Aus der Geschichte der Raketentechnik

Russland, die USA und Deutschland - die Weltraumnationen

In Russland entwickelte K. E. ZIOLKOWSKI wichtige theoretische Grundlagen des Raketenfluges. Er fand die Raketengrundgleichung, schlug vor, anstelle von Feststoffraketen flüssige Treibstoffe zu verwenden, propagierte das Prinzip der Mehrstufenrakete und entwarf nicht nur Vorschläge für Satelliten und Raumstationen, sondern auch für interplanetare Raumflüge.

In den USA entwickelte der Physiker ROBERT HUTCHINGS GODDARD (1882-1945) weitgehend allein Flüssigkeitsraketen und führte mit diesen Raketen auch Versuche durch. 1926 erreichte eine von GODDARD gebaute Flüssigkeitsrakete bei einem Start auf der Farm seiner Tante in 2,5 s eine maximale Flughöhe von 12,5 m und schlug in 56 m Entfernung wieder auf. Die Rakete war 3 m lang und hatte eine Masse von 5 kg. Bereits 1935 erreichte eine Rakete des GODDARD-Teams eine Höhe von 2300 m bei einer maximalen Geschwindigkeit von 1100 km/h.

In seinem 1923 erschienenen Buch „Die Rakete zu den Planetenräumen“ wies der deutsche Forscher HERMANN OBERTH (1894-1989) nach, dass mit Raketen andere Planeten erreicht werden können. Von vielen Zeitgenossen wurden diese Vorstellungen belächelt und als Utopie abgetan.
Es gab auch Versuche, Raketen als Antrieb für Autos und als Starthilfen für Flugzeuge zu verwenden. Bereits 1927 wurde von einer kleineren Gruppe junger Raumfahrtenthusiasten in Berlin der „Verein für Raumschifffahrt“ gegründet. Hier arbeiteten u.a. HERMANN OBERTH und WERNHER VON BRAUN mit. RUDOLF NEBEL (1894-1978) gründete im September 1930 den Raketenflugplatz Berlin, auf dem 1931 erste Startversuche mit Raketen durchgeführt wurden. Weitere Versuche wurden ab 1932 in einer Einrichtung des Heereswaffenamtes in Kummersdorf bei Luckenwalde durchgeführt. Dort war ab 1932 WERNHER VON BRAUN tätig und erarbeitet dort „konstruktive, theoretische und experimentelle Beiträge zu dem Problem der Flüssigkeitsrakete“. Für diese geheime Dissertation verlieh ihm die Berliner Universität 1934 den Doktortitel.

Die ersten deutschen Flüssigkeitsraketen

Bevor es den Ingenieuren um WERNHER von BRAUN jedoch gelang, die erste Großrakete zu entwickeln, musste die Raketentechnik, die zum damaligen Zeitpunkt noch in den Kinderschuhen steckte, weiterentwickelt und verbessert werden.
Galt das Interesse am Anfang sowohl Pulver- als auch Flüssigkeitsraketen, so konzentrierte man sich später auf Flüssigkeitsraketen, die eine größere Reichweite versprachen. Zu den Angestellten des Heereswaffenamtes gehörte in dieser Zeit bereits der spätere Chef der Raketenentwicklung in Peenemünde, WALTER DORNBERGER, und im Oktober 1932 kam WERNHER von BRAUN als Zivilangestellter des Heereswaffenamtes hinzu. Als „Sachbearbeiter für Flüssigkeitsraketen“ entwickelte VON BRAUN zusammen mit DORNBERGER und WALTER RIEDEL eine für 300 Kilogramm Schub ausgelegte Flüssigkeitsbrennkammer aus Duraluminium. Der von einem Gemisch aus 75-prozentigem Alkohol und flüssigem Sauerstoff angetriebene Raketenmotor sollte am 21. Dezember 1932 zum ersten Mal getestet werden, doch eine Explosion kurz nach der Zündung zerstörte vorerst die Hoffnungen der Ingenieure. Die Entwicklungen wurden jedoch weiter vorangetrieben und die Brennkammer so weit verbessert, dass man dazu übergehen konnte, die erste Flüssigkeitsrakete zu entwerfen. 1933 wurde das Aggregat 1 fertiggestellt, eine 1,40 m lange Rakete mit einem Gewicht von 150 kg. Man behielt den aus 75-prozentigem Alkohol und flüssigem Sauerstoff bestehenden Brennstoff bei und stabilisierte die Rakete mittels eines auf Kugeln laufenden Schwungrads in der Spitze. Der Erfolg stellte sich jedoch auch diesmal nicht ein. Aufgrund einer Zündverzögerung explodierte die A1-Rakete noch auf der Startrampe.

