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Die Little Joe Flüge im Mercuryprogramm

Neben den Einsätzen der Redstone für suborbitale Tests und der Atlas für die orbitalen Starts wurde im Mercurprogramm auch die Little Joe eine Bündelrakete aus zwei bzw. vier Castor Boostern und vier Recruit Raketen eingesetzt um den Fluchtturm zu qualifizieren. Dieser aufsatz informiert über die Little Joe Flüge und den Big Joe Flug sowie den Beach Abort Test der ohne Rakete durchgeführt wurde,

Little Joe 1 (21.8.1959)

Little Joe 1Schon am 21.8.1958, also weniger als ein Jahr nach der Ausschreibung von Mercury, sollte der erste Start einer Litte Joe stattfinden. Das Ziel des ersten Starts war die Simulation der Auslösung des Rettungsturms bei der maximalen aerodynamischen Belastung, die bei Trägerraketen in der Stratosphäre auftritt. Wegen der geringen Höhe und zu diesem Zeitpunkt geringen Geschwindigkeit war die Little Joe nur mit zwei Pollux Boostern ausgestattet. Dazu kamen die vier Recruit als Startunterstützung.

Die Vorbereitung war schon weitestgehend abgeschlossen, die Kameras liefen schon, als Max Faget, der sich in unmittelbarer Nähe der Rakete befand, ein lautes Klicken hörte. Wie Chris Kraft berichtet, fing er darauf zu rennen an. Dieses Vorkommnis wird aber von niemand anderem geschildert. Das Klicken kam angeblich vom Rettungsturm, wo ein Relais die Zündsequenz auslöste.

Gesichert ist jedoch, dass 35 Minuten vor dem vorgesehenen Start der Little Joe der Rettungsturm explosiv von der Little Joe getrennt wurde. Zu diesem Zeitpunkt wurden die Batterien des Trennsystems und des Flight-Programmers geladen. Der Fluchtturm brachte die Mercury Kapsel auf eine Höhe von rund 600 m. Auf dem Gipfelpunkt der Bahn wurde die Verbindung zur Kapsel getrennt und die Hilfsraketen zogen den Fluchtturm vom Raumschiff weg.

Nun sollte sich zuerst der Pilotfallschirm öffnen, der dann den Hauptfallschirm herauszieht. Dazu kam es nicht. Nur der Pilotfallschirm öffnete sich. Es wurde vermutet, dass die Batterien zu schwach waren. Sie waren noch nicht vollständig aufgeladen. Die Kapsel war nur ein "Boilerplate", ein Massemodell ohne Instrumentierung. Sie schlug auf dem Strand auf, trug aber ohne Instrumentierung nur wenig zur Klärung des Vorfalls bei. Es wurde vermutet, dass Kriechströme das Relais ausgelöst hatten. Bei einer genaueren Untersuchung zeigte sich, dass die Ursache eine Spule war. Sie sollte als positive Redundanz die zu schnelle Auslösung des Rettungsturms und als negative Redundanz die Zerstörung des Testboosters verhindern. Eine Spule kann sich aber durch Kriechströme aufladen und so erst die Zündung auslösen. Der Vorfall zeigte, dass es nicht so einfach ist, durch Redundanz ein System sicher zu machen. Es konnte auch das Gegenteil passieren.

Da der geplante Test in der Stratosphäre gar nicht erst stattgefunden hatte, wurde er am 4.11.1959 unter der Bezeichnung Little Joe 1A wiederholt. Die Rakete konnte erneut verwendet werden, aber die Kapsel musste ersetzt werden.

Big Joe 1 (9.9.1959)

Der allererste reguläre Start im Mercuryprogramm galt der Erprobung des Hitzeschutzschildes. Es gab damals zwei Typen von Hitzeschutzschilden, die nach dem Prinzip der Wärmesenke und der ablativen Kühlung arbeiteten. Die größere Erfahrung hatte man mit dem Prinzip der Wärmesenke auf Basis von Beryllium. Das Metall hat eine hohe spezifische Wärmekapazität. Es ist ein sehr leichtes Metall (Dichte nur 1,85 g/cm³) und hat für ein Leichtmetall einen hohen Schmelzpunkt von 1.287 °C. Es war aber nur schwer in die für den Hitzeschutzschild benötigte Kurvenform zu bringen und der beim Bearbeiten anfallende Berylliumstaub ist sehr giftig und steht im Verdacht, krebserregend zu sein.

Militärische Sprengköpfe nutzen Beryllium als Wärmesenke. Doch diese Sprengköpfe hatten eine hohe Dichte und waren klein. Die Schilde hatten kleine Krümmungsradien und mussten vergleichsweise wenig Energie aufnehmen, da die Sprengköpfe im steilen Winkel die Atmosphäre schnell durchquerten.

