Entwicklung der Landefähre zwischen 1962 und 1969

Lunar Modul - Mondlandefähre

Übungslandefähre 1964 auf der Edwards Air Force Base

Im Jahr 1963 erging dann der Auftrag zu dem Bau der Landefähre an die Firma Grumman, die auch schon die Mercury-Raumkapsel gebaut hatte. Thomas J. Kelly , der schon die Frühstudien zur Entwicklung des LM begleitete, wird in dem allgemeinen als der Vater der Landefähre genannt. Wie er allerdings selbst sagte, war das LM eine Gemeinschaftsproduktion vieler. Beispielsweise waren auch die zukünftigen Apollo-Astronauten an der Entwicklung und Konstruktion beteiligt, da sie das LM ja schlußendlich fliegen und landen mussten. Hauptsächlich waren dies Scott Carpenter, Charles Conrad , und Donn Eisele .

Das LM war das größte bemannte Raumfahrzeug, das bis daher je entwickelt und gebaut wurde. Für zwei Astronauten musste in dem Innern der Landefähre Platz genug vorhanden sein, um das LM evt. auch manuell zu fliegen und zu landen (Dies sollte in dem Stehen passieren). Die Insassen mussten sich die Raumanzüge an- und auch wieder ausziehen können. Daneben musste auch noch Raum vorhanden sein, für die mitgebrachten Bodenproben (Mondgestein ). Desweiteren mussten für die Astronauten Schlafmöglichkeiten gegeben sein.

Da das LM alleine zu dem Mond abstieg, musste es auch ein eigenständiges Lebenserhaltungssystem und eine unabhängig arbeitende Elektrik haben. Die Firmen, die den Zuschlag zur Entwicklung dieser Komponenten erhielten waren andere, als die, die für die Apollo Kommando- und Serviceeinheit verantwortlich waren. Bei der Apollo 13 Mission stellte sich das als fataler Fehler heraus, da beide Systeme teilweise inkompatibel waren. Trotzdem konnten auch die Astronauten von Apollo 13 zur Erde zurückkehren, im sie sich nach der Explosion in der Serviceeinheit eine längere Zeit in dem noch funktionsfähigen LM aufhielten. Das LM diente hier sozusagen als Rettungsboot.

Ein spezielles Problem stellten die Landebeine dar. Sie sollten so grazil und leicht wie möglich, aber auch so stabil wie nötig, für eine Landung auf dem Mond sein. Außerdem mussten sie einklappbar sein, da der Transport des LM in einer Raketenstufe schon relativ früh festgelegt wurde. Zu Beginn der Planungen sahen die Entwickler fünf Landebeine vor. Aus Platzgründen wurden dann aber ca. vier realisiert, was der Standstabilität aber keinen Abbruch tat. Zu dem Erreichen der Mondoberfläche bekam ein Landebein eine anmontierte Leiter.

Aber das wohl größte Problem, das sich ergab war die Unmöglichkeit die Flug Merkmale des LM in der Erdatmosphäre zu testen. Es sollte versucht werden die Mondgravitation nachzubilden, indem den Landern mittels zusätzlicher Triebwerke ein Auftrieb gegeben werden sollte. Da sich Auftrieb und Steuerdüsen aber gegenseitig beeinflussten, stürzten die Lander meist seitlich ab. Auch Tests mit an Helikoptern aufgehängten Landern brachten keine verwertbaren Ergebnisse. So wurden zu Übungszwecken Flugtests mit Landegestellen, den LLRV 's und LLTV 's durchgeführt. Eine besondere Konstruktion war die LLRF zu dem Üben der letzten Landesequenz bis zu dem Aufsetzen.

Während des Starts, zweieinhalb Erdorbits und dem Einschuss in die Mondbahn, verweilte die Landefähre in der dritten Stufe der Saturn V und wurde dann nach Abtrennung des Apollo Raumschiffs und dessen 180° Drehung aus ihr entnommen. Die Gesamtkombination flog dann zu dem Mond.

