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Facharbeit - Astronomie - Entwicklung der Raumfahrt - Referat
Die Bilder für den Anhang könnt ihr den angegebenen Quellen entnehmen.
Inhaltsverzeichnis:
1 Die Anfänge der Raumfahrt
1.1 Theoretische Grundlagen
1.2 Pioniere der Raumfahrt
2 Der Kalte Krieg - Wettlauf ins Weltall
2.1 Von Sputnik zu Apollo
2.2 Weitere Entwicklung
3 Meilensteine in der Geschichte der Raumfahrt
Anhang
Quellenverzeichnis
1 Die Anfänge der Raumfahrt
1.1 Theoretische Grundlagen
In Verbindung mit den theoretischen Grundlagen der Raumfahrt ist ein wichtiger Name zu nennen: Konstantin Eduardowitsch Ziolkowski (vgl. S.6, Abb.1)
Der Russe Ziolkowski (auch Tsiolkovsky oder Siolkovskj) lebte von 1857 bis 1935. Ab 1876 studierte er Mathematik und Naturwissenschaften und erhielt drei Jahre später die Berechtigung zu unterrichten. Ab 1879 unterrichtete er Mathematik und Physik in Kaluga, 200 Kilometer südwestlich von Moskau. In seiner Freizeit führte er verschiedene Experimente und Berechnungen durch. 1885 baute er den ersten Windkanal der Geschichte, um ein Flugzeug zu entwickeln, das komplett aus Metall bestehen sollte. Mit dem Problem des Raketenflugs und der Raumfahrt beschäftigte er sich ab1896. In der 1903 veröffentlichten Arbeit „Die Untersuchung des kosmischen Raumes mit reaktiven Maschinen“ formulierte Ziolkowski die Raketengrundgleichung:
vt = v0 + c0 ln(M0/Mt)
M0 und Mt entsprechen der Masse der Rakete zum Zeitpunkt 0 bzw. t. v0 und vt sind die entsprechenden Geschwindigkeiten. c0 ist die Ausströmungsgeschwindigkeit des Treibstoffes. Zudem wird die Geschwindigkeit durch andere Faktoren wie Gravitation, Reibung, Luftwiderstand und Startbedingungen beeinflusst. Aus dieser Gleichung schlussfolgerte Ziolkowski, das es einen mehrstufigen Antriebs bedurfte, um die Erdanziehung zu überwinden. Er entwarf zwar einige Modelle, unternahm allerdings keine Versuche tatsächlich Raketen zu entwickeln.
1.2 Pioniere der Raumfahrt
Im Gegensatz zu Ziolkowski entwickelten der deutsche-österreichische Physiker Hermann Oberth (1894-1989; vgl. S.6, Abb.2) und der amerikanische Physiker Robert Hutchins Goddard (1882-1945; vgl. S.6, Abb.3) nicht nur Theorien, sondern bauten auch, mit Erfolg getestete Raketen. Beide entwickelten das Stufenprinzip unabhängig von einander.
Goddard konzentrierte seine ersten Arbeiten auf die Entwicklung von Feststoffraketen. Eine seiner bedeutendsten Arbeiten erschien 1919: „A method of reaching extreme altitudes“. Der erfolgreiche Start seiner ersten Flüssigkeitsrakete erfolgte 1926.
Hermann Oberth entwarf bereits mit 14 Jahren eine Rakete, die sich mit Hilfe von expandierenden Gasen ins Weltall befördern sollte. 1923 veröffentlicht er das Werk „Die Rakete zu den Planetenräumen“ und legte damit die theoretischen und technischen Grundlagen für Raketen und Raumfahrt. Im Herbst 1929 setzte er auf dem „Raketenplatz Berlin“ seinen ersten Raketenmotor, die „Kegeldüse“, erfolgreich in Gang. Bei diesem Versuch assistierten ihm Studenten der TU Berlin; einer dieser Studenten war Wernher von Braun (1912-1977; vgl. S.6, Abb.4), welcher später ebenfalls ein bedeutender Wissenschaftler wurde. Er leitete unter anderem die Entwicklung der Flüssigkeitsrakete „Aggregat 4“ (A 4), dem Vorläufer der „V 2“.
