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Sputnik und Astronomie

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In der Sturzflut der Zeitungsberichte über die russischen künstlichen Monde waren Zukunftsträume von Weltraumreisen und Ansichten von 'Raketenexperten vermischt mit richtigen und mit offenkundig tendenziösen, ja falschen Meldungen. Die astronomische Fachwelt ist — zumindest im deutschen Sprachgebiet — bisher anscheinend noch kaum oder gar nicht zu Wort gekommen. Die Universitätssternwarte Wien ist offenbar eines der ganz wenigen Institute in Westeuropa, die nicht nur Wahrnehmungen, sondern auch Messungen an den Sputniks ausgeführt haben. Es wurde daher ihr Leiter um einen objektiven Bericht gebeten. „Die Furche"

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In der Sturzflut der Zeitungsberichte über die russischen künstlichen Monde waren Zukunftsträume von Weltraumreisen und Ansichten von 'Raketenexperten vermischt mit richtigen und mit offenkundig tendenziösen, ja falschen Meldungen. Die astronomische Fachwelt ist — zumindest im deutschen Sprachgebiet — bisher anscheinend noch kaum oder gar nicht zu Wort gekommen. Die Universitätssternwarte Wien ist offenbar eines der ganz wenigen Institute in Westeuropa, die nicht nur Wahrnehmungen, sondern auch Messungen an den Sputniks ausgeführt haben. Es wurde daher ihr Leiter um einen objektiven Bericht gebeten. „Die Furche"

Bevor wir auf die heutige Situation eingehen, sei in vereinfachender Kürze zunächst die Geometrie und Dynamik der Bewegungen der künstlichen Satelliten besprochen. Wie man in der Schule lernt, beschreibt ein frei gewordener Körper — ohne Rücksicht auf den Luftwiderstand — eine Parabel genannte Kurve. Dies gilt aber nur bei kurzen Wurfweiten, d. h. bis zu höchstens 100 Kilometer. Genau genommen, handelt es sich stets um ein sogenanntes Zweikörperproblem der klassischen, von Newton entwickelten Mechanik. Der Kreis in Fig. 1 stelle einen Schnitt durch die Erde dar, in S werde ein Körper mit großer Geschwindigkeit in Pfeilrichtung in Bewegung gesetzt. Denkt man sich, was zunächst zulässig ist, die Masse der Erde in ihrem Mittelpunkt vereinigt, dann muß der Körper je nach seiner Geschwindigkeit eine Ellipse oder Hyperbel beschreiben. Der Erdmittelpunkt ist einer der Brennpunkte dieser Kegelschnitte. So würde zum Beispiel bei einer Geschwindigkeit von ungefähr 2 km pro Sekunde die kleinste der drei gezeichneten Ellipsen beschrieben werden. Allerdings kommt dies nicht voll zur Ausführung, da der geworfene Körper schon bald an der Erdoberfläche gehemmt wird. Bei etwa 4 km Sekundengeschwindigkeit würde die Ellipse SB in Frage kommen, die Wurfweite wiederum, wie die Figur zeigt, begrenzt sein. Bei etwa 6 km Sekundengeschwindigkeit hätten wir die Ellipse

SC mit bereits sehr großer Wurfweite, das heißt wir haben eine Transkontinentalrakete vor uns. Wird schließlich die Geschwindigkeit auf 7,9 km je Sekunde gesteigert, so würde die Bahn nicht mehr die Erde berühren, der Körper ist ein Satellit geworden. Bei weiterer Geschwindigkeitssteigerung werden die Ellipsen größer und größer und bei festgehaltener Starthöhe immer mehr langgestreckt (siehe Figur 2). Die Bahnebene bleibt im Raum zunächst erhalten.

Geschichte der Sputniks

Daß die heutigen Satelliten ein Kind der Entwicklung von Waffen sind, braucht nicht belegt zu werden. Im letzten Kriege wurde von deutscher und russischer Seite schon mancher Gebrauch von Raketen gemacht. Nach Kriegsschluß haben dann vor allem die Amerikaner und Russen die Entwicklung von Kampfraketen weitergetrieben. Wenn heute zwei Satelliten die Erde umkreisen, so haben in einem großartig gelungenen Versuch die Russen gezeigt, daß sie auch in der Lage sind, jeden Punkt der Erde mit einer Kampfrakete zu erreichen. Die Konsequenzen hievon, gehören in die Politik und seien hier nicht weiter erörtert.

Zur Entwicklung derartiger Satelliten hatte im Frühjahr 195 5 die russische Akademie der Wissenschaften eine Kommission (gewissermaßen auf wissenschaftlich höchster Ebene) gebildet, der unter anderen die hervorragendsten sowjetischen Astronomen angehören. Dasselbe gilt von den anderen Wissenschaftern. Dieses Gremium hat über zwei Jahre in echt wissenschaftlicher- Stille gearbeitet, mit dem nun aller Welt bekannten Erfolg.

