Lecks, Ausfälle, Brände ... was sollten wir tun, wenn wir im Weltraum in Not geraten?

Kürzlich waren die beiden russischen Astronauten auf der Internationalen Raumstation etwas deprimiert: Zunächst mussten sie ihren Außenbordeinsatz aufgrund einer Fehlfunktion ihrer Außenbordanzüge verschieben, und später stießen sie auf ein ungewöhnliches Leck im Raumschiff Sojus MS-22. Nicht nur wurde die Außenbordmission weiter verschoben, es war auch nicht einmal sicher, ob sie im März nächsten Jahres mit diesem Raumschiff sicher nach Hause zurückkehren könnten. Wenn wir auf die Geschichte der bemannten Raumfahrt zurückblicken: Welche gefährlichen Situationen haben Astronauten im Weltraum erlebt? Welche Präventionsmaßnahmen und Reaktionspläne haben Wissenschaftler und Astronauten hierfür entwickelt?

Lecks in Raumfahrzeugen sind gefährlich

Wenn Raumfahrzeuge mit hoher Geschwindigkeit in erdnahen Umlaufbahnen unterwegs sind, müssen Dichtungsmaßnahmen ergriffen werden, die den einschlägigen Normen entsprechen. Schließlich erlauben die Temperatur-, Feuchtigkeits-, Druck- und Strahlungsbedingungen der Vakuumumgebung des Universums keine direkte Einwirkung auf den menschlichen Körper. Wenn ein bemanntes Raumschiff zur Erde zurückkehrt, muss es mit hoher Geschwindigkeit durch die Erdatmosphäre fliegen. Die rauen äußeren Bedingungen erfordern außerdem, dass das Raumfahrzeug gut abgedichtet bleibt. Daher wird jedes Anzeichen eines Lecks im Raumfahrzeug höchste Aufmerksamkeit erregen und schnell behoben werden, um eine Tragödie zu vermeiden.

Russlands Raumschiff Sojus MS-22 weist ein ungewöhnliches Leck auf

Das jüngste Sojus-Leck wurde rechtzeitig entdeckt, weil die Astronauten kurz vor dem Verlassen des Raumschiffs feststellten, dass der Drucksensor im Kühlkreislauf ungewöhnlich niedrige Werte anzeigte. Bald erfasste die Kamera am Roboterarm eine große Menge Kühlmittel, die durch die kleinen Löcher in den Weltraum flog. Experten aus Russland, den USA und anderen Ländern analysieren die Unfallursache und konzentrieren sich dabei auf die Frage, ob das Raumschiff die Landung und Rückkehr ohne Kühlmittel abschließen kann. Andernfalls werde Russland zeitnah ein Rettungsraumschiff starten.

Tatsächlich kam es im letzten halben Jahrhundert bei bemannten ausländischen Raumfahrzeugen häufig zu Leckagen, die das Leben von Astronauten in Gefahr brachten.

Im August 2018 stellte das russische Flugkontrollzentrum ein Spurengasleck in der Kabine der Internationalen Raumstation fest, zudem schlugen die Drucksensoren der Raumstation Alarm. Sechs Astronauten entdeckten in der Wand des Orbitalmoduls des an die Raumstation angedockten Sojus-Raumschiffs ein Loch mit einem Durchmesser von 1,5 Millimetern. Wenn nicht rechtzeitig gehandelt wird, könnte der Sauerstoff in der Raumstation innerhalb von 18 Tagen erschöpft sein, was fatale Folgen haben könnte. Nachdem die Astronauten das kleine Loch mit Spezialmaterialien dringend abgedichtet hatten, schlossen russische Experten durch ihre Untersuchungen die Möglichkeit aus, dass das Loch durch den Aufprall von Weltraummüll oder winzigen Himmelskörpern verursacht worden war. Sie vermuteten dann, dass es amerikanische Astronauten waren, die ein Loch gebohrt hatten, um das russische Raumschiff zu beschädigen. Dies führte zu einem Aufruhr und die beiden Länder sind noch immer unterschiedlicher Meinung. Wenn in der Rücklaufkapsel ein ungewöhnliches Leck auftritt, ist die Situation zweifellos gefährlicher.

Im Jahr 1971 starben drei Astronauten bei der Rückkehr des sowjetischen Raumschiffs Sojus 11 zur Erde. Die Untersuchung ergab, dass das Druckventil der Rückkehrkapsel des Raumfahrzeugs eine Fehlfunktion aufwies, wodurch die Luft in der kleineren Rückkehrkapsel schnell austrat. Bevor die Astronauten Zeit hatten zu reagieren, wurde der Druck in der Kabine stark reduziert, was bei den Astronauten zu akuter Hypoxie und Erstickungsgefahr führte. Diese Tragödie zeigte, dass die interne Konstruktion der ersten Raumfahrzeuge unvernünftig war. Die sowjetische Raumfahrtbehörde verbesserte rasch die Sicherheitsindikatoren des Sojus-Raumschiffs, fügte ein Lebenserhaltungssystem hinzu und verlangte von den Astronauten, während der Aufstiegs- und Rückkehrphase spezielle Raumanzüge zu tragen. Zeitweise wurde die Besatzung von 3 auf 2 Personen reduziert, bis verschiedene Verbesserungsmaßnahmen die Sicherheit des Raumfahrzeugs auf ein neues Niveau brachten. Darüber hinaus waren auch die Tragödien zweier US-Raumfähren auf unsachgemäße Abdichtung zurückzuführen.

