Raumfahrt

Buzz Aldrin,
zweiter Mensch auf dem Mond (Juli 1969,Apollo 11)

AlsRaumfahrt(auchWeltraumfahrt,KosmonautikoderAstronautikgenannt) werden Reisen oder Transporte in oder durch denWeltraumbezeichnet. Der Übergang zwischen Erde und Weltraum ist fließend, er wurde von derUS Air Forceauf eine Grenzhöhe von 50 Meilen (~80 km) und von derFédération Aéronautique Internationale(FAI) auf eine Grenzhöhe von 100 Kilometern festgelegt (für letzteres sieheKármán-Linie). Beide definierten Höhen liegen in derHochatmosphäre.

Als Beginn der praktischen Raumfahrt gilt der Start vonSputnik 1durch dieSowjetunionam 4. Oktober 1957. Meilensteine derbemannten Raumfahrtwaren unter anderemWostok 1mitJuri Gagarin1961 als erster Mensch im Weltall, 1969 die erste bemannteMondlandungmitApollo 11,mitSaljut 1die erste bemannteRaumstation1971 oder der erste wiederverwendbareRaumflugkörpermit derRaumfähreSpace Shuttle1981. Bis Ende 2017 waren über 500 Menschen im All (sieheListe der Raumfahrer). In der unbemannten Raumfahrt habenRaumsondenMonde und Planeten erforscht. In großer Zahl arbeitenKommunikationssatellitenauf geostationären Positionen.Navigationssatellitenumkreisen die Erde, damit von jedem Ort der Erde aus möglichst mehrere Satelliten empfangen werden können.Erdbeobachtungssatellitenliefern hochauflösende Bilder für wissenschaftliche, kommerzielle und militärische Zwecke.

Vorbemerkung

Die chronologische Auflistung der bisherigenRaumfahrtmissionenist unterteilt:

• Zeitleiste der Erkundung des Weltraums
• Liste der bemannten Raumflüge

Darüber hinaus gibt es die Hauptartikel

• Geschichte der Raumfahrt
• Bemannte Raumfahrt
• Unbemannte Raumfahrt

sowie Hauptartikel über

• RaketeundTrägerrakete
• Satellit (Raumfahrt)undRaumsonde
• interplanetare Navigation
• Weltraummüll

Der ArtikelRaumfahrtfasst die wichtigsten Aspekte zusammen und beschäftigt sich mit den Grundlagen der Raumfahrt.

Geschichte

→Hauptartikel:Geschichte der Raumfahrt

Siehe auch:Zeitleiste der Erkundung des Weltraums

Obwohl schon lange die Vorstellung von Reisen zumMondoder anderenPlanetenundSternenbestand, entstanden erst im 20. Jahrhundert mit der Entwicklung derRaketentechnikdie bisher einzigen Techniken, mit denen eine ausreichend hohe Geschwindigkeit erreicht werden kann. Für eine einfache Umlaufbahn sind das von der Erde mindestens 7,9 km/s (sieheKosmische Geschwindigkeit).

Theoretische Grundlagen und Raketen-Pioniere

Es gab drei Pioniere der Raumfahrt, den russischen PhysikerKonstantin Ziolkowski(1857–1935), den US-amerikanischen PhysikerRobert Goddard(1882–1945) und den österreichisch-ungarisch-deutschen PhysikerHermann Oberth(1894–1989), die unabhängig voneinander erkannt haben, dass die bisher fürFeuerwerkeund militärische Zwecke verwendetenFeststoffraketenzu schwach sein würden, um den Weltraum zu erreichen. Daher schlugen sie die Verwendung von flüssigen Raketentreibstoffen (Wasserstoff,SauerstoffundKohlenwasserstoffen) und das Prinzip derMehrstufenraketevor. Sie arbeiteten unabhängig voneinander amFlüssigkeitsraketentriebwerk,der Kühlung derBrennkammerund derSteuerungder Rakete mittelsStrahlruderundKreiselinstrumentund stellten mit derRaketengrundgleichungauch das Prinzip derMehrstufenraketeauf eine wissenschaftliche Basis. Sie befassten sich auch mit Fragen des Betriebs vonRaumstationen,der industriellen Nutzung des Weltraums und der Nutzung seiner Ressourcen.

Konstantin Ziolkowskiveröffentlichte 1903 in der russischen ZeitschriftWissenschaftliche Rundschauunter dem TitelErforschung des Weltraums mittels Reaktionsapparatenseine Herleitungen. Aber seine Arbeit fand imZarenreichkaum Beachtung und wurde, weil sie nur in russischer Sprache verfügbar war, im Ausland nicht bekannt. 1920 publizierte das Smithsonian Institut die zukunftsträchtige Abhandlung vonRobert GoddardMethods for Reaching Extreme Altitudes(Methoden zum Erreichen extremer Höhen), in der er behauptete, dass Raketen genutzt werden könnten, um Nutzlasten auf den Mond zu schicken. Die Presse machte sich über seine Veröffentlichung lustig und titulierte ihn „Moon Man “(Mondmann). Um weiterer Beobachtung zu entgehen, zog Goddard schließlich nachNew Mexico,wo er seine Forschung im Stillen durchführen konnte. Zu Goddards Lebzeiten zog seine Arbeit kaum ernsthafte Aufmerksamkeit auf sich.

