Sauerstoffatmosphäre in den frühen amerikanischen Raumschiffen!

[Wilga35]

Hallo,

bin gerade bei der Lektüre des Buches "Aufbruch zum Mond" von James R. Hansen. In dem Werk wird auch auf die Apollo-1-Katastrophe eingegangen, die zwar technische Ursachen hatte, aber erst durch die Bordatmosphäre aus reinem Sauerstoff zu der tödlichen Feuerhölle an Bord wurde. Mit einer der irdischen Luft entsprechenden Atmosphäre hätte man den Tod der drei Astronauten sicher vermeiden können.
Dass in den damaligen amerikanischen Raumschiffen zum Atmen reiner Sauerstoff verwendet wurde, ist mir schon seit ewigen Zeiten bekannt. Warum man aber auf reinen Sauerstoff und nicht wie die Sowjets auf eine Sauerstoff-Stickstoff-Atmosphäre gesetzt hat, ist mir nicht so richtig klar. Könnte es eventuell an Gewichts- oder Platzgründe der frühen Kapseln gelegen haben?
Also, mich interessiert, warum man damals die Entscheidung getroffen hat, in den amerikanischen Raumschiffen eine reine Sauerstoffatmosphäre zu verwenden?

Gruß, Wilga35

[MpunktApunkt]

Meines Wissens war es genau die Gewichtsfrage. Bei reinem Sauerstoff braucht man nur ein Gas und es genügt auch 1/3 des Luftdrucks in der Kapsel zum Atmen. Bei der Mischung Stickstoff/Sauerstoff müsste man zwei Gase mitführen und die Kapseln auf einen deutlich höheren Innendruck auslegen.

[Prodatron]

Richtig, man hat reinen Sauerstioff verwendet, damit die Apollo Kapseln nur etwa 1/3 bar (5 psi) benötigten, also ein Drittel des normalen Luftdrucks. Da hat man sich hier und da ein bischen Aufwand gespart. Daher war z.B. bei der Apollo-Sojus-Mission auch die Luftschleuse nötig.

Bei dem geringen Druck ist die Feuergefahr bei einer reinen Sauerstoff-Athmosphäre genauso gering, wie im üblichen Luftgemisch bei Normaldruck. Bei Apollo 1 war das Problem, daß es sowohl eine reine Sauerstoff-Athmosphäre war, der Druck aber auch bei 16psi (etwas mehr als 1bar) lag (also sogar Überdruck). Da ist die Brandgefahr deutlich erhöht.

[Avatar]

Meines Wissens war es genau die Gewichtsfrage. Bei reinem Sauerstoff braucht man nur ein Gas und es genügt auch 1/3 des Luftdrucks in der Kapsel zum Atmen. Bei der Mischung Stickstoff/Sauerstoff müsste man zwei Gase mitführen und die Kapseln auf einen deutlich höheren Innendruck auslegen.

Es gibt auch Probleme bei der EVA durch die Taucherkrankheit den spätestens hier kann man nicht mehr mit Normadruck arbeiten.

Micha

[Prodatron]

Es gibt auch Probleme bei der EVA durch die Taucherkrankheit den spätestens hier kann man nicht mehr mit Normadruck arbeiten.

Was genau meinst Du damit? Seit Shuttle-Zeiten arbeiten auch die Amerikaner mit normalem Druck und Gasgemisch. Da funktionieren die EVAs ebenfalls.

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Es gibt auch Probleme bei der EVA durch die Taucherkrankheit den spätestens hier kann man nicht mehr mit Normadruck arbeiten.

Was genau meinst Du damit? Seit Shuttle-Zeiten arbeiten auch die Amerikaner mit normalem Druck und Gasgemisch. Da funktionieren die EVAs ebenfalls.

Nee die müssen stundenlang reinen Sauerstoff vor der EVA durch eine Maske oder in einer Schleuse athmen damit der Stickstoff aus dem Blut kommt. In den Raumanzügen hat man keine 1 Bar Druck sonnst könnte man kaum die Finger bewegen. Ich glaub die Russen haben etwas höheren Druck in ihren Raumanzügen als die Amis.

