Bemannte Raumflüge

Internationale Flug-Nr. 36

Apollo 13

USA

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Start-, Bahn- und Landedaten

Startdatum:  11.04.1970
Startzeit:  19:13 UTC
Startort:  Cape Canaveral (KSC)
Startrampe:  39-A
Bahnhöhe Erde:  184 - 186 km
Bahnhöhe Mond:  185 - 572.080 km
Inklination Erde:  32,56°
Inklination Mond:  ?
Landedatum:  17.04.1970
Landezeit:  18:07 UTC
Landeort:  21° 63' S, 165° 37' W

Crew auf dem Weg zum Start

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alternatives Crewfoto

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Besatzung

Nr.   Name Vorname Position Flug-Nr. Flugdauer Erdorbits
1  Lovell  James Arthur, Jr. "Shaky"  CDR 4 5d 22h 54m  1,5 
2  Swigert  John Leonard, Jr. "Jack"  CMP 1 5d 22h 54m  1,5 
3  Haise  Fred Wallace, Jr. "Pecky"  LMP 1 5d 22h 54m  1,5 

Sitzverteilung der Besatzung

Start
1  Lovell
2  Swigert
3  Haise
Landung
1  Swigert
2  Lovell
3  Haise

Ersatz-Besatzung

Nr.   Name Vorname Position
1  Young  John Watts  CDR
2  Swigert  John Leonard, Jr. "Jack"  CMP
3  Duke  Charles Moss, Jr. "Chuck"  LMP

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Unterstützungs-Mannschaft

  Surname Given names
 Lousma  Jack Robert
 Pogue  William Reid
 Brand  Vance DeVoe

Flugverlauf

Apollo 13 startete von Cape Canaveral (KSC) und wasserte im südlichen Pazifik zwischen Neuseeland und Samoa.

