Sputnik 1 bis 3

Schon 1956 hatte die Sowjetunion angekündigt, dass sie während des geophysikalischen Jahres vom Juli 1957 bis Dezember 1958 einen Erdsatelliten starten würde. Im Westen wurde dies als Propaganda abgetan. Die USA planten einen Satellitenstart, jedoch erst zu Ende des geophysikalischen Jahres, da man um dem wissenschaftlichen Projekt des Projekts zu betonen, auf eine Rakete setzte, die komplett ziviler Natur war, aber daher auch erst entwickelt werden musste: die Vanguard.

Koroljow versuchte, die Führung seines Landes von der Notwendigkeit eines Satelliten zu überzeugen. Er schaffte es und konnte nach dem zweiten erfolgreichen Testflug einer R-7 am 27.8.1957 einen Satellitenstart ansetzen. Er konnte auch argumentieren, das selbst ein Satellitenstart auch die Rakete selbst testet, nur eben nicht ob der Sprengkopf im Zielgebiet niedergehen würde, dies also ein "halber" Testflug war. Schon 1956 hatte er den Auftrag für einen anspruchsvollen, 1.000 bis 1.400 kg schweren Erdsatelliten vergeben, der 200 bis 300 kg Instrumente aufnehmen konnte.

Sputnik 1

Der Bau dieses intern "Objekt D" genannten Satelliten verzögerte sich jedoch und es war abzusehen, dass die Amerikaner vorher einen Satelliten starten würden. Um den USA zuvor zu kommen, entschied sich Koroljow dazu, zuerst einen einfachen und schnell zu bauenden Satelliten zu starten. Der am 4. Oktober 1957 gestartete Sputnik 1 war nichts weiter als ein Sender in einer hermetisch verschlossenen Kugel. Solange seine Batterien Strom lieferten, sandte er alternierend auf 20 und 40 MHz, einer Frequenz, welche damals jeder Funkamateur empfangen konnte. Der Frequenzwechsel sorgte beim Empfang auf einem der beiden Bänder für das charakteristische Beep-Beep Geräusch.

Bedingt durch die kurze Brennzeit der ICBM gelangte Sputnik 1 auf eine elliptische Bahn mit einem Perigäum von 215 km und einem Apogäum von 939 km. Die elliptische Bahn gewährleistete, dass der Satellit auch bei Abweichungen in der Performance in jedem Falle eine Umlaufbahn erreichte. Die USA gingen bei ihren ersten Satelliten genauso vor. Zudem war nicht bekannt wie stark die selbst in 200 km Höhe noch vorhandene Restatmosphäre den Satelliten abbremst. Durch das geringe Perigäum wurde Sputnik rasch abgebremst und verglühte nach 92 Tagen am 4.1.1958 wieder. Die Batterie als Stromversorgung sollte eine Lebensdauer von 14 Tagen gewährleisten, sie hielt sogar 22 Tage durch. Sputnik 1 (russisch: PS-1 (Простейший Спутник-1 = "einfachster Begleiter 1") simulierte, um möglichst schnell gebaut zu werden, erdähnliche Zustände. Die Kugel war hermetisch abgeschlossen und mit Stickstoff gefüllt. Ein Ventilator wälzte die Innenatmosphäre um. Damit war die Temperaturregelung wie bei einem Messgerät auf der Erde. Die blankpolierte Außenseite sollte jede Wärmeaufnahme minimieren, dafür waren wichtige Systeme wie die Senderöhren beheizbar.

Es schlug der Start wie eine Bombe ein. Nicht nur, dass der Satellit mit 83,6 Kilogramm Gewicht schwerer als jeder projektierte Satellit der USA war: Die USA hatten der UdSSR nicht zugetraut, dass sie einen Satelliten starten könnte. Auch international war das Echo überwältigend. Raketenentwicklung galt als die Spitzentechnologie dieser Zeit und nun erschien die UdSSR auf diesem Gebiet führend. Sowjetführer Sergej Chruschtschow war selbst überrascht von dem Echo, forderte nun aber nun schnell einen weiteren Start und zwar zum 40-sten Jubiläum der Oktoberrevolution am 7. November 1957 (nach dem gregorianischen Kalender, der 1918 von der Sowjetunion eingeführt wurde, vorher orientierte sich Russland nach dem julianischen Kalender und diesem Kalender dem fand die Oktoberrevolution schon am 25. Oktober 1917 statt).

