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Sputnik 1

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Sputnik 1
Phase: F / Status: beendet


Bild von Sputnik 1

Typ: Demonstrationssatellit
Land: SowjetunionSowjetunion Sowjetunion
Organisation: SowjetunionSowjetunion Sowjetunion
COSPAR-Bezeichnung: 1957-Alpha-2 (1957-001B)
Missionsdaten
Startdatum: 4. Oktober 1957, 19:28:34 UTC
Startplatz: Baikonur LC-1
Trägerrakete: Sputnik (8K71PS)
Missionsdauer: 92 Tage
Enddatum: 4. Januar 1958
Bahndaten
Koordinatenursprung: Erde
Umlaufzeit: 96,2 min[1]
Apogäum: 939 km
Perigäum: 215 km
Exzentrizität: 0,052
Bahnneigung: 65,1°
Allgemeine Raumfahrzeugdaten
Startmasse: 83,6 kg
Abmessungen: Durchmesser: 58 cm
Hersteller: NPO Energia
Sonstiges
Nachfolgende Mission: Sputnik 2
 
04. 10. 1957 Start
 
04. 01. 1958 Wiedereintritt
Sputnik 1 an Bord der Sputnik-Trägerrakete vor dem Start
Sputnik 1 – Allrussisches Ausstellungszentrum, Moskau

Sputnik 1 (russisch Спутник für Weggefährte[2], Begleiter, Trabant (der Erde)) war der erste künstliche Erdsatellit. Mit ihm begann am 4. Oktober 1957 das Zeitalter der Raumfahrt.

Der Satellit war zwar von der Sowjetunion für den Verlauf des Internationalen Geophysikalischen Jahres (IGY 1957–58) angekündigt worden, doch rechnete die westliche Fachwelt erst Mitte 1958 mit der Fertigstellung der sowjetischen Entwicklungen und wurde durch den Start überrascht. Auch in der westlichen Öffentlichkeit löste der Start Besorgnisse aus; diese wurden mit dem Begriff Sputnikschock benannt.

Er verglühte am 4. Januar 1958, 92 Tage nach dem Start, als er wieder in tiefere Schichten der Erdatmosphäre eintrat.

Entwicklung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

US-Präsident Eisenhower hatte am 29. Juli 1955[3] die Entwicklung eines amerikanischen Erdsatelliten in Auftrag gegeben, worauf die UdSSR vier Tage später, am 2. August 1955,[3] eine ähnliche Entwicklung ankündigte. Dies wurde von der Weltöffentlichkeit teilweise als Propaganda-Coup für die „Überlegenheit des marxistisch-wissenschaftlichen Systems über den Kapitalismus“ (Mitteilung Herbst 1955) angesehen.

Der erfolgreiche Start am 4. Oktober 1957 um 19:28:34 GMT (5. Oktober Ortszeit) von einer großen Startrampe in Baikonur (Kasachische SSR) überraschte daher alle Welt. Die Trägerrakete Sputnik des Satelliten war eine Weiterentwicklung militärischer Interkontinentalraketen durch den Konstrukteur Sergei Koroljow.

Die Leistungsfähigkeit sowjetischer Raketen war für die Militärs der westlichen Welt ein zusätzlicher Grund zur Sorge. Das politische Klima zwischen den Großmächten USA und UdSSR hatte sich in den Vorjahren verschlechtert (siehe Koreakrieg Juni 1950–Juli 1953, Wettrüsten, Kernwaffentests, August 1953: erste Wasserstoffbombe der UdSSR). Bis zum Ende des Kalten Krieges 1989 wurde massiv in Waffen investiert – Verteidigungswaffen, Angriffswaffen und Massenvernichtungswaffen.

