27.10.1959: Die ersten Fotos von der Mondrückseite

Kein Monat war vergangen, seit die Sowjetunion mit Luna 2 einen neuen spektakulären Raumfahrterfolg erzielt hatte. Und schon bereitete man in Baikonur den nächsten Coup vor. Im September 1959 hatte erstmals ein von Menschen geschaffenes Objekt den Mond erreicht. Unterdessen mühte man sich in den USA noch immer, mehr als einen Vorbeiflug am Mond zustande zu bringen. Die Pläne waren ambitioniert, man wollte einen Mondsatelliten schaffen, der aus einem Orbit längere Zeit Meßdaten und Bildinformationen übertragen sollte. Ungeachtet einer Reihe von Fehlstarts, die vor der Weltöffentlichkeit aber gut geheimgehalten werden konnten, arbeitete man währenddessen natürlich auch in der Sowjetunion an einer neuen, noch aufsehenerregenderen Mission. Noch vor dem Start des ersten Sputnik hatte Sergej P. Koroljow eine ganze Serie von zunehmend komplexeren Mondsonden konzipiert. Ausgehend vom simplen E-1 Modell sollten drei zunehmend komplexere Typen systematisch den Mond erkunden. Nach dem Erreichen des Mondes stand nun als nächstes die fotografische Erkundung der Mondrückseite auf dem Programm. Seit unendlichen Zeiten beschäftigte die Menschen die Frage, wie wohl die Rückseite des Mondes aussehen könnte. Denn dank der gebundenen Rotation des Erdmondes wendet dieser der Erde stets dieselbe Seite zu. Mit dem Beginn des Raumfahrtzeitalters rückte die Lösung dieser Frage nun in greifbare Nähe. Koroljow war klar, daß die Umsetzung dieses Projekts unvergleichlich schwerer sein würde, als alles Vorangegangene. War es bereits ein Erfolg, den Mond auch nur zu treffen (Luna 2 gelang das mit nur geringer Abweichung zum geplanten Zielpunkt), konnte die Luna 3 Mission nur gelingen, wenn die komplexe Bahn mit einer bisher nicht erreichten Präzision eingehalten werden konnte. Und dies ohne die Möglichkeit, nach dem Start noch Kurskorrekturen vorzunehmen. Allein für die Berechnung der Bahnvarianten waren einige der führenden Mathematiker des Landes und die leistungsfähigsten zivilen Computersysteme zum Einsatz gekommen. Schließlich wurde eine Bahn gefunden, bei der das Schwerefeld des Mondes die Sonde so beschleunigen würde, daß sie um den Mond herumgeschleudert würde, bevor sie wieder Kurs auf die Erde nahm. Ein Orbit um den Mond war nicht vorgesehen, die Bilder sollten auf dem Rückweg zur Erde übertragen werden. Die gefundene Variante bot auch Lichtverhältnisse, die auf brauchbare Aufnahmen hoffen ließen. Ausgehend vom bisherigen Design der E-1 Sonde entwickelte das OKB-1 eine deutlich komplexere Zelle für das E-2A Projekt. Die beiden hemisphärischen Endsektionen wurden durch ein zylindrisches Mittelstück gestreckt. Mehrere ringförmig angeordnete Solarzellensegmente unterstützten die Pufferbatterien an Bord. Ein System aus Jalousien diente der Temperaturregulierung. Bei über 25° C Innentemperatur öffneten sich die Radiatoren und strahlten die Wärme nach außen ab. Für die Übertragung der Telemetrie- und Bilddaten mußte ein neues, leistungsfähiges Sende- und Empfangssystem entwickelt werden. Das AFA-E1 „Jenissej” Kamerasystem arbeitete mit konventionellem Film, der später zeilenweise optoelektronisch abgetastet wurde. Die Technik entsprach der Faksimile-Bildübertragung, wie sie von Nachrichtenagenturen genutzt wurde. Ein Wagnis ging man ein, als man die Bordelektronik weitgehend transistoriert auslegte. Das sparte Gewicht, Röhren galten damals aber noch als weitaus zuverlässiger. Interessanterweise verfügte die Sowjetunion zwar traditionell über eine leistungsfähige optische Industrie, die in der Lage war, die Kamera und die hochwertigen Objektive (200 mm und 500 mm Brennweite) zu liefern. Schlechter sah es hingegen im Hinblick auf das benötigte Filmmaterial aus. Vor allem die erforderliche Strahlungsfestigkeit