Die Internationale Raumstation wird 15

Heute vor genau 15 Jahren wurde das erste Modul der ISS gestartet. Damit begann ein beispielloses internationales Kooperationsprojekt im erdnahen Weltraum, welches nicht nur Wissenschaft und Technik beflügelt. Mittlerweile lebten und arbeiteten 211 Menschen an Bord der Station, 105 von ihnen flogen mehrfach im höchstgelegenen Forschungslabor der Erde.

Ein Beitrag von Günther Glatzel. Quelle: Raumfahrer.net, CSA, ESA, JAXA, NASA, Roskosmos.

Die Möglichkeit für die gemeinsame Errichtung einer über lange Zeit nutzbaren, internationalen Raumstation ergab sich mit dem gesellschaftlichen Umbruch in der Sowjetunion, Anfang der 1990er Jahre. Gleichzeitig bedeutete dies jedoch eine wirtschaftlich schwierige Periode in Russland, in der es schwer wurde, die Raumstationstraditionen fortzuführen. In den USA hingegen kamen die Raumstationspläne, die man gemeinsam mit den Kooperationspartnern ESA, Japan und Kanada schmiedete, nicht so recht voran. Einander ergänzend nutzte man nun die Gelegenheit und setzte damit auch symbolisch ein weltweites Zeichen neuer Kooperation statt Konfrontation im Weltall und auf der Erde.

So wurde das erste Modul Sarja (russ. für Morgenröte) zwar in Russland entwickelt und gebaut, dies geschah jedoch mit finanzieller Unterstützung durch die US-Weltraumbehörde NASA. Seitdem hat sich eine neue Kultur der Zusammenarbeit entwickelt, in der gemeinsam Pläne geschmiedet, Experimente erdacht und umgesetzt sowie Raumfahrt betrieben wird.

Heute besteht die ISS aus 15 begehbaren Modulen, einer gewaltigen Gitterstruktur mit Außenlasten, Solarzellenpaneelen, Wärmeabstrahlern und halbautomatischen oder handgesteuerten Manipulatoren bzw. Kränen. Im Inneren gibt es bewährte Technik zur Lebenserhaltung, Steuerung, Lageregelung und Kommunikation aber auch neuartige Testeinrichtungen und aktuelle Experimente zu Hunderten. Diese Anlagen werden durch Dutzende weitere Experimente ergänzt, die an der Außenseite der ISS angebracht sind und Daten liefern oder Materialproben für künftige Raumstationen umfassen.

Die ca. 450 Tonnen träge Station fliegt mit gut 28.000 km/h etwa 400 Kilometer über der Erdoberfläche, umrundet unseren Planeten in 93 Minuten ein Mal und überfliegt dabei alle Gebiete der Erde zwischen 51,6 Grad nördlicher und südlicher Breite. Bei wolkenlosem Himmel kann man sie mitunter nach der Abend- oder vor der Morgendämmerung als helles Lichtpünktchen, das schnell über den Himmel zieht, sehen. Vorhersagen lassen sich im Internet abrufen.

Das Spektrum der wissenschaftlichen Grundlagen- oder Anwendungsforschung reicht von Astronomie über Atmosphärenforschung, Entwicklungs-, Pflanzen- und Zellbiologie, Erderkundung, Genetik, Kosmologie, Kristallisationsforschung, Materialwissenschaft, Medizin, Plasma-, Flüssigkeits- und Teilchenphysik bis hin zur Zoologie. Zudem werden an Bord auch neue Technologien erprobt, insbesondere in der Robotik, der Laserkommunikation, der Wasseraufbereitung sowie demnächst bei entfaltbaren Zusatzmodulen, der Herstellung von Ersatzteilen oder Speisen mit Hilfe von 3D-Druckern, dem Einsatz elektrischer Antriebe oder einer frei fliegenden Wissenschaftsplattform.

Dabei hat sich in den vergangenen 20 Jahren eine Routine in der Planung und Durchführung der Module und Experimente aber auch bei der Abstimmung von Ankünften und Abflügen von Besatzungen und Fracht, Bahnanhebungs- oder Ausweichmanövern, Energiemanagement, Kommunikation über verschiedene Bodenstationen und Raumfahrtzentren sowie Ausstiegsmanöver eingestellt, in der Kooperation über technische Anpassungen und Landesgrenzen hinweg selbstverständlich geworden ist.

