Robert Goddards Rakete: 100 Jahre seit dem ersten Flug

Zweieinhalb Sekunden, die die Geschichte umschrieben

Am 16. März 1926 zündete Robert Hutchings Goddard auf einem schneebedeckten Feld auf dem Bauernhof seiner Tante in Auburn, Massachusetts, eine Rakete an, die mit flüssigem Sauerstoff und Benzin betrieben wurde. Er beobachtete, wie sie in einen grauen Winterhimmel aufstieg, 184 Fuß weit flog in einer Höhe von 41 Fuß und nach 2,5 Sekunden nach dem Start in einem Kohlbeet landete. Der Flug war vorbei, bevor er richtig begann. Seine Folgen halten bis heute an.

Hundert Jahre später gilt Goddards 2,5-Sekunden-Flug als eine der folgenreichsten Ingenieursleistungen in der Menschheitsgeschichte – der Nachweis, dass die Raketentechnik mit Flüssigkeitstreibstoff funktioniert, dass kontrollierter Flug jenseits der Atmosphäre erreichbar ist, und dass ein einzelner Erfinder mit begrenzten Mitteln und institutioneller Skepsis ein technologisches Fundament schaffen kann, das schließlich Menschen zum Mond und wissenschaftliche Instrumente zu den äußeren Planeten bringt.

Das hundertjährige Jubiläum fällt in einen Moment, in dem die von Goddard erfundene Raketenbranche niemals aktiver war. SpaceX startet Starlink-Satelliten dutzendweise auf einmal. Blue Origin und Raketenunternehmen auf mehreren Kontinenten bauen neue Fahrzeuge. Das Artemis-Programm bringt Menschen zurück zum Mond. Missionen sind unterwegs zum Mars und zum Asteroidengürtel. Die Verbindung zwischen all dem und dem Moment, als ein 43-jähriger Physiker vor hundert Jahren auf einem Feld in Massachusetts eine Zündschnur anzündete, ist direkt, dokumentiert und tiefgreifend.

Das Experiment vom 16. März 1926

Die Rakete, die Goddard an jenem Wintermorgen flog, war nach den Maßstäben dessen, was folgte, nicht elegant. Ihr Treibstofftank und ihr flüssiger Sauerstofftank befanden sich am unteren Ende des Fahrzeugs, mit der Brennkammer und Düse oben – eine Anordnung, die die schwere Antriebsmasse über dem Schwerpunkt platzierte und die Rakete inhärent instabil machte, auf eine Art, die Goddard selbst erkannte und die spätere Konstruktionen durch Verlegung des Motors nach unten korrigierten. Das Fahrzeug war 10 Fuß hoch, wog im leeren Zustand 10 Pfund und war das Ergebnis jahrelanger Arbeit.

Die Treibstoffkombination aus flüssigem Sauerstoff und flüssigem Benzin wurde aus praktischen Gründen gewählt: beide waren erhältlich, flüssiger Sauerstoff bot das für die Verbrennung notwendige Oxidationsmittel in Abwesenheit von Umgebungsluft, und Benzin hatte eine Energiedichte, die für ein Demonstrationsfahrzeug angemessen war. Die Pump- und Zufuhrsysteme, die Goddard entwarf, um diese Treibstoffe unter kontrollierten Bedingungen zur Brennkammer zu befördern, gehörten zu seinen wichtigsten technischen Beiträgen – die Kontrolle des Durchsatzes von kryogenen und brennbaren Flüssigkeiten auf zuverlässige, kontrollierbare Weise war eines der Kernprobleme der Ingenieurkunst, das er lösen musste, um das System überhaupt zum Laufen zu bringen.

Der Flug selbst dauerte so kurz, dass Beobachter an seiner Bedeutung zweifeln könnten. Aber Goddards eigenes Notizbuch von jenem Tag, das jetzt im Smithsonian aufbewahrt wird, verzeichnet es mit der zurückhaltenden Genauigkeit eines Wissenschaftlers: die Zeit, die verwendeten Treibstoffe, die Dauer, die zurückgelegte Strecke. Er wusste, was es bedeutete. Er hatte bewiesen, dass Flüssigkeitsraketen fliegen konnten, dass sie zuverlässig gezündet werden konnten, und dass das theoretische Rahmenwerk, das er über Jahre der Forschung entwickelt hatte, physikalisch korrekt war.

Goddards langer Weg zur Raketentechnik

Robert Goddard kam zu seinem historischen Start nicht unvorbereitet. Er hatte seit seiner Jugend über Raketen nachgedacht, inspiriert durch H.G. Wells' Der Krieg der Welten, und hatte eine ernsthafte wissenschaftliche Untersuchung des Raketenantribs als Physikstudent und später als Professor an der Clark University in Worcester, Massachusetts, begonnen. Seine theoretischen Arbeiten in den 1910er Jahren etablierten grundlegende Prinzipien des Raketenantribs – darunter der berühmte aber umstrittene Vorschlag, dass eine Rakete zum Mond reisen könnte – die sowohl wissenschaftliches Interesse als auch öffentliche Verachtung in etwa gleichen Mengen anzogen.

