Wo kann man sich das Originalflugzeug der Gebrüder Wright aus dem Jahr 1903 ansehen oder das Apollo 11-Kommandomodul, das Neil Armstrong und Buzz Aldrin zum Mond brachte (während Michael Collins im Orbit bleiben musste, siehe Abbildung 92.1)? Wo finden Sie solche Objekte wie einen Ersatzspiegel für des Hubble-Weltraumteleskop, ein Lockheed U-2C Spionageflugzeug, die »Spirit of St. Louis«, die den ersten transatlantischen Nonstop-Flug unternahm, oder einen ungenutzte Teil der Raumstation Skylab? Die Anwort lautet: Nur im National Air and Space Museum in Washington, DC. Es ist eines der Schätze der amerikanischen Hauptstadt und voller Exponate, die bahnbrechende Momente der Luft- und Raumfahrt dokumentieren.
Neben den Original-Flugzeugen und -Raumfahrzeugen gibt es maßstabsgerechte Modelle von Raumfahrzeugen, die häufig zu Testzwecken gebaut wurden. Dies sind Modelle der Voyager 2, des Mars Exploration Rover, eines Iridium-Satelliten, der Pioneer 10 (eine Raumsonde, die über 30 Jahre lang Bilder zur Erde sendet hat und Ihre Reise mit einer Plakette fortsetzt, die beschreibt, wo sie herkommt und wer sie gebaut hat), Robert Goddards 1926 gebauter flüssigkeitsgetriebenen Rakete und eines der Viking-Lander, der 1976 zum Mars flog. Es gibt auch Gesteinsbrocken, die von den Astronauten der Apollo 11 vom Mond mitgebracht wurden und von den Besuchern berührt werden dürfen.
Weitere beeindruckende Objekte sind die Bell X-1, in der Chuck Yeager die Schallmauer durchbrach, ein Modell der Sputnik 1 und eine X-15, die als erstes Flugzeug Mach 4, 5 und 6 erreichte. Sie können sich das erste amerikanische Raumfahrzeug anschauen, das einen Menschen (John Glenn) in eine Umlaufbahn um die Erde brachte. Außerdem wird hier eine Gemini IV, die Kapsel, die der Ausgangspunkt für den ersten amerikanischen Weltraumspaziergang war, beherbergt.
Die Temperatur des Weltraums
Das Museum besitzt eine große Sammlung von Druckanzügen, die von Astronauten wie John Glenn, Buzz Aldrin und Sally Ride getragen wurden. Natürlich sind Druckanzüge erforderlich, weil im Weltraum (und auf dem Mond) keine Luft zum Atmen vorhanden ist, doch sie schützen den Träger außerdem vor Kälte.
Der Weltraum ist kalt, weil dort ein Vakuum herrscht – es gibt keine (oder nur sehr, sehr wenige) Teilchen, die Wärme übertragen könnten. Da Temperatur üblicherweise als durchschnittliche kinetische Energie sich bewegender Teilchen (etwa in einem Gas) definiert wird, hat der Weltraum scheinbar überhaupt keine Temperatur.
Doch obwohl der Weltraum kalt ist, liegt die Temperatur nicht beim absoluten Nullpunkt, da Überbleibsel des Urknalls kleine Mengen Wärme im Universum verteilen. Um dies zu Verstehen müssen wir zur Physik vor Einstein zurückkehren.
Sir Isaac Newton schrieb 1704 in seinem Buch Optiks frei übersetzt Folgendes: »Geben nicht alle festen Körper, wenn man sie über ein gewisses Maß erhitzt, Licht ab und leuchten, und wird diese Emission nicht durch die vibrierende Bewegung ihrer Teilchen verursacht?« Damit war er wieder einmal seiner Zeit voraus, denn es dauerte bis ins frühe 20. Jahrhundert, bis man den Mechanismus verstand, mit dem erwärmte Körper ihre Wärme abgeben. Dennoch ist das Prinzip der Strahlungs- und Wärmeemission jedem bekannt, der des Öfteren mit den Begriffe rot- oder weißglühend zu tun hat.
Im Jahr 1860 zeigte der deutsche Physiker Gustav Kirchoff, dass ein idealer schwarzer Körper, bei dem alles auftreffende Licht absorbiert wird, die ideale Quelle für thermale Strahlung (elektromagnetische Strahlung wie etwa Infrarotstrahlen eines Heizstrahlers oder das Licht einer Glühlampe) ist. Das Material, das diesem idealen schwarzen Körper am nächsten kommt, ist Graphitpulver, das 97% des Lichts absorbiert.