Erfolge und Enttäuschungen beim Bau bei der Aggregate

Bei der Entwicklung und dem Bau einer neuen Rakete, dem Aggregat 2, wurden unter der Federführung von WERNHER VON BRAUN maßgebliche Verbesserungen durchgeführt. Man verlegte den Sauerstoffbehälter und brachte das Schwungrad in der Mitte an, um so die Rakete nicht zu kopflastig werden zu lassen, ein Problem, das man bei der ersten Rakete im nachhinein erkannt hatte und jetzt vermeiden wollte.
Gebaut wurden letztendlich zwei Raketen vom Typ A2, die die Namen „Max“ und „Moritz“ trugen. Ein Start in Kummersdorf kam diesmal aufgrund des begrenzten Platzangebots nicht infrage. Man verlegte daher den Startplatz auf die Nordseeinsel Borkum, wo die beiden A2- Raketen im Dezember 1934 auf über 2000 m stiegen und damit als erste Flüssigkeitsraketen diese Höhe erreichten.

In der Folgezeit widmete sich das stetig anwachsende Team um VON BRAUN der Entwicklung einer neuen, größeren Rakete, dem Aggregat 3, einer Versuchsrakete, die die Ära von Großraketen einleiten sollte. Aus militärischer Sicht erfüllte die Rakete ohnehin nicht die Erwartungen, da sie keine Nutzlast tragen konnte und damit als Waffe nicht zu gebrauchen war. Das Aggregat 3 war 1936 flugbereit, doch ein Start auf dem Testgelände in Kummersdorf West kam wiederum nicht infrage, sodass sich das Team erneut nach einem geeigneten Startplatz umsehen musste.
Auf eine Anregung von BRAUNs Mutter wurde ein Gelände bei Peenemünde auf der Insel Usedom ausgewählt, ein menschenleeres Gebiet, wo BRAUNs Großvater früher Enten gejagt hatte. In kurzer Zeit wurden auf Usedom die notwendigen Gebäude und Versuchsanlagen sowie die erforderliche Infrastruktur errichtet, bevor im Mai 1937 die ersten Angestellten ihre Arbeit in der „Heeresversuchsanstalt Peenemünde“ aufnehmen konnten. Mit einem Startgewicht von 750 kg und 1,5 t Schub sollte das erste Aggregat 3 am 4. Dezember 1937 abheben. Die 7,6 m hohe Rakete war mit Stabilisierungsflächen und Strahlrudern ausgerüstet, womit bei den unterschiedlichen Geschwindigkeiten eine stabile Fluglage sowie - wenn erforderlich - eine Korrektur der Flugbahn gewährleistet werden sollte. Der Start verlief nur wenige Sekunden nach Plan, bis sich ein Fallschirm öffnete und die Rakete zum Absturz brachte. Auch die nachfolgenden drei Starts endeten mit einem Desaster.

Vorbereitungen für die erste Großrakete

Während die Luftwaffe in Peenemünde West sich auf die Forschung und Entwicklung strahlgetriebener Flugzeuge konzentrierte, feilte man in Peenemünde Ost weiter an der Entwicklung funktionsfähiger Großraketen. Bereits im März 1936 gab es Überlegungen für eine Großrakete, das Aggregat 4, das Lasten über größere Entfernungen tragen konnte. Eine Versuchsrakete wie das Aggregat 3, bei dem man auf die Möglichkeit Nutzlasten zu transportieren verzichtet hatte, war in den Augen der politischen und militärischen Führung unbrauchbar.