Ablative Hitzeschutzschilde waren neu, weniger erprobt. Doch sie hatten Vorteile. Bei einem ablativen Hitzeschutzschild wird in eine Trägerstruktur in Honigwabenbauweise aus Aluminium ein Harz eingegossen, das zur Erhöhung der Energieaufnahme noch mit Substanzen mit hohem Schmelzpunkt versetzt wird. Der für Mercury verwendete Schild bestand aus Fiberglas, also Glasfasern in Epoxidharz. Andere Zusätze sind Kork oder Silikatgesteine wie Quarz. Trifft der Hitzeschutzschild auf das durch die Reibungshitze entstehende Plasma, so verkohlt die oberste Schicht. Der Kohlenstoff hat zum einen eine niedrige Wärmeleitfähigkeit, die tiefere Schicht erhitzt sich also langsamer und zum anderen verdampft er bei 3.642 Grad Celsius, ohne vorher zu schmelzen. Es verdampft ein Teil des Hitzeschutzschildes und dieser Teil nimmt den Großteil der Energie auf, die auf das Raumfahrzeug übergeht.

Vergleichen mit dem Hitzeschutzschild auf Basis von Beryllium war der ablative Schild leichter, er konnte einfacher in die gewünschte Form gebracht werden. Aber ein Schild dieser Größe war noch nie getestet worden. Das war die Aufgabe von Big Joe 1. Die Ausschreibung der Kapsel ging noch von dem Wärme­senken­prinzip aus und die suborbitalen Flüge setzten diesen Schild ein. Inzwischen favorisierte Max Faget aber das ablative Prinzip und wollte den Schild bei zwei Testflügen mit der Big Joe qualifizieren.

Big Joe StartBig Joe 1 setzte eine der ersten Atlas D, mit der Seriennummer 10D ein. Es war erst der sechste Flug einer Atlas D, zwei der vorhergehenden waren partielle Fehlschläge. Sie sollte ein Mockup der Mercury Kapsel, im Prinzip ein Massenmodell mit den Abmessungen der Kapsel und dem Hitzeschutzschild, auf eine ballistische Bahn bringen. Die Kapsel hatte keinen Rettungsturm und Retroraketen, aber schon Systeme, welche die Bergung erleichterten, wie Peilsender oder fluoreszierende Farbe, die beim Wassern freigesetzt wurde. 50 Sensoren unter der Oberfläche maßen Temperaturen und übertrugen sie zur Bodenkontrolle. Das automatische Kontrollsystem auf Basis von Wasserstoffperoxid gab es noch nicht. Eingesetzt wurde dafür Kaltgas mit geringerem Schub. Seitens der Air Force war es ein Testflug der Atlas, nur mit einer Nutzlast anstatt Ballast.

Zuerst verlief alles nach Plan, doch als die Boostertriebwerke der Atlas Brennschluss hatten, wurden sie nicht abgetrennt. Der Triebwerksblock wog über 3 t, mehr als die Trockenmasse der Restatlas mit dem Zentraltriebwerk betrug. Dieses musste nun mehr Masse bewegen und konnte die Zielbahn nicht erreichen. Zudem hatte das Zentraltriebwerk 14 s zu früh Brennschluss.

Die Kapsel wurde in zu geringer Höhe (140 anstatt 161 km) abgetrennt. Die Geschwindigkeit war um fast 1 km/s zu gering. Als Folge flog die Kapsel nur 2.292 km weit, rund 800 km von der geplanten Landestelle entfernt.

Die Kapsel begann sich erst 138 s nach der Abtrennung von der Atlas zu drehen, da es keine Trennraketen gab. Die Zeit wurde so hoch angesetzt, damit sie bei der Drehung nicht aus Versehen mit der Atlas kollidiert. Bedingt durch die niedrigere Gipfelhöhe und geringere Geschwindigkeit, hatte sie noch nicht die endgültige Wiedereintrittsposition erreicht, als das Wiedereintrittsprogramm mit dem 0,05 G Signal begann. Nun bewährte sich das Prinzip eines aerodynamischen Körpers, der ballistisch abbremst wird - die entstehenden Kräfte drehten die Kapsel, sodass sie von alleine die korrekte Ausrichtung einnahm. Das Lageregelungssystem dämpfte die dabei entstehenden Oszillationen etwas ab. 13 Minuten nach dem Start wasserte das Mockup.

Der Startzeitpunkt war so gelegt worden, dass die Kapsel im Zielgebiet nach Sonnenaufgang niederging, um möglichst viel Zeit mit Tageslicht für die Bergung zu haben. Das zahlte sich aus. Die Kapsel wurde durch ihren Peilsender und den grünen Farbstoff durch patrouillierende Flugzeuge gefunden und ein Zerstörer hielt auf die Position zu. Er konnte sie nach sieben Stunden bergen, da er über 160 km von der Landeposition entfernt war.

Die STG inspizierte den Hitzeschutzschild und sichtete die aufgezeichnete Telemetrie. Die Außenseite der Kapsel war durch die nicht optimale Lage beim Wiedereintritt leicht ramponiert, so waren die Buchstaben von "United States" auf der Oberfläche weitestgehend entfärbt. Strukturen, Instrumentierung, die Sequenzsteuerung und die Kühlsysteme hatten normal gearbeitet.