Kurz nach dem Start des Space Shuttle Challenger im Jahr 1986 versagte die Dichtung und das heiße Gas aus der Feststoffrakete traf den externen Treibstofftank anormal stark, was eine Kettenreaktion und schließlich eine Explosion auslöste.

Im Jahr 2003 löste sich der Isolierschaum vom externen Treibstofftank des Space Shuttle Columbia und schlug gegen die Vorderkante der linken Tragfläche, was eine versteckte Gefahr darstellte. Als das Space Shuttle wieder in die Atmosphäre eintrat, hatte es seine Dichtungseigenschaften verloren und heiße Gase drangen in die Flügel ein und verursachten Ausfälle in den Hydraulik- und Steuerungssystemen, was zur Zerstörung führte. Nach der Tragödie intensivierte die NASA die Inspektionen der Thermalkacheln. Dies ging so weit, dass das Space Shuttle vor der Rückkehr die Internationale Raumstation umfliegen musste, damit die Astronauten auf der Station sorgfältig prüfen konnten, ob die äußeren Thermalkacheln beschädigt waren.

Raumanzüge repariert und voraussichtlich ersetzt

Im Weltraum kann jede noch so kleine Anomalie einen schweren Unfall verursachen. Dies ist auch bei den Außenbord-Raumanzügen der Fall, die Astronauten beim Verlassen der Kabine tragen müssen. Im Januar 2016 kam es bei einem Außenbordeinsatz des amerikanischen Astronauten Coppella zu einem undichten Helm, der von der NASA als „potenziell lebensbedrohliches Ereignis“ eingestuft wurde.

Astronauten der Internationalen Raumstation kehren in die Kabine zurück, um Wasser zu entfernen

Auch beim italienischen Astronauten Parmitano kam es zu einem Leck im Helm, und zwar viermal so stark wie bei Koppella. In der Schwerelosigkeit war Parmitanos Gesicht vollständig vom Wasser umhüllt, sodass er kaum atmen konnte und keine Notfunknachrichten hören konnte. Hätten seine Kollegen keine Notfallrettungsausbildung absolviert und ihm nicht rechtzeitig bei der Rückkehr zur Luftschleuse geholfen, hätte es schwerwiegende Folgen gehabt.

Die Unfalluntersuchung ergab, dass anorganische Materialien im Wasserabscheider die Trommellöcher verstopften und Wassertropfen in den Entlüftungskreislauf überliefen, wo sie in großen Mengen im Helm verblieben. Als Reaktion auf diese Mängel verbesserte die NASA den Wasserabscheider des Außenbord-Raumanzugs, um Verstopfungen möglichst zu vermeiden, fügte saugfähige Polster in den Helm ein und setzte einen zusätzlichen Atemschlauch ein.

Später stieß ein anderer Astronaut auf ein Wasserleck, was jedoch ebenfalls bewies, dass diese Verbesserungsmaßnahmen wirksam waren. Neben Wasserlecks gab es auch gefährlichere Unfälle durch Reifenpannen bei Außenbordanzügen.

Im April 1991 beschädigte der amerikanische Astronaut Apted bei einem Außenbordeinsatz versehentlich seinen Raumanzug, was zu einer anormalen Dekompression führte. Glücklicherweise wurde er jedoch nicht ernsthaft verletzt.

Anfang 1965 unternahm der sowjetische Astronaut Leonow den ersten bemannten Weltraumspaziergang. Unerwarteterweise war der ursprüngliche Außenbord-Raumanzug nicht richtig konstruiert und dehnte sich abnormal aus, sodass Leonow nicht zum Raumschiff zurückkehren konnte. Leonow war jedoch geschickt und mutig. Er ergriff die Initiative, öffnete das Ventil und riskierte damit den Druck auf seinen Außenbord-Raumanzug, und kehrte schließlich sicher zurück.

Im Jahr 2001 kam es bei amerikanischen Astronauten beim Anschließen der Kühlleitung der Internationalen Raumstation zu einem Ventilausfall, wodurch Ammoniak in ihre Außenbordanzüge gelangte. Da Ammoniak giftig ist, müssen Astronauten die restlichen Ammoniakkristalle bei der Rückkehr zur Luftschleuse entfernen, also müssen sie im Weltraum weiter „sonnenbaden“ und versuchen, sie mit Hilfe des Sonnenlichts zu verdampfen. Nach dem Betreten der Luftschleuse trugen die Astronauten mindestens 20 Minuten lang Sauerstoffmasken. Nach sorgfältiger Inspektion stellten sie sicher, dass kein Ammoniak in die Luftschleuse gelangt war, bevor sie die Mission sicher abschließen konnten. Wenn man auf viele Unfälle zurückblickt, ist es nicht schwer, Folgendes festzustellen: Obwohl extravehiculare Raumanzüge als Kleidung bezeichnet werden, handelt es sich in Wirklichkeit um Miniaturversionen von Raumfahrzeugen. Sie verfügen über komplexe interne Strukturen und eine raue Arbeitsumgebung, sodass Fehlfunktionen unvermeidlich sind. Mit der Zeit sind die klassischen Modelle der von den USA und Russland in den Anfangsjahren entwickelten Raumanzüge für Außenbordeinsätze allmählich „alt und altersschwach“ geworden und können nur noch nach häufigen Reparaturen einsatzbereit gehalten werden. Um eine neue Generation von „Raumanzügen“ auf den Markt zu bringen, ist der Einsatz neuer Technologien, neuer Materialien und neuer Verfahren erforderlich.