Experimente der Europäischen Weltraumorganisation ESA, von deren Mitgliedsländern 11 an der Internationalen Raumstation beteiligt sind, werden sowohl im eigenen Labormodul Columbus als auch in japanischen, russischen und US-amerikanischen Modulen ausgeführt. Dabei bekommt man Energie und Kommunikationsmöglichkeiten von dem einen Partner, ein anderer sorgt dafür, dass das entsprechende Equipment und das „Personal“ zur Station gelangt, die Station auf ihrer Bahn bleibt und auch beim Essen kann man aus einer Vielzahl international beliebter Speisen wählen.

Dabei geht die Entwicklung fleißig weiter. In den nächsten Jahren sollen weitere Module zur Station starten, neue Technologien erprobt werden, neu entwickelte Raumschiffe zum Einsatz kommen und damit die Erweiterung der Stationsbesatzung auf zumindest 7 Personen ermöglichen. Zwei Raumfahrer sollen ein ganzes Jahr in der Schwerelosigkeit verbringen und die Station soll sich völlig neue Forschungs- und Anwendungsfelder erschließen. So sollen im nächsten Monat beispielsweise zwei HD-Kameras an der Außenseite der Station installiert werden, mit denen man der Öffentlichkeit aktuelle Bilder der Erdoberfläche zur Verfügung stellen möchte. Für die nächsten Jahre plant man außerdem die Montage eines Empfängers, der Signale von kleinen Sendern, die auf den Rücken von Zugvögeln angebracht sind, rund um den Globus erfassen kann.

Mancher fragt derweil nach dem Sinn der bemannten Raumfahrt in wirtschaftlich schwierigen Zeiten. Kann man nicht vieles davon auch mit preiswerteren, unbemannten Missionen erreichen. Dies ist sicherlich richtig. Der Mensch hat aber auch heute noch viele Vorteile gegenüber automatischen Systemen. So ist er flexibel für jede Aufgabe einsetzbar, kann sich sehr schnell umstellen, intelligent reagieren und Reparaturen ausführen. Die Forschungsergebnisse der knapp 10 Jahre des Marsrovers Opportunity auf dem Roten Planeten hätte ein Geologe sicherlich innerhalb eines Monats erbracht.

Zudem fördert dieses internationale Großprojekt auch Zusammenarbeit und Verständnis unterschiedlicher Kulturkreise auf der Erde. Mit dem know how der bemannten Raumfahrt werden wir eines Tages aber auch unseren Lebensraum auf den Weltraum ausdehnen. Vielleicht müssen wir dies sogar eines Tages tun, um den Fortbestand der Menschheit zu sichern. Um es mit Ziolkowski zu sagen: „Es stimmt, die Erde ist die Wiege der Menschheit, aber der Mensch kann nicht ewig in der Wiege bleiben. Das Sonnensystem wird unser Kindergarten.“

Auch hier werden erste Schritte bereits geplant. Und wo erprobt man dafür vorgesehene Technologien wie neue Raumschiffe, entfaltbare Arbeitsräume, 3D-Druck oder elektrische Antriebe? Auf der Internationalen Raumstation!