Es zeigte sich, das der Schild funktioniert hatte. Man konnte von der Abtragung auf die Belastung schließen, die der Schild bei der Rückkehr aus dem Orbit mit der höheren Geschwindigkeit ausgesetzt ist. Zwei Drittel der Stärke waren unangetastet. Die Pläne, einen Hitzeschutzschild aus Beryllium zu bauen, wurden daher aufgegeben und ein zweiter Test, der vorgesehen war, abgesagt. Die dafür vorgesehene Atlas (20D) wurde in das unbemannte Atlas-Able Programm transferiert.

Die STG lernte, dass der Schild für eine nominelle Mercurymission ausreichend dick war und alleine von den beim Wiedereintritt auftretenden Kräften in Position gehalten wurde. Der untere Teil der Hülle musste aber besser geschützt werden. Dort wurden die Kacheln aus Rene 41 durch Berylliumkacheln ersetzt. Eine Besorgnis blieb: Sollten die Retroraketen nicht oder nur eine zünden, so wäre der Wiedereintrittswinkel zu flach und der Hitzeschutzschild wäre nicht dick genug.

Für die USAF und Convair war der Test aber nicht erfolgreich. Es war das erste Mal, das eine Atlas ihre Boostertriebwerke nicht abwarf. Vorher verneinte Convair sogar, dass dies vorkommen konnte. Ursache war ein ausgefallener elektrischer Kontakt. Auch der vorzeitige Brennschluss des Zentraltriebwerks war eine Fehlfunktion. Offiziell ist der Flug daher seitens der Air Force als Fehlschlag eingestuft.

Little Joe 6 (4.10.1959)

Litte Joe 6 StartDie Nummerierung der Little Joe Flüge erfolgte nicht sequenziell, sondern nach Testvorhaben. Nach dem unfreiwilligen "Beach Abort" am 21.8.1959 wurde ein weiterer Testflug angesetzt, dessen Nummerierung an die fünf geplanten anschloss. Little Joe 6 war ein Test der Little Joe selbst, wobei Lasten erreicht wurden, die höher als bei einer realen Mission waren. Sowohl Kapsel wie Rettungsturm waren Dummys und fest mit der Little Joe verbunden. Weiterhin sollte der Einfluss von Seitenwinden bestimmt werden. Bei dieser Version wurde die komplexeste Kombination von vier Pollux-Boostern (zwei zündeten später) und vier Recruit eingesetzt. Nach 2,5 Minuten wurde die Rakete durch ein Selbstzerstörungskommando gesprengt.

Der Flug verlief erfolgreich. Man lernte mehr über den Windeinfluss und konnte entsprechend den Winkel für die folgenden Flüge anpassen. Es zeigte sich, dass Wind nur während der ersten 10 Sekunden die Rakete beeinflusst. Es gab leichte Schäden bei der Startplattform durch die Hitze, für die folgenden Starts wurde daher ein Schutz vor den Flammen, die beim Start auf die Plattform und das Gerüst schlugen, installiert. Einziges Vorkommnis war, dass die beiden später gezündeten Booster schon nach 9 bzw. 18 Sekunden durch die schon betriebenen Pollux gezündet wurden, anstatt nach 25 Sekunden.

Die Nutzlast war ein Massenmodell (Boilerplate) der Mercurykapsel. Eine Gipfelhöhe von 60 km und eine Weite von 127 km wurden erreicht.

Parameter

Wert

Abschusswinkel:

75 Grad

Startgewicht:

12.138 kg

Leergewicht:

5.185 kg

Brenndauer (Web):

25 s

Gipfelhöhe:

60 km

Zurückgelegte Distanz:

127 km

Flugdauer:

5 Minuten 11 s

Litte Joe 1A (4.11.1959)

Nachdem beim Start Little Joe 1 im August der Fluchtturm schon vor dem Start gezündet hatte, musste der Flug wiederholt werden. Das Ziel von Little Joe 1A war das gleiche wie bei Little Joe 1: die Zündung des Fluchtturms in der unteren Stratosphäre bei maximaler aerodynamischer Belastung. Die Rakete war dieselbe, sie kam beim Flug vom 21.8.1959 ja gar nicht erst zum Einsatz.

Für die niedrige Gipfelhöhe von nur etwa maximal 14 - 15 km reichten zwei Pollux Booster mit den obligatorischen vier Recruit. Diesmal klappte der Start problemlos. Als die Castor nach 30 s ausgebrannt waren, zündete der Fluchtturm nicht sofort, sondern erst nach 10 Sekunden. So erfolgte die Zündung des Fluchtturms in einer zu großen Höhe. Dadurch wurde nur eine maximale aerodynamische Belastung von 116 N/cm² erreicht. Ziel war eine Belastung von 690 N/cm² (1000 psi). Erneut musste der Test wiederholt werden.



