Gemini Programm der NASA

 

 

 

 

Gemini Programm – Entwicklung von Verfahrensweisen für das Apollo-Programm

 

Das Gemini Programm war nach dem Mercury-Programm das zweite bemannte Raumfahrtprogramm der Vereinigten Staaten. Ziel des Gemini Programms war das Entwickeln von Verfahrensweisen und Technologien für das Apollo-Programm. In seinem Rahmen fanden 1965 und 1966 zehn bemannte Raumflüge statt, bei denen Astronauten unter anderem die ersten amerikanischen Weltraumausstiege durchführten.

 

Gemini Programm – Planungsphase

 

Gemini wurde aus der Not geboren, wobei es der NASA möglich war, hieraus eine Tugend zu machen. Nach Einstellung der Mercury-Flüge würde, das war relativ früh klar, eine zeitliche Lücke von drei oder gar vier Jahren bis zum Beginn der Apollo-Missionen klaffen – wertvolle Jahre, die man dringend benötigte, um die erforderlichen Technologien, z. B. Kopplungsmechanismen, Lebenserhaltungssystem, EVA-Anzüge etc., zu erproben.

Aus diesem Grund war ursprünglich geplant, das bestehende Mercury-System zu einem zwei Mann fassenden Raumschiff, genannt Mercury Mark II, zu erweitern. Der Vorteil hätte darin gelegen, durch Rückgriff auf vorhandene Technik Entwicklungskosten zu sparen und die Zeit bis zum Beginn des bemannten Apollo-Flugprogramms sinnvoll überbrücken zu können.

Die wesentlichen Veränderungen hätten im Einbau eines zweiten Sitzes, der Montage einer leistungsfähigen Manövriereinheit und dem Einsatz einer bereits existierenden Oberstufe als Docking-Attrappe bestanden. Zur Vereinfachung der Handhabung plante man außerdem eine modularisierte Inneneinrichtung, die einen Austausch oder das Hinzufügen von Komponenten vereinfacht und Mercury Mark II zu einer leistungsfähigen Plattform für bemannte Raumflüge gemacht hätte.

Gemini steht im Lateinischen für das Sternbild Zwillinge, womit der Name auf das zweisitzige Raumschiff und die Rendezvous-Manöver Bezug nimmt. Außerdem sind die mythologischen Zwillinge Castor und Pollux die Götter der Reisenden. Offiziell erhielt das Programm seinen Namen am 3. Januar 1962, nachdem im Dezember 1961 um Vorschläge gebeten worden war. Der Name Gemini wurde von zwei Personen vorgeschlagen.

 

Gemini Programm – Technische Daten Gemini Raumschiff

 

Das Gemini Programm sollte die Lücke zwischen dem Mercury-Programm und dem bereits projektierten Apollo-Programm füllen.

Das Raumschiff sollte die Entwicklung und Erprobung von verschiedenen Methoden und Prozeduren ermöglichen, die für eine bemannte Mondlandung unbedingt notwendig waren:

  • Triebwerke, die nicht nur Lageänderungen, sondern auch Bahnänderungen ermöglichen
  • Einrichtungen für Rendezvous- und Kopplungsmanöver
  • Einrichtungen für Außenbordeinsätze
  • Durchführung von Langzeitflügen von bis zu zwei Wochen
  • Steuerung während des Wiedereintritts

Außerdem sollte das Gemini-Raumschiff von damals verfügbaren Raketen ins All transportiert werden und existierende Raketenoberstufen als Kopplungsziel verwenden.

Gegenüber Mercury forderte dies eine andere Konstruktion. Die wichtigsten Unterschiede waren dabei der modulare Aufbau, bei dem viele Elemente von außerhalb der Kabine zugänglich waren, und die Verwendung von Schleudersitzen im Fall eines Startabbruchs.

Die Landekapsel des Gemini-Raumschiffs war 5,8 Meter lang und hatte einen Durchmesser von drei Metern. Die Luken konnten während des Aufenthalts im Weltraum geöffnet und geschlossen werden, so dass Aktivitäten außerhalb des Raumschiffs möglich waren. Ein spezielles Kopplungsmodul war für die Andockmanöver vorgesehen. Die Masse der Landekapsel betrug ca. 3.800 kg. Erstmals wurde bei einem Raumschiff eine Polymerelektrolytbrennstoffzelle als primäre Energieversorgung eingesetzt.

