Teil 2 : Entropie – Kreativpotential der Natur. Interview mit Prof. T.S.W. Salomon

*

Du hast wohl recht; ich finde nicht die Spur
Von einem Geist, und alles ist Dressur.
– J. W. Goethe: FAUST I. ‚Vor dem Tor’ –


Tim Boson:

))……..und dann bekamen Sie einen Anruf? (Ende 1. Teil)

TSWS:

So weit ich mich erinnere, war es kurz nach dem Geburtstag meiner Frau im Februar 1983, als mich mein Freund und ehemaliger Karlsruher Kollege A. E. zuhause anrief, mir sagte, seine Frau & er wollten kurz meiner Frau gratulieren, und danach müsste er in einer heiklen dienstlichen Sache mit mir sprechen. Er erzählte mir dann, er wäre für einige Wochen in den USA gewesen, vor allem in Huntsville, Alabama, um alte Freunde und Kollegen beim MSFC wieder einmal zu treffen. Er hatte für mehrere Jahre bei der NASA gearbeitet, in Huntsville seine Frau kennengelernt, und wohl um 1964/65 an der Universität Karlsruhe am dortigen Institut für Angewandte Mathematik eine Dozentenstelle angetreten. Wir hatten beide die in der o. a. Vorbereitung zu unserem ‚Gespräch’ eingangs erwähnte Karlsruher AG für »Grenzschicht-Prozesse in Hyperschall-Plasmaströmungen« gegründet und geleitet. Das war der maßgebliche persönliche, fachliche und Vertrauen schaffende Bezug, ohne den es wohl nie zu meiner Kooperation mit der NASA gekommen wäre.

Tim Boson:

Sie nennen keinen Namen? Welche Funktion hatte A. E. bei der NASA?

TSWS:

A. E. will namentlich nicht genannt werden. Ich respektiere das. Er heißt gewiss nicht Albert Einstein! Von zuhause aus ist er Mathematiker, Doktoringenieur und habilitiert in Angewandter Mathematik. Nach seiner Promotion stieß er 1957 zur MSFC-Gruppe von Wernher von Brauns Mondprojekt. Dort beschäftigte er sich u. a. mit mathematischen Problemen der Ablationskühlung für thermisch hochbelastete Oberflächen per Verdampfung geeigneter Materialien, wie sie bei Raketentriebwerken und bei Hitzeschilden von Wiedereintrittsflugkörpern verwendet wurden. Als bekannteste Anwendung gilt die SATURN V, die größte dreistufige Rakete, die je gebaut wurde (10m höher als der Dom zu Unserer Lieben Frau in der Münchner Altstadt!).

Tim Boson:

Jetzt machen Sie es nicht so spannend, was hat er Ihnen mitgeteilt?

TSWS:

Ja, es war wirklich eine abenteuerliche Geschichte – betreffend die Haupttriebwerke (SSME) der Space-Shuttle-Flotte. Ich kann sie nicht in allen Details ausbreiten, kenne selbige auch nur durch A. E. und einige Mitarbeiter des MSFC. Die sind inzwischen alle verstorben oder im Ruhestand, so dass mir ihre genaue Überprüfung auch nicht mehr möglich ist.

Irgendwann 1965/66 in Karlsruhe habe ich A. E. kennengelernt. Er flog des Öfteren nach Huntsville, Alabama, wozu er dem MSFC vertraglich verpflichtet war. In dieser Beraterfunktion vermittelte A. E. auch den Kontakt des MSFC zu mir.

Bei seinem letzten Besuch Anfang 1983 berichtete ihm ein früherer enger Mitarbeiter G. K. von thermodynamischen Grundlagenproblemen, die ungefähr seit dem Erstlauf einer SSME im Oktober 1975 zu internen ‚Schwierigkeiten’ im MSFC führten. Ihm zufolge studierte man am MSFC schon Jahre vor 1969 mit berechtigtem Optimismus auf den bevorstehenden für die USA siegreichen Wettlauf zum Mond mehrere in Frage kommende Nachfolgeprogramme für die bemannte Raumfahrt – z. B. Zero-g-Forschung in SkyLabs oder eine Raumstation auf einer Erdumlaufbahn. Vorrang hatten aber bereits seit Mitte der 1960er Jahre vermehrt die Förderung vielversprechender konzeptioneller & technischer Möglichkeiten mit der Intention, eine wiederverwendbare Raumfähre in vier Phasen A bis D zu entwickeln – ganz offiziell war das Ziel ein Space Transportation System (STS). Damit wollte man – einer Empfehlung Präsident Nixons folgend – (angeblich) die Kosten für den Raumtransport drastisch senken und so die dominierende Kommerzialisierung der Raumfahrt einläuten. Zunächst erschienen vor allem die äußerst lukrativen Satellitenprogramme auf der Wunschliste ‒ besonders die geostationären Satelliten für Spionage, Nachrichten & Kommunikation, Wetterprognosen, Erdbeobachtungs- & Vermessungsprojekte! Im Nachhinein betrachtet ist aber das STS damals nur dank der Einflussnahme des Pentagon und des starken Interesses der Air Force am STS realisiert und nicht aufgegeben worden.

Tim Boson:

Bitte mal kurz stopp. Mir fällt ein, dass man hier vielleicht noch einmal deutlich erwähnen muss, dass die SSME die Haupt-Schubarbeit leisten müssen. Die weißen Feststoffbooster an der Seite brennen am Beginn des Starts zwar viel beeindruckender mit langer Flamme ab, aber diese sorgen nur für einen „Boost“ am Beginn der Startphase. Die eigentlichen Arbeitspferde sind die SSMEs.

Und jetzt noch eine Frage: Hat der Gewährsmann von A. E. keine näheren Angaben zu jenen „internen ‚Schwierigkeiten’ im MSFC“ gemacht? Es macht doch hier nur Sinn, davon überhaupt zu reden, falls jene ‚Hiobsbotschaft’ (immer noch) etwas damit zu tun hatte, was erklären würde, warum die NASA fachliche Unterstützung aus dem Ausland in Betracht zog.

TSWS:

Sie haben ganz Recht. A. E. hat jene ‚Hiobsbotschaft’ von G. K. nur im Kontext seiner Mitteilung erwähnt, wonach er auf Anfrage seiner früheren Kollegen am MSFC meinen Namen ins Spiel brachte als ein Experte, der sich seit Jahren eben mit „thermodynamischen Grundlagenproblemen“ beschäftigt. So bin ich von ihm dort etikettiert worden. Er wird wohl auch unsere Zusammenarbeit in der Karlsruher AG für ´Reentry-Flows’ sowie meine berufliche Tätigkeit Anfang der 1970er als Leiter des Basisprogramms »Rückkehrtechnologie ART« der Bonner Bundesregierung erwähnt haben. Ich habe mich übrigens dank Mr. G. K.’ Hinweis an frühere Kontakte zu ART-Mitarbeitern aus der deutschen Raumfahrtindustrie erinnert, von denen einige früher in Huntsville und anderswo in den USA gearbeitet hatten.

Tim Boson:

Haben Ihnen Ihre „Kontakte“ diesbezüglich etwas Substantielles gebracht? Immerhin ging es ja um eine neue Art von Zeitenwende ´vor und nach dem Mann im Mond`, ergo um historisch relevante Zeiten, die zum Zeitpunkt der Kontaktaufnahme mit Ihnen 10 bis 15 Jahre zurücklagen.

TSWS:

Ich denke schon, ich bin nur dadurch auf eine Spur geraten, über die man im reichhaltigen Schrifttum zum Thema »bemannte Raumfahrt« wenig oder nichts hört. Das STS-Projekt war stark militärisch motiviert, und der Raketen-Papst Wernher von Braun war eher ein Mann der Air Force als der Raumfahrtindustrie und deren Bosse.

