20. Üben für Apollo: das Gemini-Programm

Die knapp fünfstündige Mission Gemini III mit den beiden Astronauten Virgil Grissom und John Young an Bord, die im März 1965 startete, hatte nicht sehr viel mehr zu beweisen, als dass das Raumschiff für bemannte Missionen geeignet war. Und obgleich ein paar kleinere Probleme auftraten und eines von drei wissenschaftlichen Experimenten schief ging, tat sie das auch. Damit war der Weg frei für die kommenden Gemini-Missionen, um die eigentlichen Aufgaben des Programms – Rendezvous-Technik und EVAs – anzugehen.

Kaum zwei Monate später, am 3. Juni 1965 brachen dann James McDivitt (Commander) und Edward White (Pilot) mit Gemini IV zur ersten mehrtägigen Weltraummission der Amerikaner auf. Allein das war schon eine Art Wendepunkt in der amerikanischen Raumfahrt, aber das öffentliche Interesse an dieser Mission wurde zusätzlich angeheizt, weil die Presse dahinter gekommen war, dass die NASA für Gemini IV eine EVA ausgearbeitet hatte, dies aber geheim halten wollte, um nicht unter Druck zu geraten, falls man sie doch nicht durchführen konnte und auf eine spätere Mission verschieben musste.

Im März hatte Alexei Leonov beim Flug von Woschod 2 (bereits fünf Tage vor Gemini III) den ersten Weltraumspaziergang unternommen, aber die NASA wollte sich deswegen nicht zur Eile antreiben lassen – wichtiger war es, die Rendezvous-Technik auszuloten. Doch nach dem Bekanntwerden des Plans, geriet die NASA natürlich unter Zugzwang, womit die EVA für Gemini IV praktisch als gesetzt galt. (Leonovs Weltraumspaziergang vom 18. März 1965 war die letzte Erstleistung der sowjetischen Raumfahrt.)

Nachdem Gemini IV den Orbit erreicht hatte, ging man sofort das Rendezvous-Manöver an: Die Gemini-Kapsel sollte sich der ausgebrannten Zweitstufe der Titan-Rakete annähern und sich dann eine Weile in einem gemeinsamen Orbit um die Erde bewegen (ohne physisch anzudocken, da weder die Kapsel noch die Raketenstufe mit entsprechenden Vorrichtungen ausgestattet waren). Man hielt das für eine leichte Übung. Was sollte schon dabei sein, sich einem deutlich sichtbaren, vorausfliegenden Objekt zu nähern? Nicht wesentlich schwieriger jedenfalls, als ein vorausfahrendes Auto einzuholen: Man erhöht einfach die Geschwindigkeit, bis man aufgeschlossen hat. Und genauso verfuhr McDivitt, der Commander. Er zündete das Triebwerk, um Geschwindigkeit aufzunehmen. Doch nach Brennschluss musste er feststellen, dass die Raketenstufe weiter entfernt war als zuvor. Das wiederholte er mehrmals, aber die Kapsel entfernte sich dabei immer weiter von der Raketenstufe. Schließlich gab er es auf, da er bereits zu viel Treibstoff verbraucht hatte.

Was war schief gelaufen? Nun, weder die Ingenieure am Manned Spacecraft Center in Houston noch die Astronauten hatten verstanden, dass sich die Bewegungsmechanik im Orbit von der auf dem Erdboden (oder auch in einem Flugzeug) grundlegend unterscheidet.

Zu jedem Objekt, das die Erde in einer gegebenen Höhe umkreist, gehört eine ganz bestimmte, konstante Geschwindigkeit, die unabhängig von der Beschaffenheit (etwa der Masse) des Objekts ist, sondern nur von der Masse der Erde abhängt. Läuft Objekt 1 beispielsweise in einer Höhe von 100 Kilometern und Objekt 2 in der gleichen Höhe, aber, sagen wir 150 Kilometer hinter Objekt 1 um die Erde, beträgt die Geschwindigkeit für beide Objekte 28.254 km/h.

Erhöht nun Objekt 2 die Geschwindigkeit, um Objekt 1 einzuholen, holt Objekt 2 nicht Objekt 1 ein, sondern wechselt in einen höheren Orbit. In einem höheren Orbit aber verringert sich die Bahngeschwindigkeit; anstatt also auf Objekt 1 aufzuschließen, vergrößert sich die Entfernung zu Objekt 1. Will Objekt 2 also Objekt 1 einholen, muss es entgegen der Intuition die Geschwindigkeit verringern; Objekt 2 gerät dadurch in einen niedrigeren Orbit, wo die Bahngeschwindigkeit höher ist und es dadurch Objekt 1 einholen kann. Erst wenn Objekt 1 bis auf wenige Meter auf Objekt 2 aufgeschlossen hat, gelten die gewohnten Verhältnisse: Zusätzlicher Schub führt zu einer weiteren Annäherung, geringerer Schub wieder zu einer Erhöhung der Distanz.

