Das Kommando- und Servicemodul
Allgemein
Das Apollo Kommando und Service Modul (CSM) ist die Steuer- und Kommandozentrale der Apollomission. Es teilt sich in Kommandomodul (CM) und Servicemodul (SM). Erst am Ende der Mission, kurz vor dem Wiedereintritt in die Erdatmosphäre, werden die beiden Einheiten getrennt. Nur das Kommandomodul mit den drei Astronauten kehrt zurück zur Erde.
Das Kommandomodul (CM)
Das CM wiegt 5,9t, hat eine Höhe von 3,23 m und einen Durchmesser 3,91 m.
Im Kommandomodul hält sich ein Astronaut während der ganzen Mission auf. Zwei Astronauten verlassen das CM nur für die Mondlandung. Während des Starts und des Wiedereintritts liegen die Astronauten in ihren Sitzen auf dem Rücken.
Im oberen Bereich des CM befinden sich Fallschirme (die sich nach dem Wiedereintritt in einer Höhe von 8 km öffnen), 2 Steuerdüsen, der Kopplungsadapter für die Landefähre sowie Antennen und Lichter zur Bergung auf See.
Im Mittelteil des CM befindet sich die versiegelte, druckfeste Kabine für die Astronauten.
Darin sind Sitze, die Hauptinstrumententafel zur Kontrolle und Steuerung, Lebenserhaltungssysteme und Stauräume für Ausrüstung untergebracht.
Außerdem gibt es 5 Fenster und zwei Luken: eine seitlich für den Ein- und Ausstieg auf der Erde, eine an der Spitze des CM zum Umsteigen in die Landefähre.
Die Lebenserhaltungssysteme halten die Kabine auf einer Temperatur von 22° C.
Die Kabinenatmosphäre besteht aus reinem Sauerstoff bei einem Drittel des Drucks auf der Erde.
An Bord befinden sich Checklisten für die einzelnen Aufgaben, Landkarten von Mond und Erde, Sternkarten zur Navigation und Orbitkarten für die einzelnen Phasen der Mission. Im CM bleiben 2 Kubikmeter pro Astronaut Platz (zum Vergleich: Ein Kompaktauto bietet ca. 1,9 Kubikmeter Platzvolumen pro Person)
Im unteren Teil des CM sind 10 Steuerdüsen, Treibstoff, Helium- und Wassertanks untergebracht sowie der Hitzeschild für den Wiedereintritt installiert.
Das CM besteht aus 2 Mio. Teilen (Kabel und Drähte nicht mitgezählt).
24 km Kabel sind im CM verlegt.
Die Astronauten können das Raumschiff mittels zwei Handcontrollern, 34 Schaltern und 6 Knöpfen steuern und stabilisieren.
Es kann in Notfällen nur von einem Astronauten sicher zur Erde zurückgebracht werden.
Das CM verbraucht nur 2.000 W Strom - etwa genausoviel wie ein Elektroofen.
Instrumente CM
Das CM besitzt 24 Instrumente, 566 Schalter, 40 Messinstrumente und 71 Leuchten.
Der Hauptteil der Instrumente im Kommandomodul sitzt auf der Hauptkontrolltafel, die gegenüber der drei Sitze der Astronauten liegt. Mit ihr kann die Besatzung das Raumschiff steuern und kontrollieren.
Navigations- und Steuerungsinstrumente (darunter Sextant und Teleskop) befinden sich unter dem mittleren Sitz.
Lebenserhaltungssysteme befinden auf der linken, Entsorgung auf der rechten Seite des Kommandomoduls.
An den Armehnen von zwei Sitzen sind Steuerknüppel für die Steuerung und Ausrichtung der Kapsel angebracht.
Die Hauptkontrollkonsole unterteilt sich in drei Bereiche,denen der zuständige Astronaut während der Start- und Landephase gegenübersitzt:
Die Flugkontrolle befindet sich auf der linken Seite, gegenüber dem Kommandanten. Instrumente für Stabilisierung, Schub, Steuerung, Landung und Notfallsysteme befinden sich hier, ebenso einer der Steuerungs- und Navigationscomputer.
In der Mitte sitzt der Pilot des Kommandomoduls. Ihm gegenüber befinden sich Warnsystem sowie die Systeme für Lebenserhaltung und Tanks.
Auf der rechten Seite sitzt der Pilot der Landefähre. Er ist für die Systeme der Kommunikation, Elektrik, Datenspeicher und Brennstoffzellen verantwortlich.
Alle Systeme können von den Astronauten auch mit ihren dicken Handschuhen
bedient werden.
Kritische oder lebensbedrohliche Situationen werden vom Warnsystem erfasst und vom Hauptalarm angezeigt. Der Hauptalarm, der Alarmlichter und -töne auslöst, kann nur durch die Astronauten selbst abgeschaltet werden.
