Apollo 13 war die siebte bemannte Raumfahrtmission des Apollo-Programms der US-amerikanischen Raumfahrtbehörde NASA mit dem Ziel der dritten bemannten Mondlandung. Sie fand im April 1970 statt.
Nach der Explosion eines Tanks mit überkritischem Sauerstoff im Servicemodul des Apollo-Raumschiffs war die Landung auf dem Mond nicht mehr möglich. Die drei Astronauten Jim Lovell, Jack Swigert und Fred Haise mussten im Zuge einer weltweit beachteten Rettungsaktion zur Erde zurückkehren.
Zusammenfassung Am 11. April 1970, einem Samstag, startete die Saturn-V-Rakete um 19:13:00 UT vom Launch Complex 39A des Kennedy Space Centers in Florida. Rund 56 Stunden später – noch auf dem Hinweg zum Mond – geschah die Havarie. Um zu überleben, stiegen die Astronauten in die Mondlandefähre um, wo sie die meiste Zeit bis kurz vor dem Wiedereintritt in die Erdatmosphäre verbrachten. Nach der Explosion des Tanks vergingen knapp 88 Stunden, die nur mit mehreren technischen Improvisationen überstanden wurden, bis das Kommandomodul mit den drei Männern am Freitag, dem 17. April 1970 um 18:07:41 UT in der Nähe des Bergungsschiffs Iwo Jima im Südpazifik wasserte.
Personalia Hauptbesatzung Am 6. August 1969, kurz nach der ersten erfolgreichen bemannten Mondlandung durch Apollo 11, gab die NASA die Mannschaften für die Missionen Apollo 13 und Apollo 14 bekannt. Zum Kommandanten wurde Jim Lovell ernannt. Lovell unternahm damit nach Gemini 7, Gemini 12 und Apollo 8 als erster Raumfahrer einen vierten Weltraumflug. Er wurde damit gleichzeitig der erste Mensch, der eine zweite Apollo-Mission unternahm, und auch der erste Mensch, der zweimal zum Mond geflogen ist; diesen betrat er allerdings nie.
mini|Apollo 13 – Ursprünglich vorgesehene Crew mit Ken Mattingly in der Mitte
Pilot der Apollo-Kommandokapsel sollte zuerst Ken Mattingly werden, als Pilot der Mondlandefähre war Fred Haise vorgesehen. Die beiden waren die ersten der fünften Astronautenauswahlgruppe, die für einen Raumflug in die Hauptmannschaft eingeteilt wurden.
Einige Tage vor dem Start, am 6. April 1970, erkrankte der Ersatzpilot der Mondfähre, Charles Duke, an Röteln. Es stellte sich heraus, dass Ken Mattingly nicht dagegen immun war. Um das Risiko zu eliminieren, dass Mattingly während des Mondfluges erkrankt, wurde er am 9. April durch den Reservepiloten John L. „Jack“ Swigert ersetzt. Später nahm er stattdessen an der Apollo-16-Mission teil, für die eigentlich Swigert vorgesehen war. Wie sich später herausstellte, hatte sich Mattingly nicht mit Röteln infiziert.
Bodenkontrolle, Ersatz und Unterstützung John Young, der ebenso wie Lovell bereits drei Raumflüge absolviert hatte, wurde als Kommandant der Reservemannschaft eingeteilt. Swigert wurde Ersatzpilot der Apollo-Kommandokapsel; Charles Duke übernahm die Rolle des Ersatzpiloten für die Mondlandefähre. Nach der Erkrankung von Duke wurde Swigert kurzfristig in die Hauptbesatzung berufen. Mattingly übernahm seinen Posten in der Ersatzmannschaft.
Die Unterstützungsmannschaft (Support-Crew) bestand aus Jack Lousma, William Pogue und Vance Brand. Alle drei hatten schon Erfahrungen als Support-Crew oder Verbindungssprecher (Capcom).
Die Flugleitung aus dem Kontrollzentrum in Houston sollte in einem Vier-Schicht-System erfolgen. Jeder Schicht war ein Flugleiter (Flight Director) vorgesetzt, der über sein eigenes Team von Systemspezialisten verfügte, welches mit ihm ausgetauscht wurde.
Die für Apollo 13 vorgesehenen Flugleiter waren (in der Reihenfolge ihrer Schichten): Milt Windler, Gerald Griffin, Gene Kranz (zu dieser Zeit Chef des Flugleiterteams – Lead Flight Director) und Glynn Lunney.
Nach dem Unfall wurde von dem geplanten Schichtsystem abgewichen. Kranz’ Team wurde für das Krisenmanagement herausgezogen und übernahm nur noch für besonders kritische Flugphasen die direkte Kontrolle, während sich die anderen Flugleiter nun im Drei-Schicht-System abwechselten.