Diese Zusammenhänge sind kein Geheimnis, sondern ergeben sich aus den relativ einfachen himmelsmechanischen Gleichungen, die bereits seit Newton, also seit Jahrhunderten bekannt sind. Aber bis Gemini IV hatte sich niemand Gedanken darüber gemacht (beziehungsweise machen müssen), wie sich diese Gleichungen bei der Steuerung von Raumschiffen auswirken.

Nach dem Scheitern in Sachen Rendezvous-Technik, über das man sich aber keine grundsätzlichen Sorgen machte, etwa dahingehend, dass Rendezvous im Weltraum unmöglich wären, gewann die EVA einen noch höheren Stellenwert.

Rund vier Stunden nach dem Start begann der Ausstieg: Der Kabinendruck wurde gesenkt, die Luke geöffnet, dann montierte Edward White eine Kamera so, dass sie seine EVA automatisch aufzeichnen konnte; schließlich manövrierte er sich mithilfe der Zip Gun, einer Rückstoßpistole, die an seinem Unterarm befestigt war, aus dem Sitz Richtung offener Luke. Nach einigen Sekunden meldete er: „Meine Füße sind draußen.“

McDivitt bestätigte für Houston: „Seine Füße sind draußen.“

White spürte einen leichten Sog, der ihn ohne Einsatz der Zip Gun nach draußen schweben ließ. Kurz darauf sagte er: „Ich bin draußen.“

McDivitt bestätigte auch das: „Er ist draußen. Er schwebt frei im Raum.“

White fügte hinzu: „I feel lika a million dollars.“

Sofort experimentierte White mit der Zip Gun. Er schlug Purzelbäume um alle Achsen, schoss sich vorwärts, rückwärts, seitwärts, um die Gemini-Kapsel herum, und kriegte sich dabei vor Begeisterung kaum ein. Und als über diese Spielereien der Sauerstoff der Zip Gun, mit dem sie den Rückstoß erzeugte, aufgebraucht war, forderte er: „I just need more air.“ Denn das einzige Problem, das er habe, sei „zu wenig Treibstoff. Ich wünschte wirklich, ich hätte mehr davon. Das ist das Großartigste, das ich je erlebt habe. Es ist einfach fantastisch!“

Vom Capcom wurde er gebeten, mit der mitgeführten Standbildkamera noch ein paar Bilder zu schießen, dem er auch nachkam. Mit leerer Zip Gun hatte er zwar nicht mehr die volle Kontrolle über seine Bewegungsabläufe im freien All, aber auch das tat seiner Begeisterung keinen Abbruch, während er am Sicherungsseil weiterhin um die Kapsel herum manövrierte: „Es ist ganz einfach, wieder in Kontakt mit dem Raumschiff zu kommen. Alles läuft sehr glatt, solange du dich (er meinte McDivitt, den Commander am Steuer des Raumschiffs) sacht und langsam bewegst. Es ist wirklich großartig, das zu erleben. It’s great, Gus.“

Womit er Gus Grissom meinte, der als Capcom gerade Dienst hatte. White inspizierte noch eine Weile das Raumschiff, schoss Detail- und Panorama-Bilder davon aus den unterschiedlichsten Blickwinkeln, und berauschte sich am Anblick der Erde aus dem Orbit. „Hey, Gus … Ich schau direkt hinunter auf Houston. Menschenskind! … Da drüben ist die Galveston Bay.“ Er schoss noch einige Bilder.

Dann wurde er vom Capcom aufgefordert, in die Kapsel zurückzukehren. Aber White hatte es nicht eilig, wollte sich nicht drängen lassen, fand, dass er noch ein paar Bilder mehr machen könnte … Drei Minuten lang musste er immer wieder von Commander und Capcom aufgefordert werden, den Weltraumspaziergang zu beenden.

Als er es nicht mehr länger hinauszögern konnte und den Wiedereinstieg begann, bemerkte er trübselig: „Das ist der traurigste Moment meines Lebens.“

Worauf McDivitt trocken erwiderte: „Du wirst einen viel traurigeren erleben, wenn wir mit dieser Kiste wieder runtermüssen.“

Der Sprechfunkverkehr zwischen James McDivitt, Edward White und Houston während der EVA wurde live übertragen und über Radio- und Fernsehsender in den USA verbreitet. Aus Gemini IV wurden jedoch (wie auch bei den noch folgenden Gemini-Missionen) keine Livebilder übertragen, da die dazu nötige Ausrüstung (noch) zu schwer war, um sie in ein Raumschiff packen zu können.