Versuch einer Chronik

20.11.1998: Das erste Modul der ISS (Sarja) wird gestartet.
04.12.1998: Im Laderaum der Endeavour gelangt das zweite Modul (Unity) in den Orbit. Dazu gehören auch zwei Adapter (PMA), die zwischen russischer und US-amerikanischer Technik vermitteln. Am 6. Dezember wird Sarja mit einem Manipulatorarm erfasst und mit PMA 1 verkoppelt. Nach Außenbordarbeiten zur Etablierung elektrischer Verbindungen „betreten“ am 10. Dezember erstmals Menschen die ersten Elemente der Raumstation.
31.05.1999: Mit Julie Payette gelangt die erste Kanadierin an Bord der Station. Im Oktober folgt mit Koichi Wakata der erste Japaner und im April 2001 mit Umberto Guidoni (Italien) der erste Mitarbeiter der ESA. Ihm folgen ESA-Raumfahrer aus Frankreich, Belgien, Spanien, den Niederlanden, Deutschland und Schweden. Im Rahmen weiterer Kooperationsabkommen leben und arbeiten auch Raumfahrer aus Kasachstan (2001), Kirgisien (2004), Brasilien (2006) und Malaysia sowie Touristen aus den USA (dabei auch ungarischer bzw. iranischer Abstammung), aus Südafrika (2002), Südkorea (2008) und Kanada (2009) an Bord.
12.07.2000: Das Antriebs-, Navigations- und Wohnmodul Swesda gelangt an der Spitze einer Proton-Trägerrakete ins All. Die Kopplung mit Sarja erfolgt am 26. Juli 2000.
08.08.2000: Der erste Frachter (Progress-M1 3) kommt, hauptsächlich zum Auftanken der Stationsreservoirs.
14.10.2000: Aus der Ladebucht der Discovery wird das erste Gitterelement Z1 (Zenit) auf der „Oberseite“ der ISS installiert. Damit werden Lageregelung über Drallräder und Kommunikation über geostationäre Relaissatelliten gewährleistet. Am 15. Oktober wird der dritte Kopplungsadapter (PMA) angedockt.
02.11.2000: Mit Sojus-TM 31 trifft die erste Stammbesatzung der Internatiolanen Raumstation ein. Man bezeichnet sie auch als ISS-Expedition 1. Sie besteht aus William Shepherd als Kommandant und den Bordingenieuren Juri Gidsenko und Sergej Krikaljow.
02.12.2000: Das erste Gitterelement mit Solarzellen und Batterien wird auf Z1 montiert. Damit wird die Energie, die der Station zur Verfügung steht etwa vervierfacht.
11.02.2001: Destiny, das US-Forschungsmodul, wird in die Struktur der Raumstation integriert.
10.03.2001: Die erste Ablösung kommt mit dem Shuttle Discovery. Das Kommando über die Station wechselt daraufhin erstmals (von der NASA zu Roskosmos). Fracht kommt zudem in einem Großcontainer (MPLM Leonardo).
22.04.2001: Der kanadische Manipulator Canadarm² wechselt von der Raumfähre Endeavour zum ISS-Modul Destiny und steht ab sofort für Entlade- und Transportarbeiten zur Verfügung. 2002 gesellen sich ein mobiler Transporter, der auf einer Schiene entlang der Gitterstuktur operieren kann, eine ergänzende Lager- und Arbeitsplattform sowie zwei Transportkarren dazu.
15.07.2001: Das Schleusenmodul Quest wird an das ISS-Modul Unity angedockt. Von hier aus wird ein Großteil der Ausstiege zur Erweiterung, Wartung oder Reparatur der Station ausgeführt.
16.09.2001: Eine weitere Schleuse (Pirs) trifft mit einem modifizierten Progress-Antriebsteil ein und wird an der Unterseite von Swesda festgemacht. Auch von hier aus werden zahlreiche Ausstiege unternommen, die der Erweiterung und Wartung der Station dienen.
11.04.2002: Das erste Modul der über 100 Meter breiten Gitterstruktur wird auf Destiny verankert. Mit ihm gelangt auch der oben erwähnte mobile Transporter für den kanadischen Manipulator zur Station.
10.10.2002: Ein Gitterstrukturelement ohne Solarzellen aber mit Wärmeabstrahlern, Energietechnik und Befestigungspunkten für Experimentier- oder Lagerplattformen (S1 für Steuerbord 1) wird auf der Steuerbordseite an S0 montiert. Am 27. November folgt das weitgehend identische Backbordelement P1.
07.12.2003: Nach dem Columbia-Unglück sinkt die Besatzungsstärke der ISS während der Expeditionen 7 bis 13 auf zwei Personen. Im Juli 2006 kommt mit Thomas Reiter wieder ein dritter Mann dazu. Auch der Ausbau der Station ruht bis dahin weitgehend. Im Juli 2005 trifft erstmals wieder ein Shuttle ein, im Juli 2006 hat man einen Frachtcontainer dabei. Zwischenzeitlich halten 13 Progress-Fachter und 7 bemannte Sojus-Raumschiffe die Station am Leben.
12.09.2006: Die Gitterstrukturelemente P3 und P4, die praktisch eine Einheit bilden und mit großen Solarzellenpaneelen die Energiekapazität der Station erweitern, wird auf der Backbordseite an P1 montiert. Bei der nächsten Shuttle-Mission im Dezember folgt das Verbindungsstück P5.