Erst nach Gründung dieses Gremiums hat im August 195 5 Präsident Eisenhower entsprechende amerikanische Pläne bekanntgemacht. Für den neutralen, außenstehenden Wissenschafter ist es interessant, daß offenbar der jetzige Mißerfolg der Amerikaner nicht nur auf Mangel an finanzieller Unterstützung und die Rivalität der Wehrmachtsteile und interessierten Industriefirmen zurückzuführen ist. Es hatte sich vielmehr leit etwa 1950 eine fajsche Sucht zur Publicity in Amerika entwickelt. Man muß es dem Pentagon verübeln, daß erst Ende 1954 der jahrelange Rummel um die fliegenden Untertassen abgcstellt wurde. Durch ihn sind Millionen Menschen nicht nur in den USA, sondernauch in Europa einer Psychose verfallen. Erfreulicherweise hat jetzt das Pentagon neuerlich auftretende Untertassenberichte sofort energisch als Unfug erklärt. In die amerikanische Raketenentwicklung selbst mischten sich aber auch viele Leute ein, die für mehr oder weniger bald realisierbare Weltraumreisen Propaganda machten. Dadurch kam es, daß in den USA die eigentlichen Wissenschafter sich von diesem lauten Treiben distanzierten. Insbesondere gibt es in der gesamten internationalen astronomischen Wissenschaftsorganisation und hochstehenden Fachliteratur keine Diskussion um Weltraumfahrten. Und dabei sind die Astronomen gewiß nicht „rückständig", wie die Entwicklung aller Art moderner physikalischer Methoden auf den Sternwarten zeigt. Der neue Raketendiktator in den USA wird guttun, dafür zu sorgen, daß alle solche Träume die eigentliche Entwicklungsarbeit nicht beeinträchtigen.

Bahnen und Meßverfahren der Satelliten

Welche Mittel an Treibstoffen und Motoren die Russen entwickelt haben, um ihren Satelliten die erforderliche Anfangsgeschwindigkeit zu geben, ist nicht bekannt, braucht auch hier nicht erörtert zu werden. Eine zweite Glanzleistung von ihnen ist aber, daß sie die Raketen in eine bestimmt gewollte Bahn hineingezwungen haben. Hierzu gehört eine auch noch nicht näher bekannte Fortentwicklung der Funkmeßtechnik, es sieht aber auch so aus, als ob das letzte genaue Hineinsteuern in die Bahn unter Einsatz lichtelektrischer Zellen erfolgt, das heißt Einsteuerung durch Benutzung des Lichtes der Sonne oder bestimmter heller Gestirne. Bekanntlich hatte der erste Satellit eine Meßkugel von 5 8 Zentimeter Durchmesser und 83 Kilogramm Gewicht. Es war offenbar für die Russen selbst eine Ueberraschung, daß dabei die dritte Stufe der Antriebsrakete ebenfalls eine Bahnellipse zog und nicht zur Erde fiel wid die teicten ersten. Mit dieser. .Trägerrakete- hatten. die Russen also schon im ersten Versuch nicht etwa nur acht Kilogramm, wie falsche amerikanische Vermutungen lauteten, sondern gleich etwa 500 Kilogramm auf den Weg gebracht. Darin unterscheiden sich also der erste und der zweite Sputnik nicht viel voneinander. Die gewählten Bahnen beider Sputniks erreichten größte nördliche und südliche geographische Breiten von 65 Grad, sind also auf der gesamten bewohnten Nordhälfte der Erde zu sehen sowohl wie auf der Südhalbkugel bis zu den Randteilen der. Antarktis. Beide Bahnen sind zudem um 50 Grad gegeneinander geneigt. In beiden Fällen wurden ferner die Raketen in einer Höhe von nur rund 300 Kilometer in ihre Bahnen gezwungen, wobei Sputnik I eine Geschwindigkeit von über 8000 km je Sekunde, der zweite von über 9000 bekam, wodurch dann entsprechend der Himmelsmechanik die größten Höhen bei jedem einzelnen Bahnumlauf 900 bzw. 1700 km wurden, der kleinste 300 km (vgl. Figur 2). Es ist denkbar, daß bei einem dritten Versuch man als größte Erdnähe wieder 300 km wählt, der Rakete aber z. B. 10 km Sekundengeschwindigkeit gibt, wodurch dann Erdfernen von mehreren tausend Kilometern erzielt würden.

