Wenn Kosmonauten oder Astronauten von der berühmten Gagarin-Rampe im Kosmodrom Baikonur in den Himmel über Kasachstan aufbrechen, um die Internationale Raumstation (ISS) zu besuchen, scheint das  für die breite Öffentlichkeit ein eher unbeachteter Routine-Vorgang zu sein, für die Raumfahrt-Verantwortlichen indessen ist ein solcher Start immer noch ein außergewöhnlich spannendes  Ereignis, wie sich auch am 11. Oktober 2018 zeigte, als Nick Hague (USA) und sein russischer Kollege Alexej Owtschinin nach einer Fehlfunktion der Rakete Sojus MS-10 notlanden mussten.

Erfolgreicher Start der Sojus-Rakete MS-09, mit der Alexander Gerst im Juni 2018 zur ISS flog. (Foto: ESA)

Wenn die Triebwerke einer Rakete zünden, ist das sowohl auf den Startplätzen in Baikonur (Kasachstan), Korou (Französisch Guyana), Jiuquan (China),  Plessezk, Wostotschny (beide Russland) oder dem Kennedy Space Center (USA) also niemals Alltagskram, sondern immer Ausdruck höchster Ingenieurskunst. Die Spannung vor und während des Starts ist für die direkt Beteiligten in jeder Sekunde greifbar und ist nicht alleine der Tatsache geschuldet, dass sich niemand bei den horrenden Kosten im Raumfahrtgeschäft Fehler erlauben darf.

Raumfahrt ist und bleibt trotz der wissenschaftlichen Grundkonzeption immer noch ein Abenteuer voller Unwägbarkeiten, wie sich auch bei Sojus MS-10 zeigte. Die Mission hatte insofern allerdings auch etwas Positives, weil das perfekt arbeitende Rettungssystem die Raumfahrer sicher zur Erde zurück brachte.  Sie landeten etwa 400 Kilometer nordöstlich vom Startplatz Baikonur und rund 25 Kilometer von der kasachischen Stadt Dscheskasgan entfernt.

Gerade wegen des Unfalls vom 11. Oktober bleiben für den interessierten Laien die ingenieurtechnischen Lösungen, um eine Rakete zu starten und während des Aufstiegs planmässig in ihre Einzelteile zu zerlegen, faszinierend. Um nämlich einen Satelliten oder ein Raumschiff ohne Schaden in eine Erdumlaufbahn, zum Mond oder gar zu anderen Planeten oder Kometen zu befördern, muss die minutiös geplante „Zerstörung” der Rakete perfekt funktionieren. Die kleinste Abweichung vom vorgesehenen Regime führt – wie Sojus MS-10 bestätigte – zum Scheitern.

Drei Wochen nach dem Unfall stellte sich nach der Untersuchung der Havarie-Kommission heraus, dass ein deformierter Sensor, der für die Abtrennung der ersten von der zweiten Stufe der Sojus-Trägerrakete zuständig ist, bei der Montage um sechs Grad verbogen worden war, und sich deshalb die Abdeckung der Düse, die für die Wegführung des Boosters von der Rakete sorgen sollte, nicht öffnete. Kleine Ursache, große Wirkung.

In zehn Minuten

Was in monatelanger, mühevoller Arbeit in den Produktionsstätten in Einzelsegmenten hergestellt und in den Montagehallen der Startorte mit der jeweiligen Nutzlast zusammen geschraubt wird, muss innerhalb von knapp zehn Minuten zuverlässig in seine einzelnen Bestandteile zerlegt werden, und sich nicht verselbstständigen. Nur dann haben die Techniker (und die Rakete) einen „guten Job” gemacht.

In der Startphase löst sich eine Sojus-Rakete in ihre Bestandteile auf (Foto: © ESA)

Am Beispiel einer russischen Sojus – mit einer solchen flog auch Alexander Gerst im Juni 2018 zum zweiten Mal zur Internationalen Raumstation (ISS) –, lässt sich ein solcher Prozess gut veranschaulichen, weil dieser Träger trotz des Unfalls die erfolgreichste und meist genutzte Rakete der Welt ist. Nach dem Beenden des amerikanischen Shuttle-Programm versorgt die Sojus die Internationale Raumstation (ISS) nicht nur regelmäßig mit neuem Personal, sondern auch mit Frachtgütern, wobei das Vehikel dann als Progress firmiert. 

Der Weg ist das Ziel

Die aus drei Stufen bestehende Sojus durchläuft nach Angaben der Europäischen Raumfahrtbehörde (ESA)  – bezogen auf einen bemannten Start von Baikonur aus – folgendes „Vernichtungsschema”: 

Erstens: Nach dem mit einer Leistung von 20 Millionen PS erfolgtem Start wird das an der Spitze der Rakete installierte Rettungssystem für die Raumfahrer nach 114 Sekunden in einer Höhe von etwa 40 Kilometern abgesprengt, da es nicht mehr benötigt wird. Sollte es im weiteren Verlauf des Fluges  zu einer Havarie des Trägers kommen, wird ein anderes Landesystem für die Kosmonauten in Kraft treten – ähnlich dem bei einer normalen Rückkehr.