Die Landefähre hatte ein Gesamtgewicht von 14,696 Tonnen, eine Höhe von 6,40m und einen Durchmesser von 4.30m (9,50m bei ausgefahrenen Landebeinen). Sie bestand aus über einer Million Teilen, hatte redundant ausgelegte Funk- und Radargeräte, mehrere Triebwerke und einen Computer. Die Mondlandefähre wurde nach rein funktionalen Gesichtspunkten entwickelt. Aerodynamik spielte keine Rolle. Das System bestand aus 2 Stufen: der Abstiegsstufe (Descent Stage - DS) und der Aufstiegsstufe (Ascent Stage - AS), von denen jede mit einem Haupttriebwerk ausgestattet war.

Die Abstiegsstufe war der untere Teil und enthielt neben dem Triebwerk die Tanks für Treibstoff, Sauerstoff, Wasser und Helium. Weiter die 4 Landebeine und Ausrüstung für die Außenmissionen. Die Landebeine gaben dem Vehikel ein spinnenartiges Aussehen, was ihm bei den Astronauten auch den Spitznamen "Spider" eintrug. Die Stufe war inklusive der Landebeine 3,24 m hoch. An dem Bein, das sich unter der Ausstiegsluke befand, war eine Leiter angebracht. Nach Abschluss der Mission diente die Abstiegsstufe als Startbasis für die Aufstiegsstufe. Ein Sprengmechanismus trennte die beiden Stufen voneinander, wobei die Abstiegsstufe schließlich auf dem Mond zurückblieb. Notfalls konnte die Trennung auch während der Abstiegsphase durchgeführt werden, um den Abbruch einer Landung mit sicherer Rückkehr zu dem Apollo Raumschiff (CSM) zu ermöglich.

Den meisten Platz in der Abstiegsstufe benötigten die vier Tanks, je zwei für den Treibstoff und den Oxidator sowie das Abstiegstriebwerk. Dieses war schwenkbar, und lieferte eine Schubleistung von 10 Tausend lbs. Die Leistung des Triebwerks konnte vom Computer oder manuell auf 1050 lbs gedrosselt werden. Alle Triebwerke an Board benutzten als Treibstoff ein Gemisch aus Hydrazin (N₂H₄) und unsymmetrischem Dimethyl Hydrazin . In Verbindung mit dem Oxidator Stickstoff-Tetroxid (N₂O₄) ist die Mischung hochexplosiv und hypergol , zündet also bei Kontakt miteinander selbstständig, ohne das ein Zündsystem gebraucht würde. Ein weiterer Tank enthielt Helium welches als Treibgas den Oxidator und den Treibstoff in die Brennkammer presste.

Die Aufstiegsstufe enthielt die Kabine für zwei Astronauten, einen mittleren Abschnitt mit allen Kontrollen und das Aufstiegstriebwerk. Um Gewicht zu sparen, mussten die beiden Astronauten bei der Landung stehen. Sie wurden von Gurten in ihrer Position gehalten. In dem vorderen Fußbereich, zwischen den Astronauten, befand sich eine Luke von etwa 1 m Durchmesser, die nach der Landung zu dem Ausstieg genutzt wurde. In dem Mittelabschnitt befanden sich ein großer Teil der Lenk- und Kommunikations- sowie der Drucksysteme. Hier wurden auch die Gesteinsproben für den Rücktranport untergebracht. Eine weitere Luke von etwa 84 cm Durchmesser war in dem oberen Bereich des mittleren Abschnitts angebracht. Diese Luke war die Verbindung zwischen der Landefähre und dem Kommandomodul.

