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Die Columbia vor ihrem Jungfernflug am 12. April 1981

Die Raumfähre Columbia war der erste weltraumtaugliche Orbiter der NASA und das erste wiederverwendbare Raumfahrzeug. Im März 1979 fertiggestellt, erfolgte der Jungfernflug im April 1981 (STS-1). Die interne Bezeichnung lautet OV-102. Sie brach am 1. Februar 2003 bei Wiedereintritt in die Erdatmosphäre auseinander.

Die Columbia wurde nach dem Schiff benannt, mit dem der amerikanische Seefahrer Robert Gray 1787 von Massachusetts nach China gesegelt war, um Tee zu kaufen. Nach drei Jahren kehrte er nach Amerika zurück und hatte dabei einmal die Erde umrundet. Außerdem trug die Kommandokapsel von Apollo 11 den Namen Columbia.

Geschichte

Am 12. April 1981 absolvierte die Columbia mit dem Flug STS-1 den ersten Einsatz eines Space Shuttles im Weltraum unter dem Kommando von John Young. Es war das erste Mal in der Geschichte der NASA, dass ein neues Raumfahrzeug ohne vorherige unbemannte Tests gestartet wurde. Abgesehen von Schäden an den Hitzeschutzkacheln verlief der erste Flug eines Space Shuttles jedoch reibungslos.

Die folgenden vier Space-Shuttle-Flüge wurden ebenfalls mit der Columbia durchgeführt. Zu den späteren Missionen gehörten unter anderem die dritte Hubble-Servicing Mission STS-109 sowie die deutsche D2-Mission mit dem Spacelab. Da sie wegen ihrer schwereren Bauweise etwas weniger Nutzlast tragen konnte und nicht mit einem Docking-Adapter für die Internationale Raumstation ausgestattet war, wurde sie zuletzt vor allem für die wenigen Missionen verwendet, die nicht zur ISS führten.

Die Columbia befand sich auf der Rückkehr von ihrer 28. Mission (STS-107) zum Kennedy Space Center, dem US-Weltraumbahnhof, als sie am 1. Februar 2003 gegen 9 Uhr Ortszeit (14 Uhr MEZ) in ca. 60 km (ca. 203.000 Fuß) Höhe über Texas bei einer Geschwindigkeit von ungefähr Mach 18 (ca. 20.100 km/h) auseinanderbrach.

Die Columbia ist nach der Challenger die zweite Raumfähre, die die NASA während einer Mission verloren hat.

Mögliche Absturzursachen

Schon kurz nach dem Absturz galt der Verlust eines Teils der Außentank-Isolierung beim Start als wahrscheinlichste Ursache. Die Isolierung prallte dabei auf eine der Tragflächen der Columbia und könnte dabei den Hitzeschild beschädigt haben. Das Kontrollzentrum der NASA hatte diesen Vorfall zwar registriert, jedoch nicht als kritisch eingestuft, und äußerte auch noch während der Untersuchung erhebliche Zweifel an dieser Theorie. Am Ende sollte sie sich aber bestätigen, wie auch wiederum große Missstände innerhalb der NASA aufgedeckt wurden, was schon nach der Explosion der Challenger der Fall war.

Die Raumfähren verfügen über mehrere Arten von Hitzeschutzkacheln. Auf der Unterseite befinden sich Kacheln aus Keramik überzogen mit einer wasserabweisenden und Wärme abstrahlenden Glasur zum Schutz. Diese Kacheln gingen bei vergangenen Missionen immer wieder verloren; die Beschädigung einer oder mehrerer Kacheln ist aber unkritisch. An den Flügelvorderkanten und der Nasenspitze treten die höchsten Temperaturen auf. Hier besteht der Hitzeschutzschild aus einer Kohlenstoffmatrix und Bindemitteln (Reinforced Carbon-Carbon). Dieses RCC-Material ist außerordentlich leicht und hält hohe Temperaturen bis 1.260°C aus, ist aber sehr unelastisch und spröde. Man nahm lange Zeit an, dass der Schaumstoff die Unterseite des Flügels traf, was man als unkritisch einstufte. In Wirklichkeit traf er jedoch die Flügelvorderkante und durchschlug das RCC-Paneel. Der leichte Schaumstoff kann bei der hohen Geschwindigkeit eines Space Shuttles selbst durch die dünne Luft in dieser Höhe recht schnell abgebremst werden und erreicht so eine sehr hohe Aufprallgeschwindigkeit von 670 bis 920 km/h.

