ÖKOLOGIE

Raumschiff Erde

Vergleich: Raumschiff Apollo XIII – Raumschiff Erde

Die Landung des Raumschiffes Apollo XIII auf dem Mond war für 19 Uhr Ostküstenzeit vorgesehen, doch die Mondlandefähre von Apollo 13 kam nie dort an, denn während sich das Raumschiff dem Mond näherte, zerstörte eine Explosion das wichtigste Lebenserhaltungssystem an Bord. So musste die Mondlandefähre als "Rettungsboot" herhalten, um die Astronauten sicher zur Erde zurückzubringen. Drei Tage lang beherrschte der dramatische Rückflug die Aufmerksamkeit der ganzen Welt, bis die drei Astronauten aus dem lebensfeindlichen Weltraum zur Erde zurückgekehrt waren. Die Nationen ließen ihre Sorgen und Konflikte kurzfristig außer acht und boten Beistand und Hilfe an. Als es ums Überleben ging, war die Welt sich einig, wenn auch nur für diese kurze Zeit.

Die Geschichte von Apollo 13 ist nicht nur ein Beispiel menschlichen Mutes und Einfallsreichtums angesichts einer drohenden Katastrophe, sondern auch ein hervorragendes Bild der Lage, in der sich das "Raumschiff Erde" seit Beginn der weltweiten Industrialisierung befindet. Unser globales Lebenserhaltungssystem, das uns mit Luft, Wasser, Nahrung und Energie versorgt, wird gegenwärtig durch Umweltverschmutzung, schlechtes Management und eine ständig wachsende Weltbevölkerung übermäßig beansprucht.

Es ist an der Zeit, die Warnsignale, die bereits an verschiedenen Orten zu beobachten sind, ernstzunehmen; als Beispiele seien nur die alarmierend schnell fortschreitende Erosion guter Ackerböden und die sterbenden Wälder in den Industrieregionen genannt.

[1] Der Countdown:

Geplant war Apollo 13 als ein zehn Tage dauernder Einsatz: je drei Tage für den Hin- und Rückflug und vier Tage für die Mondumkreisungen, während derer die Landefähre als Auftakt für einen 33stündigen Aufenthalt weich auf der Mondoberfläche landen sollte. Für die Zeit auf dem Mond waren zwei Erkundungsgänge von je vier bis fünf Stunden Dauer vorgesehen, um Messinstrumente aufzustellen und Felsbrocken (geplant waren etwa 50 Kilogramm) einzusammeln. Zum ersten Mal sollte ein Bohrgerät benutzt werden, um der felsigen Oberfläche Proben zu entnehmen. Ebenfalls erstmalig war beabsichtigt, farbige Fernsehbilder zur Erde zu senden. Die Landung war für das Gebiet Fra Mauro vorgesehen, das nach einem Mönch des 15. Jahrhunderts, einem Geographen und Kartographen, benannt ist. Es handelt sich bei diesem Gebiet um ein flachwelliges Gelände am Fuße eines Berglandes mit zahlreichen Kratern. Man vermutet, dass die Felsen dort die ältesten auf dem Mond überhaupt sind und vielleicht sogar aus der Entstehungszeit dieses unbelebten Himmelskörpers stammen.

Am 11. April 1970 wurde Apollo 13 als fünftes Raumschiff in der Serie der Apollo-Mondmissionen von Cape Canaveral in Florida aus gestartet. Ein knappes Jahr zuvor, in der Nacht vom 20. zum 21. Juli 1969, hatte Neil Armstrong, während er aus der Mondlandefähre von Apollo 11 stieg und als erster Mensch den Mond betrat, seine historischen Worte gesprochen: "Ein kleiner Schritt für einen Menschen, ein gewaltiger Sprung für die Menschheit." Im November 1969 gelang dann Apollo 12 die zweite erfolgreiche Landung auf dem Mond. Die während dieser Missionen gemachten Aufnahmen der Erde zeigten uns, wie einzigartig und schön unser Planet ist und wie zerbrechlich und allein im Weltraum er erscheint. Diese Bilder trugen ihren Teil dazu bei, dass 1970 in den USA der erste "Tag der Erde" (Earth Day) ausgerufen wurde und dass sich das Augenmerk der Welt verstärkt auf die Gefährdung unseres Lebensraumes und andere Bedrohungen richtete.