Nicht wiederaufladbare Batterien waren nur für den Wiedereintritt und für Notfälle vorgesehen. Erstmals wurde auch ein Bordcomputer, der Gemini Digital Computer, zur Unterstützung der Besatzung bei Berechnungen eingesetzt. Der Computer aus 5 Platinen mit 510 Modulen hatte einen Speicher von nur 4096 Befehlsworten von jeweils 39 Bit Länge. Da sich dieser als zu klein erwies, wurde er ab Gemini 8 durch ein Magnetbandlaufwerk ergänzt, welches die Speicherkapazität versiebenfachte.

 

Gemini Programm – Entwicklung, Aufbau & Ausstattung

 

Wie zuvor das Mercury-Raumschiff wurde auch das Gemini-Raumschiff von der Firma McDonnell in St. Louis entwickelt und gefertigt. Der Entwurf stammte vom Kanadier Jim Chamberlin, der zuvor für die Aerodynamik des Abfangjägers CF-105 Arrow zuständig gewesen war. Die Entwicklung erfolgte in enger Abstimmung mit den NASA-Astronauten, die durch Virgil Grissom vertreten waren.

Frühe Entwürfe des Gemini-Raumschiffs basierten auf einer Erweiterung des Raumschiffs Mercury, genannt Mercury Mark II. Die notwendigen Umbauten hätten jedoch dazu geführt, dass die vorhandenen Trägerraketen das Raumschiff nicht hätten starten können. Aus diesem Grunde wurde das Raumschiff von Grund auf neu konstruiert.

Ein anderer Entwurf aus der Frühzeit verfolgte den Gedanken, dass das Raumschiff nicht im Wasser, sondern auf festem Land niedergehen sollte, was eine Bergung durch die US-Marine unnötig gemacht hätte. Zu diesem Zweck sollten Gleitschirme und ein Fahrwerk installiert werden. Dieser Entwurf setzte sich nicht durch. Ein Prototyp kann heute im Royal Museum im schottischen Edinburgh besichtigt werden.

Aufbau

Das Raumschiff bestand aus drei Teilen: Kopplungsadapter, Landekapsel und Geräteeinheit. Die Struktur des Raumschiffs bestand hauptsächlich aus Titan und Magnesium, als Kompromiss zwischen Belastbarkeit und Gewicht.

Eine der größten Unterschiede zum Mercury-Raumschiff war eine separate Antriebs- und Geräteeinheit, die verschiedene Systeme enthielt. Vor dem Start waren diese Geräte von außen zugänglich. Dieser Teil des Raumschiffs wurde vor dem Wiedereintritt abgesprengt und verglühte in der Erdatmosphäre.

Der ablative Hitzeschild befand sich am breiten Ende des Wiedereintrittmoduls.

Landekapsel – Kabine

Die Kabine enthielt zwei Konturenliegen sowie Instrumente, Lebenserhaltungssysteme und die elektrische Versorgung. Die Kabine bot nicht viel Raum. Die beiden Astronauten saßen Schulter an Schulter, der Helm stieß fast gegen die Luke. Ausstrecken konnte sich die Besatzung kaum. Das Aus- und Einsteigen bei einem Außenbordeinsatz war äußerst mühsam. Aufgrund der Enge nannten die Astronauten das Raumschiff scherzhaft „Gusmobile“, nach Gus Grissom, dem kleinsten aus ihrer Gruppe.

Die beiden Luken konnten während des Aufenthalts im Weltraum geöffnet und geschlossen werden, so dass Aktivitäten außerhalb des Raumschiffs möglich waren. Die Luken wurden mechanisch verriegelt und öffneten sich nach außen. Ein dreifach verglastes Sichtfenster in der Luke ermöglichte Beobachtungen. Im Notfall wurden die Luken beim Auslösen des Schleudersitzes automatisch geöffnet.

Schleudersitz

Bei einem Fehlstart oder einem Problem während der Wasserung hätten die Astronauten den Schleudersitz verwenden können, der von der Firma Weber Aircraft hergestellt wurde.

Gemini Programm - Bergung von Gemini 8: Scott und Armstrong befinden sich noch in der Landekapsel

Jeder der beiden Astronauten konnte im Notfall den Schleudersitz aktivieren, wobei aber immer beide Sitze ausgelöst wurden. Der Mechanismus hätte zuerst die Luken aufgesprengt, dann die Sitze aus dem Raumschiff herauskatapultiert.