Durch die Veröffentlichung vonHermann OberthsBuchDie Rakete zu den Planetenräumenvon 1923, welches breite internationale Resonanz auslöste, erinnerte sich der russlanddeutsche AutorFriedrich Zanderwieder eines Zeitschriftenartikels, den er einst gelesen hatte. Er trat in Kontakt zuKonstantin Ziolkowskiund veröffentlichte ein Buch über dessen Person und Arbeiten, wodurch Ziolkowski einem breiteren russischen und auch internationalen Publikum bekannt wurde.

Für Oberth war die Rakete Mittel zum Zweck einer interplanetaren Raumfahrt. Bereits 1929 veröffentlichte er in seinem Werk „Wege zur Weltraumfahrt “Anwendungsmöglichkeiten einer 2-Stufenrakete, Ideen zuRaumstationenim erdnahenOrbitvon 700 bis 1200 km Höheund wissenschaftliche Überlegungen und Berechnungen für Flüge (einschließlich Landungen) zum Mond, zu Asteroiden, zum Mars, zur Venus, zum Merkur und zu Kometen.Er gilt als Erfinder desIonentriebwerks,dessen Physik, die Funktion, die Konstruktion und die Nutzung für den interplanetaren Flug er in einem Buch darlegt.

Von den ersten Ingenieuren und experimentellen Wissenschaftlern sei noch derSüdtirolerAstronom undRaketenpionierMax Valier(1895–1930) erwähnt. Valier wagte als erster Europäer Experimente mit flüssigen Treibstoffen und baute unter anderem einRaketenauto(imDeutschen Museumausgestellt). Bei einem Labortest in Berlin explodierte ein Aggregat, und ein Metallsplitter tötete den erst 35-Jährigen.

Weitere bekanntePionieresind:

• Sergei Pawlowitsch Koroljow,Sowjetunion
• Nikolai Dmitrijewitsch Kusnezow,Sowjetunion
• James Van Allen,USA
• Wernher von Braun,Deutschland, ab September 1945 USA
• Helmut Gröttrup,Deutschland.
• Eugen Sänger,Deutschland

Militär und Industrie entdecken die Raumfahrt

Dieser Prozess setzte zunächst imDeutschen Reichein, das in der neuen Technologie eine Möglichkeit erkannte, die Bestimmungen desVersailler Vertragszu umgehen. Bis zum Ausbruch desZweiten Weltkriegesentstand so unterWernher von BraundieHeeresversuchsanstalt Peenemünde,in der schließlich dieA4/V2-Raketegebaut wurde. Die A4 war alsballistischeArtillerie-Rakete großer Reichweite konzipiert und das erste von Menschen konstruierte Objekt, das die Grenze zum Weltraum (nach Definition der FAI mehr als 100 km Höhe, dieKármán-Linie) durchstieß. Diese erste Großrakete der Welt wurde als Fernwaffe vor allem gegenLondonundAntwerpeneingesetzt. Aufgrund der relativen Treffungenauigkeit und des außerordentlich schlechten Verhältnisses von Kosten und Zerstörungswirkung war dieser Raketentyp militärökonomisch eine Fehlentscheidung. Die Militärstrategen und Politiker derSowjetunionund derUSAerkannten das Potenzial der Raketentechnik, das vor allem darin lag, dass Raketen praktisch nicht abgefangen werden konnten, und versuchten aus dem besetzten Deutschland nicht nur Geräte undBlaupausen,sondern auchHandlungswissenzu erbeuten. Damit begann bereits in den letzten Tagen des Zweiten Weltkrieges ein Wettlauf zwischen den beiden Staaten, der Jahrzehnte andauern sollte. Nach dem Krieg wurden sowohl vollständige Raketen als auch Produktionsanlagen und zahlreiche Wissenschaftler und Techniker in die USA und die Sowjetunion verbracht und bildeten dort die Grundlage der Raketenentwicklung für die nächsten Jahrzehnte (sieheOperation Paperclip).

Wettlauf ins Weltall im Kalten Krieg

→Hauptartikel:Wettlauf ins All

„Ham the Astrochimp “, ein 44 Monate alter Schimpanse, der am 31. Januar 1961 im Rahmen desMercury-Programmsin den Weltraum gebracht wurde

Im nun einsetzendenKalten Kriegkam der Raumfahrt vor allem eine massenpsychologische undpropagandistischeBedeutung zu. Neben dem offensichtlichen militärischen Wert wurde sie von den Zeitgenossen als Messlatte für die Leistungsfähigkeit und Fortschrittlichkeit der beiden konkurrierenden Systeme wahrgenommen. In den USA war Wernher von Braun wesentlich für die Fortschritte in der Entwicklung verantwortlich und in der Öffentlichkeit entsprechend präsent, während sein Gegenüber Sergei Koroljow selbst in derSowjetunionnahezu unbekannt war.

Als Folge des sogenanntenSputnikschocksim Oktober 1957 wurde der amerikanischen Öffentlichkeit schlagartig bewusst, dass dieSowjetunionden ursprünglichen technologischen Rückstand fast vollständig aufgeholt hatte. Von diesem Zeitpunkt an wurde die Raumfahrt auch in den USA nach Kräften gefördert, und es kam zu einem regelrechten Wettlauf. Dersowjetischen Raumfahrtgelangen nun zahlreiche bedeutende Erstleistungen. Sie brachte einen Monat nach dem Start vonSputnik 1die HündinLaika,in den Weltraum. Am 12. April 1961 umkreisteJuri Gagarinals erster Mensch im Weltall die Erde. Die SondenLunik 2undLuna 9führten 1959 und 1966 erstmals auf dem Mond einehartebzw.weiche Landungdurch. Dagegen konzentrierten sich die Anstrengungen der USA unter PräsidentKennedyauf die bemannteMondlandung,die am 20. Juli 1969 von einer halben Milliarde Fernsehzuschauern mitverfolgt wurde.

