Weltraumfahrt , auch Raumfahrt genannt, ist die Entsendung unbemannter und bemannter Flugkörper in den Weltraum und zu anderen Himmelskörpern. Die Weltraumfahrt setzt das Vorhandensein von Antriebseinrichtungen voraus, die sich im luftleeren Weltraum fortbewegen können. Ein derartiges Fortbewegungsmittel ist die nach dem Rückstoßprinzip arbeitende Rakete. Die in den Raketen freigesetzte Energie wird beim Raumflug in erster Linie für die Überwindung des irdischen Schwerefeldes benötigt. Die Schwerewirkung (Gravitation) eines Körpers ist proportional seiner Masse; sie nimmt mit dem Quadrat der Entfernung vom Mittelpunkt des Körpers ab. Um das Schwerefeld der Erde (auf einer Parabelbahn) verlassen zu können, muß ein Objekt auf die Fluchtgeschwindigkeit von rund 11,2 km/s (2. kosmische Geschwindigkeit) beschleunigt werden. Bei niedriger Geschwindigkeit bleibt der Raumflugk& uml;rper im Schwerefeld der Erde. Bei einer Geschwindigkeit kleiner als 11,2 km/s, aber größer als 7,9 km/s (1. kosmische Geschwindigkeit) bewegt sich der Satellit auf einer elliptischen Flugbahn um die Erde. Bei rund 7,9 km/s bewegt er sich auf einer Kreisbahn um die Erde, ist seine Geschwindigkeit niedriger, so kehrt der Flugkörper wieder zur Erde zurück. Bei Raumflugmissionen, die über die Satellitenbahn hinausführen, werden die letzte Stufe der Trägerrakete und die Nutzlast im allgemeinen zunächst in eine Satellitenbahn gebracht. Hier wird nach einer bestimmten Verweilzeit das Triebwerk der letzten Stufe erneut gezündet, um die Nutzlast aus der "Parkbahn" heraus auf Fluchtgeschwindigkeit zu bringen. Auf diese Weise lassen sich die hohen Anforderungen hinsichtlich Richtung und Einschußgeschwindigkeit in eine Flugbahn zu einem anderen Himmelskörper leichter erreichen als bei einer unmittelbaren Beschleunigung von der Erdoberfl auml;che weg auf Fluchtgeschwindigkeit. Nachdem ein Raumflugkörper seine Umlauf bzw. Fluchtgeschwindigkeit erreicht hat, vollzieht sich der weitere Flug antriebslos unter Ausnutzung der kinetischen Energie des Flugkörpers und der Schwerefelder der Himmelskörper. Es werden allenfalls noch Bahnkorrekturen durch Zündung der Triebwerke für einige Sekunden bis zu wenigen Minuten vorgenommen. Mittels Bremsraketen läßt sich die Geschwindigkeit einer Raumkapsel in der Umlaufbahn vermindern, wodurch sie in weitem Bogen zur Erdoberfläche zurückkehrt. Beim Wiedereintritt in die dichteren Atmosphäreschichten werden die Raumkapseln durch Reibungswärme aufgeheizt. Eine spezielle Wiedereintrittsfläche (schwer schmelzbare Substanzen, Schmelzkühlung), mit der voran die Kapsel in die dichteren Atmosphäreschichten eindringt, nimmt die Reibungshitze auf, die über 3.000° C erreichen kann. Die Flughöhen liegen bei Erdumk eisungen astronomisch gesehen sehr nahe der Erdoberfläche, dennoch sind diese Unternehmungen insofern als echte Raumflüge anzusprechen, als in der Höhe der Umlaufbahn die gleichen Zustände wie im Weltraum herrschen (Atmosphärelosigkeit, Strahleneinwirkung, Schwerelosigkeit, Temperatureinstrahlung) und die Piloten mit allen Bedingungen und Zuständen einer Weltraumfahrt zu anderen Himmelskörpern Bekanntschaft machen. Die Aufgabe der eigentlichen Raumkapseln besteht darin, die für die Piloten lebensnotwendigen Umweltbedingungen zu erhalten. Sie müssen insbesondere den für die Atmung notwendigen Sauerstoff stellen, das ausgeatmete Kohlendioxid ausfiltern, die Temperatur innerhalb bestimmter, für den Menschen erträglicher Grenzen halten und ausreichende Nahrungsmittel an Bord haben. Als Sicherheitsvorrichtung, meist nur während der Start- und Wiedereintrittsphasen bemannter Raumfahrzeuge sowie außerhalb davon