Hitzeschild CM
Während des Wiedereintritts in die Erdatmosphäre treten, durch die
hohe Geschwindigkeit des Kommandomoduls, Reibungskräfte durch die Erdatmosphäre
auf. Diese Kräfte haben zwei Wirkungen:
1. Sie verlangsamen das CM
2. Sie verursachen große Hitze
Deshalb ist ein Hitzeschild nötig, der diese Hitze absorbiert. Beim Wiedereintritt
können Temperaturen von bis zu 2200° C auftreten. Solche Temperaturen
schmelzen die meisten Metalle. Deshalb wurde ein verstärkter Kunststoff,
ein Art Epoxidharz, entwickelt. Dieser wird bei Hitzeeinwirkung weißglühend,
verkohlt und schmilzt. Durch das Schmelzen wird allerdings die Hitze abgeleitet
und dadurch der Schild gekühlt. Dieser muss nur eine bestimmte Dicke besitzen,
um nicht komplett wegzuschmelzen, bevor das Raumschiff komplett in die Atmosphäre
eingetreten ist und auf Landegeschwindigkeit verlangsamt ist.
Das Servicemodul (SM)
Das Service Module ist zylinderförmig und enthält die elektrischen
Systeme, Lebenserhaltung, Steuerdüsen und Kommunikationsysteme für
die Mondmission.
Es unterteilt sich in eine Mittelsektion sowie 6 weitere Sektoren, die wie Kuchenstücke angeordnet sind. Darin befinden sich Wasserstoff- und Sauerstofftanks für das Triebwerk, Brennstoffzellen, Steuertriebwerke, die Richtantenne (für die Kommunikation) und das Haupttriebwerk (zum Einschwen- ken in den Mondorbit und zur Rückkehr zur Erde).
An der Außenseite befinden sich 4x4 Steuerdüsen zur Ausrichtung des Raumschiffs, Positionslichter für Dockingmanöver, drei Antennen und vier Schüsseln für die Kommunikation mit der Bodenkontrolle und der Landefähre.
Triebwerk SM
Das Triebwerk des Servicemoduls dient der Steuerung der Apollo-Einheit, für
den Einschuss in den Mondorbit sowie für den Rückflug zur Erde. Es
erzeugt einen Schub von ca. 4,5 t und ist im All 50mal zündbar. Es ist
sehr einfach und deshalb sehr zuverlässig gebaut. Es benötigt keine
Pumpen: Der Treibstoff und der nötige Sauerstoff (Oxidator) werden durch
den Druck von Helium aus ihren Tanks in die Brennkammer gepresst. Beide Komponenten
entzünden sich umgehend bei Kontakt.
Aus Sicherheitsgründen sind alle Ventile und Leitungen redundant (doppelt)
vorhanden..
Das gesamte Triebwerk und die Triebwerksdüse besitzen eine Länge von
3,9m und wiegen 293kg. Die Düse ist 2.8m lang und hat einen Durchmesser
von 2,1m.
Tanks Servicemodul
Zwei Treibstofftanks mit einem Volumen von jeweils 7 t (Höhe 3,9m
/ Durchmesser 1,1m) versorgen das Triebwerk. Ein Tank ist mit Heliumtanks und
dem anderen Treibstofftank verbunden. Dieser wiederum mit der Brennkammer des
Triebwerks.
Zwei Sauerstofftanks mit einem Volumen von jeweils 11,3 t (Höhe 3,9m / Durchmesser 1,1m) versorgen das Triebwerk. Ein Tank ist mit Heliumtanks und dem anderen Sauerstofftank verbunden. Der andere mit der Brennkammer des Triebwerks.
Zwei Heliumtanks im Mittelteil des SMs drücken den Treibstoff und
Sauerstoff aus ihren Tanks in die Brennkammer, wo sie dann zünden und aus
der Düse ausströmen.
Zwei weitere Sauerstofftanks mit einem Volumen von jeweils 144 l liefern den Sauerstoff für die Brennstoffzellen und die Lebenserhaltung.
Zwei Wasserstofftanks mit einem Volumen von jeweils 13 l liefern den Wasserstoff für die Brennstoffzellen.
Stromversorgung CSM
3 Brennstoffzellen sind für die Hauptstromversorgung der Apollokapsel
verantwortlich. Jede der Zellen besteht aus 31 Reihenzellen, die aus Wasserstoff-
und Sauerstoffkomponenten sowie 2 Elektroden bestehen. Jede einzelne erzeugt
1 Volt Spannung bei einer Temperatur von 200°C. Diese leiten eine chemische
Reaktion ein (mittels Elektrolyt) und produzieren Strom, Trinkwasser und Hitze.
Der Strom ist für die Hauptstromversorgung nötig, das Wasser für die Lebenserhaltung und die überschüssige Hitze wird bei Bedarf als Schub für die Manöverdüsen verwendet.
Zusätzlich erzeugen 3 Silber-Zinkoxid-Batterien (jede mit 20 Zellen)
1,5 Kilowatt und gewährleisten die Stromversorgung während des Wiedereintritts
und der Landung.
3 Stromwandler wandeln den gelieferten Gleichstrom in Wechselstrom für die Lebenserhaltung und die Raumanzüge um.
Zwei Silber-Zinkoxid-Batterien im CM erzeugen 28 Watt und lösen
die Explosionen in den Bolzen für die Trennung der dritten Raketenstufe,
für die Trennung Kommandomodul-Servicemodul und des Rettungsturms aus.
Sie sind auch für die Öffnung des Fallschirms verantwortlich.
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