Obwohl die zivile RaumfahrtbehördeNASAim Mittelpunkt der Öffentlichkeit stand und steht, wurde die Entwicklung der Raumfahrt abseits der öffentlichkeitswirksamen Prestigeprojekte ausschließlich von militärischen Erwägungen bestimmt. Etwa drei Viertel allerSatellitenstartsdienen und dienten militärischen Zwecken. Die USA verfügten seit 1959 überAufklärungssatelliten,seit 1960 überWetter-,Navigations-undFrühwarnsatelliten.

Die Sowjetunion führte ihre bereits in den 1960er Jahren begonnenen Forschungen an Kopplungsmanövern, Langzeitflügen undWeltraumausstiegenvonKosmonautenweiter, über die erste RaumstationSaljut1 bis zu gemeinsamen Kopplungsmanövern mit den USA 1975 und schließlich zur permanent bemanntenRaumstation Mir.

Kooperation und Globalisierung der Raumfahrt

Raumstation Mir

Schon während derMir-Ära war eine verstärkte Kooperationsbereitschaft zwischen den USA undRusslandzu beobachten. So dockte derSpace Shuttlemehrmals an der alternden Raumstation an und trug damit wesentlich zum Erhalt bei.

Die gemeinsamen Bemühungen mündeten schließlich in der Planung und dem Bau derInternationalen Weltraumstation(ISS) ab 1998. Nach dem Absturz der RaumfähreColumbia2003 war sie nur mitSojus-Raumschiffenerreichbar, ebenso seit der Stilllegung der Space-Shuttle-Flotte 2011. Der Betrieb der ISS ist mindestens bis 2024 vereinbart,eine Verlängerung bis 2028 ist möglich.

Meilensteine der Raumfahrt (Auswahl)

→Hauptartikel:Geschichte der RaumfahrtundZeitleiste der Erkundung des Weltraums

Space ShuttleColumbia

• 3. Oktober 1942: Erster erfolgreicher Start einerA4-Rakete (auch als V2 bekannt) vomPrüfstand VIIinPeenemünde.Dieerste kosmische Geschwindigkeit,die erforderlich ist, um in eine Erdumlaufbahn zu gelangen, erreicht die A4 jedoch nicht. (Deutsches Reich)
• 20. Juni 1944: Die von derGreifswalder OiederHeeresversuchsanstalt Peenemündegestartete A4-RaketeMW 18014erreicht eine Höhe von über 100 km und ist damit das erste von Menschenhand geschaffene Objekt, das die Definitionsgrenze des Weltraums, dieKármán-Linieüberschreitet. (Deutsches Reich)
• 20. Februar 1947: Erste Tiere im Weltall: Fruchtfliegen werden mit einer V2-Rakete von den US-Amerikanern ins Weltall in eine Höhe von 109 Kilometern transportiert, um die Auswirkung von Strahlung zu testen. (USA)
• 14. Juni 1949: Als erstes Säugetier wird der RhesusaffeAlbert II.mit einer V2-Rakete der US-Amerikaner in 134 Kilometer Höhe gebracht, stirbt aber anschließend beim Aufprall auf der Erde. (USA)
• 4. Oktober 1957: Start vonSputnik 1,dem ersten von Menschenhand gebautenSatellit.(Sowjetunion)
• 3. November 1957:Sputnik 2bringt mit der HündinLaikaerstmals ein Lebewesen in eine Erdumlaufbahn. (Sowjetunion)
• 13. September 1959: Der erste von Menschenhand gebaute Flugkörper,Lunik 2,schlägt auf der Mondoberfläche auf. (Sowjetunion)
• 7. Oktober 1959:Lunik 3fotografiert dieMondrückseite.(Sowjetunion)
• 19. August 1960: Mit Sputnik 5 landen erstmals zwei Lebewesen (die HündinnenBelka und Strelka) nach einem Raumflug sicher auf der Erde. (Sowjetunion)
• 12. April 1961:Wostok 1.Juri Gagarinfliegt als erster Mensch ins Weltall und umkreist die Erde. (Sowjetunion)
• 5. Mai 1961:Alan Shepardist bei einem Parabelflug von wenigen Minuten Dauer der erste Amerikaner im All.
• 11./12. August 1962:Wostok 3undWostok 4:Andrijan NikolajewundPawel Popowitschstarten zum erstenWeltraumrendezvous.Erstmals befinden sich zwei Menschen im Weltraum; die Raumschiffe nähern sich bis auf 5 km. (Sowjetunion)
• 16. Juni 1963:Wostok 6.Walentina Tereschkowafliegt als erste Frau in den Weltraum. (Sowjetunion)
• 18. März 1965:Woschod 2.Alexei Leonowverlässt als erster Mensch ein Raumschiff und schwebt frei im Weltraum. (Sowjetunion)
• 3. Februar 1966: Mit der SondeLuna 9gelingt die erste weiche Landung auf einem anderen Himmelskörper, dem Mond. (Sowjetunion)
• 16. März 1966: ErsteKopplungin der bemannten Raumfahrt –Gemini 8dockt an einen unbemannten Zielsatelliten an. (USA)
• 21. Dezember 1968: MitApollo 8verlassen Menschen zum ersten Mal die Erdumlaufbahn. Die Besatzung besteht ausFrank Borman,James LovellundWilliam Anders.(USA)
• 16. Juli 1969:Apollo 11,Start zur ersten Mondlandung.Neil Armstrongbetritt am 21. Juli 1969 als erster Mensch den Mond, gefolgt vonBuzz Aldrin.Michael Collinsbleibt im Mondorbit. (USA)
• 17. November 1970:Lunochod 1befährt als ersterRovereinen anderen Himmelskörper, den Mond. (Sowjetunion)
• 15. Dezember 1970: MitVenera 7gelingt die erste weiche Landung auf einem anderen Planeten, der Venus. (Sowjetunion)
• 3. Dezember 1973:Pioneer 10passiert als erste Raumsonde einen der äußeren Planeten des Sonnensystems, den Jupiter. (USA)
• 24. Dezember 1979: Erstflug der europäischen TrägerraketeAriane 1.(ESA)
• 12. April 1981: DasSpace ShuttleColumbiastartet zu seinem Erstflug. Es ist das erste teilweise wiederverwendbare Raumtransportsystem. (USA)
• 19. Februar 1986: Der Basisblock derRaumstation Mirwird ins All geschossen. (Sowjetunion)
• 20. November 1998: Mit dem Start des russischenSarja-Moduls beginnt der Aufbau derInternationalen Raumstation– das bisher größte Projekt in der Raumfahrt.
• 15. Oktober 2003:Yang Liweistartet als ersterChinesemit der MissionShenzhou 5ins All.
• 21. Juni 2004: DasSpaceShipOneerreicht als erstes privat betriebenes bemanntes Raumfahrzeug den Weltraum. (USA)
• 24. Oktober 2007: Die Volksrepublik China startet ihre erste MondsondeChang’e-1.
• 22. Oktober 2008:Indienstartet mitChandrayaan-1seine erste Mondmission. (Indien)
• August 2012:Voyager 1erreicht als erstes von Menschen geschaffenes Objekt deninterstellaren Raum.(USA)
• 12. November 2014: Mit der vonRosettaabgesetzten SondePhilaegelingt erstmals die weiche Landung auf einemKometen,Tschurjumow-Gerassimenko.(ESA)
• 23. November 2015: Dem US-amerikanischen RaumfahrtunternehmenBlue Origingelingt mit derNew Sheparddie erste kontrollierte Landung einer Rakete nach einem Flug in den Weltraum.