Micha

[Prodatron]

Krass, das ist interessant, das wußte ich gar nicht.
Und ich hab mich immer gewundert, warum das auf der ISS so ein riesen Aufstand ist, eine EVA vorzubereiten, während die zu Gemini-/Apollo-Zeiten das mal eben so zwischendurch locker hingelegt haben.
Danke für die Info, man lernt nie aus

[Wilga35]

Es gibt auch Probleme bei der EVA durch die Taucherkrankheit den spätestens hier kann man nicht mehr mit Normadruck arbeiten.

Was genau meinst Du damit? Seit Shuttle-Zeiten arbeiten auch die Amerikaner mit normalem Druck und Gasgemisch. Da funktionieren die EVAs ebenfalls.

Nee die müssen stundenlang reinen Sauerstoff vor der EVA durch eine Maske oder in einer Schleuse athmen damit der Stickstoff aus dem Blut kommt. In den Raumanzügen hat man keine 1 Bar Druck sonnst könnte man kaum die Finger bewegen. Ich glaub die Russen haben etwas höheren Druck in ihren Raumanzügen als die Amis.

Micha

Genau so ist es. Es gab aber auch schon Versuche, diese Voratmungszeit vor EVAs mittels Sauerstoffmaske drastisch abzukürzen. Erstmalig kam ein derartiges Verfahren bei der an der ISS angedockten STS-115 Atlantis zum Einsatz. Ich zitiere da mal die betreffende Passage aus dem STS-115-Missionsreport der SPACEFACTS-Website:

"Bei dieser Mission kam erstmals ein Verfahren zum Einsatz, das die Vorbereitung auf Weltraumausstiege (EVAs) vereinfachen und verkürzen soll. Bisher atmeten die Shuttle-Astronauten einige Stunden vor der EVA reinen Sauerstoff bei vermindertem Luftdruck (703 hPa) ein, bevor sie ihre Raumanzüge anlegten. Diesmal erprobte die NASA ein Vorgehen, das sie als "kampieren" bezeichnet. Dazu begaben sich die beiden Astronauten am Vorabend der EVA zum Schlafen in die US-Luftschleuse Quest. Während der Nachtruhe wurde so der im Gewebe gebundene Stickstoff eliminiert, um der Taucherkrankheit vorzubeugen. Das spart wertvollen Sauerstoff (es muss nicht eine ganze Sektion abgeschottet werden) und Zeit, weil die notwendige Vorbereitung fast nebenbei geschieht."

Zitat Ende!

Vielen Dank auch noch für die schnellen Antworten auf meine Frage!

Gruß, Wilga35

[Avatar]

Ich könnte mir auch vorstellen das Notsituationen mit einem Leck heute viel gefährlicher sind als damals, einerseits wegen dem Stickstoff und andererseits weil die Druckdifferenz viel größer ist.

Hat man eigentlich nicht mal an Raumanzügen geforscht die den Druck nicht über Druckluft aufbauen sollten? Ich denke mir das es dort noch viel Verbesserungspotential gibt.

Micha

[Ariane 42L]

Eine reine Sauerstoffatmosphäre ist einfacher zu handhaben als ein Gas-Gemisch (Sauerstoff/Stickstoff). Dann braucht man auch nur Tanks und Leitungen für ein Gas. Wie schon beschrieben, durch benutzung von reinen Sauertoff können die Wände der Druckkabine dünner gebaut werden, dies bringt eine erheblich Gewichtsersparnis mit. Das beste Beispiel dafür ist der amerikansiche Lunar Module und der sowjetische Lunnyi Korabl.

[Andras1768]

Also, wenn ich das richtig verstanden habe, herrscht auf der ISS eine vergleichbare Atmosphäre wie auf der Erde, also was das Atemgasgemisch anbelangt. Für künftige Missionen, z.B. zum Mars,
hat da mal jemand was darüber gelesen oder gehört wie es dort geplant ist? Denn über einen so langen Zeitraum reinen Sauerstoff zu atmen, wird für die Besatzung ungesund.
http://www.dolacek.de/toxisch.htm
Es müsste also eine nicht unerhebliche Menge an Gasen mitgeführt werden, sofern nicht eine Möglichkeit gefunden wird, einen funktionierenden Gaskreislauf zu etablieren. Wurde da nicht schon mit Gewächshäusern zur Luftfilterung geforscht?