Eine im Sitz eingebaute Rakete hätte die Astronauten aus der Gefahrenzone gebracht, wobei Beschleunigungen bis zu 24 g zu ertragen gewesen wären, bis sich der Fallschirm mit einem Durchmesser von 8,5 m geöffnet hätte.

Beim Startabbruch von Gemini 6 war Walter Schirra kurz davor, die Schleudersitze auszulösen, weil sich die Triebwerke kurz nach der Zündung wieder abgeschaltet hatten und die Gefahr bestand, dass die Rakete, falls sie bereits abgehoben hätte, zurück auf die Startrampe stürzen würde.

Er verzichtete aber darauf, weil er (korrekterweise) vermutete, dass die Rakete – entgegen der Anzeige – noch gar nicht abgehoben hatte.

Gemini Programm – Fallschirme für die Raumschifflandung

 

Vor der Wasserung wurde das Gemini-Raumschiff durch mehrere Fallschirme, die nacheinander zum Einsatz kamen, verlangsamt.

Der erste Fallschirm (High Altitude Drogue Parachute) hatte einen Durchmesser von 2,5 m und war an der Spitze des Kopplungsadapters untergebracht. Er wurde in einer Höhe von 15.000 m ausgelöst.

In einer Höhe von 3200 m wurde der nächste Fallschirm, der sogenannte Pilot-Schirm mit einem Durchmesser von 5,6 m, durch die Astronauten ausgelöst. Kurz nachdem er sich entfaltet hatte, wurde in einer Höhe von 3000 m der Kopplungsadapter abgesprengt, wodurch der Hauptschirm aus der Haltung gezogen wurde und sich entfaltete. Der Hauptschirm hatte einen Durchmesser von 25,7 Metern und bestand aus Nylonstreifen in weiß und orange.

Im Fall der Fehlfunktion des High Altitude Drogue Parachute hätten die Astronauten den Kopplungsadapter manuell absprengen und den Hauptschirm auslösen können. Bei einem Totalversagen wäre es immer noch möglich gewesen, sich mit dem Schleudersitz aus dem Raumschiff zu katapultieren. Wäre dies in einer Höhe über 2300 m geschehen, wäre ein Ballonschirm zum Einsatz gekommen. Der Ballonschirm hat die Aufgabe den Astronauten zu stabilisieren und die Öffnung des Fallschirms zu verzögern. Erst in einer Höhe von 1700 m öffnet sich dann der Fallschirm automatisch. Der Ballonschirm hatte einen Durchmesser von etwa 120 cm und eine Länge von 140 cm. Er konnte bis in einer Höhe von 22.500 m verwendet werden.

 

Ergebnisse des Gemini Programm

 

Nach dem Mercury-Programm, welches nach den ersten Erfolgen der Sowjetunion die prinzipielle Möglichkeit bemannter Weltraumflüge ebenfalls demonstrierte, wurde mit Gemini ein großer Fortschritt für einen erfolgreichen Mondflug erzielt. Somit konnten die nötigen Manöver getestet werden.  Dazu gehörten: Rendezvous und Kopplung von Raumschiffen, Außenbordeinsätze, Bahnänderungen, sowie die Zusammenarbeit der Bodenstation mit den Piloten. Konzepte, die die NASA allesamt vorher im Weltall so noch nicht erprobt hatte.

 

Gemini war somit ein überaus erfolgreiches Programm, welches auch bewies, dass es möglich war, schwere Havarien wie im Fall von Gemini 8 zu beherrschen.

Es wurde ein Grundstein für die Apollo-Mondmissionen gelegt. Im Jahr 1967 gab es dann aber zu Beginn des Apollo-Programms mit dem Verlust dreier Menschenleben bei Apollo 1 einen schweren Rückschlag.

Eine ähnlich schwere Katastrophe ereignete sich im selben Jahr beim sowjetischen Sojus-Programm mit Sojus 1.

Die Erfahrungen aus dem Gemini Programm haben aber letztendlich maßgeblich zur ersten erfolgreichen bemannten Mondlandung von Apollo 11 beigetragen.

Gemini Raumschiff

Anmerkungen

Autorenliste Wikipedia

Autorenliste Gemini Raumschiff

Copyright Fotos / Grafiken v.o.n.u.v.l.n.r.: NASA , NASA U.S. Air Force 

Lizenzbestimmungen Creative Commons Attribution-ShareAlike 3.0 Unported (abgekürzt)