Um es vorweg auf den Punkt zu bringen: von Braun nahm bei den frühen Entscheidungen über das STS in ganz ungewöhnlicher & massiver Weise Einfluss. Meine Kontaktleute, meist Deutsche und jahrelang Insider bei der NASA bzw. in der US-Industrie, waren überwiegend der Ansicht, von Braun wollte dadurch zweifellos den Versuch unternehmen, auch gewisse industriepolitische Weichen zu stellen bzw. zu behindern. Um es noch einmal zu betonen: Damals lag dass die Verantwortung für die NASA-Projekte im Fall der SSME beim Marshall Space Flight Center (MSFC) –  eine eigentlich selbstverständliche Regelung, die später unverständlicherweise abgeändert wurde, um Verantwortung(?) auf den je betreffenden US-Großkonzern als Vertragspartner der NASA zu übertragen. Von Brauns Initiative – die viele Zeitgenossen irritierte – war auch dem Wissen/der Ahnung geschuldet, dass – selbst nach seinem ganz persönlichen Triumph mit der Mondlandung sowie seinem verdienten Zugewinn an Autorität und der damit verbundenen eminenten Popularität in der westlichen Welt – die Tage seiner Tätigkeit am MSFC mit noch nicht einmal 60 Lebensjahren gezählt waren. Bereits im Februar 1970 war es ja dann auch soweit!

Tim Boson:

In jener Zeitspanne, um die es hier geht, sagen wir zwischen dem 25 Juli 1961 (dem Datum der berühmten Kennedy-Rede vor dem Kongress mit seiner Mondvision!) und Ende Februar 1983 (s. o), war ich noch garnicht geboren bzw. zu jung, um das, was Sie eben andeuteten, nicht misszuverstehen. Also: Das Alles klingt ziemlich geheimnisvoll. Klären Sie mich auf. Vor allem aber  interessiert mich „von Brauns Initiative“.
Wollte er sich nach seinem großen Mond-Triumph also vorausblickend Einfluss sichern, weil er ahnte, dass ihn sein nationalstaatlicher Arbeitgeber NASA bald in Richtung ‚Frühstücksdirektor’ oder ‚Beraterposten Industrie’ abschieben würde, wie es dann ja auch geschehen ist. Wollen Sie dazu etwas Näheres sagen?

TSWS:

Zweierlei! Einerseits möchte ich mich zu Ihrer Mutmaßung ‚Frühstücksdirektor’ nicht äußern, zumal sie mit Ihrer Unterstellung „Einfluss sichern“ überhaupt nicht zusammenpasst. Das ›MSFC History Office‹ stellte offiziell fest: „In 1970, NASA leadership asked von Braun to move to Washington, D.C., to head up the strategic planning effort for the agency.“ Ein ‚Frühstücksdirektor’-Posten war das bestimmt nicht! Nein, Wernher von Braun  h a t t e  Einfluss und nutzte ihn, um einen schwierigen technischen Konflikt zwischen den beiden industriellen Hauptkonkurrenten um die Definition des SSME-Design auf jeden Fall mit ausschließlich technischen Argumenten und nicht mit industrie-politischen Pseudo-Gründen zu entscheiden. Nebenbei gesagt, berührte diese Entscheidung unmittelbar auch meine spätere Beratertätigkeit für die NASA.

Andererseits bin ich mir nicht ganz sicher, ob ich jetzt oder zu einem späteren Zeitpunkt direkt auf von Brauns Initiative eingehen soll. Also halte ich mich an die Regel, die einer meiner früheren Chefs meinen Kollegen und mir während unserer Doktorandenzeit eingehämmert hat – dem Sinn nach: Ein Wissenschaftler ist kein Krimi-Autor, d. h. er präsentiert in einer Abhandlung alle notwendigen Voraussetzungen und wichtigen Daten in verständlicher Form so knapp und so früh wie möglich. Evtl. Verständnisschwierigkeiten werden dann an ‚Ort und Stelle’ analysiert, d. h.  dort, wo die Abhandlung ‚klemmt’, werden die Details der o. a. Prämissen hinterfragt, erläutert, gewogen und benutzt.

Tim Boson:

Das klingt nach einem Versuch, unsere weitere Gesprächsführung zu strukturieren: Falls ich Sie richtig verstehe, wollen Sie ‚von Brauns Initiative’ erst zurückstellen und dann später in in einen breiteren – sowie,  wie Sie sagen, „industrie-politischen“ – Hintergrund einbetten?

TSWS:

Ja, so stelle ich es mir vor. Ich halte es also für opportun, hier schon auf eine undurchsichtige (vielleicht) industrie-strategische Konstellation einzugehen, die in den USA für die ganze bisherige Raketenentwicklung und die junge Geschichte der Raumfahrt von Anfang an großen Einfluss genommen hat. Einer meiner besten Freunde, Diplomingenieur und ehemaliger technischer Geschäftsführer des führenden deutschen Triebwerkbauers, hatte selbst gute persönliche und geschäftliche Beziehungen zu einem der Konzerne, die als Player in dieser Konstellation auftraten. Er hat mir versichert, nie eine Andeutung, gar einen Kommentar von seinen amerikanischen Vorstandskollegen diesbezüglich gehört zu haben, obwohl die ihm von mir präsentierte Geschichte ebenfalls dubios vorkommt. Dass letztere mir als Motiv für ‚von Brauns Initiative’ dennoch plausibel erscheint, möchte ich vorab nicht ausschließen.

Tim Boson:

Sie sprechen vermutlich von der MTU, die seit Jahrzehnten mit Pratt & Whitney kooperiert, einem US-Konzern, der ab den 1960er im Apollo-Programm mit North American Aviation, Inc. (NAA) konkurrierte? Soweit ich weiß, handelte es sich dabei auch um einen Wettstreit um Technologien?

TSWS:

Ja, aber eben nicht nur! Man muss immer sehen, dass seit der Wende zum 20. Jahrhundert die US-Gesellschaft faktisch nach der obersten Rechtsdevise der Römer gesteuert wird – Roma locuta, causa finita. Roma steht hier für den Komplex aus WEISSEM HAUS, Hochfinanz & Großindustrie bzw. deren führende Vertreter »übergeordneter Interessen«; dafür repräsentativ war z. B. das ‚Triumvirat’ aus Theodore Roosevelt Jr., Bankier J. P. Morgan und dem Industriemagnaten John D. Rockefeller.

Tim Boson:

Verstehe ich Sie richtig: Die Devise „Wenn Rom gesprochen hat, ist der Fall beendet“ steht auch dafür, dass der ‚wilde Imperialismus im 18./19.Jahrhundert’ der USA überwunden, jetzt in geordnete Bahnen gelenkt wurde, stets auf das Wohl des Landes ausgerichtet, sowie auf die nationale Sicherheit und die stetige Mehrung des Wohlstands der US-Eliten um jeden Preis. Diese Intention galt früher nur für die Außenpolitik, jetzt aber auch für die Innenpolitik?

TSWS:

Ja, vielleicht etwas zugespitzt formuliert, aber korrekt, falls man Ihre Frage – die Vergangenheit betreffend – in den Kontext z. B. von Gustavus Myers’ Monumentalwerk „Die Geschichte der großen amerikanischen Vermögen’ stellt. Gegenwart & Zukunft betreffend, ist indes die Einsicht entscheidend: „Der Imperialismus lässt sich nicht auf eine ökonomische Erklärung reduzieren (L. Panitch & S. Gindin: Globaler Kapitalismus & US-Imperium: 2004).

Aber fahren wir mit unserer Berichterstattung fort: Bei dem Konkurrenten von Pratt & Whitney handelt es sich um ROCKETDYNE, einen US-Konzern, der die ganze technische Entwicklung der Raketenmotoren in der Nachkriegsgeschichte maßgeblich mitbestimmt hat. Aber welcher Konzern ist denn damit überhaupt gemeint? Seine Geschichte repräsentiert vielleicht wie kein zweiter Wotans Slogan „Wandel und Wechsel liebt, wer lebt: Das Spiel drum, kann ich nicht sparen!“ In der kurzen Geschichte der bemannten US-Raumfahrt war die Firma mit wechselnden Mehrheitseignern stets bei den Wettbewerbsgewinnern: ROCKET-DYNE entstand 1955 aus der Abteilung für Raketenmotoren der NAA. Als jetzt eigenständige Firma brachte sie als erste große Entwicklung ihre komplette Neukonstruktion, das Triebwerk „S-3D“ auf den Markt, welches parallel zu der US-Nachfolge-Typ-A-Serie der deutschen Rakete V-2 entwickelt worden war. Dieses so genannte Triebwerk S-3 fand bei den Jupiter-Raketen (einer Weiterentwicklung der Redstone-Rakete) und später bei der wesentlich stärkeren Thor-Rakete Verwendung. Eine noch größere Konstruktion folgte, das LR89/LR105-Triebwerk, welches bei der Atlas-Rakete Verwendung fand. Beide, Thor & Atlas, gehörten zum militärischen Waffen-Arsenal, wurden allerdings zunehmend nur noch für den Satellitenstart während der 1950er & 1960er in verschiedenen Versionen eingesetzt. Unter dem Konzerndach von NAA wurde ROCKETDYNE der Hauptzulieferer bei den Trägerentwicklungen der NASA, lieferte die großen Triebwerke für die Mondrakete Saturn V. Das H-1-Triebwerk der Firma ROCKETDYNE wurde in der Hauptstufe der Saturn I verwendet, welche im Wesentlichen aus einem Verbund aus acht Jupiter-Raketen besteht. Das gewaltige F-1-Triebwerk war in der ersten Stufe der Saturn V integriert, während Triebwerke vom Typ J-2 – dem einst größten mit flüssigem Wasserstoff betriebenen Triebwerk der USA – in den zweiten & dritten Stufen eingesetzt wurden. In summa: 1965 baute ROCKETDYNE  die allermeisten US-amerikanischen Raketentriebwerke und die Belegschaft wuchs auf 65.000!

