Apollo 14

Apollo 14 war die achte bemannte Mission des Apollo-Programms, die dritte Mondlandung der Geschichte und die erste, die im lunaren Hochland aufsetzte. An der Spitze stand Alan Shepard, einer der sieben ursprünglichen Mercury-Astronauten und der erste Amerikaner im All, mit dem suborbitalen Flug von Freedom 7 am 5. Mai 1961. Kurz nach diesem Flug zwang ihn die Menière-Krankheit, eine Störung des Innenohrs, zur Aufgabe von Missionen; er wurde Leiter des Astronautenbüros, des Verwaltungspostens an der Spitze des Astronautenkorps. Eine experimentelle Operation 1968 stellte seine Flugtauglichkeit wieder her. Mit 47 Jahren wurde Shepard der bis dahin älteste amerikanische Astronaut im All und bleibt bis heute die älteste Person, die den Mond betreten hat.

Begleitet wurde er von zwei Neulingen der 1966 ausgewählten Astronautengruppe 5. Stuart Roosa, Pilot des Kommandomoduls, war 37 Jahre alt; er war Waldbrand-Fallschirmspringer gewesen, bevor er 1953 in die Luftwaffe eintrat, flog Jagdflugzeuge und schloss 1965 die Testpilotenschule der Edwards Air Force Base ab. Edgar Mitchell, Pilot der Mondfähre, war 40; er trat 1952 in die Marine ein, flog Jagdflugzeuge von Flugzeugträgern, absolvierte dieselbe Schule und war Mitglied des Unterstützungsteams von Apollo 9 sowie Ersatzpilot der Mondfähre von Apollo 10.

Die Besetzung hatte ihre eigene Geschichte. Deke Slayton, Leiter der Besatzungsoperationen und ebenfalls Mercury-Veteran, hatte Shepard und sein Team für Apollo 13 vorgeschlagen. Die NASA-Leitung war der Ansicht, Shepard, der seit 1961 nicht mehr geflogen war, brauche mehr Trainingszeit, und tauschte daher die Besatzungen: Jim Lovell, Ken Mattingly und Fred Haise wechselten zu Apollo 13, während Shepard, Roosa und Mitchell für die 14 blieben. Die Ersatzbesatzung bildeten Eugene Cernan, Ronald Evans und Joe Engle; mit Harrison Schmitt anstelle von Engle würde dieselbe Gruppe später Apollo 17 fliegen. Das Unterstützungsteam bestand aus Philip Chapman, Bruce McCandless, William Pogue und Gordon Fullerton, und zu den Funkverbindungen mit der Besatzung (CAPCOM) gehörte Fred Haise, der sein Training für einen Landeplatz nutzte, den er letztlich nie betrat. Flugdirektoren waren Pete Frank, Glynn Lunney, Milt Windler und Gerry Griffin.

Die Haupt- und Ersatzbesatzungen von Apollo 13 und 14 wurden am 6. August 1969 bekanntgegeben. Apollo 14 war für Juli 1970 vorgesehen, doch Budgetkürzungen, die Apollo 20 zum Opfer fielen, veranlassten die NASA im Januar jenes Jahres, sich auf zwei Missionen pro Jahr zu beschränken, und die 14 rückte auf Oktober oder November vor. Der Unfall von Apollo 13 verzögerte sie weiter: Am 7. Mai 1970 kündigte NASA-Administrator Thomas Paine an, der Start werde frühestens am 3. Dezember erfolgen und zu dem Gebiet führen, das die 13 nicht erreicht hatte. Am 30. Juni 1970, nach Veröffentlichung des Unfallberichts und Bewertung der nötigen Änderungen, wurde das Datum auf frühestens den 31. Januar 1971 festgelegt.

Vor dem Fehlschlag von Apollo 13 war das Ziel der 14 der Krater Littrow im Mare Serenitatis, wo vulkanische Formen vermutet wurden. Nach der Rückkehr der 13 entschied man, dass das Ziel bei Fra Mauro nahe dem Cone-Krater wissenschaftlich wertvoller sei. Fra Mauro besteht aus Material, das der Einschlag ausschleuderte, der das Mare Imbrium schuf, und die Geologen erhofften sich Gestein aus tieferen Mondschichten. Der junge, tiefe Cone-Krater sollte die seit jenem Einschlag angesammelten Trümmer durchschlagen haben, was datierbare Proben versprach. Zudem erlaubte die Flugbahn, das Hochland von Descartes, Kandidat für eine spätere Mission, aus der Umlaufbahn zu fotografieren. Der gewählte Landepunkt lag etwas näher an Cone als der für Apollo 13 vorgesehene.