Das Command Module (CM) hatte einen Basisdurchmesser von 3,91 m und eine Höhe von 3,48 m. Die Masse der Kapsel unterschied sich je nach Mission geringfügig voneinander und betrug zwischen 5.569 kg und 5.840 kg.
Die Kommandokapsel bestand aus zwei ineinander verschachtelten Hüllen, der inneren Druckkabine und dem äußeren Hitzeschild. Die Bauteile wurden nach besonderen Verfahren verschweißt, um der Konstruktion eine möglichst hohe Stabilität bei gleichzeitiger Elastizität zu geben.
In der Mannschaftskabine befanden sich drei Liegesitze und alle wesentlichen Steuerungs- und Überwachungsanlagen. Die Liegesitze waren mit Stoßdämpfern versehen, um die Astronauten bei einer eventuellen Landung auf dem Erdboden vor Verletzungen zu bewahren.
Der Hitzeschild umgab die gesamte Kapsel, um bei der Abbremsung in der Erdatmosphäre von etwa 40.000 km/h auf wenige hundert km/h die auftretende Hitze von bis zu 3.000 Grad Celsius nicht in die Kabine eindringen zu lassen. Der Hitzeschild bestand aus rostfreiem Stahl und einem darüber befindlichen abschmelzbaren Kunststoff. An der Unterseite des CM war er besonders dick ausgeführt.
Die Isolierung des Innenraumes vor großer Hitze war durch die Luke, vier Fenster und zwei Öffnungen für astronomische Sextanten besonders schwierig. Der Hitzeschutzschild am oberen Teil des Konus, also im Bereich des Umstiegstunnels wurde kurz vor der Landung abgesprengt, um die Behälter für die Fallschirme freizugeben.
Die Anordnung der Instrumentengruppen zwischen Außenwand und Druckkabine gewährleistete einen zusätzlichen Strahlenschutz. Ebenso konnten Mikrometeoriten durch diese Konstruktion aufgehalten werden.
Der Schwerpunkt der Kapsel war von der Symmetrieachse versetzt, um beim Eintritt in die Erdatmosphäre den korrekten Anstellwinkel zu erreichen. Durch Drehen der Kapsel um die Längsachse konnte die Richtung des Auftriebsvektors während des Fluges durch die höheren Luftschichten geändert und damit der Landeplatz in Grenzen verändert werden.
Mit dem Lebenserhaltungssystem (LSS) wurde der Innenraum mit Sauerstoff, verträglichen Temperaturen sowie dem korrekten Luftdruck und Feuchtigkeit versorgt. Es wurde eine reine Sauerstoffatmosphäre mit einem Druck von 353 hPa verwendet.
Der Lebensmittelvorrat bestand aus bis zu 60 teils individuell zusammengestellten Menüs. Jeder Astronaut erhielt täglich eine Ration von 635 Gramm mit etwa 2.800 Kalorien. Diese bestanden zu 20 % aus Proteinen, 62 % Kohlehydraten und 18 % Fett.
Zur Hygiene dienten feuchte Tücher. Der Urin wurde über Bord gepumpt, während die festen Abfallstoffe gesammelt wurden.
Die Bordapotheke umfasste verschiedene Spritzen, Antibiotika und verschiedene Medikamente. Darunter befanden sich 72 Aspirin, 21 Schlaftabletten, Augentropfen, Nasenspray, Verbandsstoffe und Fieberthermometer.
In zwei Rucksäcken war ein Überlebenspaket für Landungen fernab der vorgesehenen Zielgebiete untergebracht. Sie enthielten Signallampen, Notsender, Batterien, Messer, Wasserflaschen, Sonnenbrillen, Sonnencreme, ein Schlauchboot, Markierungssysteme, Anker und Notrationen. Im Notfall wäre damit eine zweitägige Suche der Astronauten im geografischen Bereich von 40 Grad Süd bzw. Nord abgedeckt gewesen.
Das Steuerungs- und Navigationssystem bestand aus einem Trägheits-Kreiselsystem, das mit einem Sextanten, einem Teleskop und einem Fotometer zur Horizontsuche gekoppelt war. Damit konnten die Astronauten die Position des Raumschiffs, seine Geschwindigkeit und die Beschleunigungswerte feststellen. Der Bordrechner hatte zwar im Vergleich zu heutigen Rechnern nur das Niveau hochwertiger Taschenrechner, war aber zur Ermittlung der Flugbahn oder -lage und eventuell notwendiger Korrekturen ausreichend. Die Anlage zur Stabilisierung und Überwachung der Fluglage bestand aus zwei Fluglage-Messgeräten, vier Anzeigetafeln, vier Handsteuerungsknüppeln und fünf elektronischen Kontrollbaugruppen.
Zur Änderung der Fluglage dienten die Triebwerke des Reaction Control System (RCS). Durch die Aktivierung bestimmter Düsenpaare konnte das Raumschiff um alle drei Achsen gedreht werden.
Der Sprechfunkverkehr und die Digitaldaten wurden auf der Erde über einen S-Band Transponder empfangen, der auf einer Frequenz von 2.287,5 MHz arbeitete.
Die Stromversorgung wurde durch drei Brennstoffzellen gewährleistet, bei denen als Nebenprodukt Trinkwasser abfiel. Eine Brennstoffzelle lieferte zwischen 563 und maximal 2.295 Watt elektrische Leistung. Die Ausgangsspannung lag bei 29 Volt. Zur Versorgung des CM während der Landung standen drei chemische Batterien zur Verfügung.
Die Kommandokapsel und die Mondlandefähre waren durch einen Kopplungsmechanismus miteinander verbunden. Er bestand aus einem Kopplungstrichter an der Landefähre, in den ein Führungsstab eingeführt werden musste. Stoßdämpfer und Gelenke zum Ausgleich seitlicher Bewegungen sowie 12 Verschlussbolzen und verschiedene Dichtungen sorgten für eine sichere Verbindung. Nach Herstellen der sicheren Verbindung wurde das Führungselement aus dem Tunnel entfernt.
Kurz vor der Wasserung - etwa in 15 km Höhe - wurde der Kegel am spitzen Ende des CM abgesprengt, um die Fallschirme freizugeben. In 7.600 m Höhe wurden zuerst zwei Stabilisierungsfallschirme mit je 4 m Durchmesser ausgestoßen. Nach deren Abwurf wurden in 4.600 m Höhe drei Hilfsschirme von je 3 Meter Durchmesser freigesetzt, die die drei Hauptfallschirme mit je einem Durchmesser von 25,4 m herauszogen. Bereits mit zwei Hauptschirmen war eine sichere Landung möglich.

