtiroler Astronom und Raketenpionier Max Valier (1895–1930) erwähnt. Valier wagte als erster Europäer Experimente mit flüssigen Treibstoffen und baute unter anderem ein Raketenauto (im Deutschen Museum ausgestellt). Bei einem Labortest in Berlin explodierte ein Aggregat, und ein Metallsplitter tötete den erst 35-Jährigen.
mini|Wernher von Braun
Weitere bekannte Pioniere sind: Sergei Pawlowitsch Koroljow, Sowjetunion Nikolai Dmitrijewitsch Kusnezow, Sowjetunion James Van Allen, USA Wernher von Braun, Deutschland, ab September 1945 USA Helmut Gröttrup, Deutschland. Eugen Sänger, Deutschland
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 unter Wernher von Braun die Heeresversuchsanstalt Peenemünde, in der schließlich die A4/V2-Rakete gebaut wurde. Die A4 war als ballistische Artillerie-Rakete großer Reichweite konzipiert und das erste von Menschen konstruierte Objekt, das die Grenze zum Weltraum (nach Definition der FAI mehr als 100 km Höhe, die Kármán-Linie) durchstieß (zu strittigen Details siehe Mission MW 18014).
Diese erste Großrakete der Welt wurde als Fernwaffe vor allem gegen London und Antwerpen eingesetzt. Aufgrund der relativen Treffungenauigkeit und des außerordentlich schlechten Verhältnisses von Kosten und Zerstörungswirkung war dieser Raketentyp militärökonomisch eine Fehlentscheidung. Die Militärstrategen und Politiker der Sowjetunion und der USA erkannten das Potenzial 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 Handlungswissen 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 als auch Produktionsanlagen und zahlreiche Wissenschaftler und Techniker in die USA und die Sowjetunion verbracht und bildeten dort die Grundlage der Raketenentwicklung für die nächsten Jahrzehnte (siehe Operation Paperclip).
Wettlauf ins Weltall im Kalten Krieg
mini|„Ham the Astrochimp“, ein 44 Monate alter Schimpanse, der am 31. Januar 1961 im Rahmen des Mercury-Programms 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. In den USA war Wernher von Braun wesentlich für die Fortschritte in der Entwicklung verantwortlich und in der Öffentlichkeit entsprechend präsent, während sein Gegenüber Sergei Koroljow selbst in der Sowjetunion nahezu unbekannt war.
Als Folge des sogenannten Sputnikschocks im Oktober 1957 wurde der amerikanischen Öffentlichkeit schlagartig bewusst, dass die Sowjetunion den ursprünglichen 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. Der sowjetischen Raumfahrt gelangen nun zahlreiche bedeutende Erstleistungen. Sie brachte einen Monat nach dem Start von Sputnik 1 die Hündin Laika, in den Weltraum. Am 12. April 1961 umkreiste Juri Gagarin als erster Mensch im Weltall die Erde. 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 von einer halben Milliarde Fernsehzuschauern mitverfolgt wurde.
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 dienen und dienten militärischen Zwecken. Die USA verfügten seit 1959 über Aufklärungssatelliten, seit 1960 über Wetter-, Navigations- und Frühwarnsatelliten.
Die Sowjetunion führte ihre bereits in den 1960er Jahren begonnenen Forschungen an Kopplungsmanövern, Langzeitflügen und Weltraumausstiegen von Kosmonauten weiter, über die erste Raumstation Saljut 1 bis zu gemeinsamen Kopplungsmanövern mit den USA 1975 und schließlich zur permanent bemannten Raumstation Mir.
Kooperation und Globalisierung der Raumfahrt mini|Raumstation Mir Schon während der Mir-Ära war eine verstärkte Kooperationsbereitschaft zwischen den USA und Russland zu 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) ab 1998. Nach dem Absturz der Raumfähre Columbia 2003 war sie nur mit Sojus-Raumschiffen erreichbar, ebenso seit der Stilllegung der Space-Shuttle-Flotte 2011. Der Betrieb der ISS ist mindestens bis 2028 vereinbart; eine Verlängerung bis 2030 ist möglich.Partners Extend International Space Station for Benefit of Humanity. NASA-Blog vom 27. April 2023.
Meilensteine der Raumfahrt (Auswahl)
mini|Space Shuttle Columbia
3. Oktober 1942: Erster erfolgreicher Start einer A4-Rakete (auch als V2 bekannt) vom Prüfstand VII in Peenemünde. Die erste kosmische Geschwindigkeit, die erforderlich ist, um in eine Erdumlaufbahn zu gelangen, erreicht die A4 jedoch nicht. (Deutsches Reich) 20. Juni 1944: Die von der Greifswalder Oie der Heeresversuchsanstalt Peenemünde gestartete A4-Rakete MW 18014 erreicht eine Höhe von über 100 km und ist damit das erste von Menschenhand geschaffene Objekt, das die Definitionsgrenze des Weltraums, die Kármán-Linie überschreitet. (Deutsches Reich) Juli bis Dezember 1946: Erste biologische Experimente mit Pflanzen und Pilzen im Weltraum