Parameter

Wert

Little Joe Startgewicht:

12.134 kg

Little Joe Brennschlussgewicht:

5.185 kg

Davon Kapsel und Fluchtturm und Adapter:

1.194 kg

Angetriebene Phase:

23 s

Gesamtflugzeit:

8 Minuten 11 Sekunden

Gipfelhöhe:

14,4 km

Zurückgelegte Strecke:

17,6 km

Spitzengeschwindigkeit:

890 m/s

Maximale Beschleunigung:

16,9 g

Maximale aerodynamische Belastung:

11,6 bar


Miss SAM vor dem StartLittle Joe 2 (4.12.1959)

Little Joe 2 hatte die Aufgabe, Weltraumequipment zu testen und den Einfluss der Schwerelosigkeit auf Primaten (wozu auch der Mensch gehört) zu testen. Deswegen wurde der Rhesusaffe Sam in einem Container mitgeführt, in dem er fixiert war. Der Container wurde auf der Liege befestigt.

Sam war nicht sein Name, sondern die Abkürzung der School of Aviation Medicine. Es war schon vorgesehen, Primaten bei Redstone und Atlas Flügen mitzuführen. Doch die schon zu diesem Zeitpunkt absehbaren Programmverzögerungen führten dazu, dass die STG diesen Little Joe Flug nutzte. Das Biopack mit Lebenserhaltungssystem konnte Sam für 56 Stunden am Leben halten. Die Mercurykapsel war erneut ein Boilerplatte, also noch kein endgültiges Modell. Eine Fiberglashülle bildete ein luftdichtes Kompartiment, das Sam schützte. Die Aufgabe der Little Joe war es, den Rettungsturm bei Überschallgeschwindigkeit und niedrigem Außendruck auszulösen. Dazu wurde die Konfiguration mit vier Pollux-Boostern verwendet (dieselbe wie bei Little Joe 6, S. 248).

Teil

Gewicht

Rettungsturm:

462 kg, davon 107 kg Ballast

Befestigung Fluchtturm:

8,2 kg

Mercury Modell:

1.082 kg

Befestigung Kapsel:

24 kg

Little Joe:

18.173 kg

Startgewicht:

19.748 kg

Der Start war erfolgreich. Er wurde von den Astronauten Alan Shepard und Gus Grissom beobachtet. Die Instrumentierung zeichnete zahlreiche Parameter, vor allem über Bewegung und Geschwindigkeiten auf. Zehn wichtige Messwerte wurden übertragen, der Rest an Bord gespeichert. Vom Rhesusaffen wurden elf weitere biologische Messwerte übertragen.

Eine Gipfelhöhe von 279.000 Fuß, 85 km wurde erreicht, 3 Minuten 13 Sekunden lang herrschte Schwerelosigkeit. Die Höhe war bedeutend geringer als nach den Berechnungen. Eine Gipfelhöhe von 380.000 Fuß (115,8 km) und 4 Minuten Schwerelosigkeit sollten erreicht werden. Zum Teil ist der etwas flachere Startwinkel daran schuld, denn geplant war eine Neigung von 82 Grad zum Boden. Aufgrund der beim Start herrschenden Winde wurde die Neigung auf 78 Grad abgesenkt. Der Seitenwind während des Flugs führte zu einer weiteren Verflachung der Bahn.

Die Kapsel ging etwa 300 km von Wallops entfernt nieder und wurde nach 1 3/ 4 Stunden vom Zerstörer Borie geborgen. Alle Bergungssysteme wie SOFAR-Bombe, SARAH-Peilsignal und die Farbfreisetzung funktionierten. Ebenso entsprachen die Öffnungshöhen und Geschwindigkeiten der beiden Fallschirme den Vorgaben. Die Kapsel wasserte mit einer Geschwindigkeit von 9,1 m/s. Das entspricht einem freien Fall aus 4,3 m Höhe. Der Affe Sam hatte den Flug problemlos überstanden und zeigte normale Reaktionen.

Ereignis

Zeitpunkt

Zündung 4 Recruit + Castor 1+2:

0 s

Brennschluss Recruit:

2 s

Zündung Castor 3+4:

23 s

Brennschluss Castor 1+2:

30 s

Brennschluss Castor 3+4:

58 s in 29,3 km Höhe

Zündung Fluchtturm:

59 s

Abtrennung Fluchtturm:

69,4 s

Öffnung Pilotfallschirm:

372,5 s in ~ 6.100 m Höhe

Öffnung Hauptfallschirm:

408,2 s in ~ 3.100 m Höhe

Wasserung:

676 s, 313 km von Wallops Island entfernt.

Little Joe 1B StartLittle Joe 1B (21.1.1960)

Nun stand zum dritten Mal der Test des Fluchtturms bei MAX-Q an. Erneut wurde ein Rhesusaffe mitgeführt, diesmal ein weiblicher, getauft "Miss Sam". Der Grund war, dass der Test von Little Joe 1A nicht die Vorgabebelastung erreicht hatte, da der Fluchtturm zu spät zündete, sodass man ihn wiederholen wollte. In der Öffentlichkeit war das Entsenden eines Affen, auch wenn man nur die Stratosphäre erreichte, schon ein wichtiges Ereignis und "Miss Sam" überschattete so alle anderen Aspekte des Fluges.