Die Bereitstellung finanzieller Mittel war jedoch von der Entwicklung einer als Waffe einsetzbaren Rakete abhängig. Die Ergebnisse der Versuche mit der A3-Rakete sollten bei dem parallel in Vorbereitung befindlichen Aggregat 4 verwendet werden, der Misserfolg des A3 erforderte jedoch eine weitere Überarbeitung der Technik und damit eine neue, kleinere Versuchsrakete, die A5. Unter der militärischen Leitung von WALTER DORNBERGER und der technischen Leitung von WERNHER VON BRAUN arbeiteten zahlreiche Wissenschaftler und Experten an der Umsetzung neuer Erkenntnisse bezüglich Aerodynamik, Stabilität und Lenkung, die man u. a. bei aufwändigen Tests im Windkanal gewann.

Das Aggregat 5 entstand, eine 900 kg schwere und 1,5 t schubstarke Rakete, die außer dem Triebwerk fast nichts mit ihrem Vorgänger gemein hatte. Eine verbesserte Aerodynamik und größere Strahlruder sollten diesmal erfolgreiche Versuche gewährleisten. Bereits 1938 verliefen erste Versuche mit ungesteuerten A5-Raketen nach Plan, im Oktober 1939 erreichten zwei A5-Raketen eine Höhe von über 8000 m und bestätigten damit den eingeschlagenen Weg. Experimente und Tests mit A5-Raketen wurden bis ins Jahr 1942 durchgeführt, um die Entwicklung des Aggregats 4 zu unterstützen.

Meilensteine in der Nachkriegsentwicklung

Nach den Zweiten Weltkrieg wurden vor allem in den USA und in der Sowjetunion Raketen für militärische Zwecke entwickelt. Eine wesentliche Grundlage dafür waren in beiden Staaten die oben beschriebenen deutschen Entwicklungen.

Im Rahmen des Internationalen Geophysikalischen Jahres 1957 wurde in der Sowjetunion am 4. Oktober 1957 der erste künstliche Erdsatellit, Sputnik 1, gestartet. Das zeugte von dem hohen Niveau der Raketenentwicklung, das die Sowjetunion erreicht hatte. Im Westen führte es zu dem so genannten „Sputnikschock“, einem Schock, der einen regelrechten Wettlauf der Systeme im Bereich der technischen Entwicklung, insbesondere im Bereich der Raketentechnik auslöste.
Wichtige Meilensteine waren dabei

• der Start des ersten Menschen in eine Erdumlaufbahn (UdSSR, JURI GAGARIN, 12. April 1961)
• die ersten Weltraumsonden zu anderen Planeten (UdSSR, Venus 1, 1961)
• die ersten kommerziellen Nachrichtensatelliten (USA, Telstar, 1962)
• die erste weiche Landung einer Raumsonde auf dem Mond (UdSSR, Luna 9, 1966).

Ein Höhepunkt der Entwicklung war die erste Landung von Menschen auf dem Mond im Rahmen des amerikanischen Apollo-Programm s, das Präsident KENNEDY 1961 verkündet hatte. Wissenschaftlicher Leiter dieses Programms der NASA war WERNHER VON BRAUN, der seit 1945 in den USA lebte und wirkte und 1955 amerikanischer Staatsbürger wurde. Am 21. Juli 1969 betrat mit dem Amerikaner NEIL ARMSTRONG erstmals ein Mensch einen anderen Himmelskörper.
Die für den Mondflug entwickelte Rakete Saturn V ist bis heute die leistungsstärkste Rakete, die jemals gebaut wurde. Bei einer Höhe von 110 m hatte sie eine Startmasse von ca. 3000 Tonnen und eine Nutzlast von 49,7 Tonnen. Die erste Raketenstufe mit fünf Triebwerken verbrauchte in jeder Sekunde 13,3 t Treibstoff und arbeitete 161 s. Die zweite Stufe mit ebenfalls 5 Triebwerken verbrauchte 1142 kg Treibstoff je Sekunde, die dritte Stufe 212 kg/s. Auch in der Sowjetunion wurde in den sechziger Jahren des letzten Jahrhunderts mit der M1 eine vergleichbare Großrakete entwickelt. Nach mehrere misslungenen Startversuchen wurde die Entwicklung eingestellt.

Im Rahmen der europäischen Raumfahrtagentur, an der auch Deutschland beteiligt ist, wurden die Ariane-Raketen entwickelt. Der Startplatz dieser Raketen befindet sich im europäischen Raumfahrtzentrum Kourou in Französisch-Guayana (Südamerika).