Kalenderblatt #2: 20. Juli 1969, “Der erste Mensch landet auf dem Mond”

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Willkommen zur zweiten Episode des KontextCast Kalenderblatts, heute zum 20. Juli 1969, jenem Tag, an welchem Neil Armstrong als erster Mensch den Mond betreten hat. Ich werde daher heute einen kleinen Blick auf die historischen Gegebenheiten und die verwendete Technik werfen.

Als John F. Kennedy am 25. Mai 1961 eine dringende Ansprache an den Kongress hält, sieht die Bilanz des amerikanischen Raumfahrtprogramms nicht wirklich gut aus. Die Sowjetunion hatte 1957 sowohl mit Sputnik 1 den ersten Satelliten, als auch später im Jahr mit der Hündin Laika das erste Lebewesen ins All geschossen. Die US-amerikanische Raumfahrtbehörde NASA musste als Antwort darauf überhaupt erst noch gegründet werden. 1959 brachten die Sowjets mit Luna 2 und Luna 3 zwei Sonden zum Mond, und am 12. April 1961 war mit Juri Gagarin der erste Mensch ins Weltall geflogen. Obwohl die Amerikaner schnell aufgeholt hatten, schien die sowjetische Konkurrenz immer einen Ticken schneller zu sein. Zum Zeitpunkt von Kennedys Ansprache hatten zwar beide Nationen jeweils sechs Menschen ins All gebracht, die Sovjets waren aber länger im All gewesen.

Kennedy war ursprünglich eigentlich kein großer Freund der NASA gewesen. Noch im März 1961, nur einen Monat vor Juri Gagarins Flug, hatte er einen Antrag für ein bemanntes Mondprogramm abgelehnt, weil er die Kosten für zu hoch hielt. Als die Sovjets auch noch den Erfolg des ersten Menschen im All für sich verbuchen konnten, fühlte er sich allerdings so gedemütigt, dass er seine Berater Vorschläge für einen Gegenschlag ausarbeiten ließ. Vorschlag Nummer Eins war eine bemannte Raumstation im Erdorbit, Vorschlag Nummer zwei der bemannte Flug zum Mond. Da die Sovjets bei der Raumstation wahrscheinlich auch wieder schneller gewesen wären, verkündete Kennedy dann Ende Mai 1961 die Absicht, noch vor Ende des Jahrzehnts einen Menschen auf den Mond zu bringen.

Über die nächsten Jahre arbeiten bis zu 500.000 Menschen gleichzeitig an dem Programm und legen sämtliche technischen Grundlagen. Raketen werden entwickelt, Abschlusskomplexe gebaut und Raumschiffe getestet. Die Gesamtkosten dürften umgerechnet auf das Jahr 2016 bei etwa 150 Milliarden Dollar gelegen haben, die Kosten lagen bei vielen Projekten um ein Vielfaches über dem eigentlich geplanten Budget.

Apollo 11 hebt schließlich am 16. Juli 1969 vom Kennedy Space Center in Cape Caneveral, Florida ab und schwenkt drei Tage später in den Mondorbit ein. Den geplanten Landeplatz im “Mare Tranquilitatis”, dem “Meer der Ruhe”, hatten automatische Raumsonden schon einige Jahre vorher fotografiert. Am 20. Juli 1969 steigen Buzz Aldrin und Neil Armstrong dann schließlich in die Mondlandefähre um und trennen sich vom Mutterschiff, um auf dem Mond zu landen. Michael Collins, der Dritte im Bunde, bleibt im Mutterschiff zurück. Bis jetzt scheint alles gutgegangen zu sein, aber der Abstieg wird heikel, denn nicht nur weicht die Umlaufbahn des Mutterschiffs etwas vom Plan ab, sondern auch der Bordcomputer,  wird ein Problem verursachen.

Der Apollo Guidance Computer, oder kurz AGC, sieht aus wie ein großer Kupferblock und existiert zwei Mal: Ein Mal im Mutterschiff und ein Mal in der Mondlandefähre. Beide Computer sind identisch und übernehmen jeweils die Steuerung, Navigation und Kontrolle beider Raumfahrzeuge, allerdings unterscheidet sich die Software. Die Astronauten bedienen den Computer über eine Tastenfeld mit 19 Tasten, darunter die Zahlen Null bis Neun und die Tasten VERB, NOUN und ENTR. Für die wichtigsten Informationen und schwersten Probleme, z.B. Abweichungen von Geschwindigkeit und Höhe oder Eingabefehler, existieren separate beleuchtete Anzeigefelder, alle anderen Werte werden über sechs 7-Segment-Anzeigen angezeigt. Der Apollo Guidance Computer verwendete als eines der ersten Geräte integrierte Schaltungen, bei Apollo 11 waren das 2800 Einzelbausteine auf großen Platinen. Der Hauptspeicher fasste insgesamt 3840 Bytes, der Programmspeicher 69120 Bytes.

