Skylab retten

May 26, 2023

So anmutig sie während des Fluges auch aussah, die Saturn V war eine mächtige, heftige Rakete. Einige Astronauten beschrieben ihre Erfahrung beim Fahren dieser Trägerrakete als das Gefühl, „ein kleiner Hund wird von einem viel größeren Hund geschüttelt“! Anstatt jedoch Astronauten zu befördern, sollte der dreizehnte und letzte Flug der Saturn V die Raumstation Skylab in die Erdumlaufbahn bringen. Skylab bestand größtenteils aus einer modifizierten Saturn S-IVB (oder dritten Stufe), die als Orbitalwerkstatt dienen sollte, und war viel leichter als alle Nutzlasten, die zuvor auf der Saturn V geflogen waren. Mit einer großen Verkleidung, die oben auf dem modifizierten S-IVB angebracht war, um den Andockadapter, die Apollo-Teleskophalterung und das Luftschleusenmodul zu schützen, sah Skylab auch ganz anders aus als alle vorherigen Saturn-V-Starts.

Die Saturn V SA-513-Rakete bringt die Raumstation Skylab am 14. Mai 1973 in die Umlaufbahn.

Um die Orbitalwerkstatt des Skylab herum befand sich ein Mikrometeoritenschild, der den doppelten Zweck hatte, sowohl die Raumstation als auch ihre Astronauten vor der Hitze der Sonne zu schützen. Außerdem befanden sich auf beiden Seiten der Werkstatt zwei zusammengeklappte Solarmodule, die eingesetzt werden sollten, sobald die Raumstation die Umlaufbahn erreichte. Beim Start am 14. Mai 1973 führte jedoch ein Konstruktionsfehler dazu, dass Luft unter den Mikrometeoritenschild strömte und dieser sich von der Werkstatt löste. Dabei verfing sich der Schild teilweise in einem der Solarmodule, während er das andere vollständig abriss. Was vom Schild übrig blieb, rollte an der Seite der Saturn V herunter und schnitt einen Streifen Sprengladungen ab, der dabei helfen sollte, den Zwischenring von der zweiten Stufe zu trennen. Dies führte dazu, dass der Zwischenstufenring an der zweiten Stufe befestigt blieb und die Temperaturen um die fünf J-2-Triebwerke herum zu steigen begannen. Eine bemannte Apollo-Mission hätte den Start wahrscheinlich abgebrochen, aber die Fluglotsen erlaubten der Saturn V, ihren Flug fortzusetzen, und zehn Minuten nach dem Start brachte sie das schwer beschädigte Skylab in die Umlaufbahn.

Ein Diagramm, das zeigt, wie sich der Mikrometeoritenschild während des Starts innerhalb weniger Sekunden von der Skylab-Orbitalwerkstatt löste. Die Zahlen nach „SITUATION AT“ sind die Sekunden nach dem Abheben. Astronaut Russell Schweickart, der Ersatzkommandant der ersten Skylab-Mission, vergleicht den Verlust des Schildes damit, „… mit dem Fingernagel über das Etikett auf der Außenseite einer alten Suppendose zu fahren.“

Ohne einen Mikrometeoritenschild, der das Innere vor der Sonne schützte, stiegen die Temperaturen im Skylab auf über 130 °F. Stellenweise erreichten die Temperaturen sogar etwa 150°F. Obwohl sich die vier windmühlenartigen Solarmodule auf der Apollo-Teleskophalterung erfolgreich in den Weltraum entfalteten, war das verbleibende große, flügelartige Solarmodul an der Seite der Werkstatt in einem schlechten Zustand und konnte nicht den dringend benötigten Strom liefern die Raumstation. Die NASA müsste einen Weg finden, Skylab zu reparieren, wenn Astronauten an Bord leben und arbeiten könnten. Und die Zeit war entscheidend. Hohe Temperaturen im Inneren der Raumstation bergen das Potenzial, Instrumente, Ausrüstung, Lebensmittel und Fotofilme zu beschädigen und gleichzeitig giftige Gase freizusetzen, die für die Astronauten gefährlich wären. Um Skylab zu retten, müsste die erste Besatzung eintreffen und eine Reparaturmission versuchen. Und damit die hohen Temperaturen nicht alles zerstören, hatten sie dafür nur zehn Tage Zeit.