Das Service Module (SM) befand sich direkt hinter der Kommandokapsel und diente der Unterbringung wichtiger Systeme. Dazu gehörten die Lageregelungs-Triebwerke (RCS), das Haupttriebwerk (Service Propulsion System = SPS), die Treibstoffe (Hydrazin), die Druckgasförderung (Helium), das Lebenserhaltungs- und Energieversorgungssystem und der Wasservorrat.
Das Gehäuse hatte die Form eines Zylinders mit einem Durchmesser von 3,91 m bei einer Höhe von 3,94 m. Mit der SPS-Düse und dem oberen Radiator ergab sich eine Gesamthöhe von 7,49m. Die Masse betrug zwischen 8.949 kg (bei Apollo 7) und 24.514 kg (bei Apollo 16).
Das SM war aus einer Aluminiumlegierung gefertigt und in sechs Sektionen aufgeteilt, die um einen zentralen Helium-Druckgasbehälter angeordnet waren. Die Sektoren 2, 3, 5 und 6 enthielten Treibstoff und Oxidator für das Haupttriebwerk SPS. In Sektor 4 waren die Brennstoffzellen sowie der Sauerstoff- und Wasserstoffvorrat untergebracht. Sektor 1 war zunächst leer und wurde bei den Flügen Apollo 15, 16 und 17 als SIM-Bay (Scientific Instrument Module) genutzt und enthielt verschiedene wissenschaftliche Geräte zur Monderkundung. Die Verkleidung dieses Sektors wurde im Flugverlauf abgeworfen, so dass auf dem Rückflug zur Erde ein Astronaut per Außenbordeinsatz die dort befindlichen Filmkassetten bergen konnte.
Das RCS-Steuerungssystem bestand aus 16 Triebwerken mit je etwa 440 N Schub, die zu je vier unabhängigen Gruppen im Abstand von 90 Grad zusammengefasst waren. Jedes dieser Hydrazin-Triebwerke hatte eine Masse von 2,3 kg, einen Durchmesser von 14 cm und eine Länge von 35 cm.
Wichtiger war jedoch das SPS mit einer Länge von 2,6 m. Dieses Haupttriebwerk lieferte einen Vakuumschub von 98 kN und brannte bis zu 10,5 Minuten. Das SPS musste in hohem Grad zuverlässig sein, da nur mit diesem Triebwerk das Verlassen des Mondorbits möglich war. Der Schwenkmechanismus des SPS bestand aus Elektromotoren, Zahnrad-Getrieben und magnetischen Kupplungen.