Grundlagen

Siehe auch:RaketengrundgleichungundRaketentreibstoff

ModerneRaumfahrtantriebefunktionieren nach dem Rückstoßprinzip (Drittes newtonsches Axiom). Ähnlich einer Kanone, die zurückrollt, wenn eine Kugel abgeschossen wird, bewegt sich eine Rakete vorwärts, wenn sie hinten Masse ausstößt. Die wichtigste Eigenschaft eines Raketentreibstoffs aus antriebstechnischer Sicht ist seinspezifischer Impuls,welcher ein Maß für die Effektivität von Triebwerk und Treibstoff darstellt. Je höher er ist, desto besser ist der Treibstoff und das Triebwerk. Er gibt an, wie lange mit einer Treibstoffmasse M ein Schub von eben dessen Gewichtskraft erzeugt werden kann. Um von einem Himmelskörper wie der Erde senkrecht abheben zu können, muss die Schubkraft größer als die Gewichtskraft sein. Bisher sind nurchemische Raketentriebwerkeundnukleare Raketentriebwerkedazu in der Lage.

Start

→Hauptartikel:Raketenstart

Siehe auch:TrägerraketeundSatellitenorbit

Start einer Sojus-Rakete

Es wird inorbitaleundsuborbitaleRaumfahrt unterschieden. Zur Erreichung einesOrbitsmuss ein Raumfahrzeug neben der Mindesthöhe auch noch dieerste kosmische Geschwindigkeitvon rund 7,9 km/s in horizontaler Richtung erreichen, um zu einem Erdsatelliten zu werden. Liegt die Geschwindigkeit darunter, entspricht die Flugbahn einerballistischen Kurve.Um diese hohe Geschwindigkeit zu erreichen, werdenTrägerraketennach demStufenprinzipeingesetzt, dabei wird zwischenTank-, Triebwerks-, Parallel- und Tandemstufungunterschieden. Der Start einer solchen Trägerrakete erfolgt von einerStartrampe.

Im All

Voraussetzungen

Siehe auch:BahnmanöverundBahnregelung

Siehe auch:Swing-byundAtmosphärenbremsung

Jedes von Menschenhand geschaffene Objekt, egal ob Raumschiff, Station oder Satellit, benötigt mindestens folgende Komponenten:

• eineThermalkontrolle,da Wärme im Vakuum nur durch Strahlung ausgetauscht werden kann
• einLebenserhaltungssystem,wenn Menschen oder andere Lebewesen vorhanden sind
• einKommunikationssystem
• einEnergieversorgungssystem
• einLageregelungssystem.

Satellit

→Hauptartikel:Satellit (Raumfahrt)

Ein Satellit (lat. für „Leibwächter “, „Begleiter “) ist in der Raumfahrt ein Raumflugkörper, der einen Himmelskörper – wie einen Planeten oder einen Mond – auf einer elliptischen oder kreisförmigen Umlaufbahn zur Erfüllung wissenschaftlicher, kommerzieller oder militärischer Zwecke umrundet. Satelliten, die auf einer eigenen Umlaufbahn einen anderen Körper als die Erde zu seiner Erforschung umlaufen, werden (auch) Orbiter genannt.