Tim Boson:

Gab es da nicht mal einen heftigen Skandal mit dieser Firma..?

TSWS:

Allerdings, und zwar mit Folgen, die langfristig das Ende von NAA einleiteten. Der Anfang vom Ende begann 1967: Laut INTERNET wurde NAA (mitsamt ihrer Tochter ROCKET-DYNE) „nach dem Apollo-1-Unglück am 27. Januar 1967 ein Großteil der Mitschuld gegeben, da viele Nachlässigkeiten bei der Ausführung festgestellt wurden“. NAA „fusionierte dann im September 1967 mit Rockwell-Standard zu North American Rockwell“. Erst unter diesem Konzerndach gewann ROCKETDYNE, wie wir noch sehen werden, am 13. Juli 1971 unter undurchsichtigen Umständen den Wettbewerb um den Bau der SSME! Dadurch wurde die Fusion 1973 von North American Rockwell mit Rockwell Manufacturing zur Rockwell International ermöglicht, damals einemder einflussreichsten Industriekonzerne der USA.Zu diesem finanzstarken Firmenimperium gehörte ROCKETDYNE „as a major division“. Der Abstieg der Rockwell International begann fast 20 Jahre später, als ROCKETDYNE ein Teil der „Boeing Integrated Defense Systems“ wurde und Rockwell International letztlich nur noch aus Geschäftsbereichen bestand, die eigentlich nichts mehr miteinander zu tun hatten. Das war praktisch gleichbedeutend mit dem Ende des Konzerns.

Knapp 10 Jahre danach, am 2. August 2005 konnte Boeing denjenigen Konzernanteil an die ‚uralte’ Triebwerksfirma (1860) Pratt & Whitney verkaufen, der seitdem unter ROCKET-DYNE Propulsion & Power firmiert. Diese ‚späte Eheschließung’ kurierte vielleicht jene Wunden, die sich beide Partner während des erbitterten und von Wernher von Braun wider alle Spielregeln aufgeheizten Phase-A-Wettbewerbs um den Zuschlag der NASA für den Bau der SSME zugefügt hatten. Geht man heute ins Internet, so wird dem Leser verkündet, dass die SSME von der Firma »Pratt & Whitney Rocketdyne« gebaut wurde. Tempora mutantur. Soweit vorerst die Hintergrundgeschichte Teil I.

Tim Boson:

Okay, ich fasse mal kurz zusammen: Mit dem Ingangsetzen der Bemühungen um ein wiederverwendbares Space-Transport System kam es zu einer bis dahin unüblichen Groß-Beteiligung und einem Wettbewerbsprocedere verschiedener Konzerne und Firmen und es kam zu einer bis dahin unüblichen Verlagerung der Verantwortung in Bezug auf diverse Komponenten in Richtung Industrie. Diese Verschiebung und Verlagerung von Kompetenzen und Verantwortung ist also ganz wesentlich auf Wernher von Brauns Weichenstellungen zurückzuführen. Bis dahin allerdings denke ich mir auch – wie sonst hätte man ein solches System auch realisieren können? Wurde denn die Mondrakete Saturn V in den NASA-eigenen Werkstätten aus einem Stück gefeilt?  Gut, nun wissen wir, dass es hauptsächlich das Militär und die Air-Force war, die Interesse an dem STS hatte und von Braun vertrat die Interessen der Air Force – insofern macht sein Handeln aus seiner Perspektive natürlich Sinn. Denn ohne jenen Wettbewerbsdruck um Aufträge und ohne massive Beteiligung großer privater Industriezweige, hätte ein so komplexes System wie das STS nicht so schnell aus dem Boden gestampft werden können. Wobei dieses „Stampfen“ ja nun gerade zu Problemen geführt hat. Deshalb wird es wohl noch einen II. Teil ihrer Hintergrundgeschichte geben.

TSWS:

Ich halte Ihren Kommentar nicht für zielführend, weil er auf bösen Missverständnissen beruht und Unterstellungen heranzieht, die nichts mit den Fakten zu tun haben. Deshalb kurz meine Gegendarstellung: Die Verantwortung für das STS-Projekt lag damals uneingeschränkt bei der NASA. Ihr Statement „Diese Verschiebung und Verlagerung von Kompetenzen und Verantwortung ist also ganz wesentlich auf Wernher von Brauns Weichenstellungen zurück-zuführen.“ drückt bestenfalls ein Bauchgefühl aus. Die Frage der ‚Verantwortung’ kam erst später, lange  n a c h  der Amtszeit von Brauns zur Sprache! Weiter: Von Braun arbeitete mit dem US-Militär zusammen, war aber nie ein Interessenvertreter im Sinn eines Lobbyisten z. B. der Air Force! Ihre Unterstellung „Wobei dieses ‚Stampfen’ ja nun gerade zu Problemen geführt hat“ ist irreführend und hat mit „Teil II meiner Hintergrundgeschichte“ – wie Sie gleich erkennen werden – überhaupt nichts zu tun. Was nun besagter Teil II angeht: Leider gibt es ihn. Dieser Teil II ist indes relativ kurz und er betrifft die geopolitische Lage und wirtschaftliche Situation der USA Anfang der 1970er Jahre. Der Anfang vom Ende des brutalen Vietnamkrieges und die psychologischen Folgen der Niederlage für die Amerikaner wurden immer deutlicher erkennbar, Inflation & Arbeitslosigkeit nahmen überall rapide zu, besonders aber bei der NASA und in der ganzen Raumfahrtindustrie. Der Grund dafür ist evident: Noch zehn Jahre vorher, d. h. gegen Ende der 1960er Jahre waren in der ›National Aeronautics and Space Administration‹ sowie in den ›Aerospace Companies‹ alle Mittel & Anstrengungen auf das große Ziel – die MONDLANDUNG – fokussiert, und zwar mit Hilfe von mindestens 500.000 Beschäftigten! Nach dem triumphalen Abschluss des US-Apollo-Programms wurde ein so gigantisch aufgeblähter Personalbestand einfach nicht mehr benötigt. Überall gab es (in Anbetracht der gesellschaftspolitisch ohnehin kritischen Situation) panikartige Wellen von ‚Hire- & Fire-Entlassungen’. Ich will das hier nicht näher ausbreiten, schon gar nicht kommentieren. Es gibt dazu einen außergewöhnlich lesenswerten, höchst kompetenten zeitgenössischen Beleg: Ein seitens der Redakteure knallhart geführtes Spiegel-Gespräch (Ausgabe Nr. 7/1971, S. 137-144) mit Wernher von Braun über die aktuelle US-Raumfahrt unter dem ‚skeptischen’ Titel „Rücksturz zur Erde“. Die o. a. ‚Hiobsbotschaft’ wird daraus in ihrer sozialen Dimension nachvollziehbar und erwies sich leider als schlimm für viele Betroffene.

Tim Boson:

Natürlich gehören beide Teile I & II zu unserem Thema, will man die Motive wirklich verstehen, die A. E. im Auftrag des MSFC wohl bewegt haben wird, Ihnen den Besuch einer kleinen Delegation des MSFC in München zu avisieren. Klar ist auch, es handelte sich damals um »Grundlagen der Thermodynamik« im Kontext des bereits seit mehr als 15(!) Jahren angelaufenen NASA-Projekts ›Space Transportation System (STS)‹. Demnach müsste sich Teil III der Hintergrundgeschichte nach meinem Verständnis auf Alles beziehen, das die Entstehungsgeschichte der Haupttriebwerke (SSME)  des STS betrifft?