Die Besatzung trainierte 19 Monate gemeinsam, länger als jede andere im Programm bis dahin. Zur üblichen Belastung kam die Überwachung der aus der Apollo-13-Untersuchung resultierenden Änderungen am Kommando- und Servicemodul hinzu, eine Aufgabe, die Shepard größtenteils an Roosa delegierte. Mitchell erklärte später, ihnen sei bewusst gewesen, dass ein zweites Scheitern in Folge wahrscheinlich das Ende des Apollo-Programms bedeutet hätte.

Der Zielwechsel veränderte die geologische Ausbildung. Hatte die Besatzung zuvor vulkanische Landschaften besucht, durchquerte sie danach Einschlagkrater, wie den Ries-Krater in Westdeutschland und ein Feld künstlicher Krater im Verde Valley in Arizona. Ihre Wirksamkeit litt unter Shepards geringem Engagement, das den Ton für Mitchell vorgab; Harrison Schmitt führte diese Haltung darauf zurück, dass der Kommandant andere Sorgen hatte, etwa nach zehn Jahren ins All zurückzukehren und den Erfolg nach der Beinahe-Katastrophe von Apollo 13 zu sichern. Roosa hingegen bereitete sich gründlich auf seine Tage allein vor: Er bat den Geologen Farouk El-Baz, der Mattingly ausgebildet hatte, ihn zu trainieren, studierte mit ihm die Karten der Gebiete, die er überfliegen würde, und übte Beobachtungen aus seinem T-38-Jet, indem er mit der Geschwindigkeit und Höhe flog, die den Geländevorbeizug unter dem Raumschiff simulierten.

Um einen weiteren kurzfristigen Besatzungswechsel wegen Ansteckung zu vermeiden, wie er bei Apollo 13 vorgekommen war, führte die NASA das Programm zur Gesundheitsstabilisierung der Besatzung ein: Ab 21 Tagen vor dem Start lebten die Astronauten im Kennedy Space Center mit begrenztem Kontakt zu ihren Ehefrauen, der Ersatzbesatzung und unverzichtbarem Personal, alle untersucht und geimpft. Die Raumschiffe waren im November 1969 in Florida eingetroffen, und die Trägerrakete mit dem aufgesetzten Raumschiff verließ das Montagegebäude am 9. November 1970 in Richtung Startrampe 39A.

Das Raumschiff bestand aus dem Kommando- und Servicemodul CSM-110, Kitty Hawk genannt, und der Mondfähre LM-8, Antares genannt. Roosa wählte den Namen des Ortes in North Carolina, wo die Gebrüder Wright 1903 zum ersten Mal flogen; Mitchell wählte den des Skorpion-Sterns, mit dem sie das Modul während des Abstiegs ausrichten würden. Laut NASA-Angaben wog die Kommando-Service-Einheit beim Start 29.229 kg mit Treibstoff, davon 5.758 kg auf das Kommandomodul und 23.471 kg auf das Servicemodul entfielen. Die Mondfähre wog insgesamt 15.264 kg: eine Aufstiegsstufe von 2.303 kg leer mit 2.370 kg Treibstoff und eine Abstiegsstufe von 2.237 kg leer, einschließlich Oberflächenausrüstung, mit 8.354 kg Treibstoff.

Die Änderungen gegenüber Apollo 13 waren zahlreicher als zwischen früheren Missionen. Der Unfall war auf die Explosion eines Sauerstofftanks zurückzuführen, dessen interne Verkabelung bei Bodentests beschädigt worden war, als für die angelegte Spannung nicht ausgelegte Thermostate eine Überhitzung des Inhalts zuließen. Als Reaktion wurden die Tanks mit geeigneten Thermostaten neu konstruiert, und auf der gegenüberliegenden Seite des Servicemoduls wurde ein dritter Tank hinzugefügt, mit einem Ventil, um ihn zu isolieren und ausschließlich das Kommandomodul zu versorgen. Die Verkabelung in der Sektion, in der die Explosion stattgefunden hatte, wurde mit Edelstahl ummantelt, die Störungsalarme wurden verbessert, eine Notwasserreserve im Kommandomodul gelagert und im Servicemodul eine Notbatterie installiert, identisch mit denen der Abstiegsstufe der Mondfähre. An der Mondfähre wurden Anti-Schwapp-Leitbleche in den Tanks der Abstiegsstufe hinzugefügt, um den vorzeitigen Alarm für niedrigen Treibstoffstand zu vermeiden, den Apollo 11 und 12 erlebt hatten.