Nach dem Ende der Mission am 7. Juni wurde das Bild- und Filmmaterial erst einmal entwickelt und dann einen Tag später veröffentlicht. Und das mit durchschlagendem Erfolg. Die Bilder und Filme, die schönsten, die die Weltraumfahrt bis dahin geliefert hatte, riefen im ganzen Land Begeisterungsstürme hervor. Nie zuvor hatte man Nahaufnahmen eines echten, nicht bloß eines Kino- oder TV-Raumschiffs gesehen sowie Filmsequenzen eines Astronauten, der in der Schwärze des Alls vor der majestätischen Kulisse der gesamten Erdkugel herumturnte.

Mit der nächsten Mission, Gemini V, wurden erstmals Brennstoffzellen zur Gewinnung von Strom eingesetzt. Brennstoffzellen waren zur Stromversorgung bei Apollo-Missionen unerlässlich, denn die Batterien, die genügend Strom für eine mindestens einwöchige Mondmission liefern könnten, waren für den Einsatz in Raumschiffen zu groß und zu schwer. Außerdem sollte, nachdem man bei Gemini IV daran gescheitert war, die Rendezvous-Technik ein weiteres Mal versucht werden.

Doch nachdem Gordon Cooper, der Commander der Mission, die mitgeführte Docking-Einheit freisetzte, an die er die Gemini-Kapsel andocken sollte, bemerkte er, dass der Druck in den Brennstoffzellen immer weiter sank. Da er befürchtete, sie könnten bald ausfallen und die Kapsel dann ohne Energieversorgung dastünde, entschied er eigenmächtig – Gemini V befand sich gerade außer Funkreichweite einer Bodenstation –, die Docking-Aktion abzubrechen und diverse Bordsysteme herunterzufahren, um Energie zu sparen.

Als Houston von der Situation im Orbit erfuhr, bereitete man sicherheitshalber eine Notlandeprozedur vor. Doch es blieb der NASA erspart, sie auch durchziehen zu müssen, da die Ingenieure bei McDonnell, der Herstellerfirma der Brennstoffzellen, bei den kurzfristig angesetzten Tests herausfanden, dass der Druck ihrer Brennstoffzellen nicht unter einen bestimmten Wert absank und dass sie auch dann, wenn sie diesen Minimalwert erreichten, noch einwandfrei funktionierten.

Chris Kraft, der Flugdirektor der Mission, entschied daher, die Mission wie geplant fortzusetzen. Da die Docking-Vorrichtung inzwischen aber außer Reichweite war, man aber dennoch ein Rendezvous durchführen wollte, entschied man sich, mit Unterstützung des Astronauten Buzz Aldrin, der sich in seiner Doktorarbeit mit orbitaler Himmelsmechanik befasst hatte, gleichsam ein virtuelles Rendezvous zu absolvieren. Dazu wählte man einen Raumpunkt aus und steuerte dann das Raumschiff auf dessen Koordinaten zu. Das zeitigte keinerlei Probleme. Damit hatte man gezeigt, wenn vorläufig auch erst in einer Trockenübung, dass sich ein Rendezvous ohne Schwierigkeit durchführen ließ.

Mit Gemini VI, angesetzt für den 25. Oktober 1965, wollte man aus der Trockenübung (endlich) eine tatsächliche machen und startete mit einer Atlas-Rakete eine Agena-Oberstufe, die eigens zu diesem Zweck mit einem Kopplungsadapter ausgerüstet worden war. Als die Atlas abhob, warteten die Astronauten Walter Schirra und Thomas Stafford in Gemini VI auf ihren Start, der 100 Minuten später erfolgen sollte. Doch nachdem die Atlas den Orbit erreicht hatte, ging plötzlich der Funkkontakt zu ihr verloren. Kurze Zeit später teilte die Luftüberwachung der Edwards Air Force Base mit, dass man an der Stelle, wo sich die Agena-Oberstufe befinden sollte, einige Trümmer auf dem Radarschirm ausgemacht hatte. Es dauerte noch etwas, aber schließlich gab es keine Zweifel mehr daran, dass die Atlas samt ihrer Nutzlast explodiert war.

Der Flug von Gemini VI wurde abgesagt, Schirra und Stafford mussten die Kapsel wieder verlassen. Dieser Fehlschlag allerdings ließ bei einigen Leuten einen kühnen Plan entstehen: Warum, so fragten sie, schoss man nicht gleich zwei bemannte Gemini-Kapseln in den Orbit anstatt einer plus einem passiven Ziel wie der Agena-Oberstufe? Schirra und Stafford waren sofort, als sie von dem Vorschlag erfuhren, begeistert; auch die Crew von Gemini VII, Frank Borman und James Lovell, unterstützte den Plan. Bei den Verantwortlichen am Kap, in Houston und in Washington brauchte es allerdings ein bisschen Überzeugungsarbeit, denn die Logistik eines solchen Doppelflugs war nicht gerade trivial, zum einen, weil man für die Titan-Rakete nur eine Startrampe zur Verfügung hatte, und zum anderen, weil erst zu klären war, ob die Flugleitzentrale in Houston zwei Missionen gleichzeitig betreuen konnte.