Sputnik 2 und Laika

Die Ingenieure vom OKB-1 brachten das Kunststück fertig, den Satelliten in einem Monat zu konstruieren und zu bauen. Das war auch deswegen möglich weil seit Jahren mit der R-2W ("W" für den Buchstaben "V" im kyrillischen Alphabet, der für "Vertikal" stand) Hunde auf suborbitale Bahnen gebracht wurden und ein entsprechender luftdichter Transportbehälter existierte. Wer auf die Idee kam, einen Hund ins All zu befördern ist strittig, sowohl Chruschtschow wie auch Koroljow wird die Idee zugeschrieben.

In der kurzen Zeit von einem Monat war natürlich kein Satellit zu konstruieren, so bestand Sputnik 2 aus drei mit Streben verbundenen Teilen, die zusammen einen Kreiskegel bildeten. Er hatte eine Gesamthöhe von 4 m und einen Basisdurchmesser von 2 m. Oben befanden sich Geiger-Müller Zähler für die Messung der kosmischen Strahlung, in der Mitte eine blankpolierte, versiegelte Kugel, die im wesentlichen der von Sputnik 1 entsprach. Sie beinhaltete wie bei Sputnik 1 Sender und Batterien. Darunter war der Behälter mit dem Hund Laika montiert. Sie war aus einem Tierheim in Moskau unter Hunden herausgesucht worden. Gewählt wurde sie, weil sie stundenlang ruhig liegen konnte, was bei der Vorbereitung auf den Start wichtig war. Laika wurde mit implantierten Elektroden und Blutdrucksensoren zur Überwachung der Lebenszeichen ausgestattet. Sie wog 6 kg.

Der Behälter, der sie aufnahm, war 80 cm lang mit einem Durchmesser von 64 cm. Laika lag auf einer Platte, links und rechts neben ihr waren Platten aus Kaliumperoxyd (KO₂) angebracht die mit dem ausgeatmeten Kohlendioxid und Wasserdampf reagieren sollten. Die Platten stellen nach Ansicht des Autors auch die Sauerstoffquelle dar, da für die Bindung von Kohlendioxid und Wasser Kaliumhydroxid ausreichen würde. Kaliumperoxyd setzt aber bei der Reaktion aber Sauerstoff frei. in Ein Ventilator an der Decke wälzte die Atmosphäre um. Das Futter wurde durch einen gallertartigen Nährstoff aus Wasser, Agar-Agar, Trockenbrotpulver, Fleischpulver und Rindertalg bereitgestellt. Durch den Wasseranteil enthielt es auch das benötigte Wasser. Ein Portionierer formte aus dem Trockenfutter und einem 3 l Wassertank regelmäßig Portionen, die vor den Kopf von Laika abgegeben wurden. Das Futter wie auch die Sauerstoffgeneration reichten für sieben Tage. Eine Rückführung des Hundes war nicht vorgesehen und auch nicht möglich. Laika wurde mit einem Geschirr fixiert, das auch einen Beutel zur Aufnahme der Ausscheidungen hatte. Angeblich sollte sie nach Verbrauch der Vorräte durch eine Portion vergiftetes Essen getötet werden.

Veränderungen gab es auch bei der R-7. Es wurden Instrumente entfernt, welche die ICBM benötigte aber nicht eine Trägerrakete, die Zentralstufe würde den Treibstoff bis zum Erschöpfen nutzen, anstatt zu einer bestimmten Zeit abzuschalten. So gelangte auch Sputnik 2 in eine elliptische Umlaufbahn. Das Telemetriesystem im Zwischenstufenbereich schaltete nach Brennschluss auf Werte von Sputnik 2 um. Das Telemetriesystem sandte um Strom zu sparen nur 10 Minuten pro Orbit Daten, wenn der Satellit im Empfangsbereich von russischen Empfangstationen war. Um einen Fehlstart zu verhindern, wurden zahlreiche RD-107 Triebwerke getestet und in die R-7 die mit den besten Testergebnissen eingebaut.

Bei maximaler Beschleunigung erhöhte sich Laikas Atmung auf das Drei- bis Vierfache des Wertes vor dem Start. Die Sensoren zeigten, dass ihre Herzfrequenz vor dem Start 103 Schläge/Minute betrug und während der Beschleunigung auf 240 Schläge/Minute anstieg. Nach Erreichen der Umlaufbahn wurde der Nasenkegel von Sputnik 2 erfolgreich abgeworfen. Die zentrale Stufe (Block A) trennte sich jedoch nicht wie geplant ab, wodurch das thermische Kontrollsystem nicht funktionierte. Ein Teil der Wärmedämmung löste sich ab und die Kabinentemperatur stieg auf 40 °C. Nach drei Stunden Schwerelosigkeit hatte sich Laikas Pulsfrequenz wieder auf 102 Schläge/Minute eingependelt, immer noch dreimal höher als bei Bodentests, ein Hinweis auf die physische Belastung, unter der sie stand. Die ersten Telemetriedaten zeigten, dass Laika aufgeregt war, aber ihr Essen aß. Sputnik 2 gelangte in einen 225 x 1.671 km x 65 Grad Orbit. Russland veröffentlichte damals widersprüchliche Meldungen über das Schicksal von Laika. Mal sollte sie erstickt sein, dann wieder vergiftet worden sein oder an Überhitzung gestorben. Aber sie soll nach allen Berichten sieben Tage lang gelebt haben.