Um den fehlenden Schild zu ersetzen, dachte die NASA über drei verschiedene Ideen nach, unter anderem, dass die Astronauten einen Sonnenschirm am Skylab anbringen sollten, während sie in der Luke des Apollo-Kommandomoduls standen, was aber schnell aufgegeben wurde. Eine zweite Idee war ein „Sonnensegel“-Sonnenschutz mit zwei Auslegern, der an der Apollo-Teleskophalterung befestigt werden sollte. Die Idee für die erste Mission kam schließlich von Jack Kinzler, einem Ingenieur am Johnson Space Center der NASA und Leiter des technischen Servicezentrums. Er schlug einen Sonnenschirm vor, der aus Aluminiumstangen und Stoffen aus Nylon, Mylar und Aluminium besteht. Zusammengefaltet wie ein Regenschirm konnte dieser Sonnenschirm durch einen 8-Zoll-Instrumentenanschluss in der Werkstatt eingesetzt werden, sodass er den größten Teil des beschädigten Bereichs abdeckte, der der Sonne zugewandt war. Seine Idee hatte den zusätzlichen Vorteil, dass sie umgesetzt werden konnte, ohne dass die Astronauten eine Außenbordeinsatzaktivität (EVA) durchführen mussten. In der Zwischenzeit müssten auch spezielle Werkzeuge gefunden und getestet werden, mit denen die Astronauten die verbleibenden Trümmer sicher vom Mikrometeoritenschild entfernen und das verbleibende Solarmodul freigeben könnten.

Die Aufgabe, die verschiedenen Lösungen zu testen und Verfahren für den Einsatz der Geräte im Weltraum zu entwickeln, wurde Russell L. (Rusty) Schweickart übertragen. Schweickart, ein Veteran von Apollo 9 und Ersatzkommandant dieser ersten Skylab-Mission, erklärte:

„Wir (unter der Leitung von mir!) bei MSFC haben sofort damit begonnen, die Arbeit extern über EVA zu erledigen. Ich habe die Bemühungen geleitet, seit ich „Mr.“ war. EVA“ für den (nominellen) Skylab-Betrieb und hatte die gesamte Entwicklungsarbeit im MSFC WIF durchgeführt. In der Zwischenzeit hat das Johnson Spaceflight Center (JSC) der NASA den „Sonnenschirm“ erfunden und entwickelt, der durch die Luftschleuse auf der Sonnenseite hinausragte. Wir waren bei der ersten Startgelegenheit (fünf Tage – Startfenster alle vier Tage … also fünf, neun, dreizehn …) (irgendwie) bereit, aber JSC war mit dem Sonnenschirm noch nicht fertig. Mission Control ging davon aus, dass sie die Temperaturen für weitere vier Tage begrenzen könnten Tage, also warteten wir auf das Startfenster für Tag neun. Da das zweipolige Sonnensegel über den Sonnenschirm gehen konnte, der Sonnenschirm jedoch nicht über das Sonnensegel, ging der JSC-Sonnenschirm zuerst und hielt (nur) für die erste Mission durch. "

Nachdem die Teams einen schützenden Sonnenschirm zur Abdeckung der Skylab-Werkstatt entworfen hatten, mussten sie den Umgang mit speziell entwickelten Werkzeugen und Materialien üben, um den Reparaturvorgang zu erleichtern. Zum Üben dieser Manöver wurde der Neutral Buoyancy Simulator (NBS) des Marshall Space Flight Center verwendet. Hier abgebildet sind die Astronauten im NBS, die die „Twin Pole“-Sonnensegel-Schutzabdeckung auf der Apollo-Teleskophalterung einsetzen, eine Lösung, die nach dem Erfolg der Skylab-2-Mission schließlich den Sonnenschirm ersetzte.