Der Sputnik I kann der Astronomie keinerlei Neuigkeiten bringen. Die Sternkunde ist hier nur eine Hilfswissenschaft zum Festlegen der Bahn im Raum und ihrer Aenderung mit der Zeit infolge der Massenverteilung im Erdkörper. Hier haben wir es mit einem Problem der Geophysik bzw. der höheren Geodäsie zu tun. Ebenso wird den Geophysiker interessieren, wie sich aus den Aenderungen der Bahn Schlüsse auf die Dichte der Hochatmosphäre ziehen lassen. Deshalb müssen auch die Meßkugel und die Trägerrakete des ersten Satelliten bis zu ihrem Absturz auf die Erde weiter beobachtet werden, der noch Wochen und Monate auf sich warten lassen kann. Das gleiche gilt auch von dem zweiten Satelliten, soweit er optisch, das heißt mit kleinen Fernrohren oder speziellen photographischen Registrierinstrumenten verfolgt wird. All das ist aber nicht Aufgabe der Sternwarten, sondern entsprechender Großorganisationen, bei denen einige tausend passend vorgeschulte Laien, in Gruppen zu etwa zwanzig zusammengefaßt, mit kleinen Instrumenten die Beobachtungen afosführen. Der angegebene Durchmesser der ersten Meßkugel erlaubt die sichere Aussage, die durch die Erfahrung auch bestätigt wurde, daß dieses Objekt nicht mit freiem Auge zu sehen ist, daß also eine entsprechende Aussendung des Verfassers Anfang Oktober richtig war. Was in Wien und an vielen, vielen anderen Orten gesehen wurde, war die dritte Raketenstufe, die Ueberraschung auch der Russen. Sollten die Amerikaner demnächst wirklich, was zu wünschen wäre, auch einen Erdsatelliten starten und dieser noch kleiner sein als die erste russische Meßkugel, so würde dies gewissermaßen unter Ausschluß der Oeffentlichkeit stattfinden, da eine derartige kleine Kugel nur dem Fernrohr zugänglich ist.

Nun haben bekanntlich beide Satelliten über mehr oder weniger lange Zeit hin Funksignale auf zwei verschiedenen Wellenlängen ausgesendet. Diese wurden so moduliert, daß sie die Registrierungen verschiedener Instrumente mitteilen konnten. Beim Sputnik I handelt es sich um Probleme der höchsten Atmosphärenschichten. Ermittlung z. B. seiner Gasdichte usw. (aber noch lange nicht im „Weltraum"). Beim zweiten Satelliten war ein komplettes Laboratorium eingebaut, das in der Lage war, auch astro-physikalisch höchst interessante Messungen durchzuführen. Es handelte sich um die Messung der Kurzwellenstrahlung der Sonne im Gebiet von einigen Metern Wellenlängen, sodann um die Llltraviolettstrahlung bis hin in das Röntgengebiet und schließlich Beobachtungen mit Zählrohren der kosmischen Ultrastrahlung, das heißt dieser äußerst energetischen Strahlung, die irgendwo aus den Tiefen des Universums kommt, deren Urform erstmalig so gemessen werden kann, da die Strahlung beim Durchgang durch die Erdatmosphäre, das heißt beim Beobachten unten, vielfache Umwandlungsprozesse erfährt. Eingebaut in den zweiten Satelliten war bekanntlich auch die Apparatur zur Ueber- wachung der Lebensvorgänge eines Hundes. Es sei die Bemerkung gestattet, daß die offiziellen russischen Bekanntmachungen nie von einer Rückkehr dieses Tieres gesprochen haben. Die ganze Pressediskussion wurde ausgelöst durch eine Moskauer Mitteilung eines Nichtwissenschafters. Wenn man wirklich einmal Menschen in den schwerelosen Raum schicken will, sind derartige Tierversuche vorher selbstverständlich notwendig. Bei der intensiv fortschreitenden Funktechnik und Automation ist es aber denkbar, daß man. künftighin alle physikalischen Daten durch Funk übermitteln wird, es also nicht mehr notwendig ist, einen Menschen diesem Zustand auszusetzen. Dann könnten Tierversuche unterbleiben. Einer fehlgeleiteten Tierliebe entspringt der tatsächlich in Zeitungen geäußerte Vorschlag, für solche Versuche zum Tode verurteilte Verbrecher „zu benutzen". Es ist das die Haltung der SS-Aerzte, die mit KZ- Opfern „Forschungen" betrieben. Die Ergebnisse dieser und auch der kommenden, während des Geophysikalischen Jahres noch zu startenden Satelliten werden erst in geraumer Zeit vorliegen. Denkbar wäre zum Beispiel eine vorläufige Bekanntgabe im kommenden August anläßlich des großen internationalen Astronomenkongresses in Moskau.

