„Ein Schmetterling, angeschraubt auf einer Gewehrkugel“: Das war der Space Shuttle

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„A butterfly bolted onto a bullet“ war der Space Shuttle, hat es sein 6-facher Passagier Story Musgrave gerade in einem Interview (TIME europ. Ausgabe 178 #3 [„18“.7.2011] 52 [NACHTRAG: jetzt auch online verfügbar]) ausgedrückt: Zwar ein „huge triumph“, aber zurecht am Ende angekommen, denn der Shuttle war „massively difficult to operate […] very unsafe, very fragile“ – und kostete 1.2 Mrd. statt der einst versprochenen 10 Mio.$ pro Flug. Eine Woche vor der nunmehr für den 21. Juli geplanten Rückkehr der Atlantis (oben das beliebte Flip-Manöver, die ISS mit der Atlantis während der letzten EVA mit Shuttle am 12.7., die frisch geborgenen Videos der Booster-Kameras, die Atlantis kurz vor dem Andocken, diverse Startvideos von Fans, eine weitere Perspektive der EVA und ein Video mit Kommentaren der Besatzung), geradezu symbolisch noch im Dunkeln, ein paar Facetten zu dem „Space Transportation System“, das vor genau 40 Jahren geplant und Anfang 1972 genehmigt wurde und seither das Treiben der NASA massiv beeinflusst hat. Die Zitate am Anfang sind eine Auswahl aus einer Sammlung in Skyweek 7 #14 [5.4.1991] zum Zehnjährigen des Erststarts 1981 …

I. Versprechungen eines Jahrzehnts … in Zitaten

„Raumfahrt wird im Zeitalter der ’space shuttle‘ billiger sein als bisher. Rund viereinhalb Millionen Dollar wird jeder Fährenstart dereinst kosten […] berechnet mit einer geschätzten Zahl von 56 Raumfährenstarts pro Jahr. Diese Annahme erscheint realistisch […]“ (Der Spiegel 3/1972)

„Ab 1979 sollte ein neues Konzept im US-Weltraumprogramm die Kosten von Raumoperationen drastisch verringern. In den folgenden 12 Jahren […] werden 725 Starts, im Mittel einer pro Woche, erwartet. […] Der wiederverwertbare Aspekt des Shuttle-Programms ist es, der die Kosten pro Flug auf 10.5 Mio.$ verringert. Die Orbitkosten für 1 kg Nutzlast werden ca. 350$ sein, statt 1000-2000$ mit konventionellen Raketen.“ (Wernher von Braun in Popular Science November 1974)

„Der Kostenvorteil gegenüber herkömmlichen Starts mit Wegwerfraketen ist beträchtlich. Jeder Start eines Nachrichtensatelliten vom Typ Intelsat kostete bisher etwa 25 Mio.$. Künftig werden jeweils zwei Satelliten dieser Größe mit einer Fähre transportiert werden können – für zusammen 21 Mio.$.“ (Der Spiegel 7/1978)

„Vom Beginn einer ‚dritten industriellen Revolution‘ sprechen die NASA-Planer, wenn – ebenfalls Anfang der 80-er Jahre – die Nutzung des Weltraums als Vakuum-Fabrikhalle sowie für die Stationierung von Sonnenkraftwerken beginnt […]. Mitte des kommenden Jahrzehnts sollen regelrechte Raumfabriken installiert werden – zur Massenproduktion leistungsstarker Computer-Komponenten […].“ (Der Spiegel 20/1978)

„Raumfahrtexperten im Kongress und Militärs erklärten, wenn die Möglichkeiten der Raumfähre voll ausgenutzt würden, könnte dies verhindern, dass die Sowjets die Kontrolle über den erdnahen Weltraum gewinnen […]. Die Amerikaner sehen im Shuttle eine Gegenwaffe zu den 19 Killersatelliten der Sowjets […]. Der Shuttle in seiner militärischen Version soll mit Hilfe von Laserstrahlen ähnliche Aufgaben erfüllen.“ (Süddeutsche Zeitung 9.4.1981)

„Der Triumph der Columbia wird voraussichtlich zu Flügen mit unzähligen kommerziellen, wissenschaftlichen und militärischen Anwendungen führen […] Die futuristischsten Vorschläge schreiben dem Shuttle eine Rolle bei der Konstruktion von Weltraumkolonien zu.“ (International Herald Tribune 16.4.1981 nach STS-1)