Der Spott aus einem Editorial der New York Times von 1920, das die Möglichkeit von Mondraketen verwarf, indem es fälschlicherweise argumentierte, dass Raketen Luft zum Gegenstoß brauchten, verletzte Goddard und verstärkte seine Neigung zu intensiver Geheimhaltung seiner Forschung. Er arbeitete weitgehend in Isolation, patentierte seine Erfindungen vor der Veröffentlichung von Ergebnissen und teilte seine Fortschritte behutsam mit der kleinen Gemeinschaft von Forschern, die seine Arbeit ernst nahmen. Die Times veröffentlichte dann glücklicherweise eine Korrektur im Juli 1969 – einen Tag nachdem Apollo 11 zum Mond aufbrach.

Goddard setzte die Entwicklung zunehmend anspruchsvoller Raketen in den 1920er und 1930er Jahren fort, erzielte größere Höhen, entwickelte kreiselgestützte Lenksysteme und löste die Konstruktionsprobleme des kontrollierten Fluges nacheinander. Er erhielt entscheidende Unterstützung von Charles Lindbergh und dem Philanthropen Daniel Guggenheim, die es ihm ermöglichten, seine Aktivitäten nach Roswell, New Mexico, zu verlegen, wo das flache Gelände und die geringe Bevölkerung besser zum Testen zunehmend ehrgeiziger Fahrzeuge geeignet waren.

Ein Jahrhundert Fortschritt

Von Goddards 41-Fuß-Apogäum 1926 bis zur Internationalen Raumstation, die in einer Höhe von 250 Meilen umläuft, bis hin zu Voyager 1, das jenseits der Heliopause im interstellaren Raum reist, ist die Strecke, die von Flüssigkeitsraketen in einem Jahrhundert zurückgelegt wurde, nicht nur physikalisch, sondern auch konzeptionell. Goddards grundlegende Erkenntnis – dass kontrollierte, andauernde chemische Verbrennung genug Schub erzeugen kann, um die Schwerkraft der Erde zu überwinden und ein Fahrzeug zu Orbital- und Fluchtgeschwindigkeiten zu treiben – wurde in Maßstäben umgesetzt, die er sich nicht vorstellen konnte, mit einer Raffinesse, die auf einem Jahrhundert angesammelten Ingenieurwissens aufbaut.

Der moderne Raketentriebwerk mit Flüssigkeitstreibstoff, ob der RS-25 Space Shuttle Main Engine, der SpaceX Merlin oder der BE-4 mit Vulcan Centaur betrieben wird, arbeitet nach denselben thermodynamischen Prinzipien, die Goddard vor einem Jahrhundert in seinen Berechnungen entwickelte. Schub, spezifischer Impuls, Masseverhältnis, Abgasgeschwindigkeit – die Gleichungen haben sich nicht geändert. Was sich geändert hat, ist die menschliche Fähigkeit, Systeme herzustellen, zu testen und zu betreiben, die diese Gleichungen in Maßstäben und Zuverlässigkeiten verwirklichen, die den routinemäßigen Zugang zum Weltraum erreichbar machen, anstatt heroisch zu sein.

Goddards Vermächtnis im neuen Raumfahrtzeitalter

Die gegenwärtige Renaissance in der Raketenentwicklung – angetrieben von privaten Unternehmen mit Ambitionen, die von Satelliten-Internetkonstellationen bis zur Mars-Kolonialisierung reichen – könnte Goddard in ihrem Umfang und ihrer Geschwindigkeit überraschen, aber nicht in ihrer grundlegenden Natur. Er verstand schon früh in seiner Karriere, dass die Grenze dessen, was Raketen tun konnten, nicht durch Physik, sondern durch Ingenieurambitionen und Ressourcen gesetzt wurde. Seine eigenen Ambitionen erstreckten sich auf interplanetare Reisen, dokumentiert in Schriften, die während seines Lebens privat blieben, weil er den Spott fürchtete, der auf seine Mondvorschläge gefallen war.

Zum hundertsten Jahrestag dieses 2,5-Sekunden-Fluges in Massachusetts starten die Raketen, die Goddard Pionier war, jede Woche und befördern wissenschaftliche Instrumente zu fernen Himmelskörpern, bauen kommerzielle Infrastruktur im Orbit und beginnen die ersten Schritte dessen, was eine Multi-Planet-Zivilisation werden könnte. Das Kohlbeet in Auburn, auf dem sein erstes Fahrzeug landete, ist jetzt ein historisches Denkmal. Die Bahn, die es setzte, steigt noch immer.

Dieser Artikel basiert auf Berichten von Space.com. Lesen Sie den Originalartikel.