Apollo (Raumschiff)
Das Apollo-Raumschiff wurde im Rahmen des Apollo-Programms von North American Aviation entwickelt. Es besteht aus zwei Komponenten: dem Kommandomodul (CM) und dem Servicemodul (SM). Die Kombination (CSM) wurde erst kurz vor dem Wiedereintritt in die Erdatmosphäre getrennt. Nur das CM mit den drei Astronauten ist für eine Wasserung im Meer ausgerüstet.
Kommandomodul (CM)
Das CM hat eine Masse von 5.900 kg bei einer Höhe von 3,23 m und einen Durchmesser von 3,91 m.
Vorderteil
Im Vorderteil sind Stabilisierungsfallschirme sowie die drei großen Hauptfallschirme untergebracht. Letztere öffnen sich nach dem Wiedereintritt in einer Höhe von 2,5 km. Zwei Schirme sind ausreichend für eine sichere Wasserung. Bei Apollo 15 versagte einer der drei Schirme, ohne dass es zu Schäden oder Verletzungen gekommen wäre. Weiterhin sind im oberen Bereich zwei Steuerdüsen des Lagekontrollsystems für den Wiedereintritt sowie das Kopplungssystem und die Luke für die Mondlandefähre angebracht. Abschließend finden sich hier Antennen und Signalleuchten um die Bergung auf See zu erleichtern sowie die aufblasbaren Ballons des Aufrichtsystems falls die Kapsel nach der Wasserung mit der Spitze nach unten schwimmt.
Mittelteil
thumb|left|Schnittbild_des_Apollo-CM
Hier befindet sich die druckfeste_Kabine für die Astronauten. Darin sind die Hauptinstrumententafel zur Kontrolle und Steuerung des Raumschiffs, die Lebenserhaltungssysteme und einige Materialschränke untergebracht. Es gibt fünf kleine Fenster und seitlich die Luke für den Ein- und Ausstieg. Die Lebenserhaltungssysteme kontrollieren die Kabinenatmosphäre und halten die Temperatur bei 22 Grad. Während des Fluges besteht sie aus reinem Sauerstoff bei einem Drittel des Drucks auf der Erde. Nur in der Startphase wird, nach den leidvollen Erkenntnissen aus der Katastrophe mit Apollo 1, 40% Stickstoff hinzugefügt. An Bord befinden sich zudem Landkarten vom Mond wie auch von der Erde, Sternenkarten zur Navigation und Orbitkarten für jede der einzelnen Missionsphasen.
Im CM war Platz für etwa 2 m³ pro Astronaut.
Heck
Im Heck des CM sind 10 weitere Steuerdüsen des Lagekontrollsystems für den Wiedereintritt, deren Treibstoff sowie Helium- und Wassertanks untergebracht.
Instrumente des CM
Der Hauptteil der Instrumente befindet sich auf der Hauptkontrolltafel, gegenüber den drei Liegen der Astronauten. Die Lebenserhaltungssysteme sind auf der linken Seite des Moduls angebracht. Die Entsorgungssysteme auf der rechten Seite. Die Astronauten können das Raumschiff mittels an zwei der drei Liegen angebrachten Handcontrollern (Flysticks) steuern und stabilisieren.
Die Hauptkontrollkonsole unterteilt sich in drei Bereiche. Sie sind so konstruiert, dass sie von den Astronauten auch mit Handschuhen bedient werden können.
* Die Flugkontrolle befindet sich auf der linken Seite, dem Platz des Kommandanten. Dazu gehören Instrumente für Stabilisierung, Steuerung, Schub und Landung. Weiterhin die Notfallsysteme ebenso wie eines der Bedienteile (DSKY - Display & Keyboard) für den Steuerungs- und Navigationscomputer (AGC_-_Apollo_Guidance_Computer_), ein weiteres baugleiches Bedienteil ist am Navigationstelekop angebracht.
* In der Mitte sitzt der Pilot des Kommandomoduls. In seinem Bereich befinden sich die Warnsysteme sowie die Kontrollinstrumente für Lebenserhaltung und die Tanks. Am Fußende des Sitzes befinden sich die optischen Navigationsinstrumente, die im Flug mehrfach benutzt werden, um vor Kurskorrekturen den Kreiselkompass (IMU - Inertial Measurement Unit) zu justieren. Darunter ist auch ein fest eingebauter Space Sextant zur Positionsbestimmung sowie ein Teleskop. Die Bauform dieses Sextanten weicht allerdings von den gewöhnlichen Geräten ab. Ohne diesen Sextanten wäre Apollo 16 in ernste Schwierigkeiten geraten, da auf dieser Mission das elektronische Navigationssystem ausgefallen war. An diesem Arbeitsplatz befindet sich auch das andere Bedienteil für den Computer.
* Auf der rechten Seite sitzt der Pilot der Mondlandefähre. In seinem Segment sind die Kontrollsysteme für Kommunikation, Elektrik, Datenspeicher und Brennstoffzellen angebracht.
Hitzeschild der Kapsel
Während des Wiedereintritts in die Erdatmosphäre treten, bedingt durch die hohe Geschwindigkeit des Kommandomoduls, Reibungskräfte auf. Die Reibung bremst das Modul ab. Dadurch treten jedoch auch extrem hohe Temperaturen von bis zu 3.000 Grad auf. Deshalb ist ein Hitzeschild erforderlich, der diese Hitze von den empfindlichen Systemen fernhält. Als Hitzeschild kommt bei der Apollo-Kapsel ein Epoxidharz zum Einsatz. Dieser wird bei hohen Temperaturen weißglühend, verkohlt dann, bis er zum Schluss wegschmilzt. Durch das Schmelzen wird die Hitze abgeleitet und der Hitzeschild gekühlt.