[Doc Hoschi]

Es macht eben einen Unterschied, wenn der russische Raumanzug einen ca. 35% höheren Betriebsdruck als der amerikanische hat.

Orlan MKS: ca. 400mbar
EMU: ca. 300mbar

Was den Mars betrifft: Der von der NASA aktuell geplante mEMU (Mars Extravehicular Mobility Unit) für den Mars soll ebenso über einen höheren Bedriebsdruck (analog zum Orlan MKS) verfügen. Die NASA möchte sich auch immer noch die Option eines Suitport Systems offen halten (Anzug wird von hinten direkt ohne Luftschleuse angezogen und anschließend abgedockt). Zumindest dann könnte im Stations-/Fahrzeugsbereich mit Suitport ein ähnlicher Innendruck zum Betriebsdruck des Anzugs vorherrschen, was die Vorbereitungszeit natürlich immens reduzieren würde.

[Doc Hoschi]

@Wilga35: Du hast Dir die Antwort ja eigentlich schon selbst gegeben. Die NASA hatte sogar anfangs eine 2-Gas-Atmosphäre erwogen:

NASA realized that the tanks needed to hold both oxygen and nitrogen along with the associated hardware and plumbing to deliver the gases into the crew cabin came with a significant weight penalty. Not to mention it was complicated. Managing the dual gas environment meant developing a sophisticated sensing system able to detect and react to minute changes in the gas balance, a system that would add weight. A single gas environment, on the other hand, was much simpler and lighter needing only a sensor to monitor that the cabin was remained properly pressurized. Lighter and simpler trumped heavier and more complicated, and NASA reversed its initial decision. Apollo would go to the Moon using pure oxygen in the crew cabin

Aus: https://www.popsci.com/why-did-nasa-still-use-pure-oxygen-after-apollo-1-fire

[Stefan307]

Mir stellen sich da 2 Fragen:
Da reine Sauerstoffatmosphären auf lange Zeit ja Gesundheitsschäden verursachen stelle ich mir gerade die Frage wie man das bei Skylab gemacht hat?
Und zum anderen hat man mal Langzeituntersuchungen zu einem Kompromiss gemacht? Also z.b. 800mbar und 40% O2?

MFG S

[Avatar]

Mir stellen sich da 2 Fragen:
Da reine Sauerstoffatmosphären auf lange Zeit ja Gesundheitsschäden verursachen stelle ich mir gerade die Frage wie man das bei Skylab gemacht hat?
Und zum anderen hat man mal Langzeituntersuchungen zu einem Kompromiss gemacht? Also z.b. 800mbar und 40% O2?

MFG S

Skylab hatte reine Sauerstoff Athmosphäre, die Luft war so dünn und die Station so groß das man Gegensprechanlagen brauchte...

Skylab basierte ja auf schon entwickelte Apollo Technik, das wäre nicht gegangen das alles umzumodeln. Man hat sich bei Skylab übrigens gleich 3fach abgesichert. Der Andockadapter hatte ein unabhängiges Umweltsystem und wäre die Apollo auch noch ausgefallen so stand eine Rettungsrakete mit 5 Plätzen bereit...

Micha

[Stefan307]

Man hat sich bei Skylab übrigens gleich 3fach abgesichert. Der Andockadapter hatte ein unabhängiges Umweltsystem und wäre die Apollo auch noch ausgefallen so stand eine Rettungsrakete mit 5 Plätzen bereit...

Ok, dann geht das mit der Sauerstoffatmosphäre ja doch eine relativ lange Zeit...
Ja in dieser Hinsicht ist sogar die ISS ein Rückschritt!

MFG S

[Rücksturz]

Wieso soll die ISS ein Rückschritt (gegenüber Skylab) sein?
Dort hält man für das tägliche Leben eine der Erde halbwegs vergleichbare Atmosphäre aufrecht.
Damit sollte man gesundheitliche Schäden weitestgehend ausgeschlossen haben.

Nur bei EVA gibt es nötige Anpassungen, die dann auch relativ viel Zeit kosten.
Da etwas zu verbessern oder zu vereinfachen wäre sicherlich eine gute Sache.