Laika In Wirklichkeit betrafen die 7 Tage, die angegeben wurden die Lebensdauer der Batterien, die so lange Strom lieferten. Nach 150 Übertragungen verstummten die Sender. Später wurde bekannt, das schon nach wenigen Umläufen keine Lebenszeichen mehr registriert wurden. Im Oktober 2002 sagte der sowjetischer Wissenschaftler Dimitri Malashenkow, der an der Mission beteiligt war, das Laika wohl nach wenigen Stunden an Überhitzung gestorben war, es war in der kurzen Zeit nicht möglich, ein zuverlässiges Temperaturkontrollsystem zu bauen.

Die UdSSR versäumten bei Sputnik 2 die Entdeckung des Van Allen Gürtels. Es gab Anzeichen für den Strahlungsgürteln in den Messwerten, doch russische Empfangstationen befanden sich nicht in der Position, in der sie die Daten empfangen konnten, wenn Sputnik 2 den eigentlichen Gürtel durchquerte. Australische Radioteleskope empfingen die Signale, doch die Sowjets gab nicht den Schlüssel frei, um aus den Rohdaten die Messwerte zu rekonstruieren. Sputnik 2 trat am 14.4.1958 wieder in die Erdatmosphäre ein und zerbrach dabei.

Nicht nur die Erstleistung, sondern auch das mit 502 kg angegebene Gewicht schockierte. Eine Rakete, die eine so schwere Nutzlast in einen Orbit beförderte, konnte auch Atomwaffen bis zu den USA transportieren. War man noch bei Sputnik 1 von einem Druckfehler (8,36 anstatt 83,6 kg Startmasse) ausgegangen, so setzte nun der eigentliche Sputnikschock ein. Wernher von Braun bekam die Erlaubnis eine Jupiter-C Trägerrakete für den Start vorzubereiten. Das war ihm vorher verwehrt worden, weil die zivile Vanguard den ersten amerikanischen Satelliten transportieren sollte.

Sputnik 3 (Objekt D)

Sputnik 3 Es entspannte sich eine Debatte über die Grausamkeit gegenüber Tieren, interessanterweise nicht nur im Westen sondern auch der Sowjetunion. Das Schicksal des Hundes, der in Filmaufnahmen präsentiert wurde, empörte viele. Es ist ein typisches Paradoxon, denn damals wurden die Tiere noch wesentlich schlechter als heute behandelt. Es gab Tierversuche auch mit Haustieren, die tierischen "Hauptdarsteller" von Serien wie "Lassie" und "Flipper" wurden beim Dreh gequält, wenn sie nicht das taten, was erwünscht war und viele derer, die eine Petition gegen die Grausamkeit von Tierversuchen in der Raumfahrt unterzeichneten, trugen einen Pelzmantel, der Dutzenden von Tieren das Leben kostete.

Im April 1958 war schließlich der schwere Satellit zum Start bereit. Ursprünglich als "Objekt D" bezeichnet hatten Ingenieure seit 1956 an dem Satelliten gearbeitet. Mit 1.328 Kilogramm Startmasse war Sputnik 3 noch schwerer als Sputnik 2. Damit war jedoch auch die Grenze der Kapazität der Semjorka ohne eine Oberstufe erreicht. Die Trägerrakete für Sputnik 3 bekam den Erzeugniscode "8A91". Sie hatte schon einige Verbesserungen welche die später stationierte ICBM (8K74) aufwies, aber noch nicht die R-7 für die Testflüge (8K71). So wurden die Prallbleche, die das Treibstoffschwappen reduzieren, verkleinert, die Triebwerke hatten eine etwas höhere Leistungen und es gab Verbesserungen bei dem Aufstiegsprofil, so wurde vor der Boosterabtrennung die Triebwerke der Zentralstufe auf volle Leistung gefahren und die Boostertriebwerke im Schub auf 25 Prozent reduziert. Es stieg auch der Schub der Boostertriebwerke an, dafür wurde der Schub des RD-108 der Zentralstufe gesenkt. Das senkte die Gravitationsverluste ab. Zudem wurden die bisher zwei Telemetriesysteme in den Boostern und Zentralstufe durch ein gemeinsames in der Zentralstufe ersetzt.