Ein idealer schwarzer Körper gibt thermische Strahlen über das gesamte elektromagnetische Spektrum ab. Da er elektromagnetische Strahlung jeder Wellenlänge absorbiert, strahlt er auch bei jeder Wellenlänge. Für eine bestimmte Temperatur gibt es eine charakteristische Spitze bei einer bestimmten Wellenlänge. Vereinfacht ausgedrückt ist diese Spitzenwellenlänge umso kürzer, je heißer der schwarze Körper ist.
Bei der Sonne kann man annährend von einem schwarzen Körper sprechen. Die Temperatur an der Oberfläche beträgt 5780 Kelvin. Dies entspricht einem Farbbereich mit einer Spitzenwellenlänge von 502 Nanometern, den wir als weiß wahrnehmen. 502 Nanometer liegen im grünen Bereich des sichtbaren Spektrums, in dem das menschliche Auge auch die meisten Farbnuancen wahrnehmen kann.
In der Leere des Weltraums existieren die Überbleibsel des Urknalls in Form kosmischer Mikrowellen-Hintergrundstrahlung (siehe „Praktische Informationen“). Die Strahlungsspitze liegt bei einer Wellenlänge von 1,9 Millimetern und eine Kurve der Intensität, die basierend auf der Wellenlänge erstellt wurde, zeigt einen fast perfekten schwarzen Körper, der mit einer Temperatur von 2,7 Kelvin strahlt. In Abbildung 92.1 sind eigentlich zwei Kurven dargestellt – die eine zeigt die theoretisch im Weltraum vorhandene der für einen schwarzen Körper charakteristischen Strahlung, und die andere die gemessene Kurve des FIRAS (Far Infrared Absolute Spectrophotometer)-Instruments an Bord des NASA Cosmic Background Explorer (COBE). Die beiden Kurven liegen so nah beieinander, dass sie nicht mehr zu unterscheiden sind.
Die Temperatur im Weltraum beträgt also 2,7 Kelvin. Das ist wirklich kalt, aber nicht der absolute Nullpunkt.
Abbildung 92.2 Das Apollo 11-Kommandomodul; Foto von Eric Long/NASM, National Air and Space Museum, Smithsonian Institution
Ein Neuzugang ist das SpaceShipOne, eine kleine Rakete, die den Ansari X-Preis gewann, weil sie als erstes privates Raumschiff einen Menschen innerhalb einer Woche zweimal in den Weltraum und wieder zurück beförderte.
Das Museum verfügt über eine Außenstelle, das sogenannte Udvar-Hazy Center in der Nähe des Flughafens Washington Dulles. Dort werden in einem früher von Boeing genutzten Hangar noch mehr Luft- und Raumfahrzeuge ausgestellt. Das Herzstück des Centers ist das Space-Shuttle Enterprise, aber Sie können auch eine Concorde sehen, die Boeing B-29 Superfortress Enola Gay (die die Atombombe auf Hiroshima abwarf), ein Lockheed SR-71A Blackbird-Spionageflugzeug und eine Boeing 367-80 »Dash 80« (der Prototyp der Boeing 707 und Vorläufer aller kommerziellen Flugzeuge).
Das Udvar-Hazy Center besitzt auch eine Sammlung von Raketen und Flugkörpern (darunter den Bell No. 2 Rocket Belt, der in den 1960ern als »Raketenrucksack« für Soldaten entwickelt wurde), einige VTOL-Luftfahrzeuge, eine Ersatzversion des ersten kommerziellen Satelliten, Echo-1 (der eigentlich nichts anderes war als ein Metallballon, von dem Radiosignale reflektiert wurden), und eigentümlicherweise ein Modell des Mutterschiffs aus dem Film Unheimliche Begegnung der dritten Art.
Selbst wenn Sie nur eines dieser Museen besuchen, ist das schon eine großartige und überwältigende Erfahrung: so viele bedeutende Objekte auf so kleinem Raum.
Das Erkunden der Website des National Air and Space Museums ist fast so gut wie ein richtiger Besuch. Es gibt umfassende Informationen und Fotographien zu nahezu allen ausgestellten Objekten. Die Website finden Sie unter http://www.nasm.si.edu/. Und das Beste daran: Der Eintritt ist frei.