Das Raumschiff Apollo 13 bestand aus drei Einheiten:

1) der Antriebs- und Versorgungseinheit (Betriebseinheit) mit den großen Raketentriebwerken, den Brennstoffzellen und anderen lebenswichtigen Anlagen für die Strom-, Sauerstoff- und Wasserversorgung,

2) der Kommandokapsel mit dem Namen Odyssey als Heim der Astronauten und

3) der Mondlandefähre Aquarius, die sich für den kurzen Ausflug zur Mondoberfläche und zurück von der Kommandoeinheit trennen sollte.

Drei Astronauten saßen in der Kommandokapsel, als Apollo 13 an jenem schönen Morgen in Florida seine Reise antrat: Captain James A. Lovell, der Kommandant, Fred W. Haise jr., der Pilot der Landefähre, und John L. Swigert jr., der als Pilot der Kommandokapsel erst im letzten Moment als Ersatzmann in das Apollo-Team gekommen war. Swigert nahm den Platz von Lieutenant Commander T. K. Mattingly ein, der sich möglicherweise mit Röteln infiziert hatte und vielleicht während des Fluges daran erkrankt wäre.

Bild: Lovell, Haise und Swigert

Countdown und Start von Apollo 13 verliefen problemlos. Kurz vor dem Verlassen der Erdumlaufbahn kommentierte Captain Lovell: "Schön, wieder hier oben zu sein." Lovell hatte bereits mit Apollo 8 den Mond umkreist. Während der folgenden beiden Tage verlief der Flug ohne Probleme und derart routiniert, dass die Medien ihr Interesse daran verloren und sich anderen Ereignissen zuwandten. Am Abend des zweiten Tages, nach einer Fernsehübertragung aus dem Inneren des Raumschiffes, schloss Lovell die Sendung mit den Worten: "Die Mannschaft von Apollo 13 wünscht allen Zuschauern einen schönen Abend. Wir beenden hier gerade unsere Inspektion und werden uns einen angenehmen Feierabend in der Odyssey machen."

[2] Die Explosion:

Am 13. April, als das Raumschiff sich dem Mond näherte, ereignete sich um 22.08 Uhr eine Explosion in der Antriebs- und Versorgungseinheit. Auf auf der Schalttafel leuchteten in der Kommandokapsel die Alarmsignale auf. Swigerts Stimme klang scharf: "Wir haben ein Problem hier oben." Im Raumfahrtzentrum in Houston antwortete Bodensprecher Jack Lousma: "Bitte wiederholen." Captain Lovell erwiderte, es habe gerade einen Spannungsabfall in einer der beiden Hauptstromversorgungen gegeben, und fügte hinzu: "Es hat außerdem ziemlich heftig geknallt." Dann fiel der Druck in einem der beiden Sauerstofftanks der Versorgungseinheit auf null ab, und im anderen Tank begann er ebenfalls zu sinken. Sehr schnell war klar, dass die Explosion einen oder sogar beide Tanks aufgerissen hatte. Die Astronauten sahen das kostbare Gas seitlich aus der Versorgungseinheit entweichen. Zwei der drei Brennstoffzellen ließen in ihrer Leistung ebenfalls sehr rasch nach, da sie für die Stromerzeugung Sauerstoff benötigten.

Alle Gedanken an eine Mondlandung wurden nun aufgegeben. Im Kontrollzentrum verfielen Mitarbeiter und Computer in eine fieberhafte Aktivität, um Rettungsmaßnahmen auszuarbeiten, wobei die Mondlandefähre mit ihrem unabhängigen Versorgungssystem als "Rettungsboot" dienen sollte. So wurde kurz nach Mitternacht die umfangreichste und weitreichendste Rettungsaktion der Geschichte in Szene gesetzt, mit mehr als tausend Beteiligten im Kontrollzentrum in Houston und noch unzähligen weiteren auf Schiffen im Pazifik, wo die Astronauten schließlich würden landen müssen.