bereitete Probleme. Einige Designer sahen keine andere Möglichkeit, als das Kamerasystem mit einer mehrere Zentimeter dicken Bleiabschirmung zu schützen. Das hätte aber ein unlösbares Gewichtsproblem verursacht. Schließlich wurde eine unkonventionelle Lösung gefunden. In den 50er Jahren versuchten die USA mit Hilfe von hochfliegenden Ballons im Rahmen des Programms „Genetrix” Fotos militärischer Ziele hinter dem „Eisernen Vorhang” zu gewinnen. Die Ausbeute an verwertbaren Informationen war gering und so wurden die Flüge eingestellt, sobald es bessere Möglichkeiten gab (U-2 Flugzeuge und „Discoverer” Satelliten). Einige der Ballons gingen auch über sowjetischem Territorium nieder oder konnten abgeschossen werden. Ihre Technologie wurde in verschiedenen Instituten untersucht. Und so wurden auch die Eigenschaften des Filmmaterials studiert. Zugeschnitten auf das passende 35 mm Format flog es nun an Bord von Luna 3 zum Mond.
Die erste Luna E-2A Sonde traf im August 1959 in Baikonur ein, wenige Wochen vor dem Start der siebten E-1A, die als Luna 2 Geschichte schreiben sollte. Zu diesem Zeitpunkt war die Sonde jedoch noch nicht komplett fertiggestellt, geschweige denn getestet. Diese Arbeiten konnten erst auf dem Kosmodrom zu Ende geführt werden. Am 25.09.1959 wurde die Startbereitschaft der Sonde konstatiert. Entsprechend den Berechnungen des MIAN (Математического института им. В.А.Стеклова АН СССР) unter Akademiemitglied Mstislaw W. Keldysch vom Frühjahr 1959 waren zwei Missionen zur fotografischen Erkundung des Mondes konzipiert worden. Bewußt wurden dabei sehr unterschiedliche Sonnenstände gewählt, um aus der Kombination der Aufnahmen möglichst viele Informationen entnehmen zu können. Die Startfenster lagen jeweils im Oktober/November 1959 und April 1960. Koroljow präzisierte das erste Startfenster schließlich auf den 04. bis 06.10.1959. Im Frühjahr sollte dann statt einer Luna E-2A Sonde das Modell E-2F (später als E-3 bezeichnet) starten. Zu den Unterschieden beider Typen gibt es widersprüchliche Aussagen. Manche Quellen sprechen von unterschiedlichen Kamerasystemen („Jenissej 1” mit 200 mm und 500 mm Zweilinsen-Optik bei E-2A und „Jenissej 2” mit 750 mm Objektiv bei E-3). Andere nennen Differenzen im Lagekontrollsystem im Zusammenhang mit den angestrebten unterschiedlichen Bahnprofilen. Überhaupt waren die E-2A und E-3 Entwürfe die ersten sowjetischen Raumflugkörper mit einer aktiven Lagestabilisierung. Während die Sonden nähmlich während des überwiegenden Teils der Mission, auch zur besseren Wärmeableitung, langsam um die Längsachse rotieren sollten, war vor Beginn der Fotoaufnahmen eine Lagestabilisierung unter Verwendung eines Systems aus optischen Sensoren und Stickstoff-Mikrotriebwerken geplant. Um die geplante Bahn zu erreichen, mußte der Start der Luna 8K72 Rakete mit hoher Präzision gelingen. Diesmal enttäuschte die Rakete nicht. Im Direktstartverfahren beschleunigte sie am 04.10.1959 ihre 278,5 kg schwere Nutzlast (davon 156,5 kg wissenschaftliche Instrumente) auf eine Bahn, die einem 75° geneigten 47.000×480.000 km Erdorbit entsprach, sollten sich die Berechnungen zum Schwerkrafteinfluß des Mondes bestätigen. Aus Propagandagründen nannte die Sowjetunion jedoch viel lieber die 1.511 kg, die die Sonde einschließlich der letzten Stufe (Block-E) wog. Zum Ziel der Luna 3 Mission äußerte man sich dagegen nur nebulös. Die fotografische Mission wurde bewußt verschwiegen, zu groß schien das Risiko eines Fehlschlags. Und prompt traten am nächsten Tag ernste Probleme auf. Die Telemetriesignale von Luna 3 waren deutlich schwächer als berechnet. Und selbst das große Jodrell Bank Radioteleskop in Großbritannien, dem man vorab die Sendefrequenzen und Bahnkoordinaten übermittelt hatte, war während einer der Telemetrieübertragungen nicht