• 2. Februar 2003: Von der NASA wird bekanntgegeben, dass im mittleren linken Rumpfteil am Fahrwerksschacht kurz vor dem Auseinanderbrechen ein extremer Temperaturanstieg und das Ausfallen mehrerer Wärmesensoren festgestellt wurde.
• 3. Februar 2003: Es werden Fernsehbilder gezeigt, auf denen angeblich ein Riss in der Tragfläche der Columbia zu sehen ist. Allerdings handelt es sich in Wahrheit um Falten in einer Schutzummantelung innerhalb der Ladebucht.
• 4. Februar 2003: Es verdichten sich die Hinweise, dass das höchstens 1,2 kg schwere und 40 x 50 cm große Stück Isoliermaterial, welches sich etwa 80 Sekunden nach dem Start am 16. Januar vom Tank gelöst hatte, die Ursache für das Unglück ist.
• 4. Februar 2003: Um 19 Uhr findet in Houston eine Trauerfeier für die Astronauten statt.
• 5. Februar 2003: Die erste Leiche der sieben Astronauten wird identifiziert, der Israeli Ilan Ramon.
• 5. Februar 2003: Die NASA gibt eine neue Theorie über die mögliche Ursache des „Columbia“-Absturzes bekannt. Demnach könnte Weltraummüll den Hitzeschild der Raumfähre beschädigt und so den Absturz ausgelöst haben.
• 14. Februar 2003: Der „Columbia“ ist vermutlich ein Bruch oder Riss im Hitzeschild an der linken Tragfläche zum Verhängnis geworden. Das teilte die Untersuchungskommission als vorläufiges Ergebnis ihrer bisherigen Ermittlungen mit. Die hohen Temperaturen im linken Fahrwerksschacht während des Eintritts in die Erdatmosphäre deuteten daraufhin, dass „superheißes Gas“ den Orbiter durch die Schutzschicht erreichte.
• 26. Februar 2003: Mehr als 3 Wochen nach dem Absturz wurde eine Hitzeschutzkachel entdeckt, die mysteriöse orangefarbene Spuren aufweist. Weiter wird gemeldet, dass sich am zweiten Flugtag der Raumfähre ein unidentifiziertes Teil mit einer Kantenlänge von etwa 30 cm von der Columbia weg bewegte.
• 27. Februar 2003: Die Ermittler sind zur Explosion des Space Shuttle „Columbia“ auf ein Videoband gestoßen, das um 14:48 Uhr (MEZ), etwa 15 Minuten vor der Explosion endet und die Astronauten kurz vor ihrem Tod zeigt.
• 28. Februar 2003: Die NASA veröffentlicht das Videoband, auf dem Kommandant Rick Husband, Pilot Willie McCool, die Missionsspezialistin Kalpana Chawla und die Medizinerin Laurel Clark zu sehen sind, wie sie sich routinemäßig auf den Landeanflug vorbereiten.
• 11. März 2003: Eine Auswertung der Computeraufzeichnungen hat ergeben, dass die Besatzung offenbar kurz vor dem Unglück versucht hat, den Autopilot abzuschalten.
• 26. August 2003: Knapp sieben Monate nach dem Absturz der Raumfähre veröffentlicht die Untersuchungskommission ihren Abschlussbericht, der über 20 Millionen Dollar kostete. In dem Untersuchungsbericht wird als Ursache das beim Start abgefallene Stück Isolierschaum des Außentanks angegeben.
  Es habe ein Loch in die Vorderkante des linken Flügels geschlagen, durch welches beim Wiedereintritt extrem heiße Plasma-Gase eingetreten seien, die das Shuttle haben auseinanderbrechen lassen.

• Spätere Versuche bestätigten diese Theorie: Nachdem man mit einer Kanone im richtigen Winkel ein 1 kg schweres Stück des Isoliermaterials mit ca. 800 km/h auf original RCC Panels feuerte, fand man heraus, dass das Loch einen Durchmesser von mindestens 25 cm hatte, in RCC Panel Nr. 8 an der Vorderkante des linken Flügels entstand und sich die heißen Plasmagase sowohl längs innerhalb der Tragflächenstruktur ausbreiteten, als auch schräg nach innen, in Richtung des Fahrwerks-Schachtes. Dies schwächte die Tragflächenstruktur zunehmend, bis die Columbia erst ins Taumeln geriet und schließlich, außer Kontrolle, zerbarst.