Zweitens: 118 Sekunden nach dem Start sind die vier am Zentralblock seitlich eingehängten Seitenblöcke (1. Stufe) ausgebrannt und werden in einer Höhe von etwa 50 Kilometern abgeworfen. Die 2. Stufe, die beim Start gleichzeitig mit diesen Boostern gezündet worden ist, arbeitet mit noch stärkerer Schubkraft weiter.

Drittens: Nach 159 Sekunden und in einer Höhe von etwa 85 Kilometern wird die nicht mehr benötigte aerodynamische Nutzlast-Verkleidung abgesprengt. Die zentrale zweite Stufe beschleunigt wegen des geringeren Gesamtgewichts jetzt noch weiter und befördert den Rest der Rakete auf 170 km Höhe. 

Viertens: Nach 288 Sekunden Flugzeit wird die dritte Stufe gezündet und die ausgebrannte zweite abgeworfen.

Fünftes: Die dritte Stufe bringt das Raumschiff auf eine Höhe von zirka 230 Kilometer und verleiht ihm eine Geschwindigkeit von 28 000 km/h. Das Paket befindet sich jetzt etwa 1600 Kilometer vom Startplatz entfernt. Die dritte Stufe wird 539 Sekunden nach dem Start vom Raumschiff getrennt, das in seine Umlaufbahn um die Erde eintritt.

Der deutsche Astronaut Alexander Gerst. (Foto: © ESA)

In fünf Abschnitten ist die Rakete planmässig zerlegt worden, der Start des Raumschiffes (oder der anderen Nutzlast) ist damit erfolgreich verlaufen. Operation gelungen, Rakete tot. Das Prinzip eines solchen Sojus-Starts in Baikonur gilt für alle anderen Raketen und alle anderen Startplätze auch. Lediglich die technische Parameter und Zeitabläufe können  leicht voneinander abweichen, da die Aufgabenstellungen und Nutzlasten unterschiedlich sind.

Viereckige Räder

Während des Starts werden im Träger starke Kräfte freigesetzt. Die Rakete schüttelt und rüttelt, es lärmt, pfeift und donnert. Die Kosmonauten müssen enorme Vibrationen und Beschleunigungskräfte aushalten. Der russische Kosmonaut Alexej Leonow hat das einmal so beschrieben:

„Wenn man den Eindruck hat, in einem Auto mit viereckigen Rädern zu sitzen und damit über Kopfsteinpflaster zu holpern, dann ist alles normal!”

Nach Angaben des Raketenbau-Herstellers Progress in Samara (früher Kuybischew) wurden dort seit 1957 über 1800 Träger verschiedenster Art gebaut. Fast alle beruhten auf der von Sergej Koroljow entwickelten Interkontinentalrakete R 7 (Semjorka). Aus ihr entstanden die Ableger vom Typ Sputnik, Wostok, Woschod, Molnija und Sojus. Mit rund 98 Prozent gelungener Starts gilt dabei das Sojus-Modell aller Spezifikationen als zuverlässigste Rakete weltweit. 

135 Mal erfolgreich

Mit der Sojus wurden bisher erfolgreich 135 Starts mit Menschen an Bord durchgeführt.  Nur drei davon verliefen nicht programmgemäß: Im April 1975 musste Sojus 18 wegen Versagens der Trennung von zweiter und dritter Stufe vorzeitig landen, ohne die Umlaufbahn erreicht zu haben. Die Kosmonauten Makarow und Lasarew  erreichten mit dem Notfallprogramm nahe der chinesischen Grenze im Altai-Gebirge die Erde. 

Auch der geplante Flug von Sojus 10 T A kam nicht zustande. Die Rakete explodierte am 26. September 1983 auf der Startrampe, die  sowjetischen Besatzungsmitglieder  Titow und Strekalow wurden durch den Rettungsmechanismus aus der Gefahrenzone katapultiert, ohne Schaden zu nehmen.

Am 11. Oktober 2018 startete Sojus MS-10  wie schon berichtet planmäßig, doch beim Abwerfen der Booster kam es zu dem oben beschriebenen Defekt, so dass die Rettung der Raumfahrer  Alexej  Owtschinin (Russland) und Nick Hague (USA) eingeleitet wurde.

Bei den tödlichen Unglücksfällen mit Sojus 1 im Jahr 1967 (Komarow) und Sojus 11 im Jahr 1971 (Dobrowolski, Wolkow, Pazajew) waren die Raketen dagegen nicht Ursachen der Katastrophen. Bei Sojus 1 versagte das Fallschirmsystem, bei Sojus 11 kam es zu einem plötzlichen Druckabfall in der Landekapsel.


Quellen: ESA – Roskosmos – Progress Space Center Samara – Website spacefacts – „Erlebnis Weltraum” von Sigmund Jähn. – Stand der Daten: 1. November 2018.