TSWS:

Sie haben ganz Recht, gehen wir also in medias res.

Noch unter dem Direktorat Wernher von Brauns begann die Entwicklungsgeschichte der Haupttriebwerke des STS bereits Ende Oktober 1968: Für einen Wettbewerb in Phase A: »Advanced Studies« wurden die drei einzigen Konzerne ausgewählt, die bereits große Raketentriebwerke hergestellt hatten:

Aerojet General Pratt & Whitney Rocketdyne.

Jetzt ging es allerdings darum, ein ›neues, kleines, kompaktes & wiederverwendbares Hoch-leistungs-Flüssigtreibstoff-Triebwerk‹ auszulegen und zu entwerfen. Letzteres musste zudem in seinem Schub während der ganzen aerothermodynamisch stark belasteten Steigflug-Phase des STS geregelt werden können.

Die Teilnahme an diesem vorgezogenen Wettbewerb um das Triebwerk war übrigens angeblich für diejenigen ›US-Companies‹ gesperrt, welche am nachfolgenden Wettbewerb für das SYSTEM SPACE SHUTTLE (SSS), also für den SS-Orbiter plus Booster plus Zusatztanks plus Start- & Lande-Infrastruktur plus Integration der SSMEs teilnehmen wollten bzw. sollten. Es handelte sich um die vier Großkonzerne

General Dynamics  –  Lockheed  –  McDonnell Douglas  – North American Rockwell,

Tim Boson:

Moment mal: Hier taucht Lockheed als ‚Systemfirma’ auf; offensichtlich gehörte sie nicht zu den drei o. a. Triebwerksfirmen. So muss ich jetzt und hier noch einmal etwas Wichtiges dazwischenfragen: In Teil I unseres Gesprächs erwähnten Sie, dass die in Rede stehende gutachterliche Stellungnahme von einem gewissen Mr. P. R. J. von Lockheed kam. Was ich bis jetzt überhaupt nicht verstehe: Wieso baute die Firma Rocketdyne, die damals noch zu North American Rockwell, einer der ‚Systemfirmen’ gehörte, die Triebwerke und benutzte zudem ein Gutachten der Firma Lockheed? Das waren doch immer noch zwei verschiedene Firmen?

TSWS:

Gegenfrage? Wie kommen Sie auf eine solche Vermutung? Davon kann nämlich gar keine Rede sein. Die Firma Lockheed hatte  im internen Auftrag des MSFC eine gutachterliche Stellungnahme zu einer gewissen Problematik erstellt, die schon lange bekannt war und von der befürchtet worden war, dass sie für eine bestimmten Version in Frage kommender SSME-Entwürfe relevant werden könnte. Ob deshalb besagtes Lockheed-Gutachten bei ROCKETDYNE schon 1969 vorlag, weiß ich nicht. Ich vermute: Eher nicht, da deren Triebwerkdesign sich von dem im Gutachten behandelten Designtyp grundlegend unterschied. Lassen Sie mich jetzt über ‚von Brauns Initiative’ sprechen, dann wird Ihre Anfrage sofort irrelevant. Allerdings nur dann, sofern man in selbige die Irritation einbezieht, wieso letztlich trotz des o. a. Sperrverbots North American Rockwell sowohl für Entwurf und Bau der SSME (am 13. Juli 1971) als auch des Orbiters (am 26. Juli 1972) den Zuschlag bekam! Eine gewisse Verschleierung solcher Praktiken geschah dann 20 Jahre später, als schließlich das gesamte ‚Shuttle-Geschäft’ bei ›The Boeing Company‹ landete, dem heute weltweit größten Hersteller von zivilen & militärischen Flugzeugen und Hubschraubern, sowie von Militär- & Weltraum-technik mit in 2008 ca. 60 Mrd. $ Umsatz p. a. und 160.000 (2008) Arbeitsplätzen: »Honi soit qui mal y pense!«  „Beschämt sei, wer schlecht darüber denkt.“ Aber stimmt dieser berühmte Wahlspruch König Eduards III in Anbetracht von US-Präsident Dwight D. Eisenhowers Abschiedsrede am 17. Januar 1961 vor dem Kon-gress, „in der er eindringlich vor den Gefahren warnte, die ein einflussreicher militärisch-industrieller Komplex für die USA in Zukunft mit sich bringen würde“ (Wikipedia 100904).

Tim Boson:

Woran Sie da am Schluss Ihrer Replik erinnern, klingt unglaublich, vor allem, wenn man berücksichtigt, dass in dieser mehr oder weniger ‚verdeckten’ Boeing-Ära offenbar der NASA die ‚faktische Verantwortung’ des STS-Projekts entzogen wurde und ebenfalls auf den millitärisch-industriellen Komplex überging.

Aber wir sind ja „in medias res“; bevor wir voll einsteigen, sollten Sie dem Leser und mir jetzt die wichtigsten Elemente des STS-Projekts samt Grundstruktur als Merkposten bestätigen.

Die Idee war, ein STS-Projekt zu realisieren, das die bemannte Raumfahrt der USA auf eine neue technologische Grundlage stellen konnte. Der Orbiter war für den Transport der Crew sowie zur Unterbringung der ‚Lasten’ gedacht, zu denen die Flüssigtreibstoffe nicht gehörten. Speziell für sie ‒ nämlich für flüssigen Sauerstoff als Oxidationsmittel und Flüssig-Wasserstoff als Treibstoff ‒ sind externe, wiederverwendbare Tanks vorgesehen. Angetrieben wird der Orbiter von den drei SSMEs, beim Start unterstützt durch so genannte Feststoff-boosters. Erwähnt werden sollte auch, dass das STS vertikal startet. Sind diese Infos zum STS-Projekt korrekt kompiliert? Wie wurde die Idee konkret umgesetzt – und von wem?

TSWS:

Die damals vier großen Raumfahrtunternehmen der USA

General Dynamics  –  Lockheed  –  McDonnel Douglas  – North American Rockwel

sollten zunächst für eine Umsetzung besagter Idee je ein Konzept einreichen – unter besonderer Gewichtung der konzerneigenen Stärken. Über das dreiteilige Basiskonzept des Shuttles mit der Aufteilung in Orbiter, Außentank, Booster wurde indes von der NASA offiziell erst im März 1972 entschieden. Diese Entscheidung ist auch für das Verständnis der Funktion der SSME fundamental: Letztere hat beim Start eine Brenndauer von ca. achteinhalb Minuten. Für die weitere Mission werden die SSMEs nicht mehr benötigt! M. a. W.: Zum Manövrieren in der Umlaufbahn verwendet die US-Raumfähre nur das Reaction Control System sowie das Orbital Maneuvering System.

Einige Konzeptstudien zum Orbiter.

Einige Konzeptstudien zum Orbiter

Erste detaillierte Entwürfe enthielten völlig utopische Vorstellungen. 1978 stand das gesamte Programm kurz vor dem Aus.

Die US-Luftwaffe rettete das STS-Projekt, für das sie starke militärische Interessen nannte, das ewige MANTRA, die ‚nationale Sicherheit’ sowieso. Letztlich konnte sie den Kongress bewegen, mehr Mittel für das Shuttle-Programm zu bewilligen. Davon profitierte zunächst die PR, da es die Kongress-Gelder ermöglichten, bereits ab September 1975 die erste flugfähige Raumfähre, die Enterprise, verfügbar zu machen. Wenn auch dieser SS-Orbiter nur für atmosphärische Flugtests geeignet war – der besorgten Öffentlichkeit war’s egal: Die USA standen wieder in echter Konkurrenz zur UdSSR! Zwei Jahre später, im August 1977, fand dann bereits der erste Shuttle-Freiflug statt.

Wie sich bald herausstellte, waren die Haupttriebwerke die bei weitem heikelsten Komponenten des Shuttles. Der erste Testlauf erfolgte im Oktober 1975. Während der Tests kam es immer wieder zu Rückschlägen. Die Columbia, der erste raumflugfähige Orbiter, wurde im März 1979 an die NASA ausgeliefert. Im selben Jahr wurden die Triebwerke nach über 700 Test-Läufen als einsatzfähig erklärt. Der erste Start des ersten wieder verwendbaren Raumfahrzeuges gelang nach mehreren Startverschiebungen am 12. April 1981.