„[Der Shuttle] hat das Tor zu einer neuen Ära geöffnet, in der die Ausbeutung des Weltraums seine Erforschung in den Schatten stellen dürfte, eine Ära der Fabriken in der Umlaufbahn, riesiger Kommunikationsantennenanlagen und exotischer Weltraumwaffen.“ (Newsweek „27“.4.1981)

II. Wie und warum der Space Shuttle Realität wurde

Noch bevor das Apollo-Programm mit der ersten Landung seinen Höhepunkt erreicht hatte, machte man sich bei der NASA schon berechtigte Sorgen über die Zukunft all der gewaltigen Infrastruktur, die dafür entstanden war, die unzähligen Mitarbeiter und Kontraktoren und die generelle Richtung, die die bemannte Raumfahrt nach diesem Kraftakt einschlagen sollte. Ein großes Gesamtpaket aus Raumstationen(!) im Erd- und Mondorbit, einem preiswerten Transportmittel dorthin (was in damaliger Denkweise mit wiederverwendbar gleich zu setzen war) und einer späteren Reise zum Mars mit permanenter Besiedlung des Sonnensystems als Fernziel war das Ergebnis der – noch im Detail zu erforschenden – Denkprozesse um 1969, die alsbald mit der politischen und v.a. fiskalischen Realität kollidieren sollten. Mit dem Marsflug, der Apollo-Enthusiasten noch als der logische nächste Schritt erschienen sein mochte, und den Raumstationen konnte sich die US-Politik so gar nicht anfreunden, was den neuen Raumtransporter als alleiniges nächstes Großprojekt der bemannten US-Raumfahrt übrig ließ.

Der hatte zwar zunächst kein Ziel, schien aber wenigstens die Möglichkeit zu eröffnen, alle existierenden Wegwerfraketen zu ersetzen und durch größere Flexibilität auch für das US-Militär interessant zu sein; zudem war schon seit Jahrzehnten – und seit Ende 1967 zunehmend konkret – über einen derartigen Täger nachgedacht worden. Doch der Vorschlag scheiterte 1970 am bereits arg weltraummüde gewordenen Weißen Haus: Um die NASA als bedeutenden Technologietreiber zu erhalten, das war dem Anfang 1971 berufenen neuen Chef James Fletcher klar, musste der Shuttle noch im Laufe dieses Jahres durchgesetzt werden. Dazu wurde zum einen mit merkwürdigen Studien die enorme Wirtschaftlichkeit des Raumtransporters gegenüber herkömmlichen Raketen „bewiesen“ (ein junger österreichischer Ökonom spielte dabei eine Schlüsselrolle) und zum anderen das anfangs skeptische Verteidigungsministerium an Bord gelockt, indem die Größe der Ladebucht und die Flugeigenschaften militärischen Anforderungen angepasst wurden.

Im Mai 1971 musste die NASA jedoch erfahren, dass die für die Entwicklung des Wunschshuttles nötigen Etaterhöhungen in den folgenden Jahren ausbleiben würden: In der zweiten Jahreshälfte wurden Dutzende Alternativen zu einem vollständig wiederverwendbaren Shuttle mit einer bemannt zur Erde zurückkehrenden ersten Stufe (ähnlich einer Boeing 747) und dem eigentlichen Raumschiff mit den Wasser- und Sauerstofftanks darin untersucht – mit dem bekannten Kompromiss (Feststoff-Booster, Einweg-Außentank) als Ergebnis, der damals Thrust-Assisted Orbiter Shuttle (TAOS) genannt wurde. Über Alternativen zum Shuttle weigerte sich die NASA schlicht nach zu denken, obwohl dies manche im Weißen Haus immer wieder anmahnten. Die Entscheidung, den Shuttle tatsächlich zu bauen, fällte schließlich am 3. Januar 1972 Präsident Nixon zur Überraschung selbst der NASA-Spitze und gegen den Widerstand des Office of Management und Budget, das im Weißen Haus den Haushaltsplan macht, wie auch seines Wissenschaftsberaters.

Am 5. Januar verkündete Nixon in einer Ansprache „an entirely new type of space transportation system designed to help transform the space frontier“: Das werde „routine access to space by sharply reducing costs in dollars and preparation time“ ermöglichen, auf dass die Früchte der Raumfahrt nunmehr „into the daily lives of Americans and all people“ geliefert werden mögen. Von einem regelrechten Pendlerverkehr zwischen Boden und Orbit, für normale Bürger statt Superastronauten, fabulierte Nixon, und dass die Grenzen zwischen unbemannter und bemannter Raumfahrt schwinden würden, da ja nun der Wissenschaftler sein Instrument mal eben begleiten könne. Dieser Aspekt – der Shuttle als Tor für gewöhnliche Amerikaner ins All – und der Erhalt einer amerikanischen Führungsrolle in der Raumfahrt, die er bei Apollo so genoss, sind offenbar die treibenden Argumente für Nixons Zustimmung zum Shuttle gewesen: Selbst wenn der per se keine gute Investition sein sollte, müsse man ihn trotzdem haben, erklärte er an jenem 5. Januar seinen Gästen von der NASA.