bei Arbeit n im Weltraum, tragen die Piloten Raumanzüge. Diese sind (Sauerstoff-)Versorgungs- und Temperaturkontroll-Vorrichtungen, die den Piloten beim Ausfall der Versorgungsanlage der Kapsel am Leben erhalten sollen. Verläßt der Pilot die Raumkapsel in der Umlaufbahn, so dient der Raumanzug (über Leitungen oder mitgeführte Behälter) unmittelbar der Atem- und Druckgasversorgung des Piloten. Die Weltraumfahrt dient heute wissenschaftlichen, kommerziellen und militärischen Zielsetzungen. Die Idee der Weltraumfahrt wurde schon im vorigen Jahrhundert wissenschaftlich durchdacht und vorbereitet: durch den Russen K. E. Ziolkowski (* 1857, +1935), den US-Amerikaner R. Goddard (* 1882, +1945; er startete 1926 die erste mit flüssigen Treibstoffen angetriebene Rakete) sowie den Deutschen H. Oberth (* 1894). Nach 1945 begann in den USA und der UdSSR die Entwicklung der modernen Raketentechnik, wobei man auf den Erfahrungen der rein militärisch ausgerichteten deutschen Großraketenentwicklungen (A- 4; V-Waffen) des 2. Weltkriegs aufbaute. Der erste künstliche Erdsatellit, Sputnik 1, wurde im Oktober 1957 in der UdSSR gestartet. Er hatte eine Masse von 84 kg. Im Februar 1958 folgte der US-amerikanische Satellit Explorer 1. Seitdem wuchs die Zahl der künstlichen Erdsatelliten ständig. Heute starten neben den beiden Großmächten auch viele andere Länder (z. B. China, Japan, Großbritannien, aber auch Indien und Indonesien) und internationale Organisationen (z. B. ESA) eigene Satelliten. Mehr als 1.700 Nutzlasten (Satelliten und bemannte Raumschiffe) befinden sich ständig im Weltall; etwa die gleiche Anzahl ist inzwischen wieder verglüht oder zur Erde zurückgekehrt. Es gelangen jedoch nicht nur Nutzlasten auf Bahnen um die Erde, sondern auch sog. Weltraummüll, u. a. Teile abgesprengter Satellitenverkleidungen und Raketenstufen. Rund 7.150 dieser Objekte befanden sich 1988 im Erdumlauf. Diese Fragmente, deren Zahl ständig zunimmt, stellen für die Weltraumfahrt eine wachsende Bedrohung dar. Während anfangs die Satelliten mit zivilen Aufgaben der Weltraumforschung überwogen, dient heute die Mehrzahl der Satelliten militärischen oder kommerziell-anwendungstechnischen Zielen. Anwendungstechnische Satelliten sind die meist auf den 36.000 km hohen Kreisbahnen (geostationäre Bahn oder 24-Stunden-Bahn) befindlichen Kommunikations-, Wetter - und Navigationssatelliten. Sie haben heute eine überragende wirtschaftliche Bedeutung. Kommunikationssatelliten werden immer leistungsfähiger; so soll der 1,8 t schwere Intelsat rund 40.000 Telefonverbindungen und vier Fernsehüberübertragungen gleichzeitig abwickeln. Insgesamt fünf dieser 11,7 m hohen, zylindrischen Weltraum-"Vermittlungszentralen" gehen bis 1992 in Betrieb. Wettersatelliten ermöglichen Wettervorhersagen bis zu 8 Tagen im voraus. Mit ihnen können auch Wirbelstürme frühzeitig erkannt und entsprechende Vorwarnungen zur Rettung von Menschenleben und Sachgütern gegeben werden. Navigationssatelliten dienen der weltweiten Sicherung des Flug- und Seeverkehrs. So wird z. B. das US-amerikanische globale Ortungssystem Navstar GPS, das mit 21 Satelliten bis Ende 1992 vollständig sein soll, seinen Nutzern u. a. eine bis auf 16 m genaue Standortbestimmung ermöglichen. Die bemannte Weltraumfahrt wurde in den 1960er und 1970er Jahren von den USA, in den 1980er Jahren von der UdSSR dominiert. Die NASA absolvierte seit den 1960er Jahren ihre Programme Mercury (1962/63) und Gemini (1965-1966) als Vorbereitung für das spektakuläre Apollo-Mondl ndeprogramm (1968-1972; 1. bemannte Mondlandung: Apollo 11 im Juli 1969). Doch die Nach-Apollo-Phase bestand lediglich aus der experimentellen