Das Lunar Module (LM) war zweiteilig. Da das LM nur im Weltraum einsetzbar war, mussten auf aerodynamische Aspekte keine Rücksicht genommen werden. So entstand ein asymmetrisches, spinnenartiges Fluggerät. Es hatte eine Gesamthöhe von etwa 7 m und der Durchmesser des Hauptkörpers betrug 4,3 m. Während des Landevorganges bildeten die Descent Stage (DS), also die Landestufe, und die Ascent Stage (AS), die Startstufe, eine Einheit.
Die Landestufe, also der untere Teil der Mondlandefähre, beinhaltete die Pilotenkabine, die Steuereinrichtungen, das Aufstiegstriebwerk (APS), die RCS-Steuertriebwerke, das Landeradar sowie die Kopplungs- und Umstiegseinrichtung. An den vier Enden des kreuzförmigen Grundrisses waren die Landebeine montiert. Diese waren so konstruiert, dass sie während des Fluges zum Mond eingeklappt waren und erst vor Beginn des Landeanfluges in ihre Landeposition ausgeklappt wurden. Auf dem Bein vor der Ausstiegsluke war eine Plattform montiert, an die sich eine Leiter anschloss. Am Ende jedes Landebeines befanden sich Füße mit einem Durchmesser von 0,95 m. An deren unterem Endewaren Bodenfühler angebracht, die beim Berühren der Mondoberfläche das Landetriebwerk abschalteten.
In der Mitte des unteren Endes der Landestufe war das DPS-Landetriebwerk montiert. Die Treibstoffbehälter, das Landeradar und die Batterien waren kreisförmig um das Landetriebwerk angeordnet. Das Landetriebwerk war im Bereich von 4,7 bis 28 kN automatisch oder manuell regulierbar. Die kardanische Aufhängung erlaubte Schwenks von bis zu 6 Grad. Die maximale Brenndauer betrug etwa 910 Sekunden. Der Treibstoff war in vier Behältern von 1,8 Kubikmetern untergebracht.
In der MESA-Bucht (Modularized Equipment Storage Assembly) wurde die wissenschaftliche Ausrüstung und bei den späteren Mondlandungen das Lunar Rover Vehicle (LRV) untergebracht. In den anderen Buchten befanden sich die Tanks für Sauerstoff und Kühlwasser.
Zur Temperaturregulierung und zum Schutz vor Mikrometeoriten war die gesamte Landestufe mit einer goldfarbenen Schutzfolie eingehüllt.
Die Versorgung mit elektrischer Energie wurde durch Silber/Zink-Batterien gewährleistet. Sie hatten eine Kapazität von je 400 Ah und wogen jeweils etwa 57 kg.
Die Aufstiegsstufe AS war aus Aluminium und Titan gefertigt. Sie bestand aus drei Teilen: der Pilotenkabine, dem Mittelteil und dem Ausrüstungsraum. Die beiden erstgenannten Teile standen unter einem Druck von 353 hPa.
Die Pilotenkabine im vorderen Teil hatte einen zylindrischen Querschnitt von 2,35 m Durchmesser und 1 m Tiefe. Hier standen die Astronauten während der Landung und des Rückstarts angeschnallt vor den Instrumentenkonsolen. Darüber befanden sich zwei dreieckige Fenster. Im unteren Teil war die Ausstiegsluke angebracht. Über dem links stehenden Astronauten war im Dach ein weiteres Fenster eingelassen. Es wurde in erster Linie für das Rendezvous mit dem Mutterschiff genutzt. Unter den Konsolen befanden sich Behälter für Lebensmittel und Abfall.
Der hintere Teil der Druckkabine war etwa 2 m lang, 1,5 m hoch und hatte einen leicht elliptischen Querschnitt. Er diente den Astronauten als Schlaf- und Aufenthaltsraum. Für die Schlafperioden legten sie sich in Hängematten.
In der Decke des hinteren Teils befand sich der Umstiegstunnel mit 0,81 m Durchmesser und einer Länge von 0,40 m. Die zweiköpfige Besatzung der Mondlandefähre gelangte durch diesen Tunnel im Kopplungsstutzen der Fähre und der Apollo-Kapsel in das LM.
Das Lebenserhaltungssystem (LSS) war in der hinteren Wand der Pilotenkabine untergebracht und bestand aus vier Komponenten: dem Revitalisierungsgerät, dem Wärmeaustauscher, dem Sauerstoffkreislauf und dem Wasserkreislauf.
Das in den Boden eingelassene Aufstiegstriebwerk entwickelte einen konstanten Schub von 15,6 kN und war nicht regelbar. Der Treibstoff wurde in zwei Behältern von 1 Kubikmeter Rauminhalt gelagert und mit Heliumdruckgas gefördert. Für das Aufstiegstriebwerk gab es keinen Ersatz, so dass die Astronauten auf dessen fehlerfreiem Funktionieren angewiesen waren.
Zur Regulierung der Fluglage waren vier Vierergruppen von RCS-Triebwerken zuständig.
Der Sprechfunkverkehr mit der Erde wurde im S-Band abgewickelt. Die Verbindung mit dem im Mondorbit befindlichen CSM erfolgte im VHF-Bereich. Während des Aufenthaltes auf der Mondoberfläche fand die Kommunikation mit dem LM im UHF-Bereich statt. Insgesamt standen zwei S-Band und zwei VHF/UHF-Sende- und Empfangsanlagen zur Verfügung. Neben zwei S-Band Antennen, vier C-Band Antennen, 2 VHF-Antennen und 2 UHF/VHF-Antennen wurde ab Apollo 12 eine steuerbare 66 cm Parabolantenne genutzt.
Zur Stromversorgung waren in der Aufstiegsstufe zwei Batterien von je 296 Ah untergebracht. Davon hätte im Notfall eine für den Rückstart und das Rendezvous ausgereicht.