Die Konfiguration war dieselbe wie bei Little Joe 1 und 1A: zwei Pollux-Booster unterstützt von vier Recruit. Nach nur 23 s waren beide Raketen ausgebrannt und nach 30 s wurde der Fluchtturm ausgelöst.

Der Flug verlief wie bei Little Joe 1A, nur startete diesmal der Fluchtturm in der korrekten Höhe. Eine aerodynamische Belastung von 1.070 psi (Little Joe 1A: nur 169 psi) wurde erreicht. Das war höher als die Vorgabe von 1.000 psi, rund 69 Bar.

Miss Sam wurde 45 Minuten nach der Wasserung aus ihrem Biopack befreit. Es gab es während des Fluges, nach Auslösen des Fluchtturms (gleichzeitig die höchste Belastung), 30 s lang keine Reaktionen von dem Affen, er war wahrscheinlich bewusstlos geworden.

Bei der späteren Auswertung der Daten und Videoaufnahmen zeigte sich ein Nystagmus (Augenzittern) nach Auslösen des Fluchtturms und vor dem Auftreffen auf dem Wasser, was Besorgnis hervorrief, wenn die Astronauten manuell den Fallschirm auslösen müssten, falls das automatische System versagt. Auch bei Testpersonen stellte man in Zentrifugentests bei hohem Beschleunigungen Nystagmus fest.

Zudem war das Lärmlevel in der Kapsel zu hoch. Sie war zwar noch ein Boilerplate, hatte aber schon Ausrüstung für den Test eingebaut. Es gab die Befürchtung, dass dieser Lärm die Kommunikation mit dem Piloten behindern könnte.

Damit war der Test bei maximaler aerodynamischer Belastung abgeschlossen worden. Da man nun schon vier von sechs bestellten Little Joe verbraucht hatte, orderte die STG an, dass ein siebter Little Joe, der schon gefertigt war, aber bisher für statische Tests der Struktur genutzt wurde, wiederaufbereitet wurde und so zum Einsatz kam. Ebenso hatte man alle Mercury Boilerplates verbraucht, der nächste Start würde der erste einer Mercurykapsel aus der Produktion sein.

Parameter

Wert

Little Joe Startgewicht:

12.134 kg

Little Joe Brennschlussgewicht:

5.185 kg

Davon Kapsel, Fluchtturm und Adapter:

1.194 kg

Angetriebene Phase:

23 Sekunden

Gesamtflugzeit:

8 Minuten 35 Sekunden

Gipfelhöhe:

15,2 km

Zurückgelegte Strecke:

19,2 km

Spitzengeschwindigkeit:

900 m/s

Maximale Beschleunigung:

4,5 g

Maximale aerodynamische Belastung:

69 bar

Beach Abort (9.5.1960)

In den Fünfziger Jahren kam es noch vor, dass Trägerraketen direkt nach dem Start versagten oder sogar bei einem Countdown explodierten. Der Fluchtturm musste daher fähig sein, von Meereshöhe aus und bei stehender Rakete die Kapsel in Sicherheit zu bringen. Dazu musste er eine Mindesthöhe erreichen, die ausreicht, dass sich der Fallschirm entfaltet, damit er die Kapsel wirksam abbremst. Ob der Fluchtturm dies kann, wurde beim Beach Abort Test überprüft.

Bei dem Test auf Wallops Island wurde erstmals eine Serienkapsel eingesetzt, anstatt eines Prototyps oder eines Massemodells. Kapsel und Fluchtturm wurden schräg montiert. Der Fluchtturm brachte die Kapsel in eine Bahn mit einer maximalen Höhe von 752 m und einer Weite von 1,7 km. Der Fallschirm entfaltete sich und die Kapsel wurde 17 Minuten nach dem Test geborgen. Einziges Vorkommnis war, dass sich der Fluchtturm nach Abtrennung nicht so weit von der Kapsel entfernt wie geplant.

Im Prinzip konnte man schon den ersten Little Joe 1 Test, neun Monate vorher als unfreiwilligen Beach Abort ansehen. Doch damals öffnete sich der Fallschirm nicht, sodass der Test nötig war.

Parameter

Wert

Maximale Höhe:

752 m

Weite:

1.700 m

Dauer:

1 Minute 16 s

Geschwindigkeit:

434 m/s*

*: Die von der NASA angegebene Geschwindigkeit ist viel höher als die maximal durch die Rettungsrakete erreichbare und passt auch nicht zur geringen Spitzenhöhe. Wahrscheinlicher sind 434 ft/s das sind 132 m/s. Ein Atlas Fluchtturm konnte die Kapsel um 155 m/s beschleunigen.

Little Joe 5 (8.11.1960)

Die lange Pause zwischen dem letzten und dem nächsten Little Joe Flight lag daran, dass nun die erste Kapsel aus der Produktion getestet wurde. Der Fluchtturm war nach den Tests bei maximaler Belastung (Litte Joe 1) und bei der Geschwindigkeit und Höhe einer Redstone kurz vor dem Brennschluss schon qualifiziert. Nun ging es darum, zu sehen, wie die Mercurykapsel mit den Belastungen einer Abtrennung bei Durchqueren von Max-Q fertig werden würde.