Nachdem sich Houston und Cape Kennedy positiv geäußert hatten, gab schließlich auch Washington das Okay für die Doppelmission. Als Erstes startete am 4. Dezember 1965 Gemini VII in den Orbit, die als 14-tägige Langzeitmission ausgelegt war. Dann wurde die zweite Titan mit einer weiteren Gemini-Kapsel zur Startrampe gefahren und startbereit gemacht, was mehrere Tage in Anspruch nahm.

Im Orbit hatten unterdessen Frank Borman und Jim Lovell in Gemini VII die Arbeit aufgenommen. Neben dem geplanten Rendezvous ging es darum herauszufinden, wie Langzeitflüge sich medizinisch und psychologisch auf die Astronauten auswirkten, wie die Flugleitzentrale am effektivsten zu managen war (zum Beispiel wie viele Menschen in wie vielen Schichten man benötigte) oder auch, wie die Arbeitsabläufe im Raumschiff am besten zu gestalten waren, was von der Frage, wo der anfallende Müll verstaut werden konnte, bis hin zur Frage reichte, ob die Astronauten immer oder nur während kritischer Missionsphasen einen Raumanzug tragen sollten. Außerdem galt es, zahlreiche wissenschaftliche sowie technische Experimente durchzuführen.

Am 12. Missionstag von Gemini VII, dem 15. Dezember 1965, starteten Schirra und Stafford mit Gemini VIA. Rund drei Stunden später erreichten sie den Orbit; kurz darauf begannen beide Raumschiffe mit den Rendezvous-Manövern: Man näherte sich einander an, entfernte sich wieder, flog umeinander herum und inspizierte das jeweils andere Raumschiff von allen Seiten. Die größte Annäherung beider Schiffe lag bei etwa 30 Zentimetern. Es bereitete den Astronauten, alle vier wechselten sich am Steuer ab, keinerlei Schwierigkeiten im Orbit zu manövrieren, die Abstände zwischen den Kapseln nach Belieben zu variieren. Was bei Gemini III noch unmöglich gewesen, bei Gemini V schon simuliert worden war, ging bei Gemini VIA/VII schon mit leichter Hand vonstatten: Man hatte die Orbitalmechanik nicht nur verstanden, sondern beherrschte sie auch in der Praxis. (Physisch aneinander koppeln konnten sie nicht, weil auch diese Kapseln nicht mit den dafür nötigen Adaptern ausgerüstet waren.)

Nach erfolgreichem Abschluss der Rendezvous-Übungen verließ Gemini VIA den Orbit und kehrte zur Erde zurück. Die Wasserung im Atlantik wurde erstmals in der US-amerikanischen Raumfahrt über den erst kürzlich installierten Fernmeldesatelliten Intelsat 1 (Spitzname: Early Bird) live im Fernsehen auch international (speziell nach Europa) übertragen. Zwei Tage später kehrte auch Gemini VII zurück. Borman und Lovell, die mit zwei Wochen am Stück so lange im Weltraum gewesen waren wie noch niemand vor ihnen, gewöhnten sich sehr schnell und ohne weitere medizinische Komplikationen wieder an die irdische Schwerkraft.

Noch am Tag ihrer Rückkehr zog Robert Gilruth das Fazit für das Jahr 1965: „Es war ein fabelhaftes Jahr für den bemannten Raumflug. Wir haben 10 Menschen in die Umlaufbahn und wieder zurückgebracht. Und wir haben die Hauptziele des Gemini-Programms bereits erreicht: Die lange Flugdauer, eine EVA, mehrere Rendezvous sowie eine ganze Reihe von erfolgreich abgeschlossenen wissenschaftlichen Experimenten.“ Im folgenden Jahr sollte man allerdings auf Schwierigkeiten stoßen, wo niemand sie erwartet hätte, nämlich bei den (länger dauernden) EVAs.

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Im Apollo-Hauptprogramm brachte das Jahr 1965 einen Misserfolg, der von der Öffentlichkeit, weil mit keinem Raketenstart verbunden, kaum zur Kenntnis genommen wurde. Der erste Auftrag, den die NASA nur wenige Wochen nach Kennedys Kongress-Rede vergeben hatte, ging – ohne öffentliche Ausschreibung – an das Massachusetts Institute of Technology (MIT), einer privaten Universität. Der Auftrag lautete, ein Navigationssystem für die beiden Raumschiffe (CM und LM) zu entwickeln.

Um das zu erfüllen, versuchte das MIT unter der Leitung des charismatischen Charles Draper, der auf dem Gebiet der Trägheitsnavigation arbeitete, einen autonomen Computer zu schaffen, der die Daten, die während eines Flugs zum Mond anfielen, in Echtzeit verarbeiten konnte und gleichzeitig so klein und leicht war, dass er sich im Command beziehungsweise im Lunar Module unterbringen ließ. Doch musste dieses Vorhaben 1965 aufgegeben werden. Mit der Technik der 1960er Jahre erwies es sich als unmöglich, einen Computer der erforderlichen Leistungsklasse so kompakt zu bauen, dass er in Raumschiffe passte. Es blieb die einzige technische Herausforderung, an der das Apollo-Programm gescheitert ist.