Die Bedienung des Computers muss man sich wie folgt vorstellen: Jeder Phase der Mission wird ein Programm zugeordnet, beispielsweise Programm 01 für die Startvorbereitungen, Programm 11 für die Abschussphase, et cetera. Der Wechsel zwischen den Programmen erfolgt automatisch durch das gerade laufende Programm oder durch eine manuelle Eingabe. Alle manuellen Eingaben werden in Form von “Verben” und “Nomen” getätigt: Ein “Verb” ist eine Zahl, welche die durchzuführende Aktion angibt. Während der Inbetriebnahme des Bordcomputers drückt der Astronaut beispielsweise die Tastenkombination VERB 9 1 ENTR, um sich die Prüfsumme der ersten Speicherbank anzeigen zu lassen und diese mit deinem bekannten Wert zu vergleichen. Das “Nomen” ist eine zweite Zahl und bezeichnet bei einigen Aktionen, worauf diese angewendet werden soll. Beispielsweise führt das Verb 16 zur kontinuierlichen Ausgabe eines internen Wertes, Nomen 65 bezeichnet das interne Register mit der aktuellen Uhrzeit, die Tastenkombination VERB 16 NOUN 65 ENTR zeigt daher laufend die aktuelle Uhrzeit an. Ein Astronaut war also viel damit beschäftigt, auswendig gelernte Zahlenkombinationen in den Computer einzutippen. Der Programmcode der Bordcomputer ist übrigens mittlerweile frei im Internet verfügbar, und wer möchte, kann in seinem Browser einen Emulator benutzen und sich dann wie ein Astronaut fühlen.

Während des Abstiegs zur Mondoberfläche meldet der Bordcomputer plötzlich die beiden Alarmcodes 1201 und 1202, welche im Programm der Mondlandefähre für eine Überlastung des Computers standen. Eigentlich sollte dies nicht passieren, denn bei der Programmierung hatte man darauf geachtet, dass das Programm für die Mondlandung nur knapp 85% der verfügbaren Rechenzeit in Anspruch nehmen würde. Allerdings löste eines der Bordradarsysteme ständig im Hintergrund fehlerhafte Meldungen aus, deren Verarbeitung fast die gesamte restliche Rechenzeit aufbrauchten. Als einer der Astronauten manuell den Befehl gab, eine weitere aufwändigere Berechnung durchzuführen, reichte die Rechenleistung nicht mehr aus, um alle Aufgaben gleichzeitig abzuarbeiten, und das System erkannte eine Überlastsituation. Glücklicherweise hatten die Entwickler die Möglichkeit eines solchen Fehlers vorhergesehen und verschiedenen Aktionen verschiedene Prioritäten zugeordnet, die niedrigprioren Aktivitäten konnten gelöscht werden und das System erholte sich. Der Fehler war bei Apollo 5 schon aufgetreten, man hatte sich aber entschlossen, das System nicht zu ändern, da in der Raumfahrt oft die einfache Regel “Lieber ein bekannter Fehler als eine Reparatur mit möglichem neuen Fehler” gilt.

Trotz des Problems mit dem Bordcomputer landete Apollo 11 also erfolgreich auf dem Mond, und eine geschätzte halbe Milliarde Menschen konnte live miterleben, wie Neil Armstrong über die Leiter aus der Mondlandefähre klettert und seinen berühmten Satz “Das ist ein kleiner Schritt für einen Menschen, ein riesiger Sprung für die Menschheit” ins Mikrofon spricht.

[Sample: Neil Armstrong]

Aber wie kamen diese Bilder überhaupt zur Erde und auf die Fernsehbildschirme?

Die Apollo Lunar Television Camera, angebracht an der Außenseite der Mondlandefähre, war in allen Punkten eine Spezialkonstruktion. Sie musste Temperaturen zwischen -157 und +121 Grad aushalten, durfte nur wenig Strom verbrauchen und das Bildsignal musste zusammen mit allen anderen Datenströmen in die kleine Bandbreite der verwendeten Antenne passen. Die Auflösung war dadurch limitiert auf umgerechnet 320 mal 200 Pixel bei nur zehn Bildern pro Sekunde, ein Format, welches inkompatibel zu allen damaligen Fernsehern war. Die notwendige Umwandlung für die Weiterverteilung an Fernsehsender auf der ganzen Welt wurde mit primitivsten Mitteln durchgeführt: man baute in den Empfangsstationen auf der Erde einige zur Kamera auf dem Mond kompatible Bildschirme auf und filmte deren Bilder dann mit handelsüblichen Fernsehkameras. Die Zuschauer an den Fernsehern sahen also deutlich schlechtere Bilder als das Bodenpersonal der NASA, beispielsweise war Neil Armstrong bei seinem Ausstieg über die Leiter für viele Zuschauer kaum sichtbar, da bei der “Umwandlung” der Bildformate auf der Erde Helligkeit und Kontrast zu Beginn falsch eingestellt waren.

Die Aufzeichnungen des Originalsignals vom Mond sind derzeit übrigens nicht auffindbar und existieren möglicherweise nicht mehr. Die besten verfügbaren Bilder stammen derzeit wohl aus Australien, dort wurde das Originalsignal mit Hilfe einer Super-8-Kamera von einem Monitor abgefilmt.