An diesen Aufbruch in eine neue Ära glaubte damals keineswegs jeder: „Eine sinnlose Extravaganz“ schimpfte der demokratische Senator (und 1984 gescheiterte Präsidentschaftskandidat) Walter Mondale, der den Widerstand gegen den Shuttle anführte – dabei waren die damals kursierenden Kostenzahlen winzig. 5.5 Mrd.$ sollte die Entwicklung des Shuttles kosten, 10 Mio.$ jeder Flug, und nach 10 bis 12 Jahren wären die Entwicklungskosten wieder eingespielt. Schon damals allerdings gab es Zweifel an diesen Rechenkünsten: Die NASA ging von 514 Flügen in den 12 Jahren ab 1978 aus, also im Mittel 43 pro Jahr, bei denen der Shuttle im Schnitt 18 metrische Tonnen Nutzlast (60% des möglichen Maximums) mitführen würde. Das wären dann rund 770 Tonnen in den Orbit pro Jahr – viermal so viel, wie selbst im hektischsten Jahr des Apollo-Programms gestartet worden war. Die Hoffnung beruhte hier wieder auf dem vermeintlichen „Routine“-Aspekt des Shuttles, der seine Lasten so sanft in den Orbit bugsieren würde, dass Satelliten deutlich einfacher als bisher gebaut werden könnten.

Heute kann man das alles so viel klarer sehen: Die NASA hatte sich – und ihre Unterstützer in der Politik – in der Illusion verfangen, der Shuttle sei tatsächlich ein ungeheuer Geld sparendes Vehikel. Zugleich fehlte ihm aber die hingebungsvolle Unterstützung in der Politik, die das Apollo-Programm in den 1960-er Jahren ermöglicht hatte: Kaum lief das Shuttle-Programm, begannen schon die ersten Kürzungen, und dann begannen erst die richtigen Probleme mit dem sich als überaus komplex und wartungsintensiv erweisenden Vehikel, mit den beiden Totalverlusten 1986 und 2003 als fast zwangsläufigen Konsequenzen. Die Entscheidungsprozesse für dem Space Shuttle 1969-1972 gelten heute Politologen geradezu als ein Musterbeispiel, wie man es bei solch einer „Super-Technologie“ besser nicht machen sollte … (Gillette, Science 175 [28.1.1972] 392-396, Logsdon, Science 232 [30.5.1986] 1099-1105, Kay, Science, Technology & Human Values 19 [Spring 1994] 131-151. Noch mehr Stoff gibt es – frei zugänglich – bei Heppenheimer, The Space Shuttle Decision, Online-Buch [1999] der NASA History Series, und Logsdon, The Decision to build the Shuttle, 2-Stunden-Vorlesung [Herbst 2005] am MIT)

III. Was der Shuttle für die Wissenschaft gebracht hat

Forschung war nie die zentrale Aufgabe des Space Transportation Systems gewesen, aber zwischen dem Aussetzen und Einfangen von Satelliten, Technik-orientieren Experimenten und später dem Aufbau der ISS war doch in 30 Jahren auch allerhand Platz für z.T. exotische wissenschaftliche Experimente geblieben (Charles, Science 333 [1.7.2011] 28-33): Viele Forscher nahmen das Angebot für den Mitflug von Instrumenten an, sei es in der Kabine oder in der Ladebucht, auch wenn sie – z.T. sogar öffentlich – keinen Hehl daraus machten, dass es ihretwegen den Shuttle nicht gebraucht hätte.

• Der Start großer Forschungssatelliten ist vermutlich der größte Beitrag des Shuttles zur (überwiegend astronomischen) Wissenschaft – und in zwei Fällen war es von Vorteil, dass Astronauten einen Satelliten in den Orbit begleiteten: Das Hubble Space Telescope haben sie später noch mehrfach besucht, Pannen behoben und die Detektoren erneuert – und beim Aussetzen des Compton Gamma Ray Observatory 1991 befreiten sie bei einer EVA eine klemmende Antenne mit Gewalt. (Zwar hätte man für die Kosten der vielem Missionen zu Hubble mehrere neue Satelliten bauen und auf Einwegraketen starten können, aber hätte man das auch getan?)