Als fest eingeteilte Verbindungssprecher (Capcom) dienten Joseph Kerwin, Vance Brand, Jack Lousma und Charles Duke. Die Capcoms arbeiteten ebenfalls in einem Schichtsystem, welches jedoch, um einen gleichzeitigen Austausch der Kontrollteams und des Capcom zu vermeiden, nicht deckungsgleich mit dem Schichtsystem der Flugleiter war. Bei kurzfristiger Abwesenheit des Capcom konnten andere im Kontrollzentrum anwesende Astronauten diese Funktion übernehmen. Ebenso konnten sich Tom Stafford als Leiter des Astronautenbüros und Deke Slayton als Chefastronaut jederzeit in die Kommunikation mit dem Raumschiff einschalten.
Mannschafts-Rotationen Die Apollo-Mannschaften wurden nicht erst kurz vor Bekanntgabe der Besatzungen zusammengestellt, sondern sie arbeiteten schon Jahre zuvor zusammen. Üblicherweise wurde eine Crew zunächst als Ersatzmannschaft eingeteilt, um drei Missionen später die Hauptbesatzung zu bilden.
Jim Lovell als Kommandant, William Anders als Pilot des Kommandomoduls und Fred Haise als Pilot der Mondfähre hatten die Ersatzmannschaft von Apollo 11 gebildet. Diese Mannschaft wäre turnusgemäß zur Hauptbesatzung von Apollo 14 geworden. Nach Apollo 11 verließ Anders die NASA und wurde durch Mattingly ersetzt. Die Ersatzmannschaft von Apollo 10 hatte aus Gordon Cooper (Kommandant), Donn Eisele (Pilot des Kommandomoduls) und Edgar Mitchell (Pilot der Landefähre) bestanden. Diese Mannschaft wurde nach Apollo 10 aufgelöst und unter dem Kommando von Alan Shepard neu formiert, mit Stuart Roosa als Pilot der Kommandokapsel und Mitchell als Pilot der Mondfähre. Shepard war kurz zuvor durch operativen Eingriff von der Menière-Krankheit geheilt und wieder flugtauglich geschrieben worden. Das NASA-Management hatte Bedenken, ihm nach so kurzer Vorbereitungszeit bereits die Mission Apollo 13 anzuvertrauen, sondern empfahl, stattdessen Jim Lovells Crew den Vorzug für Apollo 13 zu geben. Shepards Mannschaft wurde dann für Apollo 14 eingeteilt.
Anders als beim Tausch der Besatzungen von Apollo 8 und Apollo 9 wurden in diesem Fall die Ersatzmannschaften nicht getauscht.
Vorbereitung Die einzelnen Stufen der Saturn-V-Rakete AS-508 wurden im Juni und Juli 1969 in Cape Kennedy angeliefert und im Vehicle Assembly Building zusammengebaut. Am 15. Dezember 1969 konnte die Rakete zur Startrampe 39A gerollt werden. Das Apollo-Raumschiff CSM-109 erhielt nach dem Epos von Homer den Namen Odyssey, die Mondlandefähre LM-7 nach dem Sternbild den Namen Aquarius.
Wie die Besatzung von Apollo 11 verzichteten auch die Astronauten von Apollo 13 darauf, dass ihre Namen auf dem Missionsabzeichen erschienen. Stattdessen erhielt es das lateinische Motto Ex Luna, Scientia („Vom Mond [kommt] das Wissen“). Deshalb musste das Logo nicht geändert werden, als einige Tage vor dem Start der Pilot Mattingly durch Swigert ersetzt wurde. Einige neue Mannschaftsfotos wurden angefertigt.
Die meiste Zeit der verbliebenen zwei Tage verbrachten die Astronauten im Simulator, um ihre Handlungsabläufe aufeinander abzustimmen.
Vorgesehen war eine Landung auf dem Mond im Fra-Mauro-Hochland. Dies war die erste Landestelle im Rahmen des Apollo-Programms, die nicht in einem der relativ ebenen Meere (Maregebiete) des Mondes lag. Die Landestelle versprach ein vielfältiges Spektrum an Gesteinsformen; insbesondere sollte es mithilfe der Gesteinsfunde möglich sein, den großen Asteroideneinschlag zu datieren, der das Mare Imbrium geformt hat. Fra Mauro war den Wissenschaftlern so wichtig, dass das Landegebiet nach dem Fehlschlag von Apollo 13 auch für die Nachfolgemission Apollo 14 nominiert wurde.
Die Besatzung hatte sich vor dem Flug ausgiebig mit geologischen Studien befasst, um während der Mondexkursionen eine möglichst hohe wissenschaftliche Ausbeute erzielen zu können.
Außer der Entnahme von Gesteinsproben am Cone-Krater sollte in der Nähe der Landestelle das ALSEP (Apollo Lunar Surface Experiments Package) aufgestellt werden.