Raumfahrzeuge

→Hauptartikel:Raumfahrzeug

Als Raumschiffe werden im Allgemeinen alle Fahrzeuge bezeichnet, die zur Fortbewegung im Weltraum geschaffen wurden. Der Hauptantrieb im luftleeren Raum erfolgt durch konventionelle Raketentriebwerke. Sind Menschen an Bord, ist einLebenserhaltungssystemnotwendig. Raketen die einstufig sind, erreichen nur eine begrenzte Höhe und können deshalb den Anziehungsbereich der Erde nicht verlassen, darum werden Mehrstufenraketen verwendet. Sie bestehen aus mehreren aneinander gekoppelten Raketen.

Raumstationen

→Hauptartikel:Raumstation

ISS im März 2009

Raumstationen sind, da sie selbst nicht über einen Antrieb zur Fortbewegung oder Landevorrichtungen verfügen, auf Raumfahrzeuge für Transporte angewiesen. Sie beinhaltenLabore,Wohnmodule,Luftschleusenund eine Energieversorgung. Technisch herausfordernd beim Betrieb einer Raumstation ist vor allem die Versorgung der Besatzung. Aufgrund der hohen Kosten für Transporte müssen Systeme entwickelt werden, die den Betrieb einer Raumstation weitgehend autark erlauben, das heißt in einem geschlossenen Kreislauf. Besonders bei der Aufbereitung von Wasser und Luft wurden dabei große Fortschritte erzielt. Zum Austausch von Personal werdenRaumfahrzeugeeingesetzt, zur Versorgung mit Frachtgütern, Treibstoff und Experimenten werden Raumfrachter eingesetzt.

Raumtransporter

→Hauptartikel:Raumtransporter

Um Raumstationen mit Fracht und Treibstoff zu versorgen, werden Versorgungsschiffe eingesetzt. Diese können auf bemannten Versionen von Raumfahrzeugen basieren, wie zum Beispiel das russischeProgress.Andere sind ausschließlich für diesen Zweck verwendbar wie der US-amerikanischeCygnus-Frachter.

Raumsonden

→Hauptartikel:Raumsonde

Eine Raumsonde ist ein unbemannter Flugkörper, der zu Erkundungszwecken ins Weltall geschickt wird. Im Gegensatz zu einem (Erd-)Satelliten verlässt sie die Umlaufbahn der Erde und fliegt ein entferntes Ziel im Weltraum an, um dieses zu untersuchen. Wegen der oft jahrelangen Dauer von Raumsondenmissionen werden an die technischen Einrichtungen von Raumsonden höchste Anforderungen gestellt. Die Komponenten von Raumsonden werden aufwendigst getestet und im Reinraum zusammengebaut, was die hohen Kosten von Raumsonden erklärt. Ein großes Problem bei Raumsonden gegenüber erdumkreisenden Satelliten ist der große Erdabstand, der lange Laufzeiten der von der Bodenstation ausgesandten Steuerbefehle bewirkt. Aus diesem Grund müssen Raumsonden über Systeme verfügen, die sie in gewissem Umfang von Bodenstationen unabhängig machen. Je nach Aufgabenstellung unterteilt man Raumsonden in:

• Vorbeiflugsonden– Sonden, die nur einen Vorbeiflug an einem Himmelskörper durchführen.
• Orbiter– Sonden, die eine Umlaufbahn um einen Himmelskörper einschlagen.
• Lander– Sonden, die auf einem Himmelskörper landen. Hier ist eine weitere Unterteilung sinnvoll:
  • Hydrobot– eine Sonde, die selbständig die Tiefen unbekannter Gewässer erkunden kann.
  • Kryobot– eine Sonde, die sich durch Eis hindurchschmilzt, um dieses und darunterliegende Medien zu erkunden.
  • Penetrator– eine Raumsonde, die sich bei einer ungebremsten Landung bis zu einige Meter in den zu untersuchenden Himmelskörper bohrt/eindringt.
  • Rover– ein mobiles Landegerät, mit dem größere Regionen erkundet werden können.
  • Probenrückführung (engl. Sample Return) – Sonden, die Proben eines Himmelskörpers oder im Weltraum eingesammelte Partikel zur Erde zurückführen.

Atmosphärischer Wiedereintritt (künstlerische Darstellung)

Räumliche Orientierung

Zur Steuerung vonRaketenstartssowie von Satelliten und anderenRaumsondensowohl in Bezug auf ihre – mehrachsige – Ausrichtung als auch ihre Ortsabweichung von einer geplanten Trajektorie oder dem Soll einer Bahn ist eine genaue Orientierung (im Sinn von Navigieren) im Raum notwendig. Sie erfolgt meist durchKreiselplattformen,die entweder raumfest ausgerichtet sind (bzgl.astronomisches Koordinatensystem) oder laufend derErdkrümmungnachjustiert werden. Gestützt und korrigiert wird diese Orientierung durchSternsensoren.Es gibt auch diegravitativeStabilisierung anhand des natürlichenSchweregradienten.

Siehe auch:Raumlage,räumliche Orientierung

Landung

Siehe auch:WiedereintrittundHitzeschild

Beim Eintritt in die Atmosphäre wird dasRaumschiffoder dieRaumsondeabgebremst. Dabei treten Temperaturen von über 1000 °C auf. BeiRaumkapselnwerdenablative Hitzeschildeeingesetzt, bei wiederverwendbaren Systemen wie demSpace ShuttleHitzeschutzkacheln. Wenn keine Atmosphäre vorhanden ist, muss die Geschwindigkeit vollständig durch Bremsung mit Raketentriebwerken abgebaut werden, zum Beispiel bei einer Landung auf dem Mond. Das Aufsetzen erfolgt entweder vertikal mit laufenden Triebwerken oder horizontal.