in der Lage gewesen, das Signal aufzufangen. Außerdem zeigten die Daten, daß die Temperatur im Inneren der Sonde viel zu stark stieg. Unter Koroljows Leitung wurden umgehend einige Notfallmaßnahmen eingeleitet. Zur Lösung des Temperaturproblems wurden alle nicht benötigten Instrumente deaktiviert. Dann wurde die Rotationsachse der Sonde zur Sonne neu orientiert. Außerdem war einer der verantwortlichen Designer des Telemetriesystems optimistisch, daß sich die Antennencharakteristik mit zunehmender Entfernung zur Erde verbessern würde. Schließlich setzte Koroljow auch noch einige Änderungen in der Organisationsstruktur der Bodenstation auf der Krim durch, da einige Informationen offenbar auch schlicht aus menschlichem Unvermögen verlorengegangen waren. Und tatsächlich besserte sich die Situation. Am 06.10.1959 um 14:16 UTC passierte Luna 3 den Mond in einer Minimaldistanz von 6.000 bis 6.200 km. Nach einem Anflug über den Mondsüdpol führte der Kurs nun über die erdabgewandte Seite. Ein Zeitschaltwerk aktivierte am Morgen des 07.10.1959 das Lagestabilisierungssystem und um 03:30 UTC wurde aus 65.567 km Entfernung das erste Foto aufgenommen. Dabei kam ein automatisches Belichtungsprogramm (wahlweise 1/200, 1/400, 1/600 oder 1/800 s) zum Einsatz. Insgesamt entstanden innerhalb von 40 Minuten 29 Fotos, wobei der Filmvorrat für 40 Aufnahmen gereicht hätte. Immerhin etwa 70% der unbekannten Mondrückseite konnten dokumentiert werden. Nach dem Ende der Fotosession wurde Luna 3 wieder in Rotation versetzt, während der Film automatisch entwickelt, getrocknet, aufgespult und schließlich mit einer Kathodenstrahl-Röhre optisch abgetastet wurde. Die Übertragung der Bildinformationen war im Rahmen der normalen täglichen Kommunikationsphasen geplant. Wann dies erstmals unternommen wurde, ist aus historischen Quellen nicht klar zu entnehmen. Möglicherweise fand die erste Übertragung noch am 07.10.1959 statt. Doch die Signale aus dieser Distanz müssen extrem schwach gewesen sein. Luna 3 näherte sich schließlich erst noch dem Apogäum seine Bahn. Dieses war am 11.10.1959 erreicht. Nun verringerte sich die Distanz zur Erde aber wieder. Die größte Annäherung wurde am 18.10.1959 erreicht. Einen Tag später wurden Gerüchte laut, wonach Luna 3 die Mondrückseite fotografiert hätte. Vermutlich waren die Fotos während der maximalen Annäherung an die Erde empfangen worden. Offenbar handelte es sich jedoch nur um 17 (nach anderen Quellen sogar nur 12) der 29 Fotos. Während sich Luna 3 wieder von der Erde entfernte, hofften die sowjetischen Experten auch noch auf eine erfolgreiche Übermittlung der anderen Bilder. Doch am 22.10.1959 brach der Funkkontakt aus unbekannten Gründen ab, vermutlich war die Batteriekapazität zu weit abgesunken. Die Qualität der empfangenen Fotos war sehr ernüchternd. Nur wenige Details konnten zweifelsfrei ausgemacht werden. Insgesamt ließen die Bilder einen klaren Kontrast vermissen, was u.a. auf den nahezu senkrechten Sonnenlichteinfall zurückgeführt wurde. Auch die um 50% verminderte Sendeleistung trug nach Meinung einiger an dem Projekt beteiligter Experten zu dem Ergebnis bei. Zudem wurde die Mehrzahl der Bilder im Schnellübertragungsmodus empfangen, der lediglich eine stark reduzierte Qualität zuließ. Der langsamere Qualitätsmodus wurde nur für wenige Aufnahmen genutzt. Als schließlich die Telemetrie das Absinken der Batteriekapazität auf kritische Werte anzeigte, wurden rasch noch weitere Bilder im Schnellmodus abgerufen. Nach einer intensiven Nachbearbeitung erschienen die ersten Fotos am 27.10.1959 in der Zeitung „Iswestija” und gingen zeitgleich an die Nachrichtenagenturen der Welt. Später entstand ein aufwendig gestalteter gedruckter Atlas der Rückseite des Mondes (Атлас обратной стороны Луны), in dem die Fotos enthalten waren.