Die Saturn V, bezeichnet als SA-509, ähnelte denen von Apollo 8 bis 13. Mit 2.950.867 kg war sie das bis dahin schwerste von der NASA gestartete Fahrzeug, 1.730 kg mehr als das von Apollo 13. Um die „Pogo“-Schwingungen zu dämpfen, die das Zentraltriebwerk der zweiten Stufe bei der 13 vorzeitig abgeschaltet hatten, wurde ein Heliumakkumulator in der Flüssigsauerstoffleitung dieses Triebwerks installiert, dazu eine Reserve-Abschaltvorrichtung und ein vereinfachtes Treibstoffnutzungsventil an jedem der fünf J-2-Triebwerke.

Das ALSEP-Oberflächenexperimentpaket umfasste ein Passiv-Seismometer, ein aktives seismisches Experiment, einen Detektor für suprathermische Ionen, ein Kaltkathoden-Ionenmessgerät und ein Experiment für geladene Teilchen der Mondumgebung. Außerhalb des Pakets reisten ein Laserretroreflektor und ein tragbares Magnetometer mit. Das Seismometer sollte durch den Einschlag der nach dem Abwurf entsorgten Aufstiegsstufe der Mondfähre kalibriert werden und würde zusammen mit dem von Apollo 12 den Keim eines seismischen Netzwerks bilden. Das aktive Experiment bestand aus Geophonreihen und kleinen Schlagladungen sowie vier Mörsern, die aus Furcht vor Schäden an anderen Instrumenten nie abgefeuert wurden. Der Retroreflektor, ein passives Ziel für von der Erde gesendete Laserstrahlen, ermöglicht die Messung der Erde-Mond-Distanz und ihrer Schwankungen; die von Apollo 11, 14 und 15 sind die einzigen Experimente der Apollo-Besatzungen, die weiterhin Daten liefern.

Die logistische Neuerung war der Modulare Ausrüstungstransporter (MET), ein zweirädriger Handwagen, der nur bei dieser Mission flog und es erlaubte, Werkzeuge und Proben zu ziehen, ohne sie zu tragen. Seine von Goodyear entwickelten, mit Stickstoff gefüllten Reifen waren die ersten, die auf dem Mond rollten. Ebenfalls neu war ein Schlauchsystem, um bei Ausfall eines Lebenserhaltungsrucksacks Kühlwasser zu teilen, und Shepard war der Erste, der mit den roten Kommandantenstreifen auf dem Anzug den Mond betrat, die eingeführt wurden, um Astronauten auf Fotografien zu unterscheiden.

Apollo 14 startete am 31. Januar 1971 um 21:03:02 UTC von Komplex 39A des Kennedy Space Center, nach einer Verzögerung von 40 Minuten und 2 Sekunden wegen Wolken und Regen, der ersten wetterbedingten Verzögerung des Programms. Unter den Zuschauern befanden sich Vizepräsident Spiro Agnew und der damalige Prinz Juan Carlos von Spanien. Das Raumschiff folgte einer schnelleren Flugbahn als geplant, um die verlorene Zeit aufzuholen.

Nach der translunaren Injektion kam der erste Schreck. Roosa trennte das Kommandoschiff von der dritten Stufe und drehte es, um an die Mondfähre anzudocken, doch die Verriegelungen rasteten nicht ein. Fast zwei Stunden lang versuchte er es mehrfach, während die Missionskontrolle Alternativen prüfte: Ohne Extraktion der Mondfähre gäbe es keine Landung, und zwei Fehlschläge in Folge könnten das Programm beenden. Schließlich funktionierte der Vorschlag, es mit zurückgezogener Kopplungssonde zu versuchen. Die dritte Stufe wurde auf den Mond gelenkt, und ihr Einschlag ließ das von Apollo 12 zurückgelassene Seismometer über drei Stunden lang vibrieren.

Das Raumschiff trat am 4. Februar um 06:59:43 UTC mit einer 370,84 Sekunden langen Zündung des Haupttriebwerks in die Mondumlaufbahn ein. Zum ersten Mal brachte das Kommandoschiff die Mondfähre bis in die niedrige Abstiegsumlaufbahn, um über unebenem Gelände Zeit im Schwebeflug zu gewinnen.