Tim Boson:

Sie – TSWS – wurden doch aber erst im Februar 1983 von A. E. angesprochen. Warum das denn überhaupt, wenn in den fünf Jahren nach dem ersten Start mehr als 20 Missionen vornehmlich für Erprobungsflüge sowie den (militärisch begründeten) Satellitentransporten bereits absolviert waren?

TSWS:

Mit Ihrer Frage berühren Sie den Kern des Problems, worüber wir hier reden. Dem kurzen Rückblick über die Entwicklung der US-Raumfahrt zwischen der Mondlandung 1969 und der ersten SS-Mission 1981 kann man entnehmen, dass in einem gewöhnlich für Hochtechnologie extrem knappen Zeitrahmen von 12 Jahren Fakten von bis dahin fast unvorstellbarer Komplexität geschaffen worden sind. Allerdings waren/sind sie technologisch – vorsichtig formuliert – mit enormen Risiken behaftet; dafür sind seit 1961 weit mehr als ein Dutzend Katastrophen in der bemannten Raumfahrt überwiegend der USA und Russlands der traurige Beleg. Ihre Ursachen lassen sich auf zwei neuralgische Schwerpunkte von ´Reentry vehicles` unterschiedlicher Konfiguration fokussieren: Auf Defekte (1) unterschiedlicher Start- & Lande-Installationen, ebenso wie die Hochtemperaturströmungen um das STS während der Start- & Aufstiegsphasen sowie (2) während der Re-entry-phase der verschiedenen Raumflugsysteme definiert durch unterschiedliche Beschleunigungslasten in ballistischen Flugsystemen, wie russische Kapseln vom Sojus-Typ oder dem US-Shuttle. – geplant ab Flughöhen von 70 km und Flugmachzahlen über 20. Übrigens erscheint mir für das Verständnis ›dieser Prozesse des Wiedereintritts‹ deren korrekte Definition hier nützlich zu sein. Unter dem Stichwort ‚Reentry phase’ bevorzuge ich die Formulierung des ›US Military Dictionary‹: „The portion of the trajectory of a ballistic missile or space vehicle where there is a significant interaction of the vehicle and the earth’s atmosphere“.

Schon in der Aufstiegsphase wird das ganze System vom
Luftandruck bei mehrfacher Schallgeschwindigkeit thermisch belastet.

Re-Entry, über 20igfache Schallgeschwindigkeit verwandelt harmlose Luftmoleküle in Geschosse.

Re-Entry, Wiedereintritt: Über 20igfache Schall-
geschwindigkeit verwandelt harmlose Luftmoleküle in Geschosse.
*

Tim Boson:

Klar, Alles hängt wohl mit Allem auch bei den ›modernen Kathedralen‹ von heute zusammen – den hyperkomplexen Transportsystemen der bemannten Raumfahrt. Unser Thema betrifft indessen primär deren Hochleistungstriebwerke: Letztere aber tauchen doch unter dem von Ihnen angeführten Gefahrenpotential zumindest nicht explizit auf. Wie soll ich das verstehen? Ist die SSME eine Gefahrenquelle ´unter ferner liefen` oder was wollen Sie dem Leser mit der o. a. Verknüpfung von Spitzentechnologie-Zeitrahmen-Gefahrenpotential klarmachen?

TSWS:

Jetzt sind wir am ´crucial point` unseres Gesprächs angelangt. Damals, als A. E. mich ansprach, barg die SSME offensichtlich das größte und vor allem aktuelle Gefahrenpotential für die Eingeweihten im MSFC! Nobelpreisträger Richard Feynman berichtet in seinem Sondervotum zum Schlussbericht 1986 der Challenger-Untersuchungskommission des US-Präsidenten, was ihm die Ingenieure des Jet Propulsion Lab der NASA in Pasadena als jahrelangen Alptraum erzählt haben. Aber darüber wurde öffentlich nie gesprochen; das Thema war in der NASA eine Art sublimes ‚Staatsgeheimnis’ – gemeint ist eine Mixtur aus Tatsachen, Gegenständen oder Erkenntnissen, die indes nur aus scheinbar absichtlosen & nebensächlichen Details zugänglich werden. Deshalb erfuhr ich von A. E. wohl auch nichts Substantielles mit Ausnahme, dass es um ein gravierendes thermodynamisches Problem im Zusammenhang mit den Triebwerken des STS-Projekts ginge.

Tim Boson:

Stand das irgendwie unter  – Geheimhaltung?

TSWS:

Ihre Frage macht vor allem Sinn im Hinblick darauf, dass wir über eine Periode sprechen, die nicht nur durch extrem gravierende »abuses of governmental powers« eines amtierenden US-Präsidenten geprägt war. Ergo Zeiten, die man auch durch das Ende der Entspannungspolitik der 1970er Jahre und eine rasche Verschärfung des Kalten Krieges charakterisieren kann. Deshalb meine Antwort kurz, vielleicht auch etwas nebulös: Vielleicht nicht direkt ‚geheim’; aber die ganze Art und Weise, wie z. B. der Kontakt zwischen dem MSFC und mir über
A. E. in Gang kam, machte einen etwas verdrucksten Eindruck, falls Sie verstehen, was ich meine.  Jedenfalls zeigte ich gegenüber den Anfragen und Bitten von A. E. meine prinzipielle Bereitschaft, eine kleine, verhandlungsbefugte Abordnung des MSFC für ein vertrauliches Gespräch in den Diensträumen meines Institutes an der UniBwMünchen zu empfangen. Allerdings unter dem ausdrücklichen Vorbehalt, dass ich derzeit nicht mehr zusagen könnte. Denn – abgesehen von meiner ja keineswegs geklärten Kompetenz für das mir avisierte Problem – hatte ich keinerlei ausreichende Informationen, ob z. B. ein arbeitsintensiver Kontakt mit der NASA überhaupt mit meinen Münchner Amtspflichten konform ginge.

Tim Boson:

Tut mir leid, ich muss da nochmal deutlich nachfragen: Eine überaus heikle Gefahr, die angeblich drohte, und dabei geplante Shuttle-Missionen der NASA ausgerechnet durch die dabei einzusetzenden Hochleistungstriebwerke gefährdete, und von der die US-Öffentlichkeit nichts weiß, vielleicht nichts wissen durfte – die angeblichen Unwägbarkeiten dieses Dilemmas  sollten mit Hilfe eines  d e u t s c h e n  Professors geklärt, wenigstens zuverlässig entschärft werden? Hatten die Amerikaner so eine „Operation“ nicht schon einmal in aller Heimlichkeit präsentiert bekommen?

TSWS:

Sie spielen wohl auf jene »Operation Paperclip« an, als Colonel R. (vom JIOA) 1946 ca. 100 Angehörige der Peenemünder V2-Raketen-Mannschaft – darunter so manch (ehemaligen) „ardent Nazi“ gegen die Weisungen des US-Justizministeriums in die USA schleuste? Mit Folgen: 23 Jahre später führte diese ‚Operation’ zur ersten Mondbesetzung durch US-Helden!

Tim Boson:

Hatten Sie den Eindruck, dass es den Vertretern des MSFC schwer gefallen ist, sich um aktive Hilfe eines ausländischen Experten zu bemühen, der unabhängig und vertrauenswürdig war?

TSWS:

Ich denke schon, aber, wie sich herausstellte, waren sie tatsächlich in einer beschissenen Lage. Ihre Frage betrifft tatsächlich ´a sore spot`. Die Amerikaner wollten keinen offiziellen Kontakt auf Regierungsebene absegnen; es war ihnen aber recht, dass ich erstens vom Militär kam und zweitens den höchsten zuständigen Beamten des Bundesforschungsministeriums gut kannte und in Kenntnis setzte. Bevor ich jedoch darauf näher eingehe, will ich für den Leser kurz klarstellen: Die Situation in 1946 und 1983 war für die USA völlig unterschiedlich. Kurz nach WW II galt es, die ‚Erbmasse des Dritten Reichs, soweit sie erhaltenswert war, primär den Sowjets vorzuenthalten und selbst in punkto ‚Raketentechnologie’ Kapital aus dem damals deutlich überlegenen Wissen Nazideutschlands zu schlagen. Dagegen benötigten 1983, d. h. noch während laufender Shuttle-Missionen, die zuständigen Personen des MSFC dringend Hilfe für ihr akutes Problem mit der SSME. Dass ich Deutscher bin, war dabei eher belanglos, da damals im MSFC immer noch viele Deutsche arbeiteten; erst vier Jahre später schien es, dass außerhalb dieses NASA Center einige NASA-Mitarbeiter mit mir bzw. meiner Staatsangehörigkeit nicht zurecht kamen, gar versuchten, aus persönlichen Motiven einen Konflikt vom Zaun zu brechen: „NASA Lewis Center is very sensitive to criticisms of foreigners.“ faxte E. F. B. Ende März 1989 an den Bostoner Repräsentanten des Verlags, der mein Raketenbuch im selben Jahr publizierte.