Am Ende hatte das MIT keine andere Wahl, als den damals üblichen Weg zu gehen: Die Software wurde auf Lochkarten und Magnetbänder geschrieben, mit denen dann Großrechner gefüttert wurden. Im RTCC, dem Rechenzentrum des Manned Spacecraft Centers, standen vier der legendären IBM-360-Maschinen, die mit nichts anderem beschäftigt waren, als Positionsdaten zu verarbeiten. Die errechneten Werte wurden den Astronauten dann per Funk übermittelt. An Bord von Command und Lunar Module befand sich mit dem Apollo Guidance Computer (AGC) je ein schmalbrüstiger Rechner, der die bereits aufbereiteten Daten dann nur weiterzuverarbeiten brauchte.

Obwohl gescheitert, hatte Apollo auf die künftige Entwicklung der IT-Branche enorme Auswirkungen: Apollo war eine „Killer-Applikation“, wie sie die noch junge Branche brauchte, um die überschaubare Industrie, die ihre kleinen Firmen bis dahin hervorgebracht hatte, entscheidend voranzubringen. Zwar war es genau die innovative Technik dieser Firmchen, viele davon im Silicon Valley angesiedelt, die Computer in der Raumfahrt, etwa in Raketen, erst ermöglicht hatten, aber dieselbe Raumfahrt, militärische wie zivile, hat „die bereits stattfindende Entwicklung mit Sicherheit … beschleunigt“. Zeitweise kamen zwei Drittel aller Aufträge im Silicon Valley aus der Weltraumfahrt, speziell von der NASA und dem Apollo-Programm. Sodass es nicht sehr verwegen ist zu behaupten, dass ohne Apollo sich Silicon Valley nicht zu dem entwickelt hätte, was es heute ist: das Mekka der IT-Branche.

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Erfolgreich abgeschlossen wurde im Jahr 1965 hingegen die Testserie der Saturn-1-Rakete, das heißt die SA-Missionen. Die letzten drei davon (SA-8 bis SA-10) widmeten sich einem Problem, das über der bemannten Raumfahrt wie ein Damoklesschwert hing: Ist die Gefahr, die von Meteoriten – großen wie kleinen und allerkleinsten – für die Besatzungen von Raumschiffen ausgeht, wirklich so groß, wie von einigen Fachleuten befürchtet?

Um das zu klären, wurde bei jeder Mission ein Satellit, Pegasus 1 bis 3, in den Orbit gebracht, der die Einschlagsrate von Meteoriten maß. Die Auswertung der jeweils über mehrere Monate registrierten Einschläge zeigte, dass die Gefährlichkeit von Meteoriteneinschlägen bisher als viel zu groß veranschlagt worden war. Hauptsächlich, das heißt bis nahe an 100 Prozent, handelte es sich um Mikrometeoriten, die keine nennenswerten Schäden anrichten konnten. Und die wirklich großen und damit potenziell gefährlichen Brocken sind so selten, dass sie bei Fahrten zum Mond zu vernachlässigen waren.

Das Jahr 1966 stand ganz im Zeichen der bemannten Gemini-Missionen VIII bis XII, die allerdings mit einem Fehlschlag begannen, der in der amerikanischen Raumfahrt beinahe (es ging buchstäblich um Sekunden) zum ersten tödlichen Zwischenfall im All geführt hätte.

Gemini VIII startete am 16. März 1966 mit Neil Armstrong (Commander) und David Scott (Pilot). Das primäre Ziel der Mission war die erste physische Kopplung an einen kurz zuvor hochgeschossenen Satelliten (GATV). Die Annäherung sowie das anschließende Docking-Manöver klappte reibungslos; im Kontrollzentrum brach Jubel aus. Wenig später aber konstatierten die Astronauten, dass die Kombination aus GATV und Gemini-Kapsel um den Schwerpunkt zu rotieren begann. Langsam zunächst; Armstrong konnte die Rotation mit ein paar Zündsequenzen des Lagekontrollsystems wieder stoppen.

Doch trat sie immer wieder auf, kurz nachdem er sie korrigiert hatte. Als sie schließlich immer schneller wurde und sogar ein Auseinanderbrechen der GATV/Gemini-Kombination drohte, koppelte Armstrong die Kapsel vom GATV ab, da er die Ursache beim GATV vermutete. Doch anstatt damit die Rotation zu stoppen, beschleunigte sie sich zusehends auf Werte von über einer Umdrehung pro Sekunde. Die Astronauten hatten durch die auftretenden Beschleunigungskräfte bereits Schwierigkeiten, die Instrumente abzulesen; Schwindelgefühle und Übelkeit traten auf.