Ingenieure des Marshall Space Flight Center (MSFC) der NASA untersuchen Werkzeuge, die für die Befreiung des Solarflügels von Skylab in Frage kommen. Auf verbesserten Fernsehbildern war zu sehen, dass der Flügel durch einen Metallstreifen des Mikrometeoritenschilds an der Seite des Skylab gehalten wurde. Das Gerät in der Mitte ist ein Kabelschneider, der in einem Test bei MSFC einen identischen Metallstreifen abgeschnitten hat, wofür 90 Pfund Kraft erforderlich waren. Der Fräser ist einer von mehreren Köpfen, die an Verlängerungsstangen befestigt werden können. Rechts ist das Griffende einer Stange. Das kleine Objekt links ist der Befestigungskopf für ein zweizackiges „Rechen“-Gerät zur Verwendung am Ende einer Stange, die aus einem, zwei oder mehr fünf Fuß langen Abschnitten von Verlängerungsstangen besteht. Die Werkzeuge wurden bei Unterwasser-EVA-Aufgaben im MSFC Neutral Buoyancy Simulator getestet.

Am 25. Mai 1973 machte sich die erste Skylab-Besatzung mit Kommandant Charles C. (Pete) Conrad Jr., Pilot Paul J. Weitz und dem Wissenschaftler Joseph Kerwin auf den Weg. Aus Sicherheitsgründen trug die Besatzung alle drei Geräte mit sich, die den Mikrometeoritenschild ersetzen sollten. Sie hatten auch Spezialwerkzeuge dabei, von denen sie hofften, dass sie zur Reparatur des beschädigten Solarmoduls verwendet werden könnten. Es war ein langer Tag für sie. Nachdem die Besatzung sechs Stunden für das Treffen und Andocken an Skylab benötigt hatte, aß sie ihre erste Mahlzeit. Anschließend legten sie ab und begannen mit der Untersuchung der Schäden, die die Raumstation beim Start erlitten hatte. Conrad brachte das Apollo-Kommandomodul in die Nähe des beschädigten Solarmoduls, und Kerwin führte eine EVA durch, um es zu befreien, was ihm jedoch nicht gelang. Die Besatzung versuchte erneut, an Skylab anzudocken, damit sie sich ausruhen und schlafen konnte, aber der Andockmechanismus funktionierte nicht. Nach vielen verschiedenen Versuchen mussten sie den Docking-Port des Befehlsmoduls manuell ändern, was schließlich funktionierte. Da es im Skylab noch zu heiß war, um an Bord zu gehen, schlief die Besatzung im Kommandomodul. Es war ein langer 22-Stunden-Tag gewesen.

Dieses Bild, das während einer Rundfluginspektion durch die Skylab 2-Besatzung aufgenommen wurde, zeigt den beschädigten Meteoritenschild, der von einem dünnen Aluminiumband gehalten wird, das mit grün gefärbten Überresten des verlorenen Hitzeschilds verflochten ist.

Am nächsten Tag betrat Weitz das Skylab, um festzustellen, ob durch die hohen Temperaturen gefährliche Dämpfe entstanden waren. Glücklicherweise war es sicher und die Besatzung konnte die Werkstatt betreten und den Sonnenschirm ausfahren. Die Vorbereitungen, die sie vor Ort trafen, waren hilfreich, und sobald der Sonnenschirm installiert war, begann er sofort, das Labor zu kühlen. Die Temperatur im Skylab sank auf warme, aber erträgliche 90 °F, sodass die Crew mit der Arbeit an ihren geplanten Experimenten beginnen konnte. Allerdings war die Leistung immer noch zu niedrig, um alle für die Durchführung erforderlichen Experimente zu ermöglichen. Die Astronauten müssten einen weiteren Versuch unternehmen, das beschädigte Solarmodul zu reparieren. Die NASA brauchte einen neuen Plan.