Für diesen Test wurden zwei Castor und vier Recruit eingesetzt, also nahezu die gleiche Konfiguration wie bei Little Joe 1, nur diesmal mit den moderneren Castoren anstatt den Pollux-Boostern. Das senkte etwas die maximale Beschleunigung ab und erhöhte die Brenndauer der Little Joe um 3 s.

Der Flug war ein kompletter Fehlschlag. 16 s nach dem Abheben, während die Castoren noch arbeiteten, zündete die Rettungsrakete vorzeitig. Mehr noch: Die Kapsel mit der Produktionsnummer 3 löste sich dabei nicht von der Little Joe und beide versanken nach 2 Minuten 22 s zusammen im Atlantischen Ozean. Auch dieser Flug musste wiederholt werden. Dabei war die genaue Ursache der vorzeitigen Auslösung durch ASIS noch nicht einmal bekannt.

Parameter

Wert Vorgabe

Wert aktuell

Startgewicht:

17.897 kg

17.897 kg

Brennschlussgewicht:

5.688 kg

10.586 kg

Höhe

16,1 km

16,2 km

Flugweite

20,4 km

22,4 km

Maximaler Druck

67 bar

123,1 bar

Geschwindigkeit

456 m/s

794 m/s

Little Joe 5A (18.3.1961)

Das Scheitern des Little Joe 5 Flugs führte zur erneuten Wiederholung des Fluges. Dies geschah erst nach der zweiten Redstone-Mission, weniger als zwei Monate vor dem ersten bemannten Flug.

Man hatte die Mercurykapsel noch besser instrumentiert, um dem Versagen des Fluchtturms auf die Spur zu kommen. Erneut sollte ein Abbruch eines Atlas Starts bei Max-Q simuliert werden:

Parameter

Little Joe 5A

Mercury Atlas

Max-Q erreicht nach Abheben:

34,4 s

58,6 s

Höhe:

9.437 m

10.455 m

Maximaler Druck:

67,0 bar

67,1 bar

Geschwindigkeit:

Mach 1,52

Mach 1,58

Winkel zur Erdoberfläche:

48,6°

54,6°

Doch erneut zündete der Fluchtturm nach 19 s vorzeitig. Die Bodenkontrolle sandte nach 35 s das Signal zum Abbrechen des Aborts, worauf die Verbindung zwischen Kapsel und Fluchtturm durchtrennt wurde. Da die Rettungsrakete aber nach 1,42 s ausgebrannt war, konnte der ausgebrannte Fluchtturm die Kapsel nicht mehr wegziehen. Sie blieb mit der Litte Joe verbunden, nur der Fluchtturm wurde abgetrennt. Das Raumschiff sollte nun nach Brennschluss der Little Joe durch die Trennraketen abgetrennt werden. Doch ihr Schub ist klein. Damit die Abtrennung sauber gelingt, musste sie im Gipfelpunkt erfolgen, wenn die Atmosphäre am dünnsten ist. Dort herrscht der geringste Luftwiderstand und die Geschwindigkeit der Kombination ist am kleinsten.

Das Kommando, die Trennraketen zu feuern, kam jedoch nach 43 s, noch vor dem Gipfelpunkt, sodass die Trennung nicht sauber gelang. Die Kapsel taumelte und wäre fast mit der Little Joe kollidiert. Die Retroraketen und Trennraketen wurden durch die zentrifugalen Kräfte abgerissen, ebenso der Zylinder mit den Antennen, worauf sich die darunter liegenden Fallschirme öffneten. Die Kapsel sank nun an ihren Fallschirmen herab. Die Fallschirme waren durch das Vorkommnis kaum beschädigt, wie eine Inspektion nach der Landung ergab. Sie hatten die sechsfache Nominalbelastung überstanden.

Litte Joe 5BIn 3.000 m Höhe wurde durch die Drucksensoren der Landesack zur Reduktion des Aufpralls ausgefahren. Bei der Landung gab es das nächste Vorkommnis: Die Fallschirme lösten sich nicht von der Kapsel. Damit konnte die Kapsel #14 nicht durch einen Hubschrauber geborgen werden. Ein Schiff erreichte sie nach einer Stunde, da sie auch 15 km von der geplanten Position entfernt niederging.

Eine Inspektion ergab, dass die Kapsel den Flug erstaunlich gut überstanden hatte. Nur eine Kachel war abgelöst worden. Der Hitzeschutzschild war ebenfalls beschädigt, vor allem durch die um 60 Prozent höhere Aufprallgeschwindigkeit auf dem Wasser. Die Kapsel wurde repariert, mit neuen Sensoren versehen und für den Test bei LJ-5B erneut eingesetzt.

Immerhin hatte sich die bessere Instrumentierung gelohnt. Aufgrund der Daten konnte man die gemeinsame Ursache des vorzeitigen Abbruchs bei beiden Flügen feststellen. Die aerodynamischen Kräfte waren am Adapter zur Little Joe so groß, dass sie zur Deformation des Adapters führten. Das täuschte die Sensoren, welche den Fluchtturm auslösten. Eine Verstärkung des Adapters sollte das Problem lösen. So kam es wie bei Little Joe 1 zu einer dritten Auflage des Tests. Der Flug wurde als teilweise erfolgreich eingestuft.