Fast die Hälfte des Berichtes kritisiert aber auch mechanische Fehler und das NASA-Management. So wird der Weltraumbehörde in dem Report angelastet, verschiedene Warnungen von Ingenieuren über das mögliche Ausmaß der beim Start erlittenen Schäden falsch bewertet zu haben. Die Kommission zeigte außerdem gravierende Mängel in der Kommunikation zwischen einzelnen NASA-Stellen auf. So wird beispielsweise kritisiert, dass in den PowerPoint-Präsentationen über mögliche Probleme bei einem Shuttle-Flug wichtige Punkte nicht genannt wurden. Als Begründung gaben einige Ingenieure an, dass „es optisch nicht gut ausgesehen hätte, diese Probleme auf mehreren Bildschirmseiten zu präsentieren“. Grund für die mehrseitige Auflistung soll eine Einschränkung in der Power-Point-Software gewesen sein.

Nach diesem äußerst negativen Bericht ist das gesamte Space Shuttle-Programm als veraltet und anfällig bei der Öffentlichkeit in Misskredit geraten. Nach der Bekanntgabe des neuen Weltraumprogramms von US-Präsident George W. Bush am 14. Januar 2004 wird das Space-Shuttle-Programm nur noch bis zum Jahr 2010 weiterbetrieben und lediglich zum Fertigbau der Internationalen Raumstation eingesetzt. Dies ist auch mit Einsparungen für die Shuttles verbunden, wobei den neuen Sicherheitsstandards bei zukünftigen Flügen ein großer Stellenwert beigemessen werden soll.

Die NASA hat mehrere personelle Konsequenzen aus dem Abschlussbericht gezogen.

Die Besatzung der letzten Mission

Bei dem Unglück kamen sieben Astronauten ums Leben. An Bord waren:

• Kommandant Rick Husband (45 Jahre), ein Oberst der Luftwaffe aus Amarillo in Texas.
• Pilot William C. McCool (41 Jahre), ein Marineoffizier aus Lubbock in Texas.
• Michael Anderson (43 Jahre), einer der wenigen farbigen Astronauten, er war für die Nutzlast zuständig.
• Kalpana Chawla (41 Jahre), Missionsspezialistin indischer Abstammung.
• David Brown (46 Jahre) Arzt, Hauptmann und Pilot.
• Laurel Clark (41 Jahre), sie war zunächst die für Taucher zuständige Sanitätsoffizierin an Bord von U-Booten und wurde erst später Flugmedizinerin, dann 1996 Astronautin.
• Ilan Ramon (48 Jahre), Oberst der israelischen Luftwaffe und erster Israeli im Weltall.

Projekte der letzten Mission

• Eines der Projekte während des letzten Fluges galt der Kommunikation über das Internet. Dabei wurden Informationen zwischen Bodenstation und Raumschiff per Internet Protokoll (IP) ausgetauscht. Zu diesem Zweck war an Bord der Columbia ein kleiner PC mit 233 MHz-Prozessor, 128 MB Arbeitsspeicher und Red Hat Linux als Betriebssystem, mit dessen Hilfe über ein Satelliten-Relais mit dem Goddard Space Flight Center in Washington, D.C. kommuniziert wurde.
• Ein Projekt aus Deutschland sollte die Auswirkungen der Schwerelosigkeit auf Tiere und Mikroorganismen untersuchen. Dazu befanden sich Ameisen, Ratten und Spinnen an Bord. Außerdem gab es ein neun Liter fassendes Spezialaquarium mit Fischen und Wasserschnecken. Da die Ergebnisse Rückschlüsse auf den Knochenstoffwechsel und Bewegungskrankheiten erlauben, hätten die Experimente auch für die Medizin Bedeutung gehabt.
• Es wurde auch das Verhalten von Gasen und Flammen in der Schwerelosigkeit untersucht. Der Frage, wie sich Hitze und Flamme einer Kerze ohne Gravitation ausbreiten können, galt eines der Experimente.
• Ein weiteres Projekt galt der Wirkung der Schwerelosigkeit auf Aerosole (fein versprühte, fast gasförmige Flüssigkeiten). Außerdem erprobten die Wissenschaftler ein neues Feuerlöschsystem.

Missionen

Weblinks

• Sonderseite zum Columbia-Unglück (deutsch)
• Beschreibung und Flüge der Columbia (in englischer Sprache)
• Unfallbericht (englisch)
• Encyclopedia Astronautica: Columbia (in englischer Sprache)
• Powerpoint mitschuldig am Absturz? (in englischer Sprache)
• Der letzte Start der Columbia bei Youtube.com

Siehe auch

• Columbia (Supercomputer)
• Katastrophen der Raumfahrt
• Geschichte der Raumfahrt