Es war nicht sofort klar, wie lange die Kommandokapsel noch benutzbar sein würde. Die ankommenden Informationen hinsichtlich noch vorhandener "Verbrauchsgüter" waren zu unvollständig, um einschätzen zu können, wie viel Zeit überhaupt zur Verfügung stand, um die Astronauten sicher zur Erde zurückzuholen. Während versucht wurde, aus den bruchstückhaften Nachrichten ein klares Bild zu gewinnen, verging wertvolle Zeit. An dieser Stelle sollten wir uns daran erinnern, dass wir uns auf der Erde in einer ganz ähnlichen Situation befinden: Weder verfügen wir über vollständige Kenntnisse hinsichtlich unserer lebenserhaltenden "Verbrauchsgüter", noch verstehen wir, wie sie sich gegenseitig beeinflussen. Wir wissen auch nicht, wie viel Zeit uns auf Erden bliebe, sollte sich eine atomare Katastrophe ereignen.<

Lovell und Haise zogen in die Mondlandefähre um und schalteten deren Strom- und Sauerstoffversorgung ein. Swigert blieb in der Kommandokapsel zurück, wobei er über einen von einem Raumanzug abgetrennten Schlauch mit Sauerstoff aus der Landefähre versorgt wurde. Auf die gleiche Art erhielten die Astronauten mittels eines behelfsmäßig verlegten Verlängerungskabels zunächst die Stromversorgung aufrecht.

Glücklicherweise gelang es, das Raumschiff zur Rückseite des Mondes und von dort dann weiter zur Erde zu lenken. Man setzte die Raketenmotoren der Mondlandefähre ein, weil man nicht riskieren wollte, das eventuell beschädigte Haupttriebwerk in der Antriebseinheit zu zünden. Alle vier erforderlichen Zündungen erfolgten reibungslos.

Während des drei Tage dauernden Rückfluges versuchten die Astronauten, so sparsam wie möglich mit ihren knappen Strom- und Sauerstoffvorräten umzugehen. Es war eine sehr unangenehme Zeit, da die Temperatur in der Kabine fast auf den Gefrierpunkt sank. Kohlendioxid erreichte eine gefährliche Konzentration im Inneren der Landefähre, denn der Vorrat an Lithiumhydroxid, welches das Kohlendioxid absorbieren sollte, war nur für die begrenzte Zeit der Mondlandung berechnet. Ein behelfsmäßig verlegter Schlauch sorgte für den Anschluss an die Lithiumhydroxidkanister in der Kommandokapsel.

Als das Raumschiff die Erdatmosphäre erreichte, war noch genügend Energie vorhanden, um die Batterien der Odyssey aufzuladen, so dass die Besatzung dorthin zurückkehren konnte. Die Antriebseinheit und die Mondlandefähre wurden abgesprengt, und die zurückbleibende Kommandokapsel sank an Fallschirmen abwärts den wartenden Schiffen entgegen.

Später fragten sich die Abergläubischen unter uns, warum die NASA dem ganzen Unternehmen die Nummer 13 gegeben hatte. Da die Antriebs- und Versorgungseinheit nicht zur Erde zurückkehrte, konnte die Ursache der Explosion nie vollständig geklärt werden. Die NASA gab bekannt, dass die wahrscheinliche Ursache ein Kurzschluss gewesen sei, entweder in einem Ventilator in einem der Sauerstofftanks oder in der dazugehörenden Verkabelung. Man ordnete eine sofortige Abwandlung der Konstruktion an - die Ventilatoren wurden entfernt und die Verkabelung geändert. Während der folgenden fünf Mondflüge - Apollo 18 war der letzte - gab es keine weiteren Probleme mit den Sauerstofftanks.

Ein paar Schwierigkeiten, die während des Rückfluges aufgetreten waren, kamen noch ans Licht. Durch auslaufendes Wasser bekamen die Astronauten nasse Füße, und die wachsende Urinmenge schaffte ein weiteres Problem in der überfüllten Mondlandefähre. Dies erinnert uns an das Problem der Abfallbeseitigung in einer übervölkerten Großstadt. Da das Ablassen des Urins in den Weltraum durch den auftretenden Rückstoß eventuell eine Kursveränderung nach sich gezogen hätte, wurde er in Plastikbeuteln gesammelt, die sich für andere Zwecke an Bord befanden. Fraglich war auch, was mit den dreieinhalb Kilogramm Plutonium zu tun war, die eigentlich auf dem Mond hätten bleiben sollen, um dort Versuchsaufbauten mit Energie zu versorgen. Hier mag man an die ungelösten Probleme denken, die beim Umgang mit radioaktiven Abfällen auf der Erde entstehen. Am Ende entschloss man sich, das Plutonium mitsamt der abgesprengten Mondlandefähre im Pazifik zu versenken. Und so liegt nun irgendwo in den Tiefen des Ozeans ein radioaktiv strahlendes Mahnmal des vom Pech verfolgten Raumschiffes Apollo 13.