Parameter

Wert

Vorgabe

Gipfelhöhe:

12,3 km

14 km

Weite:

28,8 km

15 km

Maximaler Druck:

109 bar

67,0 bar

Fallschirmöffnung:

12,2 km

6,1 km

Maximale Beschleunigung:

8 g

6 g

Dauer:

22 Min 2 s

~ 9 Min.

Little Joe 5B (28.4.1961)

Beim dritten Anlauf klappte endlich auch die Qualifizierung des Fluchtturms auf einer Mercurykapsel, die aus der laufenden Produktion stammte. Es war die Kapsel #14, die schon bei Little Joe 5A zum Einsatz kam.

Der Flug war der letzte Start im Little Joe Programm. Diesmal konnte ihn die NASA nicht wiederholen. Sie hatte alle sieben Little Joe Gehäuse verbraucht. Die Mission war im wesentlichen die gleiche, wie bei den beiden vorherigen Flügen: ein steiler Aufstieg mit einer Gipfelhöhe von etwa 13,6 km. Auslösung des Fluchtturms bei Max-Q, etwa 10 s nach Überschreiten der Web-Burntime und 5 s nach Verlöschen des Castors.

Schon nach dem Abheben war klar, dass einer der beiden Castor nicht gezündet hatte. Auf dem Bild ist dies deutlich an der nur diffusen Flamme des Castors zu sehen. Mit halbiertem Schub und erheblich höherer Brennschlussmasse betrug die Maximalhöhe nur 4,45 km anstatt 13,7 km. Die folgende Sequenz verlief wie erwartet. 33 s nach dem Abheben löste der Fluchtturm aus und trennte die Kapsel sauber ab. Bei der Kapsel lief das weitere Programm wie vorgegeben ab, nur eben schneller, da schon bei der Abtrennung die Auslösehöhe für den Pilotfallschirm unterschritten war. Durch die niedrige Geschwindigkeit trug der Wind die Kapsel zu einem 3 km weiter entfernten Landepunkt. Sie wurde durch einen Helikopter geborgen.

Eine Inspektion der Telemetrie und der Kapsel ergab, dass sie zwar nicht die vorgegebene Höhe erreichte, aber dadurch sogar noch größeren Kräften ausgesetzt war, als vorgesehen: 1.920 anstatt 990 Pfund/Inch². Da das Trennprogramm reibungslos ablief und auch die Änderungen im ASIS und der Befestigung der Kapsel sich bewährt hatten, erklärte die STG den Flug für teilweise erfolgreich und die Mercury Kapsel als qualifiziert für bemannte Einsätze. Nun musste nur noch die Atlas qualifiziert werden. Zufrieden konnte man mit dem "Little Joe"-Programm allerdings nicht sein. Von acht Starts waren nur vier voll erfolgreich.

Bücher vom Autor

Es gibt von mir vier Bücher zum Thema bemannte Raumfahrt. Alle Bücher beschäftigen vor allem mit der Technik, die Missionen kommen nicht zu kurz, stehen aber nicht wie bei anderen Büchern über bemannte Raumfahrt im Vordergrund.

Das erste bemannte Raumfahrtprogramm der USA, das Mercuryprogramm begann schon vor Gründung der NASA und jährt sich 2018 zum 60-sten Mal. Das war für mich der Anlass, ein umfangreiches (368 Seiten) langes Buch zu schreiben, das alle Aspekte dieses Programms abdeckt. Der Bogen ist daher breit gestreut. Es beginnt mit der Geschichte der bemannten Raumfahrt in den USA nach dem Zweiten Weltkrieg. Es kommt dann eine ausführliche technische Beschreibung des Raumschiffs (vor 1962: Kapsel). Dem schließt sich ein analoges Kapitel über die Technik der eingesetzten Träger Redstone, Little Joe und Atlas an. Ein Blick auf Wostok und ein Vergleich Mercury bildet das dritte Kapitel. Der menschliche Faktor - die Astronautenauswahl, das Training aber auch das Schicksal nach den Mercurymissionen bildet das fünfte Kapitel. Das sechs befasst sich mit der Infrastruktur wie Mercurykontrollzentrum, Tracking-Netzwerk und Trainern. Das umfangreichste Kapitel, das fast ein Drittel des Buchs ausmacht sind natürlich die Missionsbeschreibungen. Abgeschlossen wird das Buch durch eine Nachbetrachtung und einen Vergleich mit dem laufenden CCDev Programm. Dazu kommt wie in jedem meiner Bücher ein Abkürzungsverzeichnis, Literaturverzeichnis und empfehlenswerte Literatur. Mit 368 Seiten, rund 50 Tabellen und 120 Abbildungen ist es das bisher umfangreichste Buch von mir über bemannte Raumfahrt.

