Überschuhe vom letzten Mann auf dem Mond

Dies sind die letzten von Menschen getragenen Objekte, die eine andere Welt berühren. Als die Besatzung von Apollo 17, der letzten Apollo-Mondlandung, nach ihrer Rekordmission im Dezember 1972 zur Erde zurückkehrte, brachten Kommandant Gene Cernan und Mondmodulpilot Harrison Schmitt vier Gegenstände mit, deren Rückkehr nicht geplant war. Anstatt ihre Mondüberschuhe zusammen mit ihren persönlichen Lebenserhaltungssystemen auf die Mondoberfläche zu werfen, wie es bei den vorherigen fünf Missionen der Fall war, beschlossen Cernan und Schmitt, die Überschuhe mit zurückzubringen. Hier abgebildet und in unserer neuen Ausstellung „Destination Moon“ zu sehen ist das Paar, das Gene Cernan verwendet hat. Sie hinterließen die letzten menschlichen Fußabdrücke auf der Mondoberfläche. Diese Fußabdrücke sind auch 50 Jahre später noch vorhanden.

Gene Cernans Apollo 17-Mondüberschuhe werden in der Destination Moon-Ausstellung im Museum in DC ausgestellt. (Smithsonian Institution)

Das Museum erhält häufig Fragen, warum die ikonischen Mondabdrücke, die wir auf NASA-Fotos sehen, nicht mit den Sohlen der Raumanzugstiefel übereinstimmen, die man auf Neil Armstrongs Apollo 11-Raumanzug sieht. Die einfache Antwort ist, dass die in den Raumanzug integrierten Stiefel ausreichend Halt und Flexibilität für den Start und den Eintritt in das Raumschiff boten, aber nicht ausreichten, um auf der Oberfläche einer anderen Welt Traktion und Schutz zu bieten. Als der Apollo-Raumanzug entworfen wurde, verfügte niemand über eine Mondprobe, um zu bestimmen, wie von Menschen hergestellte Materialien mit der Mondoberfläche interagieren würden. Infolgedessen mussten Ingenieure und Techniker bei der Konstruktion von Mondgaloschen für Moonwalks viele Annahmen treffen und zusätzliche Sicherheitsvorkehrungen einplanen.

Diese Mondüberschuhe waren der einzige Teil des Anzugs, der in ständigem Kontakt mit der Mondoberfläche stand. Sie würden mit einer unbekannten Oberfläche in Kontakt kommen, auf der Temperaturen von bis zu 300 °F auftreten würden. Sie mussten so konstruiert sein, dass die Astronauten sie relativ einfach an- und ausziehen konnten, während sie ihre Raumanzüge trugen. Die Designer begannen ihre Pläne mit blauem Silikonkautschuk, der die ikonischen Sohlen der Stiefel bilden sollte. Dieses Silikon hatte eine viel höhere Schmelztemperatur als die Mondoberfläche. Die horizontalen Rippen entlang der Unterseite der Silikonsohlen wurden so gestaltet, dass sie zwei sehr unterschiedliche Möglichkeiten zum Verhalten der Mondoberfläche widerspiegeln. Damals wussten wir nicht, ob der Mondstaub auf der Mondoberfläche dünn und rutschig oder tief und klebrig sein würde. Breite Sohlen mit viel Traktion könnten beiden Variablen entgegenwirken.

Gene Cernan betritt während der Apollo-17-Mission den Mond. (Bild mit freundlicher Genehmigung der NASA)

Die Silikonsohlen waren nicht die einzige Antwort auf Bedenken hinsichtlich der Ableitung der Mondwärme im Raumanzug. Die Mondüberschuhe hatten Einlegesohlen aus Filz, die aus einer Kombination aus Glasfaser und Teflon bestanden, ähnlich der Außenschicht des Raumanzugs. Die Innensohlen wurden innen mit dem teflonbeschichteten Beta-Tuch ausgekleidet, um eine feuerfeste Kapselung der Füße zu schaffen. Zwischen der inneren und äußeren Schicht aus Beta-Stoff befanden sich abwechselnd Schichten aus aluminisiertem Mylar (denken Sie an Mylar-Ballons), Dacron-Vliesstoff und Beta Marquisette Kapton (eine laminierte Folie). Diese leichten Schichten trugen nicht nur zum Wärmeschutz der Astronauten bei, sondern bildeten auch eine Durchdringungsschutzschicht für die Stiefel. Jedes sich schnell bewegende Teilchen, das in die äußere Schicht der Stiefel eindringt, würde auseinanderbrechen, an Schwung verlieren und zwischen den 21 Schichten des Inneren zur Ruhe kommen. Dies ist eine altehrwürdige Methode zum Schutz von Astronauten und Satelliten, die auch heute noch angewendet wird.