Raumfahrende Staaten

Zu den Staaten, die aktive Raumfahrt betreiben oder sich umfassend an Programmen anderer Länder oder Staatengruppen beteiligen, zählten (Stand Dezember 2012):
Argentinien,Brasilien,China,Europa (ESA),Indien,Iran,Israel,Japan,Neuseeland,Nordkorea,Russland(und die frühereSowjetunion),Südkoreaund dieUSA.Die Trägerraketen von Argentinien und Brasilien befinden sich derzeit noch in Entwicklung.

→Hauptartikel:Raumfahrtnation

Kommerzielle und private Raumfahrt

→Hauptartikel:Private Raumfahrt

Der erste Bereich der Raumfahrt, der kommerziell nutzbar wurde, warenKommunikationssatellitenundFernsehsatelliten.Der erste experimentelle Nachrichtensatellit war der militärischeSCORE.Der erste zivile Nachrichtensatellit war der passiveEcho 1,und der erste aktive warTelstar.Die passiven Nachrichtensatelliten erwiesen sich als kommerziell nicht nutzbar. Bei Telstar erwies sich die niedrige Umlaufbahn als nicht sinnvoll. Systeme auf niedrigen Umlaufbahnen wurden daher im Westen von denGeostationären Satellitenabgelöst. Der erste funktionsfähige, noch experimentelle warSyncom 2.

Danach gründeten die Fernmeldegesellschaften und Behörden der westlichen Welt zum kommerziellen Einsatz von Nachrichtensatelliten den SatellitenbetreiberIntelsat.In den USA entstanden in den folgenden Jahren auch rein private Satellitenbetreiber. In Europa entstanden ebenfalls in einigen Ländern von staatlichen Fernmeldeverwaltungen betriebene Nachrichtensatellitensysteme, die später eingestellt oder privatisiert wurden. Bei den Fernsehsatelliten konnten sich in Europa staatliche Systeme nie richtig entfalten, und es dominierte von Anfang an das privateAstra-System. Nachdem Intelsat privatisiert wurde, werden Kommunikationssatelliten nur noch in Ausnahmefällen von staatlichen Organisationen betrieben, zum Beispiel militärische Nachrichtensatelliten und experimentelle Satelliten. Ebenfalls werden die Startdienste für diese Satelliten meist von privaten Firmen angeboten (z. B.SpaceX,Rocket LabundGalactic Energy). Die Entwicklung der von ihnen benutzten Trägerraketen wurde jedoch häufig staatlich subventioniert. Vollständig privat finanzierte Trägersysteme sind die Ausnahme.

• Am 21. Juni 2004 erreichte mitSpaceShipOnezum ersten Mal ein ausschließlich von nichtstaatlichen Organisationen finanzierter bemannter Flugkörper die als Grenze zum Weltraum definierte Höhe von 100 Kilometern, ohne jedoch eineErdumlaufbahnzu erreichen.
• Am 28. September 2008 brachte eineFalcon 1eine 165 kg schwere Nutzlast erfolgreich in eine 500 mal 700 Kilometer hohe Umlaufbahn. Es war der erste private Satellitentransport mit einerFlüssigkeitsraketeund der erste Start einer vollständig privat finanzierten Orbitalrakete. Die Rakete wurde vonSpaceXentwickelt und betrieben.
• Während einer Mission vom 22. Mai 2012 bis zum 31. Mai erreichte einDragon-Raumschiffder Firma SpaceX als erstes privat betriebenes, aber staatlich finanziertes Raumschiff die ISS. Die Dragon transportierte 520 kg Fracht zur ISS und landete mit über 600 kg an nicht mehr benötigten Ausrüstungsgegenständen wieder auf der Erde.

Zukünftige Entwicklung

Trägersysteme

Siehe auch:RaumflugzeugundWeltraumlift

Kombinierte Luft- und Raumfahrzeuge oder derWeltraumliftsollen die Startkosten weiter senken und der Raumfahrt zu mehr wirtschaftlichem Erfolg verhelfen. Durch dieNanotechnologieist es gelungen, neue Rohstoffe (Wasser,Aluminium,sieheALICE) für den Antrieb nutzbar zu machen, die in großen Mengen verfügbar sind und einen Flug mit vergleichsweise harmlosen Emissionen ermöglichen. Über die ingenieurtechnischen Möglichkeiten hinaus geht bisher noch die VisionEugen Sängers:derPhotonenstrahlantrieb,mit dem man andereSterneundGalaxienerreichen könnte. Um sehr weite Distanzen (wie etwa die Reise zum Mars) schneller zurücklegen zu können, wird zurzeit außerdem an der vielversprechenden MethodeEmDrivegeforscht, bei der mit Mikrowellen Schub erzeugt wird.

Forschung

Siehe auch:RaumsondeundWeltraumforschung

Die Suche nach Leben außerhalb der Erde (Astrobiologie) rückte in den letzten Jahren immer mehr in den Fokus der Argumentationen, aber auch weiterhin wird Grundlagenforschung betrieben werden, zum Beispiel mit dem geplantenJames Webb Space Telescopeoder derLaser Interferometer Space Antenna.

Weltraumtourismus

→Hauptartikel:Weltraumtourismus

Als Weltraumtourismus werden Vergnügungs- oder Studienreisen in die suborbitale Bahn oder den Erdorbit bezeichnet. Ziele sind zurzeit die Erdumlaufbahn als Flugereignis und die Internationale Raumstation (ISS) für einen Besuch. Die US-Firma Space Adventures plant in Kooperation mit Russland, künftig auch Flüge um den Mond herum anzubieten. In derzeit nicht näher bestimmbarer Zukunft will auch die FirmaVirgin Galacticfür 200.000 US-Dollar suborbitale Flüge mit dem RaumflugzeugSpaceShipTwoanbieten.