Das Triebwerk für den Rückstart vom Mond erzeugte lediglich einen Schub von 3.500 Pfund und konnte ca. zweimal gestartet werden. Das war ausreichend um die 4,5 Tonnen schwere Aufstiegsstufe zurück in den Mondorbit zu befördern. Die Steuerung während der Abstiegs- und Wiederaufstiegsphase wurde von einem Computer durchgeführt. Eine manuelle Steuerung war aber ebenfalls möglich. Die Lage der Mondlandefähre in dem Raum wurde durch 16 schwenkbare Steuerdüsen , die in vier Gruppen angeordnet waren, kontrolliert.

Apollo 15 war in dem Rahmen des Apollo-Projekts die erste der 3 so genannten J-Missionen , die einen längeren Aufenthalt auf dem Mond vorsahen. Ein batteriebetriebenes Mondauto (eng. Lunar Roving Vehicle), das zu dem Transport zusammengeklappt an der Außenseite der Mondlandefähre angebracht war, erlaubte es, sich freier über die Mondoberfläche zu bewegen und ein größeres Gebiet zu erforschen.

Das Klimasystem der Mondlandefähre war mit den Raumanzügen der Astronauten so weit kompatibel, dass sie an der Fähre bis zu sechsmal wieder aufgeladen werden konnten.== Historie der 16 Mondlandefähren =={| border=1 cellpadding=3 cellspacing=0 |- bgcolor="#dfdfdf" |Nr. ||Name ||Apollo ||Verbleib des LEM |- |01 || - ||5 ||in Erdatmosphäre verglüht |- |02 || - || - ||Smithsonian National Air and Space Museum |- |03 ||Spider ||9 ||in Erdatmosphäre verglüht |- |04 ||Snoopy ||10 ||in Sonnenumlaufbahn (Aufstiegsstufe) |- |05 ||Eagle ||11 ||Mond (Abstiegsstufe) |- |06 ||Intrepid ||12 ||Mond (Abstiegsstufe) |- |07 ||Aquarius ||13 ||in Erdatmosphäre verglüht |- |08 ||Antares ||14 ||Mond (Abstiegsstufe) |- |09 || - || - ||John F. Kennedy Space Center |- |10 ||Falcon ||15 ||Mond (Abstiegsstufe) |- |11 ||Orion ||16 ||Mond (Abstiegsstufe) |- |12 ||Challenger ||17 ||Mond (Abstiegsstufe) |- |13 || - || - ||The Cradle of Aviation Museum |- |14 || - || - ||Franklin Institute, Philadelphia |- |15 || - || - ||zerstört |- |16 || - || - ||Museum of Science and Industry |}

LM-2 war für einen unbemannten Test in dem Erdorbit vorgesehen. Aufgrund des Erfolgs von LM-1 wurde auf diesen Test verzichtet. LM-9 war für einen Mondflug vorgesehen, der zwischen Apollo 14 und Apollo 15 hätte stattfinden sollen, der aber aus Kostengründen gestrichen wurde. Für Apollo 15 wurde LM-10 benutzt, das eine längere Aufenthaltsdauer ermöglichte, und ein Mondauto mitführen konnte. Als weitere Apollo-Flüge abgesagt wurden, waren LM-13 bis LM-16 bereits in dem Bau. LM-15 wurde von Grumman verschrottet.

• Die Landefähre (NASA: Chariots for Apollo, Kapitel 6) - englisch (http://www.hq.nasa.gov/office/pao/History/SP-4205/ch6-1.html)
• Smithsonian National Air and Space Museum (http://www.nasm.si.edu)
• John F. Kennedy Space Center (http://www.ksc.nasa.gov)
• The Cradle of Aviation Museum (http://www.cradleofaviation.org)
• Museum of Science and Industry (http://www.msichicago.org)
• Detailierte Daten des LEM Teams (http://users.specdata.com/home/pullo)
• Nachfolge des Mergers zwischen Grumman und Northrop (http://www.northgrum.com)
• Start der Apollo 17 vom Mond als Quicktime Movie. (http://nssdc.gsfc.nasa.gov/movie/as17_liftoff.mov)