Wie erst viel später im Westen bekannt wurde, sollte ursprünglich ein als Objekt D bezeichneter Forschungssatellit (später als Sputnik 3 bekannt geworden) mit umfangreicher wissenschaftlicher Ausrüstung und etwa 1300 Kilogramm Gewicht den Anfang machen. Dessen Entwicklung geht auf einen Bericht Über künstliche Erdsatelliten zurück, den Koroljow am 26. Mai 1954 beim damaligen Verteidigungsminister Dmitri Ustinow einreichte. Die eigentlichen Pläne stammen von einem Freund Koroljows, Michail Tichonrawow, der sich schon seit 1947 mit der Möglichkeit eines Erdsatelliten beschäftigt hatte und frühzeitig auch Koroljow dafür begeistern konnte. Zusammen mit Mstislaw Keldysch, Walentin Gluschko und Michail Lawrentjew schafften sie es, am 30. Januar 1956 die Genehmigung für den Bau des Satelliten zu erhalten. Dessen Entwicklung kam als rein ziviles Projekt jedoch nur schleppend voran, da er von einflussreichen Stellen in Regierung und Militär als unwichtig eingestuft wurde, auch wenn Nikita Chruschtschow sich dem Projekt bei einem Besuch im Februar 1956 im Versuchskonstruktionsbüro Nr. 1 (OKB-1) in Kaliningrad bei Moskau, wo Koroljow ihm ein Modell vorführte, nicht abgeneigt zeigte.

Zusätzlich war die zur Verfügung stehende Rakete zu diesem Zeitpunkt noch nicht leistungsfähig genug, um einen Satelliten dieser Masse in den Weltraum zu tragen. Die Ankündigung von Eisenhower 1955 und der Start einer Jupiter-C am 20. September 1956 ließen Koroljow jedoch vermuten, dass die Amerikaner ihm zuvorkommen könnten. So schlug er kurzerhand den Bau zweier einfacher Satelliten (PS 1 und PS 2, prostoi sputnik = einfacher Satellit) als Übergangslösung vor, was von den zuständigen Stellen genehmigt wurde (wahrscheinlich wurde die Genehmigung zum Bau am 25. November 1956 und zum Start am 5. Januar 1957 erteilt). Nach nur wenigen Wochen Entwicklungs- und Bauzeit unter persönlicher Beaufsichtigung durch Koroljow wurden die Satelliten fertig. Der Start von PS 1 war für den 6. Oktober 1957 vorgesehen, wurde jedoch (wieder wegen Befürchtungen Koroljows, dass die Amerikaner ihm zuvorkommen könnten) um zwei Tage vorverlegt.[4][5]

Design und Technik[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Dieser Sputnik – späteres Synonym für alle sowjetischen Satelliten, auch der Kosmos-Serie und anderer „Sputniks“ – wog 83,6 Kilogramm und damit fünfmal mehr als der US-Explorer 1 vom 31. Januar 1958 und hatte die Gestalt einer Kugel mit 58 cm Durchmesser, nachdem ein Koroljow zunächst vorgelegter zylinderförmiger Entwurf vom Chefdesigner Chomjakow abgelehnt wurde - er forderte ein planetenähnliches Aussehen. Nach anderen Quellen [6] forderte Koroljow selbst die Kugelform, obwohl Kollegen eine konische Form präferierten, die besser in die Raketenspitze gepasst hätte.

Die Kugel war sorgfältig poliert, vor allem, um eine Überhitzung durch die Sonnenstrahlung zu vermeiden[6], auch war sie so besser zu sehen - anhand der Vermessung der Bahn mit Teleskopen wollte man die Abstiegsgeschwindigkeit bestimmen und daraus Daten über die Dichte der Restatmosphäre in der Flughöhe des Satelliten gewinnen.

Die dicht verschraubten Halbkugeln der Kapsel bestanden aus zwei Millimeter starkem Blech aus einer Aluminiumlegierung, die vordere Hemisphäre trug außerhalb der Hermetikkapsel ein Blech zum Wärmeschutz, aus dem die zwei Antennenpaare (je 2,4 bzw. 2,9 Meter lang) herausragten. Die vier Antennenstäbe wurden nach Trennung vom Träger mit einem Federmechanismus ausgeschwenkt und nahmen ihren Winkel von 35° zur Achse ein. Gefordert waren Antennen, die unabhängig von der Rotation ein gleichbleibendes Signal liefern[6].