Mondbasis

Siehe auch:MondkolonisationundConstellation (Programm)

Die NASA entwickelte im Rahmen des Constellation Programms dieAres-Trägerfamilie.Dieses wurde jedoch vom damaligen US-Präsident Barack Obama ersatzlos gestrichen. Ziel war es, dass wieder Menschen auf dem Mond landen. Statt nur kurzer Ausflüge sollte diesmal eine Mondbasis errichtet werden. Auf diese Weise hätten neue Forschungsfelder erschlossen werden können.

Marslandung

Siehe auch:Bemannter Marsflug

Ebenfalls will die NASA nach 2030 Menschen zum Mars schicken. Die Kosten und Herausforderungen sind ungleich größer als bei einem Mondflug.

Weltraumhotel

→Hauptartikel:Weltraumhotel

Das am weitesten gediehene Projekt stammt von der FirmaBigelow Aerospace,die 1999 von dem US-AmerikanerRobert Bigelow,einem Hotelier und Immobilienmakler, gegründet wurde. Am 12. Juni 2006 startete von Russland aus ein erster Test-Satellit von Bigelow Aerospace mit dem Namen Genesis 1, der die Technologie dafür erproben soll. Am 28. Juni 2007 erfolgte nach mehreren Verschiebungen der Start von Genesis 2 mit einer Dnepr-Rakete. Die Idee besteht darin, Wohnmodule mit aufblasbarer Außenhaut in den Weltraum zu transportieren. Dabei handelt es sich um eine Technologie, die ursprünglich von der NASA entwickelt wurde. Nachdem die Entwicklung eingestellt worden war, erwarb Robert Bigelow die Rechte an einem entsprechenden Patent.

Rohstoffgewinnung

Viele Asteroiden bzw.NEOsenthalten u. a. Metalle wie Platin, Eisen, Nickel undMetalle der Seltenen Erden.Der Mond hat das für eine Kernfusion verwertbare Helium-3. Angesichts knapper werdenderRessourcenkönnte sich die Rohstoffgewinnung auf fremden Himmelskörpern rechnen.Es gibt Konzepte fürAsteroidenbergbau.

Stanford-Torusim Innern

Weltraumkolonisierung

→Hauptartikel:Weltraumkolonisierung

Weltraumkolonisierung ist das Konzept eines menschlichen Habitats außerhalb der Erde und damit ein großes Thema derScience-Fiction,aber auch ein Langzeitziel verschiedener nationaler Weltraumprogramme. Entsprechende Kolonien könnten auf Planeten- oder Mondoberflächen oder im Inneren von Asteroiden errichtet werden. Es gibt auch Überlegungen, große Räder oder Röhren im All zu bauen, die durch Rotation künstliche Schwerkraft schaffen.

Militärische Raumfahrt

Erste Überlegungen für orbitaleWaffensystemeund Militarisierung des Weltraums gab es schon in den 1950er Jahren. DerWettlauf ins All,derKalte Kriegund dasWettrüstender USA und der Sowjetunion führten zu militärischerForschung und Entwicklungauf diesem Gebiet.Für Rüstungsprojekte wieSDI(ab 1984) und späterNMDwurdenweltraumgestützte Waffentechnologienentwickelt und im kleinen Rahmen zum Teil auch getestet.Die Sowjetunion entwickelte „Killersatelliten“wie z. B.Poljus(1987) undPrototypenmilitärischer Raumgleiter wieUragan.BeideSupermächtebetrieben geheime Forschungsprogramme für die Entwicklung vonRaumflugzeugen,die in der Lage sein sollten,niedrige Erdumlaufbahnenzu erreichen.Nachdem zuvor auch Tests mitKernwaffenwieStarfish Prime(1962) in derExosphäredurchgeführt worden waren, kam es zu Verträgen wie unter anderem demVertrag über das Verbot von Kernwaffenversuchen in der Atmosphäre, im Weltraum und unter Wasser(1963) und demWeltraumvertrag(1967). Technische militärische Aufklärung, Kommunikation, Navigation, Früherkennung und Überwachung aus dem Erdorbit gewannen zunehmend an Bedeutung. Heute (Stand 2011) betreiben einige Nationen wie u. a. die USA, Russland und die Volksrepublik China in unterschiedlichen Umfang militärische Raumfahrt.Es gibt Konzepte für eine zukünftigePlanetare Verteidigung.

Weiterführende Begriffe

• Allgemeine Begriffe:Bemannte Raumfahrt–Raumfähre–Raumfahrer–Raumflugzeug–Raumstation–Raumschiff–Satellit–Raumsonde–Trägerrakete–Weltraummüll
• Wichtige Raumfahrtprogramme/-projekte:Apollo-Programm–Ariane–Bemannter Marsflug–Cassini-Huygens–Galileo (Raumsonde)–Gemini-Programm–Hubble-Weltraumteleskop–Internationale Raumstation–Langer Marsch–Luna-Programm–Mariner–Mars Exploration Rover:Spirit,Opportunity–Mars Express–Mars Global Surveyor–Mercury-Programm–Mars Pathfinder–Pioneer–Mir (Raumstation)–Sojus–Space Shuttle–SpaceShipOne–Sputnik–Surveyor–Venera-Mission–Viking–Voyager-Programm
• Wichtige Ereignisse:Wettlauf ins All–Sputnikschock–Technik & Bahn der ersten Sputniks–Mondlandung
• Listen:Liste der bemannten Raumflüge–Weltraumbahnhöfe–Weltraumorganisation–Zeitleiste der Erkundung des Weltraums–Liste von Katastrophen der Raumfahrt
• Portal Raumfahrt–Portal Astronomie