Künftige Ziele der Raketentechnik

Wie die Entwicklung weitergehen wird, läßt sich nicht sagen. Selbstverständlich haben anläßlich des vierzigjährigen Jubiläums ihrer Revolution die Russen keinen Schuß zum Mond getan. Dafür ist die technische Entwicklung noch nicht weit genug gediehen. Die dazu notwendige Geschwindigkeit der Rakete mag vielleicht schon erreichbar sein. Bei einem beweglichen Ziel verlangt aber das Einsteuern in die geplante Bahn langwierigste rechnerische Vorbereitungen, auch können sich dabei nicht die Russen auf ihre eigene Beobachtungsorganisation allein stützen, müssen vielmehr die großen Fernrohre in aller Welt, insbesondere die amerikanischen, zur Mitarbeit auffordern und dafür allen Sternwarten wochenlang vorher Zeitpunkt und die zu erwartende Bahn des Satelliten mitteilen. Ziel eines solchen Versuches könnte es sein, einmal .einen Meßsatelliten um den Mond herumkreisen zu lassen. Das hätte nur Sinn, wenn es auch möglich wäre, die Apparatur unbeschädigt zur Erde zurückkehren zu lassen, um die photographischen Aufnahmen der Rückseite des Mondes und anderes auswerten zu können. So weit ist man nun einmal noch nicht. Im übrigen dürfte sich bei diesem Versuch kaum etwas beachtlich Neues ergeben. Die Rückseite des Mondes hat ohne Zweifel die gleichen physikalischen Verhältnisse wie die uns zugekehrte. Zum anderen wäre ein Schuß auf den Mond selbst erst recht an der Grenze eines wissenschaftlich verwertbaren Experiments. Was wäre damit gewonnen, wenn man den Einschlag nach Ort und Zeit festlegen könnte? Die bei der Explosion einer Wasserstoffbombe auftretenden und rasch wieder verklingenden optischen oder elektrischen Erscheinungen dürften aller Wahrscheinlichkeit nach auch nur zu einer Bestätigung dessen führen, was wir sowieso schon heute .sehr eingehend über die Physik der Mondoberfläche wissen. Dies gilt mutatis mutandis auch von Planetenreisen. Gewiß wird man nach Abzug aller „Wunschträume“ sagen müssen: Die Satelliten werden uns sehr viel astrophysikalisch Neues bringen können, Weltraumreisen wohl kaum. Die Raketentechnik wird dann ein weiteres Hilfsmittel der Astronomie werden, so wie Astrometrie, Photometrie. Spektralanalyse und Ra'dartechnik es seit Jahrhunderten bzw. Jahrzehnten sind.

Sputnik und Ethos

Die schon durchgeführten und auch künftigen Versuche verschlingen aber ganz ungeheuerliche Geldsummen. Die vielen Milliarden Schilling, die bisher die Russen in ihre Versuche gesteckt haben, haben sich für sie bezahlt gemacht durch den politischen und waffentechnischen Erfolg. Die erzielten wissenschaftlichen Ergebnisse allein würden diese Ausgaben bei weitem nicht rechtfertigen. Es hat der Royal Astronomer von England, Wolley, der Direktor der Greenwicher Sternwarte, schon recht, daß er diese Tatsache betonte. Wenn die Raketentechnik bis zu einer gewissen Perfektion der Waffen gekommen ist, insbesondere wenn Amerika Rußland eingeholt hat, dann werden sich die Staaten als Geldgeber es überlegen müssen, ob diese Versuche noch auszugestalten sind, ob Kosten und wissenschaftlicher Ertrag in einem gesunden Verhälnis zueinander stehen, ob man mit dem gleichen Aufwand sowohl für dip Forschung wie für die Lösung sozialer Fragen auf dem ganzen Erdball die vorhandenen Mittel nicht wesentlich besser anders einsetzen sollte. Einige wissenschaftliche Meßkörper pro Jahr, zugleich als Uebung im Abschuß von Kampfraketen, ja. Aber mehr??? Hoffen wir, daß die Satellitenforschung dann immer ein Muster friedlicher internationaler Gemeinschaftsarbeit der Geophysiker und Astro nomen bleibt, so wie es heute der Fall ist. Eine ganz andere und große Gefahr bedroht aber mit diesem äußerlichen Fortschritt der Technik die Kultur der ganzen Menschheit, und diese Gefahr besteht nicht etwa nur in der Welt des Ostens: daß nämlich dieser „Fortschritt“ als einziges anzustrebendes Ziel zum Götzen wird, ein „geschnitztes Bild“, das anzubeten Gott selbst auf Sinai verurteilt hat. Forschung und Technik müssen nach Gottes

Gebot stets sein (Auf, machet euch die Erde untertan!) und sind an sich ja nicht sündhaft, nur die innere Haltung des Wissenschafters kann es eben dann sein, wenn er den „Fortschritt“ über alle anderen Werte stellt. Der Forscher sollte sich stets die Worte vor Augen halten: „Was nützt es dem Menschen, wenn er die ganze Welt (ja das Weltall) gewänne, aber Schaden leidet an seiner Seele. Besser, er (und sein Werk) wäre (n) nie geboren.“

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