Viele Grüße
Rücksturz

[Stefan307]

Wieso soll die ISS ein Rückschritt (gegenüber Skylab) sein?
Dort hält man für das tägliche Leben eine der Erde halbwegs vergleichbare Atmosphäre aufrecht.
Damit sollte man gesundheitliche Schäden weitestgehend ausgeschlossen haben.

Mein Fehler; ich bezog mich auf diesen Satz:

Man hat sich bei Skylab übrigens gleich 3fach abgesichert. Der Andockadapter hatte ein unabhängiges Umweltsystem und wäre die Apollo auch noch ausgefallen so stand eine Rettungsrakete mit 5 Plätzen bereit...

Also es ging um die Sicherheits- und Rettungsmöglichkeiten und nicht um die Atmosphäre an Bord.

Nur bei EVA gibt es nötige Anpassungen, die dann auch relativ viel Zeit kosten.
Da etwas zu verbessern oder zu vereinfachen wäre sicherlich eine gute Sache.

Viele Grüße
Rücksturz

Genau in die Richtung ging mein "Vorschlag" 800mbar und 40% O2...

MFG S

[Wilga35]

Mir stellen sich da 2 Fragen:
Da reine Sauerstoffatmosphären auf lange Zeit ja Gesundheitsschäden verursachen stelle ich mir gerade die Frage wie man das bei Skylab gemacht hat?
Und zum anderen hat man mal Langzeituntersuchungen zu einem Kompromiss gemacht? Also z.b. 800mbar und 40% O2?

MFG S

Skylab hatte reine Sauerstoff Athmosphäre, die Luft war so dünn und die Station so groß das man Gegensprechanlagen brauchte...

Reine Sauerstoffatmosphären hatten nur die Raumkapseln Mercury, Gemini und Apollo. Skylab hatte dagegen erstmals im amerikanischen Programm eine Zweigas-Atmosphäre, die aus 72 Prozent Sauerstoff und 24 - 28 Prozent Stickstoff (so steht es in den aufgeführten Quellen, wenngleich die Summe nicht immer 100 % ergibt) bei einem Druck von 0,345 bar bestand. Der Sauerstoffpartialdruck von 0,248 bar lag aber immer noch höher als der in der irdischen Luft, der in Meereshöhe bei 0,212 bar liegt.

Quellen: Werner Büdeler, Skylab - Das Himmelslabor, Econ-Verlag

und

https://www.bernd-leitenberger.de/skylab-station.shtml

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Man hat sich bei Skylab übrigens gleich 3fach abgesichert. Der Andockadapter hatte ein unabhängiges Umweltsystem und wäre die Apollo auch noch ausgefallen so stand eine Rettungsrakete mit 5 Plätzen bereit...

Ok, dann geht das mit der Sauerstoffatmosphäre ja doch eine relativ lange Zeit...
Ja in dieser Hinsicht ist sogar die ISS ein Rückschritt!

MFG S

Die Rettungsrakete zu starten hätte allerdings Wochen gedauert weil die nur eine Startrampe hatten.

Micha

[Lennart]

Man hat sich bei Skylab übrigens gleich 3fach abgesichert. Der Andockadapter hatte ein unabhängiges Umweltsystem und wäre die Apollo auch noch ausgefallen so stand eine Rettungsrakete mit 5 Plätzen bereit...

Ok, dann geht das mit der Sauerstoffatmosphäre ja doch eine relativ lange Zeit...
Ja in dieser Hinsicht ist sogar die ISS ein Rückschritt!

MFG S

Die Rettungsrakete zu starten hätte allerdings Wochen gedauert weil die nur eine Startrampe hatten.

Micha

Könntest du das noch mal genauer erklären?

[Avatar]

Man hat sich bei Skylab übrigens gleich 3fach abgesichert. Der Andockadapter hatte ein unabhängiges Umweltsystem und wäre die Apollo auch noch ausgefallen so stand eine Rettungsrakete mit 5 Plätzen bereit...

Ok, dann geht das mit der Sauerstoffatmosphäre ja doch eine relativ lange Zeit...
Ja in dieser Hinsicht ist sogar die ISS ein Rückschritt!