Für den Start wurde das Startgewicht der R-7 reduziert: Der Adapter zur Nutzlast wurde verkürzt, Batterien und Kabel entfernt und die Triebwerke arbeiteten bis zum Erschöpfen von Treibstoff oder Oxidator. Bei den normalen ICBM-Tests wurden sie üblicherweise abgeschaltet, wenn der Treibstofffluss zurückging. So sank die Startmasse von 280 t bei den Testexemplaren auf 272,830 t. Das relativ langsame Hochfahren der Triebwerke verbrauchte bis zum Abheben schon 5,7 t Treibstoff, sodass die Rakete dann nur noch 267,13 t wog.

Sputnik 3 hatte 12 Instrumente an Bord um die Zusammensetzung der oberen Atmosphäre, das Magnetfeld und kosmische Strahlen zu bestimmen. Der erste Start von Objekt D am 27.4.1958 scheiterte jedoch. Als nach 85 Sekunden die Booster ihren Schub senkten, verlor die Rakete ihre Kontrolle und neigte sich zum Boden hin, nach 225 Sekunden wurden keine Daten mehr empfangen. Es gab zu wenige Instrumente, um das Phänomen zu erkennen, das sich nach einem weiteren Fehlstart aus demselben Grund, als zu starke Vibrationen beim Entleeren der Boostertanks herausstellte. Der Satellit wurde geborgen, aber ein elektrischer Kurzschluss hatte die Elektronik zerstört, sodass ein neuer Satellit gestartet werden musste.

Sputnik Planitida Am 15. Mai 1958 wurde dann der Sputnik 3 gestartet, kegelförmig mit 3,57 m Höhe und 1,73 m Durchmesser an der Basis. Auch hier gab es die zu hohen Vibrationen zu Boosterbrennschluss und es hätte nicht viel gefehlt, dass auch diese Mission scheiterte. Sputnik 3 arbeitete sechs Wochen lang. Hauptenergiequelle waren Silber-Zink-Batterien, Solarzellen unterstützten diese, konnten aber alleine nicht genug Strom liefern. Er gelangte in einen noch höheren Orbit als seine beiden Vorgänge von 217 x 1.864 km x 65,18 Grad Bahnneigung. Obwohl diesmal ein Bandrekorder verbaut war, da die Sowjetunion nur Daten über eigenem Gebiet und mit einem Schiff empfangen konnte, entging auch Sputnik 3 die Entdeckung des Van Allen Strahlungsgürtels, da das Magnetband zu wenig Kapazität hatte und schon voll beschrieben war, wenn das Apogäum erreicht wurde. Sputnik 3 verglühte am 6. April 1960 wieder in der Erdatmosphäre.

Das System, die Rakete nach einer Nutzlast ("Sputnik", russisch für "Weggefährte") zu benennen, übernahm die UdSSR bei späteren Trägern und Subversionen. Die Verwendung der unveränderten ICBM war nur ein Provisorium, bis man eine Oberstufe zur Verfügung hatte. Nach nur vier Starts wurde die Sputnik durch die Luna/Wostok abgelöst. Der Erdzeugniscode der Rakete "Sputnik" war 8K71PS. Der Name Sputnik wurde auch in Zukunft verwendet. Es wurden aber keine weiteren Sputnik-Satelliten gestartet. Als die erste Venussonde in einem Orbit strandete, wurde sie "Tyazhely Sputnik" ("schwerer Weggefährte") genannt. Die unbemannten Tests des Wostok-Raumschiffs liefen unter der Bezeichnung, "Korabl-Sputnik" (Weltraumschiff). Sieben dieser Kapseln wurden vom 15.5.1960 bis zum 25.3.1961 gestartet.

Ebenso benannte NORAD, das Objekte im Orbit registrierte, deren Start Russland nie kommentierte, diese als "Sputnik". Das konnten auch Oberstufen oder abgetrennte Teile sein. Diese Liste geht bis Sputnik 25. Am 16.4.1999 startete ein französischer Amateurfunksatellit namens "Sputnik 99", er war ein 3,5 kg schweres Modell von Sputnik 1 im Maßstab 1:3.

Um die positiven Erinnerungen an Sputnik 1 zu nutzen nannte Russland 2020 ihren Covid-19 Impfstoff "Sputnik V". Das V steht für Victory (Sieg). 2016 wurde die größte Geländeform auf dem Zwergplaneten Pluto (1.050 x 800 km Größe) Sputnik Planitida, also Sputnik-Ebene getauft. Das Bild rechts gibt einen Ausschnitt vom Rand wieder.

Artikel erstellt: 8.7.2023

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