Nach der Trennung zeigte Antares zwei schwere Störungen. Der Computer begann, von einem defekten Schalter ein Abbruchsignal zu empfangen, möglicherweise durch ein loses Lötkügelchen. Würde sich das Signal nach der Zündung des Abstiegstriebwerks wiederholen, würde der Computer die Landung automatisch abbrechen. Ein Schlag auf das Bedienfeld half nur kurzzeitig. Die Teams von NASA und MIT entwickelten eine Lösung: Da die Software nicht vom Boden aus geändert werden konnte, ließ die Korrektur den Computer glauben, der Abbruch sei bereits erfolgt, sodass er das Signal ignorierte. Mitchell gab sie wenige Minuten vor der Zündung von Hand ein. Während des motorisierten Abstiegs erfasste das Landeradar die Oberfläche nicht; nach Zurücksetzen seines Schutzschalters empfing es bei etwa 6.700 m ein Signal, während die Regeln bei anhaltendem Ausfall bis 3.000 m einen Abbruch vorschrieben. Shepard setzte das Modul um 09:18:11 UTC am 5. Februar auf, am nächsten von allen sechs Landungen am vorgesehenen Punkt, auf einem Hang mit 8 Grad Neigung.

Beim Betreten der Oberfläche bemerkte Shepard, es sei ein langer Weg gewesen, aber sie seien nun da. Ein Kommunikationsproblem verzögerte den ersten Außenbordeinsatz, der um 14:42 UTC begann. Die Astronauten luden die Ausrüstung ab, installierten das ALSEP und die Flagge und bereiteten den MET-Wagen vor, alles im Fernsehen übertragen. Mitchell verlegte die beiden 94 m langen Geophonleitungen und zündete die Schlagladungen, wobei fünf der 21 versagten. Der Ausstieg dauerte 4 Stunden, 47 Minuten und 50 Sekunden.

Ziel des zweiten Ausflugs war der Rand des Cone-Kraters. Das wellige Gelände überraschte das Duo: Die als Orientierung dienenden Krater ähnelten nicht denen auf den aus der Umlaufbahn erstellten Karten und überschätzten ständig die zurückgelegte Strecke. Aus Houston hörte man ohne Bild nur ihr angestrengtes Atmen. Nachdem sie eine Anhöhe erklommen hatten, die sie für den Rand hielten, und dahinter noch mehr Gelände sahen, erhielten sie erschöpft von Haise den Befehl, dort Proben zu nehmen und umzukehren. Spätere Analysen zeigten, dass sie sich etwa 20 m vom Rand entfernt befanden, und Bilder des Lunar Reconnaissance Orbiter verorten ihre Spuren und die des MET auf weniger als 30 m Entfernung. Die Erfahrung bekräftigte die Notwendigkeit eines navigationsfähigen Fahrzeugs, des bereits für Apollo 15 vorgesehenen Mondrovers.

Zurück bei der Mondfähre führte Shepard vor der Kamera die Nummer vor, die er jahrelang geplant hatte: Er hatte den Kopf eines Wilson-Sechser-Eisens an den Griff eines Probenwerkzeugs montiert und schlug mit einer Hand zwei Golfbälle, wobei er verkündete, der zweite fliege „Meilen und Meilen“. Mitchell schleuderte den Griff einer Schaufel wie einen Speer. Der zweite Ausstieg dauerte 4 Stunden, 34 Minuten und 41 Sekunden. Shepard spendete den Schläger dem USGA-Museum und schenkte eine Nachbildung dem National Air and Space Museum. Im Februar 2021, zum 50. Jahrestag, bearbeitete der Bildspezialist Andy Saunders die Fotografien und schätzte, dass der erste Ball etwa 24 Yards und der zweite 40 Yards zurücklegte. Zwischen beiden Ausstiegen verbrachten die Astronauten 9 Stunden und 23 Minuten außerhalb des Moduls und 33 Stunden und 31 Minuten auf der Oberfläche.