Keine Panik bei einem Brand im Weltraum

Ausländische bemannte Raumfahrtprogramme haben durch Brände schwere Verluste erlitten. Im Jahr 1967 geriet die US-Besatzung von Apollo 1 während Bodentests in einen Brand, bei dem drei Astronauten starben. Heutzutage ist es für den Normalbürger schwer vorstellbar, dass es im Weltraum jemals zu gefährlichen Bränden gekommen ist. Dies ist sogar so weit fortgeschritten, dass die Feuerübung, die russische Astronauten vor einiger Zeit auf der Internationalen Raumstation durchgeführt haben, für große Schlagzeilen sorgte.

Auf der russischen Raumstation Mir bestand einst Brandgefahr

Tatsächlich kam es 1997 auf der russischen Raumstation Mir zu einem hochriskanten Brand. Damals war ein Lithiumperchlorat-Speicher zur Sauerstofferzeugung ausgelaufen. Durch das wütende Feuer schmolz das Metall der Kabinenwände und Kabel. Heiße Tropfen spritzten wie gezündetes Feuerwerk auf die Kabinenwände. Die Astronauten befürchteten, dass die Kabinenwand durchbrochen und der Druck abgelassen werden könnte. Schließlich setzten die Astronauten Atemmasken auf, ertrugen die hohen Temperaturen und den Rauch, holten den Feuerlöscher heraus, löschten die offenen Flammen, überwanden den Sauerstoffmangel in dem kleinen Raum, versuchten mit aller Kraft, Kontakt zum Bodenteam aufzunehmen, und konnten schließlich unter Anleitung von Experten die Gefahr in Sicherheit bringen.

Dieser Unfall machte auch höhere Standards für den sicheren Betrieb der Raumstation erforderlich. So müssen beispielsweise Materialien mit besserer Hochtemperaturisolierung verwendet werden, um billige, aber brennbare Aluminiumlegierungen zu ersetzen. Außerdem dürfen Gegenstände nicht unordentlich gestapelt werden und Brandschutzdurchgänge müssen erhalten bleiben. Die Internationale Raumstation ist unabhängig mit einem russischen Wasserschaum-Feuerlöschsystem und einem amerikanischen Kohlendioxid-Feuerlöschsystem ausgestattet. Astronauten führen regelmäßig Sicherheitsübungen durch, damit sie im Brandfall schnell und richtig reagieren können, fast wie ein anerzogener Reflex. Darüber hinaus wird bei der Entwicklung neu konstruierter bemannter Raumfahrzeuge in verschiedenen Ländern darauf geachtet, dass der Innenraum so sauber wie möglich ist. Dies trägt nicht nur zur Erhaltung der körperlichen und geistigen Gesundheit der Astronauten bei, sondern ist auch eine unabdingbare Voraussetzung für die Brandbekämpfung. In Raumfahrzeugen oder Space Shuttles mit kleineren Innenräumen können Brände nicht ignoriert werden.

Im Jahr 1983 erlitt das Space Shuttle Columbia bei seiner Rückkehr zur Erde ein Treibstoffleck, wodurch der Treibstoff im Hilfstriebwerk explodierte, Ventile zerstört und in der Nähe befindliche Stromleitungen verbrannten. Untersuchungen der NASA ergaben, dass der Treibstoff tatsächlich ausgetreten war, als das Space Shuttle in die Umlaufbahn eintrat. Er gefror jedoch in der erdnahen Umlaufbahn und entzündete sich aufgrund der starken Reibung und Erwärmung beim Wiedereintritt in die Atmosphäre erneut. Der Brand wäre knapp gewesen, da die NASA das Hilfstriebwerk rasch verbesserte. Leider war das Space-Shuttle-System komplex und verstecktere Gefahren wurden nicht rechtzeitig erkannt, was zu der anschließenden Tragödie führte.

Kurz gesagt: Die bemannte Raumfahrt ist ein komplexes Projekt voller Risiken. Wissenschaftler und Astronauten haben enorme Anstrengungen unternommen und dabei sogar ihr Leben riskiert, um verborgene Gefahren kontinuierlich zu beseitigen. Ich bin überzeugt, dass die Nachfolger weiterhin auf den wertvollen Erfahrungen ihrer Vorgänger aufbauen und größere Erfolge erzielen werden.