Einige Tage vor dem Start, am 06. April 1970, erkrankte der Ersatzpilot der Mondfähre, Charles Duke, an Röteln. Es stellte sich heraus, dass Thomas Mattingly nicht dagegen immun war. Um das Risiko zu eliminieren, dass Thomas Mattingly während des Mondfluges erkrankte, wurde Thomas Mattingly am 09. April 1970 durch den Reservepiloten John Swigert ersetzt. Später nahm er dann dafür an der Apollo-16-Mission teil, für die eigentlich John Swigert vorgesehen war. Wie sich später herausstellte, hatte sich Thomas Mattingly nicht mit Röteln infiziert.

Apollo 13 sollte die dritte bemannte Mondlandung werden. Nach der Explosion eines Tanks während des Fluges zum Mond musste die geplante Mondlandung aufgegeben werden. Technische Improvisation war nötig, um die drei Besatzungsmitglieder in ihrem beschädigten Raumfahrzeug lebend zur Erde zurückzubringen. Dieser Apolloflug war der einzige, der vorzeitig abgebrochen werden musste.

55 Stunden und 54 Minuten nach dem Start, über 300.000 km von der Erde entfernt, explodierte einer der beiden Sauerstofftanks im Servicemodul der „Odyssey“, kurz nachdem der im Tank befindliche Ventilator in Betrieb genommen worden war. Kapselpilot John Swigert meldete über Funk: „Okay, Houston, wir haben da gerade ein Problem gehabt.“ Astronaut Jack Lousma, der zu dieser Zeit im Kontrollzentrum in Houston die Funkverbindung zur Besatzung hielt, fragte nach: „Könntet ihr das bitte wiederholen?“. Daraufhin meldete sich Kommandant James Lovell: „Houston, wir haben ein Problem gehabt“ (“Houston, we’ve had a problem”).

Die Explosion von Sauerstofftank 2 beschädigte auch das Leitungssystem des daneben befindlichen Tanks 1. Die drei Brennstoffzellen, die mit Sauerstoff aus den beiden Tanks gespeist wurden, um Strom und Wasser zu erzeugen, konnten daher ihre Arbeit nur noch wenige Stunden lang verrichten. Es blieb nur die Möglichkeit, die Mission abzubrechen und Apollo 13 schnellstmöglich zurück zur Erde zu holen, da der Zusammenbruch der Sauerstoff-, Strom- und Wasserversorgung im Kommando-/Servicemodul „Odyssey“ durch nichts auszugleichen war. Zuvor mussten noch die Systeme der Kommandokapsel nach einem genau abgestimmten Schema ausgeschaltet werden, um sie später für den Wiedereintritt reaktivieren zu können. Gleichzeitig wurden die Systeme der Mondfähre aktiviert, damit sie die Aufgaben der Navigation und der Lebenserhaltung übernehmen konnte.

Da eine direkte Umkehr wegen des unbekannten Zustandes des Haupttriebwerks ausgeschlossen wurde, musste eine Mondumfliegung unter Ausnutzung des Gravitationsfeldes vollzogen werden (Swing-by-Manöver). Dazu wurde der Kurs durch eine kurze Brennphase des Landetriebwerks der Mondfähre leicht geändert, so dass die Flugbahn nach der Mondumfliegung wieder zurück zur Erde führte (ohne die Korrektur hätte sich das Raumschiff der Erde nur bis auf ca. 60.000 km genähert). Die Mondlandefähre „Aquarius“ spielte dabei die Rolle des „Rettungsboots“, das die Besatzung versorgen musste, nachdem ein Überleben im havarierten Kommando-/Servicemodul „Odyssey“ nicht mehr möglich war.