Tim Boson:

„Very sensitiv…“ – das hört sich ja direkt bedrohlich an: Was also ist in der Zwischenzeit abgelaufen?

TSWS:

So schlimm war es nun denn doch nicht. Dennoch treffen Sie, denke ich, mit dieser Frage einen weiteren neuralgischen Punkt der ganzen Geschichte. Wir sollten ihn aber jetzt zurückstellen, bis der Leser die Gründe besser versteht, die Herrn E. F. B. zu seiner o. a. indirekten Drohung veranlasst haben könnten. Darf ich Sie also noch um etwas Geduld bitten. Wir sollten endlich besagte Initiative Wernher von Brauns ins Gespräch bringen, da sie entweder absichtlich oder eher zufällig für die von Ihnen geforderte Antwort relevant ist. Ich werde mich auch so kurz wie möglich fassen.

Tim Boson:

Einverstanden…

TSWS:

Für den Wettbewerb in Phase A des Triebwerksdesign bewarb sich, wie erwähnt, auch Aerojet General mit Erfolg. Gegründet 1942 als Aerojet Engineering Corporation – ist sie heute “a major aero-space & defense contractor specializing in missile and space propulsion, defense and armaments”. Im Vergleich zu den in jeder Hinsicht viel größeren Konkurrenten Pratt & Whitney und Rocketdyne war allerdings die kleine, aber feine Belegschaft von Aerojet General von vorne herein nur Außenseiter.

Die Companies arbeiteten an unterschiedlichen Triebwerkdesigns. Pratt & Whitney startete (zusammen mit der Air Force) mit dem Raketentriebwerk XLR-129, das den Schub mittels einer Düse mit glockenförmiger Konfiguration (Bell-Nozzle) liefert. Diese Konfiguration wählte auch Aerojet General. Ganz anders Rocketdyne: Die Firma stellte eine (fast) neue Lösung vor – das Aerospike („Luftstachel“). Diese Bezeichnung für ein Triebwerk meint die Realisierung eines technischen Konzepts, das die geforderte kompakte Bauweise erlaubt sowie den erwarteten Schub im Vakuum wie auf Seehöhe liefert. Eine frühe Version eines Aerospike wurde erstmals im Zweiten Weltkrieg in der ›Messerschmitt Me 262‹ eingesetzt. Die Me 262 (Entwicklung ab 1938) war das technisch fortschrittlichste einsatzfähige Flugzeug seiner Zeit.

Die signifikante Differenz zwischen den zwei Konzepten liegt in der ganz unterschiedlichen Düsenkonfiguration, der Glockendüse und der linearen Aerospike-Düse. Es ist umständlich, den charakteristischen Unterschied zwischen beiden Konfigurationen verbal zu erläutern. Das folgende Bild mag helfen:

Glocke oder Stachel – das war hier die Frage.
*

In der dargestellten Anordnung strömt das Verbrennungsgasgemisch in beiden Fällen von oben nach unten. Der markante Unterschied ist evident und – was für unser Thema  ganz entscheidend ist – bezieht sich darauf, dass nur bei der Bell-Nozzle die Gasströmung durch die festen Begrenzungen der Düse gebündelt und bis zu ihrem Austritt geführt wird. Demgegenüber wird bei der Linear-Aerospike-Nozzle das LH-LOX-Reaktionsgemisch in vielen kleinen, flach ausgerichteten und auf einem V-förmigen Vorbau (dem ´Luftstachel`) angeflanschten Brennkammern erzeugt und danach als Gasstrahl unter Abgabe von Schub unmit-telbar der ‚Umgebung’ – vulgo: der ‚Atmosphäre’ oder dem ‚Weltraum’ – ausgesetzt.

Tim Boson:

Halt: Sind denn diese vielen technischen Details für den Leser von besonderer Bedeutung?

TSWS:

Freilich! Ohne dass der Leser diesen Mechanismus eines Aerospike nicht wenigstens im Prinzip versteht, wird er kaum die im Folgenden geschilderten Entscheidungen der NASA im Allgemeinen und von Brauns im Besonderen mit allen daraus folgenden Konsequenzen verstehen können. Lassen Sie uns also fortfahren:

Wie man aus o. a. Abbildung erkennt, wird das ‚Paket’ der Gasstrahlen entlang der Außenwand des ´Luftstachels` geführt. Aber eben nicht‚ unendlich lang’, wie es die Theorie der Aerospike-Nozzle fordert. Der Stachel ist immer ein ‚Stummel’, manchmal dadurch ‚verbessert’, dass man seinen Abschluss offen hält und durch ihn einen stabilisierenden Gasstrahl aus dem Inneren des ´Luftstachels` austreten lässt. Durch diese Art eines virtuellen ‚spearhead’ lässt sich tatsächlich die infolge der Vereinigung der beiden Gasstrahlen entstehenden Irreversibilitäten durch Wirbelbildung in Grenzen halten. Viel interessanter ist indes der zweite Effekt, der anhand der folgenden Abbildung deutlich wird:

Man erkennt, dass das Verbrennungsgas nach Austritt aus der Schubdüse (Thruster) zwei ‚Begrenzungen’ unterworfen ist: Einerseits der festen Wand des Aerospike (nozzle contour) und andererseits der Erdatmosphäre. Dieser ‚Umgebung’ gegenüber bildet der ausströmende heiße Gasstrahl eine freie Oberfläche (jet boundary)  aus. Deren geometrische Konfiguration wird durch die lokal variablen atmosphärischen Bedingungen, vornehmlich durch den Atmosphärendruck erheblich beeinflusst. An sich aber definiert genau dieser Effekt Sinn & Zweck eines linearen Aerospike: Die resultierende Konfiguration bestimmt die physiko-chemischen Ort-Zeit-Relationen des Gasstrahls, wie sie durch die unterschiedlichen Linien (so genannte Charakteristiken für verschiedene dynamische Variable bzw. Stoßprozesse [Shock]) angedeutet sind. Sie führt theoretisch zur optimal möglichen physikalischen Anpassung – verbunden mit dem jeweils lokal möglichen größten Schub!

Dieses Resultat steht in diametralem Gegensatz z. B. zu den Funktionen der Glockendüse und ihren sehr begrenzten Möglichkeiten: Deren ‚Arbeitspunkt’ verschiebt sich nicht entsprechend den mit der Flughöhe wechselnden Umgebungsbedingungen. Er kann zwar im Hinblick auf die jeweils geplante Missionstrajektorie auf einen bestimmten Arbeitspunkt hin eingestellt (optimiert), aber an veränderte Umweltbedingungen nur eingeschränkt angepasst werden. In diesem Fall arbeitet das Triebwerk aber nicht bei voller Leistung.

Tim Boson:

Jetzt bin ich aber total neugierig: Ganz unprofessionell gefragt: Lassen sich die Funktionen der Glockendüse nicht so beeinflussen, dass der Anpassungsvorteil des Aerospike nicht egalisiert werden kann? Und wieso kennt niemand dieses selbstadjustierende Wunderwerk? Soweit ich informiert bin, gibt es zurzeit kein einziges einsatzfähiges Aerospike.

TSWS:

Das sind zwei unterschiedliche, aber für den Raketenmotoren-Bau ganz zentrale Fragen. Die erste Frage lässt sich durch ein einfaches Ja beantworten – zusammen mit dem Hinweis auf die so genannten »Dual Bell-Düse«. Zur entsprechenden Patentschrift gibt es einen aufschlussreichen Kommentar, den ich der Einfachheit halber auszugsweise zitieren möchte.

A dual-bell base nozzle is designed as a conventional Rao type nozzle (resulted in a wall angle of 7.5° at the nozzle exit) using the methods of characteristics (MOC). As length and expansion ratio are reduced the sea-level mode impulse increases compared to conventional main stage engine nozzles. The flow separates symmetrically & stable.