[3] Unterschiede zwischen den Lebenserhaltungssystemen eines Raumschiffes und der Erde:

Die Lebenserhaltungssysteme, die man bisher in der bemannten Raumfahrt verwendet hat, sind mechanisch gesteuerte "Speichersysteme". Zum größten Teil werden lebensnotwendige Güter wie zum Beispiel Sauerstoff und Nahrung auf der Erde hergestellt, an Bord gespeichert und nicht - wie es auf der Erde der Fall ist - laufend neu erzeugt. Entsprechend werden Abfallprodukte wie Kohlendioxid und Urin nicht wiederverwertet, sondern (in chemisch gebundener Form) gelagert. Im Gegensatz zu einem Raumschiff ist die Erde bioregenerativ: Pflanzen, Tiere und vor allem Mikroorganismen wirken zusammen, um die natürlichen Lebensgrundlagen fortlaufend zu regenerieren, wiederzuverwerten und zu steuern.Da aber das Lebenserhaltungssystem der Erde nicht vom Menschen geschaffen ist und aus einem komplexen Verbund von Teilsystemen besteht, haben wir kein klares Bild davon, wie das Ganze funktioniert. Bisher sind alle Versuche fehlgeschlagen, ein bioregeneratives Lebenserhaltungssystem zu entwickeln, welches eine größere Anzahl von Menschen im Weltraum ohne "Nabelschnur" zur Erde versorgen könnte. Insofern ist unser Aufenthalt im All durch die Mengen lebenserhaltender "Verbrauchsgüter", die an Bord mitgenommen werden können, zeitlich begrenzt.

Im Jahre 1987 hat man mit der Konstruktion einer experimentellen, auf der Erde verbleibenden "Raumkapsel" begonnen, die zumindest teilweise in der Lage sein soll, Abfallprodukte wieder in den biologischen Kreislauf zurückzuführen. Man hat sie Biosphere Il genannt ("Biosphäre I" ist die Erde). Sie schließt - unter Glas - etwa 8000 Quadratmeter einer Umwelt ein, die sich aus künstlich geschaffenen sowie natürlich entstandenen, teils unbeeinflussten, teils landwirtschaftlich genutzten Geländeanteilen zusammensetzt. Acht Personen als "Besatzung" wurden zusammen zwei Jahre lang mit der Sonne als einziger Energiequelle und ohne Austausch von Materialien mit der Außenwelt dort leben können. Ein Informationsaustausch mit der Umgebung (zum Beispiel über Radio und Fernsehen) war möglich, so als sei die Kapsel tatsächlich in den Weltraum geschickt worden. Das Experiment hat Anfang 1991 begonnen.

Das Projekt schlug fehl. Über die Erkenntnisse aus solchen Projekten wie Biosphere II hinaus müssen wir jedoch noch viel darüber lernen, wie die gegenwärtigen realen Lebenserhaltungssysteme unserer Erde, also von Biosphäre I, funktionieren. Mit diesem Wissen können wir nicht nur die Qualität jener Systeme erhalten und pflegen, sondern vielleicht eines Tages auch autarke Raumschiffe bauen und sogar daran denken, Raumkolonien großen Stils zu errichten. Noch wichtiger wird es allerdings sein, zu verstehen, wie die lebenserhaltenden und für uns "kostenlosen" (nicht mit einem Preisschild versehenen und als selbstverständlich hingenommenen) Güter und Dienstleistungen, die uns die natürliche Umwelt zur Verfügung stellt, funktionieren.

Im weitesten Sinne liefert die Ökologie somit den Hintergrund für ein Verständnis von Biosphere I, unserer Welt, die uns (noch) erträgt.

Quelle: Odum E.: "Prinzipien der Ökologie", Spektrum
Bilder: NASA;

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