Nach nur wenigen weiteren Sekunden würde der Blackout folgen: Wahrnehmungsblindheit und völlige Handlungsunfähigkeit. Das Kontrollzentrum bekam mit, was da im Orbit vor sich ging, konnte aber nicht eingreifen. Mittlerweile vermuteten die Astronauten, dass das automatische Lagekontrollsystem durch unkoordinierte Zündungen die Probleme verursachte. Fieberhaft versuchten die Astronauten, es zu deaktivieren und auf Handsteuerung umzuschalten. Als sie das – wenige Sekunden vor dem Ausfall ihrer Handlungsfähigkeit – geschafft hatten, konnte Armstrong zwar die Kapsel wieder unter Kontrolle bringen, hatte dabei aber so viel Treibstoff verbraucht, dass die Mission nur noch abgebrochen werden konnte. Die Nachuntersuchung ergab, dass es tatsächlich ein Triebwerk des Lagekontrollsystems der Kapsel war, das durch willkürliches Feuern infolge eines Kurzschlusses in der Bordelektronik das Fiasko ausgelöst hatte.

Für Gemini IX war ein weiteres Kopplungsmanöver mit dem GATV geplant; außerdem die zweite EVA eines amerikanischen Astronauten, bei der diesmal – anders als noch bei Edward White – auch „richtige“ Weltraumarbeiten verrichtet werden sollten. Aber der Start des GATV-Satelliten mit einer Atlas-Rakete ging wieder einmal schief: Acht Minuten nach dem Liftoff stürzte die Rakete samt Nutzlast in den Atlantik. Anders als bei Gemini VI hatte man diesmal jedoch einen Ersatzsatelliten mit Kopplungsadapter, der zwei Wochen später gestartet wurde und den Orbit auch ohne Zwischenfälle erreichte, sodass am 3. Juni Gemini IX mit Thomas Stafford (Commander) und Gene Cernan (Pilot) an Bord abheben konnte.

Als die Crew jedoch den Orbit erreichte und sich dem Zielsatelliten auf Sichtweite näherte, stellte sie fest, dass sich die Abdeckung des Kopplungsadapters nicht korrekt geöffnet hatte. Das Docking-Manöver musste also gestrichen werden, stattdessen übte man wieder einmal lediglich das sich Annähern und Abdriften. Nach Abschluss dieser mehrstündigen Operationen, die auch diesmal keinerlei Schwierigkeiten bereiteten, ging man daran, die EVA vorzubereiten. Als Cernan sich die Versorgungseinheit mit dem acht Meter langen Verbindungskabel, das die Sauerstoffversorgung sowie die Kommunikation sicherstellte, vor der Brust festgemacht hatte, wurde die Kapsel-Atmosphäre abgelassen und Cernan begann mit dem Ausstieg.

Geplant war, dass er sich zum Heck des Raumschiffs manövrierte, den dort angebrachten Rückentornister löste, ihn sich umschnallte, die Versorgungsleitung von der Brusteinheit ab- und in den Rückentornister einstöpselte, eine Zeitlang mit dem Tornister einige Flugübungen im All absolvierte und abschließend wieder nach vorn zur Luke zurückkehrte. Er hatte dabei keine Zip Gun zur Verfügung wie Edward White, da man der Meinung war, er könne im All allein durch Ziehen und Drehen des Versorgungsschlauchs manövrieren.

Doch das erwies sich als schweißtreibende Angelegenheit, die Cernan an den Rand der physischen Leistungsfähigkeit trieb. Die ersten 30 Minuten verbrachte er im Kampf mit dem Versorgungsschlauch, ohne sich nennenswert von der Ausstiegsluke zu entfernen. Nach einer kurzen Verschnaufpause begann er dann, sich an einer außen gelegenen Kabelleitung der Kapsel heckwärts zu arbeiten. Nach über einer Stunde kam er, völlig abgekämpft, an. Seine Pulsfrequenz lag bei 180 Schlägen pro Minute; seit einer dreiviertel Stunde verbrauchte er, wie die Biomed-Daten zeigten, so viel Energie, als „würde er 116 Stufen in der Minute nach oben laufen“. Stafford, der Commander, entschied daraufhin, den Rückentornister an Ort und Stelle zu belassen und stattdessen sofort mit der Rückkehr zu beginnen. Nach 128 Minuten kletterte Cernan kurz vor dem Kollaps stehend zurück in die Kabine. Seine Außenborderfahrung beschrieb er später als „Weltraumspaziergang durch die Hölle“.