Der Satellit trug zwei Funksender vom Typ D 200. Sie sendeten mit einem Watt Leistung auf Kurzwelle bzw. Ultrakurzwelle auf den Frequenzen 20,005 und 40,002 MHz 21 Tage lang. Die Schaltung der Sender war lange Zeit unbekannt. In einem Artikel für das russische Magazin „Radio Nr. 4 2013“[7] beschreibt der Funkamateur Boris Stepanow, RU3AX den Aufbau des Senders basierend auf einem Report aus dem Jahre 1958. Die zweistufigen Sender verwenden jeweils drei Subminiaturröhren vom Typ 2П19Б (direkt geheizte HF-Pentode). Die erste Stufe ist ein Quarzoszillator, dessen Ausgangssignal eine Gegentakt-Endstufe ansteuert. Als Besonderheit ist erwähnenswert, dass die eigentlich für Parallelbetrieb vorgesehenen Heizfäden der Batterieröhren in Serie geschaltet waren. Für den Fall, dass eine Röhre durch einen Heizfadenbruch ausgefallen wäre, hätte sich der Sender so komplett abgeschaltet und der andere Sender hätte länger Energie aus der Batterie beziehen können.

Die beiden Sender wurden mit einem Relais alternierend aus- und eingeschaltet, die Umschaltfrequenz nahm aus unbekannten Gründen in den ersten Tagen im Orbit zu und betrug etwa 2 Hz. Es waren Thermoschalter und ein Druckschalter vorhanden, sie hatten Schaltpunkte bei >50°C/<0°C beziehungsweise <0,35 bar (die Kapsel war mit 1,3 bar Stickstoff gefüllt) und sollten, wenn sie ansprechen, die Sequenz der Sendeimpulse ändern. Anhand des so detektierbaren Druckabfalles hätten z. B. eventuelle Beschädigungen der Außenhülle durch Mikrometeorite festgestellt werden können. Die Schalter schalteten jedoch nicht - die Temperatur- und Druckwerte blieben im Normbereich.

Die als einzige Energieversorgung vorhandenen Silber-Zink-Akkus (Heizbatterie 7,5 V/140 Ah und Anodenbatterie 130 V/30 Ah mit Anzapfungen bei 90 V, 20 V und 10 V) war für eine Funktionsdauer von 14 Tagen ausgelegt, wog 50 kg und damit etwa 60 % der Gesamtmasse.

Das Wärmeregulationssystem DTK 34 bestand aus einem speziellen Ventilator und einem Temperaturschalter. Damit wurde die Innentemperatur zwischen 20 und 30°C gehalten.

Es wurden mehrere Exemplare im OKB-1 in Kaliningrad bei Moskau gebaut.

Umlaufbahn[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Die Umlaufbahn von Sputnik 1 verlief anfänglich in einer um 65,1° gegen den Erdäquator geneigten Bahn mit einer Flughöhe zwischen 215 und 939 km (siehe Peri- und Apogäum) und einer Umlaufzeit von 96,2 min. Durch die bremsende Wirkung der Ionosphäre – deren Dichte und Obergrenze man bis dahin stark unterschätzt hatte – sank die Bewegungsenergie des Satelliten und damit seine Bahnhöhe kontinuierlich. Nach 92 Tagen trat Sputnik 1 in die dichteren Atmosphärenschichten ein und verglühte am 4. Januar 1958.[1]

Die anfänglich stark elliptische Flugbahn und die Flughöhe hatten vor allem folgende Gründe:

  1. Man beherrschte die Steuerungstechnik für Raketen noch nicht genau genug. Um die geplante Bahnhöhe mit auch nur 100 km Genauigkeit einzuhalten, darf die tatsächliche Endgeschwindigkeit der obersten Raketenstufe nicht mehr als einige Promille vom Sollwert abweichen.
  2. Die Wissenschaftler wollten die äußerste Erdatmosphäre und geophysikalische Effekte nicht nur in einer Höhe erforschen, sondern in unterschiedlichen Bahnhöhen.
  3. Da eine Treibstoffpumpe im Triebwerk des Trägers nicht mehr regelte und ca. 1 s vor Brennschluss versagte, blieb Sputnik 1 etwa 80 km unterhalb der geplanten Flughöhe.