Schweickart leitete auch ein Team, das eine andere Methode zum Einsatz des festsitzenden Solarmoduls entwickeln sollte. Schweickart und sein Team kamen auf die Idee, das Paneel mit einem 25 Fuß langen Kabelschneider zu lösen und es nach dem Lösen mithilfe einer Leine in seine vollständig ausgefahrene Position zu manövrieren. Die Bodenkontrolle übermittelte der Besatzung Anweisungen zum Ablauf, und am 7. Juni 1973 begannen die Astronauten Conrad und Kerwin mit einer EVA, um einen weiteren Versuch zu unternehmen.

Die Astronauten Rusty Schweickart (rechts) und Edward Gibson (links) testen in der Skylab-Werkstatt Notfallverfahren, um verklemmte Solarmodule zu befreien. Ein Metallband verhedderte sich über einem der gefalteten Solarpanele, als Skylab während des Starts seinen Mikrometeoroid-Schutzschild verlor. Die Astronauten befinden sich im Neutral Buoyancy Simulator (NBS) des Marshall Space Flight Center (MSFC) und verwenden verschiedene vom MSFC entwickelte Schneidwerkzeuge und Methoden, um den verklemmten Solarflügel zu lösen. Dieser riesige Wassertank simulierte die schwerelose Umgebung, der die Astronauten im Weltraum begegnen würden.

Nicht alles verlief nach Plan. Conrad stellte fest, dass er die Leine nur an einer Stelle am Solarmodul befestigen konnte und befürchtete, dass die Hebelwirkung nicht ausreichen würde, um das Modul zu öffnen. Kerwin fand es schwierig, sich auf der Raumstation dort zu positionieren, wo Schweickart es vorgeschlagen hatte, da Kabel ihn daran hinderten, den richtigen Stand zu finden, was die Verwendung des Kabelschneiders erschwerte. Stattdessen bewegte sich Kerwin in eine andere Position, wo er schließlich das Kabel durchtrennen und das Solarmodul freigeben konnte. Es musste jedoch noch in die vollständig geöffnete Position gebracht werden, und obwohl beide Astronauten an der Leine zogen, weigerte sich das Panel, sich zu bewegen. Um eine zusätzliche Hebelwirkung zu erzielen, legte Conrad die Leine über seine Schulter und beide Astronauten zogen erneut. Plötzlich sprang das Solarmodul in Position und schickte beide Astronauten radschlagend in den Weltraum. Conrad lachte, als er ins All flog. Glücklicherweise hielten Nabelkabel sie an der Raumstation fest, wo sie sicher zurückkehren konnten. Innerhalb weniger Tage verdoppelte sich die Leistung im Skylab und Amerikas erste Raumstation war gerettet.

„Viele Leute aus dem Team, das ich in der Nacht des tragischen Laborstarts leitete, schliefen 48 und etwa 72 Stunden lang nicht“, erinnert sich Schweickart. „Das, was man „Spinnaker“ oder „Doppelstangensegel“ nannte, wurde konzipiert, entworfen, hergestellt, getestet und die Mannschaft geschult … und in vier Tagen startbereit! Ich bin mir nicht sicher, ob es jemals ein intensiveres All-Mann-Segel gegeben hat So viel technischer Aufwand war das. Letztendlich haben wir aus einem Totalausfall (2,2 Milliarden US-Dollar) einen 120-prozentigen Erfolg gemacht. Wir haben in den drei [Skylab-]Missionen tatsächlich mehr geschafft als geplant.“

Ein Bild von Skylab, aufgenommen von der dritten und letzten Astronautenbesatzung. Unter dem Doppelstangen-Sonnenschirm, der von der zweiten Besatzung installiert wurde, ist der ursprüngliche Sonnenschirm zu sehen, der von der ersten Besatzung installiert wurde und eine etwas dunklere Farbe hat.

Vielen Dank an Rusty Schweickart für seine Kommentare und Beiträge zu diesem Blog.