The exit area of the base nozzle marks the wall inflection where a Prandtl-Mayer expansion is applied. The design requirement of the nozzle extension is a profile of constant wall pressure. This guarantees a certain jump of the separation from the wall inflection to the nozzle exit with a full flowing nozzle extension in high altitude mode (Fig.). It is achieved by applying MOC once again. The dual bell concept is currently under investigation as a potential upgrade path for current launch vehicles.

Der o. a. Konturknick erzeugt während des Trägeraufstiegs zwei verschiedene Zustände für die Strömung der durch die Düse ausgestoßenen Verbrennungsgase. Im Bodenmodus (geringe Höhe und hoher Umgebungsdruck) liegt die Strömung nur im ersten Bereich an der Düsenkontur an – mit vollständiger Strömungsablösung dahinter. Es bildet sich also im zweiten Bereich ein Freistrahl aus. Der beim Aufstieg des Raumfahrzeuges abnehmende Umgebungsdruck fällt in einer bestimmten Höhe unter einen kritischen Wert. Ab dieser Höhe liegt die Strömung in der gesamten Düse vollständig an der Düsenkontur an.

Tim Boson:

Ich möchte Sie an den zweiten Teil meiner letzten Frage erinnern: …. Soweit ich informiert bin, gibt es zurzeit kein einziges einsatzfähiges Aerospike?

TSWS:

Vielleicht ist das heute zutreffend! Ich kann mich dazu nur zur damaligen Situation in Huntsville äußern. Demnach gab es Entwürfe für zwei unterschiedliche Aerospike-Varianten, mit denen sich von Brauns Planungsgruppe am MSFC intensiv beschäftigte. Die Studien führten unerwarteterweise zu erheblichen konzeptionellen Defiziten. Dennoch fand sich die Firma Rocketdyne bereit, für beide Aerospike-Varianten je einen Prototypen zu bauen und zu testen. Die folgende Abbildung zeigt den »Toroidal Truncated Aerospike« – Prototypen

Was wurde daraus? Um eine berühmte Metapher zu bemühen: Kurz vor dem Rubikon hat Wernher von Braun, der die Menschheit über ihre natürlichen Grenzen hinausführte, mit einem Handstreich allem Anschein nach Caesars Übergang – d. h. die teuren Ambitionen des CEO der North American Rockwell Corporation ‒ gestoppt. Dieser scheinbar unerhörte Vorgang war Teil der Wettbewerbsprozedur während besagter Phase A. Seine Inszenierung begann im August 1969 als von Braun an die drei Wettbewerber einen Katalog von Fragen schickte. Der schien noch unter dem Diktat zu stehen, dass von einem zweistufigen, voll wieder verwendbaren Flugsystem auszugehen sei. Das System sollte zweistufig sein, betrieben mit flüssigem Wasser- & Sauerstoff.

Besagter Fragenkatalog bezog sich auf die gesamte Anzahl aller ‒ für die SSME-Entwicklung und den SSME-Betrieb ‒ relevanten technischen Probleme und Sicherheitsaspekte – z. B. im Hinblick auch auf die bislang nicht absehbaren, primär thermischen Materialbelastungen. In diesem Kontext sprach von Braun auch die noch bestehenden Unzulänglichkeiten des gesamten Aerospike-Konzepts von ROCKETDYNE hinsichtlich verzögerter Zündung und mangelnder Stabilität des Verbrennungsprozesses an. Zusätzlich betraf der Fragenkatalog die diversen Einstufungen & Bewertungen der  z e h n  als vorrangig identifizierten Problemstellungen in Bezug auf die (überzogen) hohen Erwartungen an die geforderten Triebwerksleistungen. Damit verbunden waren Prognosen in Form eines differenzierten Meilensteinplanes bis zum Termin Mitte 1974, für den die Lieferung der ersten flugfähigen Triebwerke erwartet wurde.

Im Oktober 1969 war als Folge der Aktion von Brauns die ganze technische Komplexität der unterschiedlichen Entwürfe der Wettbewerber erkennbar, ohne dass sich irgendwo alternativlose Problemlösungen aufdrängten. Umso überraschender kam der offizielle Stopp für das Aerospike-Konzept als Shuttle-Engine-Kandidat vom NASA Headquarter in Washington. Wahrscheinlich ging diese ‚einsame’ Entscheidung aber auf den Einfluss des MSFC-Direktors und seines Teams zurück; sie ließ sich keineswegs aus den bisherigen durch den Fragenkatalog ausgelösten Debatten ableiten. In der Shuttle Chronology von damals hieß es dazu lapidar:

Despite promising classified work on linear and conventional aerospike engines at the time, NASA dictated that the design had to use a conventional bell nozzle.

Demzufolge hatte Rocketdyne – wohlgemerkt angeblich! ‒ acht Jahre auf das falsche Pferd gesetzt. Der Konkurrent Pratt & Whitney hatte dagegen in Kooperation mit der Air Force das erwähnte Triebwerk XLR-129 inklusive der passenden Glockendüse gebaut. Klar,  Pratt & Whitney gewann den Wettbewerb der Phase A (vor Aerojet) – tatsächlich aber nur eine Schlacht, jedoch nicht den Krieg.  Nur mit großem Abstand wurde Rocketdyne Dritter – mit einem arg konservativen Entwurf, bezeichnenderweise basierend auf einem verbesserten J-2-Triebwerk. Aber Rocketdyne gewann den Krieg!

Tim Boson:

Vor allem Ihr Schluss klingt ziemlich martialisch, wenn das Bild auch anschaulich und plausibel erscheint. „Qui desiderat pacem, bellum praeparat.“ Ich denke mal, das war Wernher von Brauns Motiv, die bekannten gravierenden thermodynamischen Probleme, die sein Team beim Bau der Saturn V mit der Entwicklung des J-2-Triebwerks hatte, nicht mit einem Aerospike beim STS-Projekt zu wiederholen.

TSWS:

Ihr Gedanke ist mir sehr sympathisch. Er gibt meiner Meinung nach zeitlich und inhaltlich dem Gutachten einen wirklichen Sinn, welches das MSFC bei Lockheed über die Problematik hoher Temperaturen in Raketentriebwerken in Auftrag gab. Das »Lockheed-Gutachten 1969« war dem MSFC v o r der Entscheidung gegen die Aerospike-Düse bekannt und basierte auf einer thermodynamischen Analyse ausschließlich des J-2. Und hier laufen auch die Entwicklungsfäden zusammen: Die thermischen Probleme bei der J-2 waren deshalb so undurchsichtig, weil die  Berechnungen der chemischen Gleichgewichte mit dem als Standard geltenden NASA-Lewis Code von S. Gordon & B. McBride auf einer Voraussetzung basierten, die bei der J-2 am wenigsten von allen bisher bekannten US-Triebwerken erfüllt war: Normalerweise konnte man davon ausgehen, dass die Strömungsgeschwindigkeit der Verbrennungsgase beim Übergang von der Brennkammer in die Lavaldüse vergleichsweise gering war (praktisch ‚null’ m/s); dies entsprach der erwähnten Voraussetzung für den Lewis Code. Bei der J-2 lag diese Brennkammer-Austrittsge-schwindigkeit aber zum einen bei über 600 m/s, also in einer nicht ohne weiteres zu vernachlässigenden Größenordnung. Zum anderen war auch das Expansionsverhältnis AE/AT von Düsenaustritts- zu Querschnittsfläche im Düsenhals bei der J-2 wiederum im Vergleich zu den bekannten Raketenmotoren mit 27,5 viel kleiner als üblich (z. B. bei der SSME: AE/AT  = 77,5), was die o. a. Voraussetzung noch mehr problematisierte. Man kann davon ausgehen, dass von Braun diese Fakten bekannt waren. Und man muss davon ausgehen, dass er vom Auftrag des MSFC an Lockheed für ein Gutachten über die o. a. skizzierte Problematik wusste. Da es dabei unzweifelhaft primär um den Einfluss der signifikanten Querschnittsflächen der Raketenmotoren ging, konnten ihm die betreffenden Definitionsprobleme bei den Aerospike-Düsen nicht entgangen sein.

Tim Boson:

Ah, jetzt versehe ich, warum Sie darauf bestanden haben, so ausführlich auf die Konkurrenz der Bell-Düsen einzugehen. Dennoch sollten wir jetzt ‒ um den roten Faden nicht zu verlieren ‒ den Fortgang der Wettbewerbe je bis zur Phase D zusammenfassen ‒ den Zuschlag für den  Bau sowohl der SSME als auch des SS-Orbiter betreffend.