Das Lebenserhaltungssystem der Landefähre war jedoch nicht dafür ausgelegt, drei Personen mehrere Tage am Leben zu erhalten. Während genügend Sauerstoff an Bord war, gab es zu wenig Wasser und insbesondere elektrischen Strom, der in der Landefähre aus Batterien bezogen wurde. Außerdem musste auch das überlastete Luftreinigungssystem umgebaut werden, um mit dem CO2-Filter der „Odyssey“ arbeiten zu können, der eigentlich mit dem der „Aquarius“ inkompatibel war (runde und eckige Filter). Hierzu musste aus an Bord vorhandenen Dingen, wie zum Beispiel Tüten, Klebeband, Flugplänen usw. ein Adapter gebaut werden. Das Bodenzentrum in Houston erarbeitete eine Prozedur, die an die Crew gefunkt wurde, die dann erfolgreich den Adapter nachbaute.

Um die knappen Reserven der Landefähre nicht bis an die äußerste Grenze zu strapazieren und die Belastungen für die Besatzung zu mindern, wurde das Raumschiff zwei Stunden nach der Umrundung des Mondes durch eine knapp viereinhalbminütige Brennphase des LM-Landetriebwerks beschleunigt. Diese als „PC+2“ bezeichnete Brennphase war ein für eventuelle Notfälle vorausgeplantes Manöver („PC“ steht für „Pericynthion“, den Punkt der größten Annäherung an den Mond). Dadurch wurde die Gesamtflugdauer auf 142:40 Stunden verkürzt und gleichzeitig gewährleistet, dass die Kommandokapsel im Pazifik niedergehen konnte, wo die US Navy eine Bergungsflotte stationiert hatte. Da diese Maßnahme allein noch nicht ausgereicht hätte, wurden die meisten der elektrischen Systeme der Mondfähre (darunter auch die Navigationsplattform und der Bordcomputer) abgeschaltet und erst wenige Stunden vor der Landung wieder in Betrieb genommen. Da die Abwärme der elektrischen Verbraucher fehlte, sank die Temperatur im Raumschiff während des Rückfluges zur Erde bis auf ca. 0 °C.

Für den letzten Teil des Fluges konnten die normalen Rückkehrreserven der Landekapsel (wiederum Batterien) benutzt werden. Anders als bei einer normalen Mission wurde die für den Wiedereintritt in die Erdatmosphäre benötigte Kapsel erst kurz vor dem Ende des Fluges von der Besatzung in Betrieb genommen und von der Aquarius getrennt. Befürchtungen, die abgeschaltete Elektrik der Kommandokapsel könnte durch Feuchtigkeit und Frost Schaden genommen haben, bewahrheiteten sich nicht. Der Versorgungsteil verglühte wie bei einem normalen Flug in der Erdatmosphäre; ebenso ging die Mondlandefähre verloren, in deren Landestufe sich noch die ALSEP-Station mit ihrem Radioisotopengenerator als Stromversorgung befand. Jedoch wurde keine freigesetzte Radioaktivität nachgewiesen, da dieser Fall beim Entwurf des Generator-Behälters eingeplant war und er einen Wiedereintritt schadlos überstehen konnte. Da die „Blackout“ genannte Funkstille beim Wiedereintritt auffällig länger dauerte als die üblichen vier Minuten, führte das zu der Befürchtung, Besatzung und Landekapsel könnten verloren sein. Später gab man an, dass die Kapsel aufgrund des nicht gesammelten Mondgesteins einiges weniger wog und darum der Eintrittswinkel der Kapsel etwas flacher war als geplant. Die Mannschaft befand sich in gutem Zustand, lediglich Fred Haise hatte sich sich eine Harnleiterentzündung zugezogen. Die Crew wurde vom Bergungsschiff USS Ivo Jima geborgen.

Dieser Mission gebührt auch ein Rekord: Auch aufgrund des größeren Radius der Bahn um den Mond herum sind die drei Astronauten von Apollo 13 diejenigen Menschen, die am weitesten von der Erde entfernt waren: 401.056 km am äußersten Bahnpunkt um den Mond.

Fotos / Zeichnungen

Quelle: www.astronautix.com/

 
Apollo CSM
Lunar Module
 

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Letztes Update am 17. Oktober 2015.