Mein erstes Buch, Das Gemini Programm: Technik und Geschichte gibt es mittlerweile in der dritten, erweiterten Auflage. "erweitert" bezieht sich auf die erste Auflage die nur 68 Seiten stark war. Trotzdem ist mit 144 Seiten die dritte Auflage immer noch kompakt. Sie enthält trotzdem das wichtigste über das Programm, eine Kurzbeschreibung aller Missionen und einen Ausblick auf die Pläne mit Gemini Raumschiffen den Mond zu umrunden und für eine militärische Nutzung im Rahmen des "Blue Gemini" und MOL Programms. Es ist für alle zu empfehlen die sich kurz und kompakt über dieses heute weitgehend verdrängte Programm informieren wollen.

Mein zweites Buch, Das ATV und die Versorgung der ISS: Die Versorgungssysteme der Raumstation , das ebenfalls in einer aktualisierten und erweiterten Auflage erschienen ist, beschäftigt sich mit einem sehr speziellen Thema: Der Versorgung des Raumstation, besonders mit dem europäischen Beitrag dem ATV. Dieser Transporter ist nicht nur das größte jemals in Europa gebaute Raumschiff (und der leistungsfähigste Versorger der ISS), es ist auch ein technisch anspruchsvolles und das vielseitigste Transportfahrzeug. Darüber hinaus werden die anderen Versorgungsschiffe (Space Shuttle/MPLM, Sojus, Progress, HTV, Cygnus und Dragon besprochen. Die erfolgreiche Mission des ersten ATV Jules Verne wird nochmals lebendig und ein Ausblick auf die folgenden wird gegeben. Den Abschluss bildet ein Kapitel über Ausbaupläne und Möglichkeiten des Raumfrachters bis hin zu einem eigenständigen Zugang zum Weltraum. Die dritte und finale Auflage enthält nun die Details aller Flüge der fünf gestarteten ATV.

Das Buch Die ISS: Geschichte und Technik der Internationalen Raumstation ist eine kompakte Einführung in die ISS. Es wird sowohl die Geschichte der Raumstation wie auch die einzelnen Module besprochen. Wie der Titel verrät liegt das Hauptaugenmerk auf der Technik. Die Funktion jedes Moduls wird erläutert. Zahlreiche Tabellen nehmen die technischen Daten auf. Besonderes Augenmerk liegt auf den Problemen bei den Aufbau der ISS. Den ausufernden Kosten, den Folgen der Columbia Katastrophe und der Einstellungsbeschluss unter der Präsidentschaft von George W. Bush. Angerissen werden die vorhandenen und geplanten Transportsysteme und die Forschung an Bord der Station.

Durch die Beschränkung auf den Technischen und geschichtlichen Aspekt ist ein Buch entstanden, das kompakt und trotzdem kompetent über die ISS informiert und einen preiswerten Einstieg in die Materie. Zusammen mit dem Buch über das ATV gewinnt der Leser einen guten Überblick über die heutige Situation der ISS vor allem im Hinblick auf die noch offene Versorgungsproblematik.

Die zweite Auflage ist rund 80 Seiten dicker als die erste und enthält eine kurze Geschichte der Raumstationen, die wesentlichen Ereignisse von 2010 bis 2015, eine eingehendere Diskussion über die Forschung und Sinn und Zweck der Raumstation sowie ein ausführliches Kapitel über die Versorgungsraumschiffe zusätzlich.

Das bisher letzte Buch Skylab: Amerikas einzige Raumstation ist mein bisher umfangreichstes im Themenbereich bemannte Raumfahrt. Die Raumstation wurde als einziges vieler ambitioniertes Apollonachfolgeprojekte umgesetzt. Beschrieben wird im Detail ihre Projektgeschichte, den Aufbau der Module und die durchgeführten Experimente. Die Missionen und die Dramatik der Rettung werden nochmals lebendig, genauso wie die Bemühungen die Raumstation Ende der siebziger Jahre vor dem Verglühen zu bewahren und die Bestrebungen sie nicht über Land niedergehen zu lasen. Abgerundet wird das Buch mit den Plänen für das zweite Flugexemplar Skylab B und ein Vergleich mit der Architektur der ISS.  Es ist mein umfangreichstes Buch zum Thema bemannte Raumfahrt. Im Mai 2016 erschien es nach Auslaufen des Erstvertrages neu, der Inhalt ist derselbe (es gab seitdem keine neuen Erkenntnisse über die Station), aber es ist durch gesunkene Druckkosten 5 Euro billiger.

Mehr über diese und andere Bücher von mir zum Thema Raumfahrt finden sie auf der Website Raumfahrtbücher.de. Dort werden sie auch über Neuerscheinungen informiert. Die Bücher kann man auch direkt beim Verlag bestellen. Der Versand ist kostenlos und wenn sie dies tun erhält der Autor auch noch eine etwas höhere Marge. Sie erhalten dort auch die jeweils aktuelle Version, Bei Amazon und Co tummeln sich auch die Vorauflagen.


© des Textes: Bernd Leitenberger. Jede Veröffentlichung dieses Textes im Ganzen oder in Auszügen darf nur mit Zustimmung des Urhebers erfolgen.
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