Nach dieser Erfahrung war offensichtlich, dass man das Prozedere der EVAs, die sich bei Parabelflügen so einfach ausnahmen, noch gründlich zu überarbeiten hatte. Die zwei hauptsächlichen Ansatzpunkte waren:

• Die Phasen der Schwerelosigkeit während eines Parabelflugs dauern nicht einmal 30 Sekunden, der Astronaut kann sich zwischen den Aktionen also immer wieder ausruhen, sodass der tatsächlich nötige Kraftaufwand unterschätzt wird.

• In der Schwerelosigkeit bewegt man sich eben nicht „schwerelos“, vielmehr führt nach dem 1. Newton’schen Axiom jede Bewegung (Aktion) zu einer Gegenbewegung (Reaktion), der dann mit einer weiteren Gegenbewegung, die Kraft kostet, gegengesteuert werden muss, die ihrerseits wieder eine Gegenreaktion hervorruft und so weiter. Der Kraftaufwand, den man für jede Bewegung aufwenden muss, steigt so sehr schnell an.

Punkt 1 begegnete man mit einem ausgedehnten Unterwassertraining für Astronauten, das zunächst jedoch bei der NASA-Führung auf wenig Begeisterung stieß, weil es viel zu aufwändig schien. Woraufhin Robert Gilruth anordnete, Gene Cernan solle das Training auf seine Tauglichkeit prüfen. Sein Urteil fiel positiv aus, und so wurden fortan die Astronauten per Unterwassertraining auf ihre Außenbordeinsätze vorbereitet. Punkt 2 wurde gelöst, indem man außen am Raumschiff zahlreiche Handgriffe anbrachte.

Das Unterwassertraining kam für John Young (Commander) und Michael Collins (Pilot) in Gemini X, Start am 18. Juli 1966, sowie für Charles Conrad (Commander) und Richard Gordon (Pilot) in Gemini XI zu spät. Dass Collins‘ und Gordons EVAs wenigstens teilweise erfolgreich verliefen, lag hauptsächlich daran, dass sie erheblich einfacher gehalten waren (beide hatten nur sehr wenige Aufgaben zu erledigen) und außerdem stark verkürzt wurden (in beiden Fällen auf weniger als 40 Minuten). Bei Gemini X ging das Docking-Manöver mit einem neuerlich gestarteten GATV erstmals leicht von der Hand. Gemini XI konnte das sogar toppen: Das erste Kopplungsmanöver nach Erreichen des Orbits, wieder an einen GATV-Satelliten, gelang Conrad so reibungslos und schnell, dass genug Zeit und Energie übrig blieb für weitere An- und Abkopplungsübungen.

Bei der letzten Mission des Programms, Gemini XII, gestartet am 11. November, beendet am 15. November 1966, war mit Edwin Aldrin als Pilot der erste Astronaut an Bord, der das Unterwassertraining vollständig absolviert hatte. Darüber hinaus hatte man die Gemini-XII-Kapsel außen sehr dicht mit Handgriffen, Handläufen und so weiter armiert. Im Ergebnis meisterte Aldrin seine EVA, die über zwei Stunden dauerte, ohne dabei auch nur außer Atem zu geraten; die Arbeiten, die er ausführte, gingen ihm so leicht von der Hand, dass sogar kleine Witzeleien mit Jim Lovell, dem Commander, möglich waren. Auch das Docking-Manöver an ein GATV verlief ohne Zwischenfälle, sodass Gemini XII beide primären Ziele des Programms – Rendezvous und EVA – erstmals vollständig erfüllte.

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Im Jahr 1966 liefen auch die AS-Missionen im Apollo-Hauptprogramm an: Gestartet wurden die Missionen mit der Saturn 1B, einer schubstärkeren und von Anfang an für bemannte Flüge ausgelegten Weiterentwicklung der Saturn 1. Die Nutzlast bestand (mit einer Ausnahme) nicht mehr aus Apollo-Boilerplates, sondern aus komplett ausgebauten Serienmodellen des CSM. Bei drei unbemannten Missionen wurden vor allem die Wiederzündeigenschaften des S-IVB- und des SM-Triebwerks, der Hitzeschild und das Reentry-Verhalten des CM getestet. Alle drei Missionen (AS-201 bis AS-203) wurden erfolgreich abgeschlossen, weshalb für Ende des Jahres der erste bemannte Apollo-Flug angesetzt wurde:

Zwei Wochen lang sollte das CSM im Erdorbit ausführlich von den Astronauten getestet werden. Verzögerungen führten dazu, dass man den Start der Mission, offizielle Bezeichnung AS-204, schließlich auf den 21. Februar 1967 festsetzte. Als Besatzung wurden die Astronauten Virgil Grissom, der bereits eine Mercury- sowie eine Gemini-Mission absolviert hatte, Edward White, der als erster amerikanischer Astronaut einen Weltraumspaziergang unternommen hatte, sowie der Neuling Roger Chaffee nominiert.