2 Der Kalte Krieg - Wettlauf ins Weltall
2.1 Von Sputnik zu Apollo
Der Kalte Krieg war eine wichtige Phase für der Geschichte und Entwicklung der Raumfahrt. Zum einen wurde die Forschung für militärische Zwecke wie Fernstreckenraketen und Spionagesatelliten gefördert. Zum anderen hatte die Raumfahrt propagandistische Wirkung. An ihr wurde Leistungsfähigkeit und Fortschrittlichkeit der beiden Großmächte wahrgenommen und jede der beiden Parteien versuchte die andere zu übertreffen.
Der 4. Oktober 1957 war in diesem Wettkampf ein großer Tag für die UdSSR. Der unter Chefkonstrukteur Sergej Koroljow entwickelte Erdsatellit Sputnik I (vgl. S.7, Abb.5) wurde erfolgreich ins All geschossen. Man versetzte den USA den so genannten „Sputnik-Schock“. Dem Westen wurde klar, dass die UdSSR den technischen Rückstand aufgeholt hatte, denn mit der Trägerrakete von Sputnik I verfügte die Sowjetunion nun über Interkontinentalraketen. Von diesem Zeitpunkt an wurde die Raumfahrt in den USA stark gefördert. Sie nahm zunehmend Einfluss in der Politik und im Wahlkampf. Präsidentschaftskandidat John F. Kennedy sagte zum Start der Sputnik: „Falls die Sowjets den Weltraum kontrollieren, dann können sie die Erde kontrollieren, so wie in den vergangenen Jahrhunderten diejenige Nation die Kontinente beherrschte, die auch die Weltmeere kontrollierte.“
Während die Sowjetunion im November 1957 mit Sputnik II bereits ein Säugetier ins Weltall befördert (vgl. S.7, Abb.6), startet der erste amerikanische Satellit Explorer I erst am 31.Januar 1958. Doch die Sowjetunion behält Wettlauf ins All weiterhin die Führung. Juri Gagarin (vgl. S.7, Abb.7) startet am 12. April 1968 mit der Raumsonde Wostok (später Wostok I) und umrundet 108 Minuten lang die Erde. Er ist der erste Mensch im Weltall. mit der Wostok-Mission wird das Zeitalter der bemannten Raumfahrt eingeleitet. Der erste Amerikaner im Weltall war Alan B. Shepard, der am 5. Mai 1961 lediglich für 16 Minuten einen suborbitalen Flug durchführte. Der erste Weltraumspaziergang gelingt ebenfalls einen sowjetischen Kosmonauten. Im Rahmen der Mission Voshod II kommt Alexey Leonov allerdings nur knapp mit dem Leben davon.
Die USA scheint der UdSSR in Raumfahrt nicht gewachsen. 1959 erfolgt mit Lunik 2 die erste harte Mondlandung und Lunik 3 sendet erstmals Fotos von der Rückseite des Mondes. Mit Luna 9 erfolgt 1966 die erste weiche Mondlandung. Die USA verfolgen zu dieser Zeit sehr ehrgeizig die erste bemannte Mondlandung. J. F. Kennedy hatte in seiner berühmten Rede vom 25.Mai 1961 versprochen, „noch vor Ende dieses Jahrzehnts einen Menschen auf dem Mond zu landen und sicher zur Erde zurückzubringen“. Im Rahmen des Gemini-Projekts werden für die zukünftige Mondlandung nötige Systeme und Techniken erprobt. Mit Gemini 6 und 7 wurden Annäherungsmanöver zweier Raumfahrzeuge erprobt. Mit Gemini 8 erfolgte das erste Ankopplungsmanöver. Wernher von Braun entwickelt die Saturn-Trägerrakete für die Apollo-Mission. Am 9. November 1967 wird mit Apollo 7 das fertige System erstmals getestet. Ein Jahr später umrunden die Astronauten Frank Borman, James Lovell und William Anders mit Apollo 8 erstmals den Mond. Am 16. Juli 1969 war es soweit. Im Rahmen der Mission Apollo 11 landeten Neil Armstrong und Edwin „Buzz“ Aldrin (vgl. S.7, Abb.8) auf dem Mond, Michael Collins verblieb auf dem Mutterschiff „Columbia“ und führte wissenschaftliche Beobachtungen und Messungen durch. Um 3 Uhr 56 UT (Universal Time) verließ Neil Armstrong die Landefähre und betrat als erster Mensch Mond (vgl. S.7, Abb.9). „That's one small step for [a] man, one giant leap for mankind” (Ein kleiner Schritt für einen Menschen, aber ein gewaltiger Sprung für die Menschheit). Die USA hatte die Sowjetunion wieder eingeholt.