Die große Bahnneigung von 65,1° erforderte einen größeren energetischen Aufwand als die Wahl der Bahnellipse: Bei einem Satellitenstart bekommt die Trägerrakete abhängig vom Breitengrad des Startplatzes einen Anteil an der Erdrotation mit – am Äquator immerhin 465 m/s oder 6 % der Startgeschwindigkeit (7,5 Kilometer pro Sekunde). Diese Geschwindigkeit kann man sich nur bei einem Start in östlicher Richtung – der aus diesem Grund üblichen Startrichtung für Raumfahrzeuge – zunutze machen, um Treibstoff und damit Startmasse einzusparen. Je weiter entfernt vom Äquator ein Start erfolgt, desto geringer wird die nutzbare Geschwindigkeit der Erdoberfläche. Hierin hatten die USA einen kleinen Vorteil gegenüber der Sowjetunion, nämlich die geringere geographische Breite ihrer Abschussrampen.

Ein Vorteil größerer Bahnneigungen ist wiederum, dass ein Satellit so einen größeren Bereich der Erdoberfläche abdeckt als bei äquatornahen Bahnneigungen. Darüber hinaus hatte die große Apogäumshöhe von fast 1000 km über der Erde auch den propagandistischen Nebeneffekt, die in der Himmelsmechanik (siehe erster Grund) nicht bewanderte Weltöffentlichkeit in Staunen zu versetzen. Eine so große Höhe klingt schließlich viel beeindruckender als z. B. die für eine stabile Bahn benötigte Höhe von 200 km, obwohl der Energieaufwand zum Erreichen dieser Bahnen sich kaum unterscheidet.

Signal[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Sputnik Radio Signal

Sputnik verfügte über einen Sender von 1 Watt Leistung, der abwechselnd auf 20,005 und 40,002 MHz kurze Signale sendete, die Aufschluss über Temperatur und Druck gaben.[8][9] Die Signale des Sputnik wurden auf der ganzen Welt von Funkamateuren und Forschungsstationen empfangen und widerlegten die bisherigen Annahmen über den Aufbau der Erdatmosphäre in großen Höhen.[10]

Im westlichen Europa konnte dabei ein Astronom den ersten Erfolg verkünden: Heinz Kaminski von der Volkssternwarte Bochum. Die gute Presse und die vielen Anfragen, die mit diesem Erfolg in den ersten Tagen der Raumfahrt verbunden waren, trugen wesentlich zum Entstehen des späteren Bochumer Instituts für Weltraumtechnik bei.

Erste Bahnspuraufnahme der Trägerrakete von Sputnik 1

An der Schulsternwarte Rodewisch (Sachsen) wurde der Sputnik am 8. Oktober 1957 erstmals mit Hilfe eines Fernglases gesehen. Hier entstand am 13. Oktober 1957 auch die erste Fotografie der Trägerrakete von Sputnik 1.

Weltweite Bewertung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Der „Sputnikschock“[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Hauptartikel: Sputnikschock

Die Tatsache des ersten Sputnik-Starts machte aller Welt klar, dass die Sowjetunion nun in der Lage war, mit ihren Raketen nicht nur den Weltraum zu erreichen, sondern auch jeden Punkt auf der Erde. Dies löste in Teilen der westlichen Welt ein Gefühl der Bedrohung aus, weil die sowjetischen Interkontinentalraketen jenen der USA offenbar überlegen waren. Der amerikanische Präsident Dwight D. Eisenhower nutzte allerdings den Sputnikschock vor allem zu einem Erneuern des als ungerecht empfundenen amerikanischen Bildungssystem aus. Eine militärische Bedrohung nahm der republikanische Exgeneral nicht weiter ernst, was noch sein Wahlkampfgegner und Nachfolger John F. Kennedy ausnutzte, der eine angebliche Raketenlücke als Wahlkampfthema verwendete.

Die etwas andersartigen Reaktionen vieler Wissenschaftler fasste Dr. Hynek vom Smithsonian Astrophysical Observatory (SAO) in folgenden Worten zusammen: «…a strange mixture of awe, admiration, and fear – the last enhanced, of course – because there had been no warning». In den ersten Tagen erhielt das Observatorium hunderte Briefe und Telefonanrufe, denn manche rechneten sogar mit einer russischen Satelliten-Atombombe.[11]

Folgen[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Das Wort Sputnik gehört zu den hundert Wörtern, die für das zwanzigste Jahrhundert als besonders bezeichnend angesehen werden.