Raumfahrtagenturen (Auswahl)

Siehe auch:Weltraumorganisation

Europa

• Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt(DLR)
• Europäische Weltraumorganisation(ESA)
• Europäischer Weltraumrat(regelt die Zusammenarbeit zwischen der ESA und der EU)
• Centre national d’études spatiales(CNES, Französische Raumfahrtbehörde)
• Agenzia Spaziale Italiana(ASI, Italienische Raumfahrtbehörde)
• Roskosmos(Russische Luft- und Raumfahrtagentur)
• Staatliche Weltraumagentur der Ukraine(SSAU)

Weltweit

• Comisión Nacional de Actividades Espaciales(CONAE, Argentinische Weltraumbehörde)
• Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais(INPE, Brasilianische Weltraumbehörde)
• China National Space Administration(CNSA, Chinesische Raumfahrtagentur)
• Indian Space Research Organisation(ISRO, IndischeRaumfahrtbehörde)
• Iranische Weltraumagentur(ISA)
• Israel Space Agency(ISA, Israelische Raumfahrtbehörde)
• Japan Aerospace Exploration Agency(JAXA, Japanische Weltraumagentur)
• Canadian Space Agency(CSA, Kanadische Weltraumagentur)
• Korea Aerospace Research Institute(KARI)
• Malaysische Weltraumagentur(ANGKASA)
• National Aeronautics and Space Administration(NASA, US-Raumfahrtagentur)

Studium

→Hauptartikel:Luft- und Raumfahrttechnik

Für einen Beruf in der Raumfahrt ist derStudiengangLuft- und Raumfahrttechnik einschlägig. Er kann anUniversitätenundFachhochschulenalsBachelor,MasterundDiplomstudiert werden.

Literatur

Geschichte der Raumfahrt

• Andrew Chaikin (Autor):SPACE. Geschichte der Raumfahrt in Bildern,Vorwort:Ernst Messerschmid,Motorbuch Vlg., Rüschlikon 2003,ISBN 978-3-613-02327-7
• David Darling:The complete book of spaceflight-from Apollo 1 to Zero gravity.Wiley, NJ 2003,ISBN 0-471-05649-9
• Günter Siefarth:Geschichte der RaumfahrtVerlag C.H. Beck,München 2002,ISBN 978-3-406-44753-2
• Helmuth Trischler,Kai-Uwe Schrogl (Hrsg.):Ein Jahrhundert im Flug – Luft- und Raumfahrtforschung in Deutschland 1907–2007,Frankfurt/New York, campus 2007,ISBN 978-3-593-38330-9
• Igor J. Polianski, Matthias Schwartz (Hg.):Die Spur des Sputnik – Kulturhistorische Expeditionen ins kosmische Zeitalter.Campus, Frankfurt/New York 2009,ISBN 978-3-593-39042-0
• Harro Zimmer:Aufbruch ins All – die Geschichte der Raumfahrt,Primus, Darmstadt, 2007,ISBN 978-3-89678-335-6

Zukünftige Entwicklung

• Jai Galliott, et al.:Commercial space exploration – ethics, policy and governance.Ashgate, Farnham 2015,ISBN 978-1-4724-3611-5.
• Dierk Spreen/Bernd Flessner(Hg.):Die Raumfahrt der Gesellschaft. Wirtschaft und Kultur im New Space Age,Bielefeld (transcript) 2022 (SchriftenreiheKulturen der Gesellschaft,Band 50).ISBN 978-3-8394-5762-7.ISBN 978-3-8376-5762-3.ISBN 3-8376-5762-0

Raumfahrttechnik, Raumfahrt- und Antriebssysteme

• David Ashford:Spaceflight revolution.Imperial College Press, London 2002,ISBN 1-86094-325-X
• Paul A. Czysz:Future spacecraft propulsion systems.Springer, Berlin 2006,ISBN 3-540-23161-7
• Wilfried Ley, Klaus Wittmann, Willi Hallmann:Handbuch der Raumfahrttechnik.Hanser, München 2008,ISBN 3-446-41185-2
• Ernst Messerschmid, Stefanos Fasoulas:Raumfahrtsysteme – eine Einführung mit Übungen und Lösungen.Springer, Berlin 2005,ISBN 3-540-21037-7
• Martin Tajmar:Advanced space propulsion systems.Springer, Wien 2003,ISBN 3-211-83862-7
• Malcolm Macdonald, Viorel Badescu:The International Handbook of Space Technology.Springer, Berlin 2014,ISBN 978-3-662-50608-0.

Interplanetarische und interstellare Erforschung

• Paul Gilster:Centauri dreams-imagining and planning interstellar exploration.Springer, New York 2004,ISBN 0-387-00436-X
• Stephen Kemble:Interplanetary mission analysis and design.Springer, Berlin 2006,ISBN 3-540-29913-0

Weblinks

Commons:Raumfahrt– Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Wiktionary: Raumfahrt– Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

Wikibooks: Der Wettlauf zum Mond – Die Rolle der Raumfahrt im Kalten Krieg– Lern- und Lehrmaterialien

• Basics of Space Flightjpl.nasa.gov
• Rückblick auf 50 Jahre WeltraumfahrtIn:ZeitblendevonSchweizer Radio und Fernsehenvom 19. März 2011 (Audio)