Flugverlauf
Start Apollo 13 startete am 11. April 1970, 19:13:00 GMT vom Cape Canaveral, Florida (13:13:00 Uhr im Kontrollzentrum in Houston). Die Anfangsphase des Starts wurde vom Startkontrollzentrum (Launch Control Center) unweit der Startplattform überwacht. Etwa neun Sekunden vor dem geplanten Abheben wurden die Triebwerke gezündet. Vier Haltearme am Fuß der Rakete (nicht zu verwechseln mit den Servicebrücken des Startturms) hielten die Saturn V fest, bis der volle Triebwerksschub aufgebaut war. Hätte ein Triebwerk nicht die volle Leistung erreicht, hätte der Start immer noch abgebrochen werden können. Sobald die Haltearme zurückgezogen wurden, erfolgte das Abheben. Fünf Sekunden nach dem Start wurde das Yaw- (Gier-)programm initialisiert, d. h. die Trägerrakete steuerte etwas vom Startturm weg, um eine Kollision mit diesem zu vermeiden. Nach zehn Sekunden kam die Saturn V vom Startturm frei und die Missionskontrolle wurde an Milt Windler und sein Team in Houston übergeben. Einige Sekunden später wurde das Roll-Verfahren eingeleitet, welches den Azimut der Rakete von 90° auf 72° verringerte und in einer Flugbahn resultierte, die hinaus über den Atlantik führte. Nach knapp drei Minuten in 68 km Höhe war die erste Stufe ausgebrannt und wurde abgetrennt. Aufgrund starker Vibrationen infolge eines auftretenden Pogoeffekts schaltete das mittlere Triebwerk der zweiten Stufe 132 Sekunden zu früh selbsttätig ab, was das autonome Flugführungssystem der Rakete dadurch ausglich, dass es die verbliebenen vier Triebwerke um 34 Sekunden länger brennen ließ. Auch die dritte Stufe brannte neun Sekunden länger. Trotz der unerwarteten Störung war die Abweichung von der geplanten Umlaufbahn minimal. Nach eineinhalb Erdumkreisungen wurde die dritte Stufe ein zweites Mal gezündet, um Apollo 13 auf den Weg zum Mond zu bringen.
Einschlag der Saturn-Raketenstufe mini|Der Einschlagkrater der S-IVB Ein vor dem Hintergrund der folgenden Ereignisse kaum beachtetes Experiment war der Saturn-Einschlag (Einschlag der dritten Raketenstufe S-IVB) auf dem Mond. Kurz nach Abtrennung des Kommando- und Servicemoduls (CSM) und Ankopplung des Lunarmoduls (LM) wurde die dritte Stufe der Saturn V durch Ablassen des Sauerstoffs und Zünden der APS-Steuerdüsen erfolgreich auf Kollisionskurs mit dem Mond gebracht. Drei Tage später schlug die fast 14.000 kg schwere Stufe ca. 120 km westnordwestlich des Apollo-12-Landeplatzes mit 2,5 km/s (9.000 km/h) Geschwindigkeit auf. Der Einschlag entsprach der Sprengwirkung von gut 10 t TNT. Nach ungefähr 30 Sekunden registrierte das von Apollo 12 aufgestellte Seismometer den Einschlag. Das Beben dauerte mehr als drei Stunden. Schon kurz vorher wurde vom Ionosphärendetektor eine Gaswolke registriert. Sie war für mehr als eine Minute nachweisbar. Man nimmt an, dass der Einschlag Partikel des Mondbodens bis in eine Höhe von 60 Kilometern schleuderte, wo sie vom Sonnenlicht ionisiert wurden.
Der Unfall 55 Stunden und 54 Minuten nach dem Start, über 300.000 km von der Erde entfernt, explodierte einer der beiden Tanks mit superkritischem Sauerstoff im Servicemodul der Odyssey, kurz nachdem der im Tank befindliche Ventilator in Betrieb genommen worden war. Kapselpilot Swigert meldete über Funk: “Okay Houston, we’ve had a problem here.” „Okay, Houston, wir haben hier gerade ein Problem gehabt.“ Jack Lousma, der zu dieser Zeit im Kontrollzentrum in Houston als Capcom die Verbindung zur Besatzung hielt, fragte nach: „Könntet ihr das bitte wiederholen?“ Daraufhin meldete sich Kommandant Lovell und wiederholte: “Houston, we’ve had a problem.”NASA: Detailed Chronology of Events Surrounding the Apollo 13 Accident, Apollo 13 Funkverkehr-Mitschnitt (schriftlich), abgerufen am 4. Februar 2012 (englisch)
mini|links|Mitschnitt des Funkverkehrs 2:59
Nach Aussage von Fred Haise war die Enttäuschung der Besatzung über die verpasste Mondlandung im ersten Moment weitaus größer als die Sorge, wie und ob sie überhaupt zur Erde zurückkehren könnten.Ein Fehlschlag, der zum Lehrstück wurde in der NZZ vom 14. Oktober 2018