MFG S

Die Rettungsrakete zu starten hätte allerdings Wochen gedauert weil die nur eine Startrampe hatten.

Micha

Könntest du das noch mal genauer erklären?

Naja die mussten wahrscheinlich nach dem Start erst die Schäden am Startturm reparieren, dann Rakete und Kapsel aus dem Lager holen dort aufrichten und zusammenbauen und durchchecken. Dadurch das man im Notfall in der Station oder der Luftschleuse warten konnte war das wohl schnell genug. Im Notfall hätte man es sicher wie damals bei Gemini im Schichtdienst schneller hinbekommen.

Bei der letzten Skylab Mission wäre es zu der Rettungsmission fast gekommen weil einige Triebwerks Systeme Der Apollo defekt waren.

Micha

[AN]

...

Naja die mussten wahrscheinlich nach dem Start erst die Schäden am Startturm reparieren, dann Rakete und Kapsel aus dem Lager holen dort aufrichten und zusammenbauen und durchchecken. Dadurch das man im Notfall in der Station oder der Luftschleuse warten konnte war das wohl schnell genug. Im Notfall hätte man es sicher wie damals bei Gemini im Schichtdienst schneller hinbekommen.

Bei der letzten Skylab Mission wäre es zu der Rettungsmission fast gekommen weil einige Triebwerks Systeme Der Apollo defekt waren.

Micha

? War das mit den beiden Quads mit NTO-Leckagen nicht Skylab 3? Die Rakete für die Rettungsmission wäre die von Skylab 4 gewesen und war greifbar, weil sie eh gerade vorbereitet werden musste. Sie hatte im August 73 ein Rollout auf dem MLP mit Melkschemel.  Skylab 3 ist im September gelandet. Ich denk´, irgend ein Sauerstoffatmosphärenproblem gab es in diesem Zusammenhang nicht.

Axel

[Avatar]

...

Naja die mussten wahrscheinlich nach dem Start erst die Schäden am Startturm reparieren, dann Rakete und Kapsel aus dem Lager holen dort aufrichten und zusammenbauen und durchchecken. Dadurch das man im Notfall in der Station oder der Luftschleuse warten konnte war das wohl schnell genug. Im Notfall hätte man es sicher wie damals bei Gemini im Schichtdienst schneller hinbekommen.

Bei der letzten Skylab Mission wäre es zu der Rettungsmission fast gekommen weil einige Triebwerks Systeme Der Apollo defekt waren.

Micha

? War das mit den beiden Quads mit NTO-Leckagen nicht Skylab 3? Die Rakete für die Rettungsmission wäre die von Skylab 4 gewesen und war greifbar, weil sie eh gerade vorbereitet werden musste. Sie hatte im August 73 ein Rollout auf dem MLP mit Melkschemel.  Skylab 3 ist im September gelandet. Ich denk´, irgend ein Sauerstoffatmosphärenproblem gab es in diesem Zusammenhang nicht.

Axel

Kann auch die der 3 gewesen sein. Nee mit der Sauerstoffatmosphäre hatte das nichts zu tun, das Thema ist wohl etwas abgedriftet.

Was hätte man eigentlich gemacht wenn man einen Rettungsflug für Skylab 4 gebraucht hätte? Hätte man die Apollo Kapsel vom ASTP genommen ?

Micha

[Stefan307]

Was hätte man eigentlich gemacht wenn man einen Rettungsflug für Skylab 4 gebraucht hätte? Hätte man die Apollo Kapsel vom ASTP genommen ?

Vermutlich nur die Saturn 1b die Kapsel mit den 5Plätzen ist wohl als einzige Kapsel nie geflogen und ist heute im Museum, wo genau weis ich jetzt allerdings nicht...

um die OT Diskussion zu Rettung/Notversorgung abzuschließen es ist schon ein Witz das ein Raketenstart bis heute mehrmonatige Vorbereitung erfordert...

Und nun zurück zu Skylab und der Atmosphäre, hier hat man also so einen Mittelweg versucht muß man schauen wie man damit zurecht gekommen ist, das Buch habe ich sogar hier liegen, am WE gleich mal rein schauen...

MFG S