• Verschiedene ‚Dienstleistungen‘ für die Astronomie haben die Shuttles über die Jahre erbracht: Mit dem Solar Max wurde 1984 ein unbemannt gestarteter Astrosatellit eingefangen und repariert wieder ausgesetzt – 5 Jahre hat er dann noch gearbeitet. Der Satellit SPARTAN wurde mit verschiedenen Nutzlasten mehrfach ausgesetzt und jeweils bei derselben Mission wieder eingefangen. Und die ASTRO-Teleskope flogen zweimal fest verankert in der Ladebucht mit, bei der Spacelab-Mission D2 auch eine All-Sky-Kamera – mit Kleinbildfilm.

• Die Erforschung der Mikrogravitation war bei etwa 45 der 135 Shuttle-Missionen ein mehr oder weniger dominantes Thema und damit die mit Abstand populärste Wissenschaft mit dem STS – wobei die Bedeutung von derlei Experimenten und ihr Impakt auf relevante Forschungsfelder bis heute umstritten ist. Außer natürlich bei der Untersuchung der Auswirkungen von Schwerelosigkeit auf den Menschen, zwecks Verbesserung von dessen Gesundheit bei Raumflügen. Die Vielfalt der im Rahmen von Shuttle-Flügen durchgeführten µg-Experimente ist jedenfalls groß, auch dank der vielen Einsätze der von der ESA gestellten Spacelabs (die 1985 und 1993 unter deutschem ‚Kommando‘ flogen).

• Beobachtungen der Erde wurden während der Shuttle-Flüge mal eher nebenher von fotografierenden Astronauten, mal als gezielte Foto-Aufträge durchgeführt, und mitunter führten Shuttles auch aufwendige Instrumente mit – die es allerdings nicht mit spezialisierten Satelliten und deren deutlich „saubererer“ Umgebung aufnehmen konnten. Eine bedeutende Ausnahme war die große Radaranlage, die 2000 für die Shuttle Radar Topography Mission („Digitales …“) mitgenommen wurde und die in dieser Form nur auf dem Shuttle möglich war. Allerdings sollen derzeit zwei Radarsatelliten noch bessere Daten für ein globales DTM mit höhrerer Auflösung liefern und die SRTM ersetzen. Für viel geringere Kosten …

• Die Zustände im Low Earth Orbit erforschen konnte man im Shuttle – der technisch gesehen über die Hochatmosphäre nicht hinaus kam – ebenfalls: Zweimal wurden große Experimentträger ausgesetzt und nach Jahren Kollisionen mit Gas und Bestrahlung mit solarem UV wieder eingefangen, die LDEF und Eureca. Die Veränderungen an den Materialproben waren mitunter frappierend (und versetzten für kurze Zeit die Manager des kurz vor dem Start stehenden Hubble Space Telescope in Panik, weil sich auch bei ihm verwendete Wärmeschutzfolien stark verändert hatten). Eine Sackgasse der Forschung im LEO war allerdings die Wake Shield Faciliy, bei der der noch weiter verringerte Luftdruck hinter einem durch die Hochatmosphäre sausenden Schild für die Herstellung dünner Filme ausgenutzt wurde: Erhoffte kommerzielle Anwendungen blieben aus, irdische Technik konnte das genau so gut.

Auch in Sachen Wissenschaft hinterlässt der Space Shuttle also eine sehr gemischte Bilanz. Die Vielfalt der Möglichkeiten war zwar groß, die Zahl der Flüge – im Schitt 4.5 und nie mehr als 9 pro Jahr – aber sehr gering und die Kosten enorm: Fast 200 Mrd.$ (auf das Jahr 2010 bezogen) hat das Shuttle-Programm insgesamt gekostet, macht knapp 1.5 Mrd.$ pro Mission. Da kann auch gefragt werden, ob der Shuttle nicht in der Summe der Wissenschaft sogar geschadet hat, denn wenn man dasselbe Geld in Forschungsprojekte mit anderen Trägern … aber werfen wir lieber den Blick nach vorn: Das STS hat uns immerhin eine fertige Raumstation hinterlassen, deren wissenschaftliches Management des US-Teils die NASA soeben einer Non-Profit-Organisation übertragen hat, dem Center for the Advancement of Science in Space Inc. Am Ende wird wieder Bilanz gezogen …

Schlagwörter: nasa, Raumfahrt, Space Shuttle, STS-135, USA