Für die technisch-fachliche Bildungspolitik hatte der Sputnikschock sehr positive Folgen: Er führte nicht nur in Industrie und Verwaltung zu Umstrukturierungen, sondern auch in vielen Schulen und Hochschulen zu Initiativen der Beobachtungs- und Weltraumtechnik und zur Gründung zahlreicher Vereine und Messprogramme für an Raumfahrt und Astronomie interessierte Laien.

In vielen Staaten – besonders in der damaligen Sowjetunion, in den USA und in der DDR – entstanden Studienprogramme und Schulfächer für Astronomie. In den USA entstand die Moonwatch-Organisation des Smithsonian Astrophysical Observatory zur genauen optischen Beobachtung von Erdsatelliten, an der bis 1975 etwa 200 Beobachterteams mitwirkten (zehn davon in der Bundesrepublik Deutschland und drei in Österreich). Ähnliche Gruppen entstanden in der Sowjetunion, Großbritannien und Japan.

Trivia[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

In vielen Ländern entstanden Serien von Rundfunkprogrammen über Fragen des Weltraums – und natürlich Science-Fiction-Filme und -Bücher.

In Anlehnung an diesen die Erde umkreisenden Satelliten nannte der Ostberliner Volksmund die während der Teilung Deutschlands auf dem Berliner Außenring verkehrenden und Berlin (West) umfahrenden Nahverkehrszüge ebenfalls „Sputnik“, da die Züge die Westsektoren der Stadt wie auf einer Umlaufbahn umkreisten.

Die charakteristische Wortendung -nik fand im Westen als Pejorativsuffix weitere Verwendung in Worten wie Beatnik oder Peacenik.

Das MDR-Jugendradioprogramm – ehemals Jugendradio DT64 der DDR – trägt ebenso den Namen Sputnik. Der Name wurde gewählt, um die Stellung als damals einziges MDR-Satellitenradioprogramm zu unterstreichen.

Siehe auch[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Literatur[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  • Matthew Brzezinski: Red Moon Rising. Bloomsbury Publishing London 2007
  • R. Wallisfurth: Russlands Weg zum Mond. Econ-Verlag Düsseldorf-Wien 1964
  • H. Giese: Raumfahrttechnik. BI-Taschenbuch 1962.
  • Igor J. Polianski; Matthias Schwartz (Hg.): Die Spur des Sputnik. Kulturhistorische Expeditionen ins kosmische Zeitalter. Campus Verlag 2009, ISBN 978-3-593-39042-0.

Weblinks[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

 Commons: Sputnik-1 – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. a b Bahndaten nach Sputnik 1. In: National Space Science Data Center. NASA, abgerufen am 21. September 2012 (englisch).
  2. von путь (put) „der Weg“; die Bezeichnung stammt von Konstantin Eduardowitsch Ziolkowski
  3. a b Korolev and Freedom of Space: February 14, 1955–October 4, 1957 auf www.hq.nasa.gov, abgerufen am 1. September 2016
  4. Anatoly Zak: Sputnik design. 2. Oktober 2007, abgerufen am 21. September 2012 (englisch).
  5. Flieger Revue 10/2007, ISSN 0941-889X
  6. a b c https://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/19980003950.pdf Reconsidering Sputnik - Forty Years since the Sovjet Satellite, Symposium an der Smithsonian Institution/Washington, D.C. vom 30. Sep. bis 1. Nov. 1997, abgerufen am 23. Nov. 2017
  7. Boris Stepanow: Radio Nr. 4 / 2013. Abgerufen am 18. April 2014 (russisch).
  8. NASA: Sputnik 1. In: NASA Space Science Data Coordinated Archive. Abgerufen am 10. Mai 2017 (englisch).
  9. Anatoli Zak: Sputnik Design. In: russianspaceweb.com. 6. Oktober 2016, abgerufen am 10. Mai 2017 (englisch).
  10. Der Geister-Satellit. In: Der Spiegel. 15. Januar 1958, S. 43-44, abgerufen am 10. Mai 2017.
  11. N. Hayes: Trackers of the Skies, p.53. SAO 1968