Mit ein Grund für die erwähnten Verzögerungen war, dass die von North American an das Kennedy Space Center gelieferte CM-Einheit (mit der Produktionsnummer 012) von Anfang an Schwierigkeiten bereitete. Noch nachdem sie zusammen mit dem Service Module an der Spitze der Saturn 1B montiert war, werkelten ständig Techniker von North American an ihr herum. Mehrere Subsysteme mussten, weil sie nicht wie vorgesehen funktionierten, komplett ausgebaut, modifiziert, wieder eingebaut werden. Bei den Astronauten machte sich Missmut breit, da sie sich durch die ständigen Veränderungen praktisch nie auf dem neuesten Stand der Kapsel-Technik befanden.

Am 27. Januar 1967, der zum bis dahin dunkelsten Tag in der amerikanischen Raumfahrt werden sollte, standen weitere von bereits zahlreichen absolvierten Countdown-Tests an. Um 13.00 Uhr Ortszeit bestiegen die Astronauten in voller Montur die Kapsel und wurden in ihren Sitzen festgeschnallt. Von mehreren freiwilligen wie unfreiwilligen Pausen unterbrochen – so musste mehrfach an der gestörten Kommunikationsverbindung zwischen der Kapsel und der Außenwelt nachgebessert werden –, wurde die Start-Prozedur immer wieder minutiös durchgespielt.

Um 18.31 Uhr lief wieder eine dieser Prozeduren ab, als Grissom plötzlich über Funk meldete, dass in der Kapsel ein Feuer ausgebrochen sei. Über ein Monitorbild – eine Überwachungskamera war direkt auf die Apollo-Luke gerichtet – sah man, wie sich die Kapsel mit Rauch füllte; um die Kapsel herum bildeten sich ständig neue Flammenherde. Durch Hitze und Qualm sowie durch die Öffnungsmechanik der Luke selbst behindert, brauchten die herbeieilenden Techniker fast sechs Minuten, um sie zu öffnen.

Alle drei Astronauten waren da bereits erstickt oder verbrannt. Teilweise waren ihre Raumanzüge mit Materialien der Kapsel verschmolzen. Der Innenraum war völlig ausgebrannt. Grissom und White hatten versucht, die Luke von innen zu öffnen, und waren dabei zu Tode gekommen; Chaffee starb angeschnallt in seinem Sitz.

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Schon am nächsten Tag wurde ein Ausschuss eingesetzt, um das Unglück zu untersuchen. Einen Monat lang, während dem das Apollo-Programm fast zum Stillstand kam, wurde die ausgebrannte Kapsel auseinander genommen und Einzelteil für Einzelteil inspiziert. Was den Brand letztlich auslöste, blieb zwar ungeklärt, aber die Ursachen für die Kaskade an fatalen Ereignissen, die ihm folgten und zum Tod der Astronauten führte, konnte sehr genau nachvollzogen werden:

Zahlreiche Stromkabel waren nicht isoliert und deshalb kurzschlussanfällig (was den Brand ausgelöst haben könnte). Das Interieur der Kapsel bestand zum großen Teil aus leicht brennbarem Material, das beim Verbrennen außerdem giftige Dämpfe entwickelte – etwa Nylon, das schon bei unter 200 °C entflammt und dabei Ammoniak sowie Blau- und Ameisensäure freisetzt.

Als Atemluft der Kapsel wurde wie in der amerikanischen Raumfahrt üblich reiner Sauerstoff verwendet, weil ein Luftgemisch von Stick- und Sauerstoff technisch schwerer zu handhaben ist. Diese Sauerstoffatmosphäre sorgte aber dafür, dass sich der Brand, einmal ausgelöst, rasch ausbreitete und so lange anhielt, bis der gesamte Sauerstoff aufgebraucht war. Zudem gab es keinen Mechanismus, durch den sich im Notfall die Luke schnell von innen wie von außen öffnen ließ.

Die NASA zog aus den begangenen Fehlern rigoros die Konsequenzen: Die brennbaren Materialien wurden durch nicht oder schwer brennbare ersetzt (allein um die zu finden, brauchte es wochenlange Versuchsreihen). Die Luke wurde komplett neu konstruiert und konnte danach innerhalb weniger Sekunden von beiden Seiten geöffnet werden. Insgesamt wurden über 100 Konstruktionsänderungen an der Apollo-Kapsel vorgenommen. Und nicht zuletzt änderte man das Test-Prozedere vor dem Start: Die reine Sauerstoffatmosphäre wurde am Boden durch eine Mischatmosphäre aus Sauerstoff und Stickstoff ersetzt, was die Entzündlichkeit deutlich herabsetzt; erst nach dem Start wird die Mischatmosphäre durch reinen Sauerstoff ersetzt, denn unter Schwerelosigkeit verliert Sauerstoff die Fähigkeit, Brände schnell auszulösen oder lange aufrechtzuerhalten. Bricht unter Schwerelosigkeit ein Brand aus, wird er sehr schnell von den eigenen Verbrennungsprodukten wieder erstickt.