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Einen weiteren Versuch, eine Instrumentenkapsel weich auf dem Mond zu landen, unternahm die Sowjetunion am 04.10.1965 mit dem Start von Luna 7. Ein erster Startversuch am 04.09.1965 hatte noch mit einer unangenehmen Überraschung geendet. Als das Startkommando gegeben wurde, hob die Rakete nämlich nicht ab. Ursächlich war ein Beschleunigungssensor, der bereits beim Transport oder der Startvorbereitung ausgelöst worden war. Um den Sensor auszutauschen, mußte die Rakete enttankt und zurück ins MIK gerollt werden. Der verpaßte Starttermin war Wasser auf die Mühlen derjenigen, die eine Überprüfung des E-​6  Programms und die Bestrafung derjenigen forderten, die ihrer Meinung nach verantwortlich waren für die anhaltende Serie der Fehlschläge. Bevor die Maßnahmen greifen konnten, nutzte das OKB-​1 die nächste Startgelegenheit und hoffte darauf, sich endlich mit einer erfolgreichen Mission rehabilitieren zu können. Denn mittlerweile hatten sowohl die Trägerrakete als auch das Sondendesign die anfänglichen Kinderkrankheiten eigentlich überwunden. Tatsächlich gelang diesmal der Start. Die Molnija-​M 8K78 M mit Block-​L, die erstmals eingesetzte Modifikation des bisherigen Molnija 8K78 Modells, beförderte die Nutzlast auf einen Parkorbit um die Erde, aus dem wenig später die letzte Raketenstufe die Luna Sonde in Richtung Mond beschleunigte. Auch der weitere Flug verlief programmgemäß, abgesehen von einigen thermischen Problemen. Luna 7 absolvierte planmäßig eine Kurskorrektur und traf am 07.10.1965 am Mond ein. Hier sollte sich die Sonde für den weiteren Abstieg orientieren. Ein Sensor behielt den Mond für den vertikalen Abstieg fokussiert, während ein anderer die Erde als Referenz im Blickfeld behalten mußte. In etwa 4.000 km Entfernung von der Mondoberfläche verlor unerwartet der Erdsensor seine Referenz. Es gab nichts, was man im Kontrollzentrum zu diesem Zeitpunkt unternehmen konnte. Und ohne den bestätigten Erdbezug verhinderte die Programmlogik die Zündung des Bremstreibwerks. Luna 7 stürzte unkontrolliert zur Mondoberfläche. Um 22:08 UTC am 07.10.1965 wurde die Sonde beim Aufprall zerstört. Die Sowjetunion gab den Fehlschlag zu, betonte aber die gemachten Fortschritte im Hinblick auf die geplante weiche Landung. Die Untersuchung der Ursachen des erneuten Fehlschlags ergab, daß ein unglückliches Zusammentreffen mehrerer Faktoren dazu geführt hatte, daß der Sensor die Erdreferenz verloren hatte. Aber auch im System für die vertikale Orientierung zum Mond hin fanden sich Unzulänglichkeiten. Somit wurde eine Überarbeitung des Astronavigationskomplexes für die nächste Mission unumgänglich.

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