Warum/wann wurde überhaupt eine dreiköpfige Besatzung in Betracht gezogen?

Wie hier erwähnt , wurde das Apollo CSM ursprünglich nicht nur für die Mondlandemission konzipiert, sondern als Allzweck-Raumschiff für die langfristigen Pläne der NASA, die sowohl bemannte Raumstationen im Erdorbit als auch Mondmissionen umfassten.

Laut Chariots For Apollo wurde bereits im Sommer 1959 ein mondfähiges Raumschiff mit drei Besatzungen als Nachfolger des Projekts Mercury diskutiert. Ende 1960 hatte das Projekt seinen Namen, und Ausschreibungen für ein Schiff mit drei Besatzungsmitgliedern gingen an die Luft- und Raumfahrtindustrie.

Bis 1961 bestand das Konzept darin, dieses Allzweck-Raumschiff zusammen mit einer zusätzlichen Abstiegsstufe zu verwenden, um ohne LM direkt auf dem Mond zu landen. Dies wurde als die einfachste Möglichkeit angesehen, das Apollo CSM bei einer Mondlandung einzusetzen.

Das Mondorbit-Rendezvous-Konzept wurde von dem Ziel angetrieben, das Gewicht zu minimieren, das auf die Mondoberfläche gelangt. LOR wurde Ende 1961 sowohl mit Ein- als auch mit Zwei-Mann-Landern ernsthaft in Betracht gezogen , aber die Fähigkeiten des Ein-Mann-Landers waren wirklich minimal:

Es gab Illustrationen und Daten zu einem "kleinen" Fahrzeug, einem Mann für 2 bis 4 Stunden auf dem Mond; ein "Economy"-Modell, zwei Männer und eine 24-Stunden-Aufenthaltszeit; und ein "Plüsch"-Modul, zwei Männer für einen 7-tägigen Besuch. ... Arthur Vogeley stellte sich die Mini-Version als Solo-Astronaut vor, der auf einer offenen Raketenplattform mit Landebeinen thront. Zu erwarten, dass die Designer von Gilruth einen solchen "Buck Rogers Space Scooter" akzeptieren würden, erscheint etwas optimistisch.

Das Ein-Personen-Landungsboot hätte ein druckloses Cockpit gehabt und wäre für die mehrtägigen Aufenthalte der späteren Apollo-Mission nicht geeignet gewesen. Die einzigen Errungenschaften der Mission wären eine kurze „Flaggen- und Fußspuren“-EVA und das Sammeln einer viel kleineren Nutzlast von Mondoberflächenmaterial im Vergleich zu der relativ breiten Palette von Experimenten, die von den Apollos durchgeführt wurden. Der Besatzungstransfer zum und vom Landungsboot wäre EVA.

Ich weiß nicht, ob jemals ein LM mit Druckkabine, mehrtägigem Aufenthalt und einer Besatzung in Betracht gezogen wurde. Das zweite Besatzungsmitglied half sicherlich bei der Arbeitsbelastung während des letzten Teils des Abstiegs und der Landung (obwohl das 1961 wahrscheinlich nicht offensichtlich war) und bot eine enorme Versicherung gegen die Möglichkeit von Unfällen während der Arbeiten an der Mondoberfläche.

Bis Ende 1961 stand der LOR-Plan für das 3-köpfige CSM + 2-köpfige LM fest, und während noch immer Debatten über die Wahl des Missionsmodus geführt wurden, verpflichtete sich die NASA Mitte 1962 zu LOR.

Es wurde darüber nachgedacht, eine LOR-Mission mit einem Gemini-basierten 2-Crew-CSM und einem „kleinen“ Lander mit offenem Cockpit und 1-Crew durchzuführen , aber sie verlor gegen die 3/2-Apollo-Konfiguration. Während es möglich gewesen wäre, eine solche Mission mit dem vorgeschlagenen kleineren Saturn C-3-Booster zu starten, wäre sie im Vergleich zur Apollo-Konfiguration in mehrfacher Hinsicht stark beeinträchtigt worden, und ich denke, dies trifft den Kern Ihrer Frage:

Mir geht es hier darum zu verstehen, warum im Zusammenhang mit einem Wettlauf um den ersten Mann auf dem Mond, bei dem jedes zusätzliche Kilogramm, das auf die Mondoberfläche geschickt wird, Tonnen von zusätzlichem Treibstoff erforderlich sind, die Wahl, gleich zwei Männer auf die Mondoberfläche zu bringen kann sich nur gegen einen durchgesetzt haben.

Das Gemini-Raumschiff war für zwei Personen extrem beengt; Sie wären für die Dauer der Mission auf ihre Sofas beschränkt gewesen. Eine Dauer von Apollo-Länge war sicherlich möglich, wie der zweiwöchige Gemini-7-Flug von Lovell und Borman bewies, aber es wäre ausgesprochen unangenehm gewesen.

Gemini wurde entwickelt, um im erdnahen Orbit zu operieren, weniger als eine Stunde von der Wasserung an einem beliebigen Punkt der Mission entfernt, also hatte es bei weitem nicht die Menge an Systemredundanz wie Apollo. Die für Apollo geltenden Sicherheitsregeln wären für eine Gemini-basierte Architektur einfach unmöglich gewesen, und das Hinzufügen der erforderlichen Backup-Systeme hätte das Gewicht bis zu dem Punkt erhöht, an dem ein C-3 die Aufgabe nicht erfüllen könnte. Insbesondere ein Unfall im Apollo-13-Stil wäre sicherlich ein Ereignis mit Verlust der Besatzung gewesen; Das Gemini-Landungsboot hätte nicht die Ressourcen bereitgestellt, die erforderlich waren, um diese Mission wiederherzustellen.

Sie können auf viele Merkmale des Saturn/Apollo-Designs verweisen, bei denen Sicherheit, Backups, Erweiterbarkeitsfunktionen und sogar Komfort für die Kreatur über minimalem Gewicht gewählt wurden: 2 unabhängige Lenkcomputer auf dem LM, 3 Brennstoffzellen auf dem CSM, interner Docking-Tunnel zwischen den CSM und LM, der untere Ausrüstungsschacht von CM, der SIM-Schacht von CSM (tatsächlich in den frühen Flügen mit Ballast versehen !) , Beibehaltung des übergroßen (aber bewährten) SPS-Triebwerks und so weiter. Als diese Merkmale zu mehr Gewicht führten, als der Booster handhaben konnte, bestand die Lösung darin, der ersten Stufe des Boosters einen fünften Motor hinzuzufügen , anstatt die Funktionen zu beeinträchtigen.

Die UdSSR entschied sich für eine LOR-Architektur mit 2 Besatzungsmitgliedern und einem Lander mit vielen der gleichen Nachteile . Der N-1-Booster hatte TLI-Fähigkeit irgendwo zwischen den Saturn C-3- und C-4-Vorschlägen. Der Orbiter (auf Sojus-Basis) wäre wesentlich komfortabler und leistungsfähiger gewesen als Gemini, aber der Lander war nicht für lange Aufenthalte geeignet und müsste von EVA bestiegen werden.