Die äußerste Schutzschicht gegen Durchdringung und Abrieb bildete der silbergraue Überzug, den man auf den Oberseiten der Mondüberschuhe sieht. Chromel-R ist ein Edelstahlgewebe mit hohem Chromgehalt, das aus Stahlfäden gewebt wird. Damals war dies der beste Penetrationsschutz, den man für Geld kaufen konnte. Im Jahr 1968 kostete der Stoff 2.500 US-Dollar pro Meter. Heute wären das über 20.000 US-Dollar pro Meter – ein sehr teurer Stoff. Designer mussten sehr wohlüberlegte Entscheidungen darüber treffen, wo sie dieses sehr wertvolle Material platzieren würden. Am Ende entschieden sie, dass ein Stück unten an der Rückseite der Raumanzüge angebracht werden sollte. Das sieht man am Anzug von Neil Armstrong. Der Rucksack des Personal Life Support System (PLSS) war nicht dauerhaft am Raumanzug befestigt und konnte reiben und Abschürfungen verursachen. Die andere Stelle, an der Sie Chromel-R auf Apollo-Anzügen sehen können, sind die Hände der EVA-Handschuhe. Die Astronauten mussten mit scharfen Steinen umgehen und geologische Werkzeuge verwenden, daher mussten die besten Schutzvorrichtungen dorthin verlegt werden. Und natürlich mussten die Füße der Astronauten einen ähnlichen Schutz haben.

Die Rückseite von Neil Armstrongs Apollo 11-Raumanzug, der in der Destination Moon-Ausstellung im Museum in DC zu sehen ist. (Smithsonian Institution)

In den Jahren nach der Apollo-17-Mission behauptete Cernan, es sei seine Entscheidung gewesen, die Stiefel zurück zur Erde zu bringen, ungeachtet des Präzedenzfalls und des Einsatzplans für seine Mission. Seine Entscheidung hatte nicht nur historische, sondern auch wissenschaftliche Bedeutung. Historisch gesehen können wir heute vor den ausgestellten Stiefeln voller Ehrfurcht stehen. Damals glaubte Cernan nicht, dass es mehr als 50 Jahre dauern würde, bis der nächste Mensch die Mondoberfläche betrat – er hatte gehofft, dass dieses Ereignis noch zu seinen Lebzeiten eintreten würde. Gene Cernan starb im Jahr 2017. Aber er brachte den materiellen Beweis mit, dass die Fußabdrücke, die wir auf so vielen Bildern des Apollo-Programms sehen, tatsächlich von den Stiefeln stammten, die die Astronauten trugen.

Die wissenschaftliche Bedeutung von Cernans Entscheidung hat sich in den letzten 50 Jahren herauskristallisiert. Wenn Sie sich Cernans Mondüberschuhe genau ansehen, werden Sie feststellen, dass sie graue und schwarze Flecken haben und schmutzig aussehen. Das ist Mondstaub. Das Nationale Luft- und Raumfahrtmuseum reinigt grundsätzlich keine Gebrauchsgegenstände. Wir saugen und bürsten in regelmäßigen Abständen erdgebundenen Schmutz von der Oberfläche unserer Objekte, um deren Erhaltung zu unterstützen. Wir vermeiden jedoch eine aggressivere Behandlung, die die Geschichte eines Objekts beeinträchtigen könnte. Die Beschaffenheit des Mondregoliths, der Staubschicht, die die Mondoberfläche bedeckt, hat unseren Konservatoren die Unterscheidung zwischen Erdschmutz und Mondschmutz sehr einfach gemacht. Mondregolith ist sehr aggressiv. Es sitzt nicht nur auf der Oberfläche eines Materials; es hakt sich ein und bettet sich darin ein. Der Mondstaub, den Sie auf dem blauen Silikon sehen, ließe sich nicht abbürsten, selbst wenn wir es versuchen würden.

Mit einem Labormikroskop können wir es tief in den Fasern des teflonbeschichteten Glasfasergewebes finden, das die Oberfläche der Raumanzüge bedeckt. Noch bemerkenswerter ist, dass Materialwissenschaftler das Chromel-R-Gewebe von Harrison Schmitts Stiefeln mit extrem hochauflösender Mikroskopie untersucht und festgestellt haben, dass Mondstaub so weit gegangen ist, dass die Edelstahlfasern des Gewebes erodiert wurden. Die Oberseite hielt möglicherweise scharfen Steinen und geologischen Werkzeugen stand, nicht jedoch Mondstaub.

Es stellt sich heraus, dass die langfristigen Auswirkungen von Cernans Ad-hoc-Entscheidung, seine Apollo-17-Überschuhe zurückzubringen, wahrscheinlich den größten Einfluss auf die Design- und Materialauswahl für die Raumanzüge der nächsten Generation für den Einsatz auf dem Mond, Asteroiden und dem Mars haben werden. Raumanzüge werden nicht mehr für eine einzelne Mission maßgeschneidert. Sie müssen für den Langzeitgebrauch wiederverwendbar, wartbar und reinigbar sein. Ein wichtiger Designfaktor wird daher darin bestehen, zu bestimmen, welche Materialien der Explorationsumgebung am widerstandsfähigsten standhalten. Auftragnehmer arbeiten an diesem Problem, wenn sie die Artemis-Missionen planen, die die nächsten Menschen zum Mond bringen werden. Und im Jahr 2020 trug der Perseverance-Rover der NASA zum Mars Proben von Raumanzugmaterialien im Rahmen einer Studie mit sich, um zu sehen, wie sie auf die Marsumgebung reagieren würden. Vielen Dank, Kapitän Cernan. Ihre Entscheidung im Jahr 1972 wird noch für die kommenden Generationen eine Wirkung haben.