2.2 Weitere Entwicklung
Nach der Vostok- und Apollo-Mission konzentrierte man sich kaum mehr auf die bemannte Raumfahrt, sondern auf die kommerzielle Nutzung von Orbit und Raumfahrt, sowie der dauerhaften Etablierung der Menschheit im Orbit. Die Kommerzialisierung, die ab den 70er Jahren einer immer größere Rolle spielte und auch heute noch spielt, erfasste auch viele Technologien, die im Zuge des Wettkampfes zwischen USA und UdSSR und dem damit verbundenen Boom in der Weltraumforschung, entwickelt wurden, wie z.B. TV-Satelliten, CD-Spieler, GPS und Digitalkameras.
Das Augenmerk lag nun auf der Entwicklung und Konstruktion von Raumstationen. Salyut I hieß die erste Raumstation, die am 19. April 1971 in den Orbit gebracht wurde (vgl. S.8, Abb.10). Im Herbst des selben Jahres verglüht sie in der Athmosphäre. Am 14.Mai 1973 startet mit Skylab (vgl. S.8, Abb.11) die erste amerikanische Raumstation ins All. Die aufgegebene Station gelangt am 11. Juli 1979 früher als geplant in die Erdatmosphäre. 1975 findet die erste sowjetisch-amerikanische Mission statt. Am 15. Juli dockt ein Apollo- an ein Soyuz-Raumschiff an. Während dieser Mission führen beide Besatzungen gemeinsame Operationen durch. Am 20. Februar 1986 startet die Sowjetunion das Grundmodul der Raumstation Mir („Friede“; vgl. S.8, Abb.12). Mit 15 Jahren Betriebsdauer war die Mir die bisher erfolgreichste und am längsten genutzte Raumstation der Welt. Mit „Zarya“ wurde das erste Modul der internationalen Raumstation ISS (vgl. S.8, Abb.13) am 20. November 1998 mit einer russischen Proton-Rakete gestartet.
3 Meilensteine in der Geschichte der Raumfahrt
In diesem Abschnitt fasse ich die wichtigsten Schritte und Ereignisse der Geschichte der Raumfahrt noch einmal in Kurzform zusammen.
4.10.1957 Sputnik I umkreist als erster künstlicher Satellit die Erde
12.4.1961 Yuri Gagarin ist der erste Mensch im Weltall (Vostok 1)
18.3.1865 erster Weltraumspaziergang durch Alexey Leonov
31.1.1966 erste weiche Landung auf dem Mond (Luna 9)
21.12.1968 erste Umrundung des Mondes (Apollo 8)
16.6.1969 Neil Armstrong betritt als erster Mensch den Mond (Apollo 11)
19.4.1971 erste Raumstation (Salyut 1)
20.8.1975 erste Landung einer Raumsonde auf dem Mars (Viking 1)
20.8.1977 Start von Voyager 2, bis 1989 fliegt die Sonde an Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun vorbei
20.2.1986 Start des ersten Moduls der Sowjetischen Raumstation Mir
24.4.1990 Start des Hubble-Space-Telescopes
20.11.1998 Start des ersten Moduls der internationalen Raumstation ISS
Quellen:
-Raumfahrt, http://de.wikipedia.org/wiki/Raumfahrt
-Geschichte der Raumfahrt, http://de.wikipedia.org/wiki/Geschichte_der_Raumfahrt
-Meilensteine der Raumfahrt, http://www.lrt.mw.tum.de/de/interessierte/fs_meilenseine_der_raumfahrt.phtml
-Encarta 2003 Professionel (Goddard, Robert Hutchins; Oberth, Hermann; Rakete; Weltraumforschung; Ziolkowski, Konstantin Eduardowitsch)
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