Servicemodul (SM)
Das SM ist eine zylinderförmige, 7,50 m lange und 4 m durchmessende Konstruktion. Es enthält die Elektrischen-, Lebenserhaltungs- und Kommunikationssysteme. Unterteilt ist es in eine Mittel- sowie weitere 6 Außensektionen. Darin befinden sich Tanks für den Antrieb, die Lageregelung, die Stromerzeugung und die Lebenserhaltungssysteme; die Steuertriebwerke und das Haupttriebwerk. An der Außenseite befinden sich vier Baugruppen mit je vier Steuerdüsen, Positionslichter, drei Antennen und vier Parabolantennen für die Kommunikation und die Radar-Transponder.
Struktur
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Die Struktur des Servicemoduls besteht aus einem inneren Zylinder mit einem Durchmesser von etwa einem Meter, umgeben von einem äußeren Zylinder von 4 m Durchmesser. Trennwände teilen den Raum zwischen innerem und äußerem Zylinder in sechs Sektoren auf. Vorne und hinten werden die Zylinder durch Schotts abgeschlossen.
Der innere Zylinder enthält zwei kugelförmige Tanks mit Helium unter hohem Druck.
Die sechs Sektoren sind wie folgt belegt:
* Sektor 1 ist ein 50°-Segment und anfangs unbenutzt. Nach dem Unglück von Apollo 13 wurde hier im oberen Teil ein dritter Sauerstofftank eingebaut. Bei den Flügen von Apollo 15, Apollo 16 und Apollo 17 befanden sich hier zusätzlich noch wissenschaftliche Instrumente zur Erforschung der Mondoberfläche aus der Mondumlaufbahn, wie Kameras, Höhenmesser und Strahlungsdetektoren.
* Sektor 2 umfasst 70° und wird für den Oxidator-Sammeltank verwendet.
* Sektor 3 ist ein 60°-Segment und enthält den Oxidator-Lagertank.
* Sektor 4 ist wieder ein 50°-Segment. Im oberen Teil sind die drei Brennstoffzellen untergebracht, darunter die zwei Tanks mit superkritischem_Sauerstoff für die Brennstoffzellen und die Lebenserhaltungssysteme. Ganz unten befinden sich zwei Tanks mit superkritischem Wasserstoff für die Brennstoffzellen.
* Sektor 5, ein 70° Segment enthält den Brennstoff-Sammeltank.
* Sektor 6 ist ein weiteres 60°-Segment für den Brennstoff-Lagertank.
Triebwerk
Das Triebwerk des SM, das AJ10-137 entwickelt von der Aerojet-General Corporation, erzeugt einen Schub von 97,5 kN und ist für maximal 50 Zündvorgänge ausgelegt. Als Brennstoff wird Aerozin 50 verwendet, eine Mischung aus 50% Hydrazin und 50% Unsymmetrischem_Dimethylhydrazin, als Oxidator kommt Distickstofftetroxid zum Einsatz, lagerfähige hypergole Treibstoffe. Das Triebwerk hat keine Pumpe. Vielmehr wird der Brennstoff und der Oxidator durch Helium als Treibgas aus ihren Tanks in die Brennkammer gepresst. Das gesamte Triebwerk und die Triebwerksdüse haben eine Länge von 3,90 m und wiegen zusammen 293 kg. Allein die Düse ist 2,80 m lang und hat einen Durchmesser von 2,10 m.
Tanks
Zwei Brennstofftanks mit einem Fassungsvermögen von jeweils 7 t, und zwei Oxidatortanks mit einem Fassungsvermögen von jeweils 11,3 t versorgen das Triebwerk. Die zwei kugelförmigen Heliumtanks befinden sich im Mittelteil des Moduls.
Zwei weitere Tanks mit einem Volumen von jeweils 144 l liefern den Sauerstoff für die Brennstoffzellen und die Lebenserhaltung. Zudem gibt es für die Brennstoffzellen zwei Wasserstofftanks mit einem Volumen von jeweils 13 l.
Das Unglück bei Apollo 13 war auf ein defektes Heizungselement in einem der Sauerstofftanks zurückzuführen, welches bereits früher in einer Kapsel eingesetzt, vor dem Start der früheren Kapsel jedoch wieder entfernt und trotz des Defektes bei Apollo 13 verwendet wurde.
Stromversorgung des CSM
Drei Brennstoffzellen sind für die Stromerzeugung und Versorgung des Raumschiffs verantwortlich. Sie produzieren neben dem Strom noch Wärme und Trinkwasser. Weiterhin liefern Silber-Zinkoxid-Batterien 1,5 kW Strom und gewährleisten die Versorgung während des Wiedereintritts und der Landung. Zwei weitere Silber-Zinkoxid-Batterien im CM liefern 28 Watt und lösen die Explosionen in den Sprengbolzen für die Trennung der dritten Raketenstufe, für die Trennung von CM und SM sowie die der _Rettungsrakete_(LES) aus. Sie sind auch für die Auslösung der Fallschirme zuständig. Insgesamt benötigt das CSM nur eine elektrische Leistung von 2000 W.
Da bei den Skylab-Missionen das Raumschiff für längere Zeit inaktiv sein musste, wurden die entsprechenden Exemplare CSM-116 bis CSM-119 nicht mit Brennstoffzellen, sondern mit Batterien ausgerüstet.