TSWS:

Ja, Sie haben Recht: Diese Entwicklungsperiode ist einerseits ja hier deshalb erwähnenswert, weil sie ablief als von Braun das MSFC bereits verlassen hatte und sein Nachfolger als Direktor – Eberhard Rees – inzwischen etabliert war. Andererseits fällt sie eine arbeitsreiche Zeitspanne, in der alle drei Firmen entsprechend der Aufforderung der NASA ihre Vorschläge für Design, Entwicklung und Produktion der SSME am 21. April 1971 mit einer Unmenge an Unterlagen vorgelegt hatten. Allein der Rocketdyne-Vorschlag war mit einer ‚Bibliothek’ von ca. 100(!) Bänden für technische Daten, Betriebsanleitungen, Kostenvoran-schlägen, etc. dokumentiert! Von besonderem Gewicht waren aber vor allem die aufwen-digen experimentellen Nachweise der Brenntests mit dem Demonstrationstriebwerk der Firma auf dem Testgelände des Nevada Field Laboratory. Kein Zweifel: Die Konzernspitze von North American Rockwell – die Muttergesellschaft von Rocketdyne  – hatte den Ernst der Lage begriffen und durch erhebliche Investitionen aus eigenen Mitteln den aktuellen Entwicklungsstand des SSME-Wettbewerbs zu ihren Gunsten drastisch verändert. Der Erfolg war durchschlagend: Die Phase C wurde von der NASA vorzeitig abgebrochen, und am 13. Juli 1971 wurde die ›Rocketdyne Division der North American Rockwell Corporation‹ als Gewinner des Wettbewerbs um die Entwicklung der SSME ausgewählt. Laut WIKIPEDIA erhielt North American Rockwell (heute Boeing) am 9. August 1972 den Auftrag, auch den Orbiter zu bauen. Der Vertrag hatte einen Umfang von 2,6 Mrd. US-Dollar. Der Contract über den Bau der Feststoffbooster ging an Morton Thiokol (heute Alliant Techsystems), und der Außentank sollte von Martin Marietta (heute Lockheed) hergestellt werden.

Glockendüsenbau: Bibliothek der Komplexitäten bei Rocketdyne.

Tim Boson:

Mein Kompliment erstmal – so nach dem Durchlesen..! Ihre Darstellung ist informativ; als Leser hat man den Eindruck, jetzt auch den gesellschaftspolitischen Hintergrund der Shuttle-Story soweit zu begreifen, dass der Teil I unseres Gesprächs weniger mental, als vielmehr emotional ‚in der Luft hängt’! Dort hört sich Alles sehr technisch, formal, abgehoben und für den Laien mit viel Kauderwelsch befrachtet an. Die meisten Erwachsenen in den westlichen Industrieländern verstehen zwar an ihren Arbeitsplätzen das Was, Warum, Wofür ihrer beruf-lichen Tätigkeit vornehmlich in der Industrie wohl auch nur zur Hälfte. Dennoch verbinden sie mit dem Begriff KONZERN auch die Vorstellung von einem sozialwirtschaftlichen Gebilde, das ihnen ‒ den dort Beschäftigten und ihren Angehörigen ‒ in normalen Zeiten den Lebensunterhalt auch für die Zukunft sichert. Dieser elementare Sachverhalt ist von hoher psychologischer Bedeutung, weil er Mut macht: Letzterer ist aber besonders für das Singuläre  schlechthin unabdingbar, indes auch für das Vielfältige, Kreative und Handfest-fachliche, Technische, Wissenschaftliche, Gefährliche an so einer extrem komplexen Apparatur wie das STS für bemannte Raumfahrtmissionen. Die kollektive Leistung bleibt – vergleichbar mit dem Bau der mittelalterlichen gotischen Kathedralen – unvergessen und prägend für die folgenden Generationen – auch dann, wenn sie z. B. mit dem Werden und Vergehen der Bauhütten oder großer US-Konzerne eng verbunden ist.

TSWS:

D’accord. Hinzufügen möchte ich nur, dass das von Ihnen beschriebene Gemisch von Wissen & Emotion auch jenen kollektiven Enthusiasmus entstehen ließ, der 500.000 Personen letztendlich dazu geführt hat, dem Optimismus J. F. Kennedys zu folgen und amerikanischen Helden zu ermöglichen, erstmals auf dem Mond zu landen und wieder wohlbehalten auf die Erde zurückzukehren. Dennoch sollte man auch dem Phänomen gedenken, dass es immer wieder, früher wie heute, singuläre Persönlichkeiten gibt, die in einem gewissen Sinn ganz allein die Welt tatsächlich in Richtung ZUKUNFT verändern. IIn unserem Zeitalter nennen wir zurecht Michail S. Gorbatschow und Nelson Mandela, vor fast 250 Jahren war es George Washington, und wie Sie wissen, verweist der Anfangsbuchstabe T meines ersten Vornamens auf den Athener Staatsmann & Feldherrn Themistokles, den Sieger der Seeschlacht von Salamis gegen den persischen Großkönig im Jahr 480 v. u. Z., ohne dessen Sieg es unser heutiges Europa gewiss nicht gäbe. Sie alle waren Philosophen der Macht, Utopisten, die Unfreiheit ihres Landes zu beseitigen.

Tim Boson:

…des Vertrauens, des Glaubens an eine gemeinsame Sache, der Stärke, und der Tat.

TSWS:

Ja, unter diesem Rubrum zählt m. E. auch Wernher von Braun zu dieser seltenen Spezies von Machern und ´Anführern`. Seine Vision basiert letztlich auf der Idee, die Menschen mittels ihrer Kreativität aus ihrem Gefängnis ‚Erde’ zu befreien und Ihnen auch nach dem Ende unseres Sonnensystems á la longue eine Zukunft ermöglichen zu können.
Wernher von Braun, dessen Charisma, Entschlossenheit, Phantasie, Kreativität, fachlichem Können, Organisationstalent und auch Optimismus wir beim Mond-Projekt sehr viel verdanken, bietet uns zumindest dafür eine Option in dem Sinn, wie es vor tausend Jahren wenige optimistische („gläubige“) Menschen und geniale Baumeister mit ihren Kathedralen als Ausdruck der Hoffnung auf eine bessere Zukunft vorgemacht haben.

Dennoch ist es sicher der tiefsinnige Kernsatz eines zweiten großen Athener Staatsmanns – Perikles –

το ευδαιμον το ελευθερον, το ελευθερον το ευψυχον κριναντες

– in freier Übersetzung: Seid überzeugt, dass das Geheimnis des Glücks die Freiheit, das Geheimnis der Freiheit aber der Mut ist –

– der den Schüssel zum Verständnis dessen liefert, was wirklich und letztlich einzig & allein zum grandiosen Abschluss der Mondmission mittels der Saturn V, einer zeitgemäßen Kathedrale, geführt hat: Der MUT des Wernher von Braun: Seinen Namen werden die Menschen kennen, solange es menschliche Geschichte gibt!

Tim Boson:

Ich bin deshalb beeindruckt, weil Ihre Bemerkungen auch dem letzten Zweifler ja nichts anderes interpretieren, was Neil Armstrong als erster Mensch auf dem Mond mit seinem Satz

That’s one small step for a man, one giant leap for mankind”.

zum Ausdruck bringen wollte und es auch (trotz jahrelanger weltweiter Kontroversen) tat. Dementsprechend haben Sie hier in unserem Gespräch via einer kleinen, aber konkreten Story dem Leser vermittelt, dass es sich bei bemannter Raumfahrt stets um eine epochale Leistung dreht, die nur im großen gesellschaftlichen, also kollektiven Verbund erfolgen kann. Bei der Mondlandung handelte es sich vielleicht sogar um den Auftakt des ‚Trainings’ oder einer ersten Übung für extraterrestrische Rettungsaktionen von Menschen in sehr fernen Zeiten.

Aber, TSWS, wie war denn das nun  – mit ihrem Münchner Besuch?

Hier zum dritten Teil

The Thing between: Das Spaceshuttle Endeavour (engl: Bemühen, Anstrengung) fotografiert von der internationalen Raumstation ISS.

 

 

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2 Antworten zu “Teil 2 : Entropie – Kreativpotential der Natur. Interview mit Prof. T.S.W. Salomon

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