Neben dem unzweifelhaften wissenschaftlichen Wert der Mission erwies sich diese vor allem als ungeheurer propagandistischer Erfolg. Hatten doch noch zwei Tage vor dem Start von Luna 3 Techniker des JPL ihrer Meinung Ausdruck verliehen, daß eine Mission zur Fotografie der Mondrückseite innerhalb der nächsten Zeit unmöglich von der sowjetischen Raumfahrt bewerkstelligt werden könnte. Nun reihte sich die Luna 3 Mission in die Kette weltweit vielbeachteter Raumfahrterfolge ein. Die US Raumfahrt konnte hingegen lediglich auf einige erfolgreiche, wenn auch vollkommen unspektakulärer Missionen verweisen. Doch letztlich barg dieser sowjetische Erfolg bereits den Keim des Scheiterns in sich. Denn während Koroljows Spezialisten ihre hochgesteckten Ziele angesichts des tatsächlichen technologischen Rückstands nur mit viel Kreativität und Improvisationstalent erreichen konnten, begannen die USA gerade erst, die Bedeutung der Raumfahrt für ihre Selbstdarstellung in der Welt zu erkennen. Einmal in Gang gekommen, spielten sie aber ihre Überlegenheit aus. Nach einer Reihe von weiteren Rückschlägen lieferten Ranger Sonden extrem detaillierte Aufnahmen ausgewählter Mondregionen, kartierten Lunar Orbiter den Mond und erforschten Surveyor Lander die Mondoberfläche. Zudem hatte US Präsident John F. Kennedy die Landung von Astronauten auf dem Mond bis zum Ende der 60er Jahre zur nationalen Aufgabe erhoben. Demgegenüber verlor die sowjetische Raumfahrt an Boden. Bereits die Starts der nächsten beiden Luna Sonden vom Typ E-3 scheiterten im April 1960. Da keine weiteren Kamerasysteme verfügbar waren, endete damit auch diese Etappe der sowjetischen Monderkundung. Es folgte eine Reihe noch immer spektakulärer Einzelerfolge. Erkauft wurden diese mit teils endlosen Fehlstarts und vorzeitig gescheiterten Missionen. Lediglich in der bemannten Raumfahrt konnte man bis Mitte der 60er Jahre die USA auf Abstand halten. Schließlich ging aber auch der „Wettlauf zum Mond” um die erste bemannte Landung auf einem fremden Himmelskörper verloren. Immerhin kehrte danach auf beiden Seiten eine gewisse Nüchternheit ein. Die Raumfahrt taugte nur noch bedingt als Ersatzschlachtfeld im Kalten Krieg. Vielmehr orientierten sich beide Staaten zunehmend auf den Nutzen der Raumfahrt. Einzelne spektakuläre Missionen schloß das weiterhin natürlich nicht aus (z.B. Lunochod). Den Wissenschaftlern war die Propaganda sicher recht, wenn sie die Finanzierung ihrer Projekte sicherte...