Die Mission brachte rund 42 kg Gestein und Mondboden mit, vor allem Brekzien, Gesteine aus durch die Hitze und den Druck von Einschlägen verschweißten Bruchstücken. Die als Klasten in den Brekzien gefundenen Basalte erwiesen sich als aluminiumreicher und entstanden vor 4,0 bis 4,3 Milliarden Jahren, vor dem Vulkanismus der von anderen Missionen besuchten Meere. Die geologische Bilanz war umstritten: Manche Wissenschaftler begrüßten die Annäherung an Cone, bedauerten aber die geringe Dokumentation der Proben, und der Geologe Don Wilhelms kritisierte, dass von der Kraterflanke, seiner Ansicht nach dem wichtigsten von Astronauten erreichten Punkt, nur 16 Hasselblad-Fotos von insgesamt 417 und kaum 962 g Gestein außer der als Big Bertha bekannten Probe 14321 stammten. Dieser 8,998 kg schwere Fels sorgte im Januar 2019 für eine Überraschung: Ein Team der Curtin University fand darin Granit, Quarz und Zirkone mit einer für die Erde typischen Chemie und einem Alter von rund vier Milliarden Jahren, was ihn zu einem auf dem Mond gelandeten irdischen Meteoriten und zu einem der ältesten bekannten irdischen Gesteine machen würde.

Während seine Kollegen auf der Oberfläche waren, verbrachte Roosa fast zwei Tage allein an Bord der Kitty Hawk im Rahmen des ersten intensiven wissenschaftlichen Beobachtungsprogramms aus der Mondumlaufbahn, größtenteils von Apollo 13 übernommen. Die Hycon-Kartierungskamera, die das Hochland von Descartes kartieren sollte, erlitt bald einen Verschlussschaden, verursacht, wie sich später herausstellte, durch ein winziges Aluminiumpartikel. Obwohl fast die Hälfte der Ziele verloren ging, fotografierte Roosa Descartes mit einer Hasselblad und bestätigte dessen Eignung als Landeplatz für Apollo 16. Er fotografierte auch den Einschlagpunkt der dritten Stufe von Apollo 13, sah das Aufblitzen von Antares und dessen langen Schatten, erfasste den Gegenschein und den Lagrange-Punkt L2 des Sonne-Erde-Systems und richtete die Antennen des Raumschiffs auf den Mond für ein bistatisches Radarexperiment zur Erkundung des Regoliths.

Antares hob am 6. Februar um 18:48:42 UTC vom Mond ab und koppelte beim ersten direkten Rendezvous in der ersten Umlaufbahn einer Landemission bereits beim ersten Versuch an das Kommandoschiff an, obwohl sein Abbruch-Leitsystem kurz zuvor versagt hatte. Die abgeworfene Aufstiegsstufe stürzte auf den Mond und wurde von den Seismometern von Apollo 12 und 14 registriert. Die Rückkehrzündung von 350,8 Sekunden erfolgte in der 34. Umlaufbahn. Während der Reise wurden das Sauerstoffsystem bei niedriger Dichte in den Tanks und hohem Durchfluss getestet, im Hinblick auf Weltraumspaziergänge während des Flugs bei künftigen Missionen, sowie eine Navigationsübung ohne Funkverbindungen. Mitchell führte, ohne Wissen der NASA, Experimente zur außersinnlichen Wahrnehmung mit Karten durch.

Kitty Hawk wasserte am 9. Februar 1971 um 21:05 UTC im Südpazifik, nach 216 Stunden, 1 Minute und 58 Sekunden Missionsdauer, südlich von Amerikanisch-Samoa, und das Schiff USS New Orleans barg die Besatzung. Nach Zwischenstopps in Pago Pago und Honolulu setzten die Astronauten die Quarantäne im Lunar Receiving Laboratory bis zum 27. Februar 1971 fort. Sie waren die letzten Mondforscher, die unter Quarantäne gestellt wurden, und die einzige Apollo-Besatzung, die sowohl vor als auch nach dem Flug isoliert wurde.

Roosa, der in seiner Jugend in der Forstwirtschaft gearbeitet hatte, brachte mehrere hundert Baumsamen mit. Nach ihrer Rückkehr gekeimt, entstanden daraus die sogenannten Mondbäume, die weltweit verteilt und 1975 und 1976 zum Zweihundertjahrjubiläum der USA an staatliche Forstverbände übergeben wurden. Das von Jean Beaulieu nach einer Skizze Shepards geschaffene Emblem zeigt das Astronautenabzeichen mit einer Kometenspur, die von der Erde zum Mond reist: Durch den ehemaligen Leiter des Astronautenbüros flog gewissermaßen das gesamte Korps im Geiste mit. Die Ersatzbesatzung antwortete mit einer Parodie auf Wile E. Coyote und Road Runner, die sie im gesamten Raumschiff und im MET-Wagen versteckte.