US-amerikanischen Raumstation Skylab (1973/74: drei jeweils dreiköpfige Astronautenteams bewohnten Skylab bis zu 84 Tage lang) und dem gemeinsamen US-amerikanisch-sowjetischen bemannten Raumflug Apollo-Sojus (Juli 1975). Die Sowjetunion setzte ihre bemannten Weltraummissionen mit bewährten Systemen wie Sojus (bemanntes Zubringerfahrzeug), Progreß (unbemanntes Versorgungs- und Nachschubfahrzeug), Saljut und Mir (bemannte Weltraumstationen) fort. An Bord von Mir steigerten sowjetische Kosmonauten im Dezember 1988 den Dauerflugrekord auf 366 Tage. Mit der Einführung des Raumtransporters, englisch Space Shuttle (USA 1981), hat eine zweite Phase der Raumfahrt begonnen. Der Raumtransporter bringt für den Menschen wesentlich geringere physische Belastungen mit sich und erlaubt es damit, auch "Passagiere" (Wissenschaftler u.&n sp;a.) mitzunehmen. Der Raumtransporter ist wegen seiner Wiederverwendbarkeit auch eine Voraussetzung für den kostengünstigen Bau bemannter Raumstationen. Das erste diesbezügliche Programm wurde im März 1984 in den USA begonnen. Die Challenger-Katastrophe Anfang 1986, bei der ein mit 7 Astronauten besetzter Raumtransporter wenige Sekunden nach dem Start explodierte und verglühte, zwang die Amerikaner zu einer Pause im bemannten Weltraumflug. Erst 32 Monate nach der Challenger-Tragödie startete im September 1988 wieder eine verbesserte US-amerikanische Raumfähre (Discovery). Neben dem Shuttle-Konzept planen die USA für Mitte der 1990er Jahre den Aufbau einer großen ständigen Raumstation (Freedom). Im November 1988 wurde erstmals in der UdSSR ein wiederver wendbares, Shuttle-ähnliches Raumschiff Buran erfolgreich getestet. Buran wiegt 105 t und vermag maximal 30 t in die Erdumlaufbahn zu transportieren. Als Trägersystem dient die 61 m lange Unterstufe der ebenfalls neuen sowjetischen Trägerrakete Energija. Diese Rakete vermag 100 t Nutzlast in eine niedrige Erdbahn zu bringen und ist damit die derzeit mächtigste Rakete der Welt. Europas Bemühungen in der Weltraumfahrt sind im Vergleich zu denen der USA und der Sowjetunion anfänglich minimal gewesen, haben sich in den 1970er Jahren aber konsolidiert. Grundlage des europäischen Programms sind heute das europäische Weltraumlaboratorium Spacelab, das im November 1983 den Erstflug erlebte, und die europäische Trägerrakete Ariane. Die europäischen Programme werden von der Europäischen Weltraumbehörde ESA durchgeführt, die am 30.05.1975 gegründet wurde. Hauptaufgabengebiete der ESA sind die Entwicklung eigener wissenschaftlicher technologischer und Anwendungssatelliten. Das ESA-Langzeitprogramm sieht viele gemeinsame europäische Aktivitäten vor: Es besteht im wesentlichen aus dem bemannten Raumgleiter Hermes, einer neuen Schwerlastrakete (Ariane 5) und dem bemannten europäischen Raumlabor Columbus. Columbus ist der europäische Beitrag zur geplanten US-amerikanischen Weltraumstation. Zur Diskussion steht auch eine Beteiligung an einer zukünftigen gemeinsamen bemannten Marsexpedition von Rußland und USA. In den USA und auch bereits in Europa hat sich gezeigt, daß die Weltraumfahrt ein Schrittmacher der Technik ist; sie hat in den USA zu zahlreichen neuen Produkten, Werkstoffen, technischen Methoden und Verfahren geführt, die heute auf anderen Gebieten angewendet werden. Das gilt besonders für die Mikrominiaturisierung elektronischer Bauelemente und für Entwicklungen auf dem Treibstoffsektor sowie in der Metallur ie. In Amerika ist die Raumfahrtindustrie heute bereits einer der führenden Industriezweige und schon allein wegen ihrer wirtschaftlichen Bedeutung nicht mehr fortzudenken.

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