11.06.2007: Auch auf der Steuerbordseite wird ein entsprechendes Element der Gitterstruktur (S3/S4) installiert. Im August 2007 folgt das Verbindungsteil S5.
26.10.2007: Das zweite Knotenmodul (Harmony) des US-basierten ISS-Segments wird seitlich an Unity angekoppelt. Es wird zuvor aus der Ladebucht der Discovery gehoben. Bei derselben Shuttle-Mission STS 120 wird auch das Gitterelement P6, welches bis dahin auf Z1 platziert war, nach P5 verlegt und dessen zuvor eingefahrene Solarzellenpaneele wieder entfaltet. Dabei wird am 3. November 2007 ein erster umfassender Reparatureinsatz außerhalb der Station notwendig, um einen Riss in einem der Solarpaneele zu sichern. Nach der Rückkehr der Raumfähre zur Erde wird PMA 2 vom Bug der Station an die Spitze von Harmony umgekoppelt und anschließend Harmony (zusammen mit PMA 2) an den Bug der Station. Damit ist am 14. November 2007 die Längsachse der Internationalen Raumstation (ca. 50 m) fertig gestellt.
11.02.2008: Der Hauptbeitrag der ESA zur ISS, das Forschungsmodul Columbus, wird an der Steuerbordseite von Harmony angekoppelt.
14.03.2008: Ein japanisches Logistikmodul (JEM LM) wird auf Harmony aufgesetzt. Es wird am 6. Juni 2008 auf das zwischenzeitlich angekommene Labormodul JEM PM umgekoppelt und bildet mit einer Experimentieraußenplattform und einem mehrteiligen Manipulatorsystem den japanischen Laborkomplex Kibo.
03.04.2008: Der erste ESA-Frachttransporter vom Typ Automated Transfer Vehicle (ATV) koppelt am Heck der ISS an. Er bringt Treibstoff, Wasser, Luft, Sauerstoff und Stückgut. Zudem sorgt er dafür, dass die Bahn der Station von Zeit zu Zeit angehoben wird. An dem vielseitigen Raumschiff wurde Jahrzehnte entwickelt, insgesamt werden aber nur 5 Exemplare gebaut und gestartet, das letzte 2014. Die Abkopplung von ATV 1 erfolgt am 4. September 2008.
03.06.2008: Das japanische Labormodul JEM PM wird an der Backbordseite von Harmony angedockt. Es verfügt über eine Materialschleuse und das größte Fenster auf der Station. Anschließend wird das kleine Logistikmodul von Harmony (Zenit) nach JEM PM verlegt.
19.03.2009: Das vierte und damit letzte Gitterstrukturelement mit Solarzellen (S6) wird auf der Steuerbordseite angebracht. Die Spannweite der Struktur beträgt nun mehr als 100 Meter, die zur Verfügung gestellte elektrische Leistung liegt bei etwa 100 kW.
15.07.2009: Die japanische Experimentierplattform JEM EF trifft ein und komplettiert den Forschungskomplex aus dem Land der aufgehenden Sonne. Dieser Komplex wird anschließend praktisch von allen Partnern der ISS genutzt, wie dies auch für die übrigen Elemente der Raumstation gilt.
17.09.2009: Der erste japanische Frachter HTV wird mittels Manipulatorarm an das ISS-Modul Harmony angedockt. Dieses Verfahren wird zum ersten Mal in dieser Form an der Internationalen Raumstation verwendet. Das HII Transfer Vehicle kann sowohl Innen- als auch Außenfracht zur Station transportieren. Mit einem Großteil der Außenfracht werden die Experimentierboxen an der Außenplattform bestückt.
12.11.2009: Das kleine Forschungsmodul Poisk wird von einem modifizierten Progress-Antriebsmodul am oberen Stutzen von Swesda angekoppelt. Dieser war zuvor bei mehreren Ausstiegen frei gelegt und darauf vorbereitet worden.
12.02.2010: Das dritte Knotenmodul (Tranquility) wird an der Backbordseite von Unity angedockt. Cupola wird 3 Tage später von der Spitze zum unteren Kopplungsstutzen von Tranquility verlegt. Die Kuppel verfügt über 6 trapezförmige Fenster, die in einem Ring um ein großes Rundfenster angeordnet sind und bietet einen wunderbaren Blick auf unseren Blauen Planeten.
18.05.2010: Das kleine Forschungsmodul Rasswjet wird, nachdem es aus der Ladebucht der Atlantis gehoben war, am unteren Kopplungsstutzen des ältesten Moduls Sarja angekoppelt. Es dient auch als Kopplungsstelle, zumeist für bemannte Raumschiffe. Huckepack wurden ein Wärmeabstrahler, eine Experimentierschleuse und Ersatzteile für den computergesteuerten Manipulatorarm ERA der europäischen Weltraumorganisation für das Modul MLM Naúka geliefert, welches nach derzeitigem Stand 2015 zur ISS starten soll.
29.05.2010: Die Besatzung der Internationalen Raumstation wird auf 6 Personen (Michael Barratt, Gennadi Padalka, Roman Romanjenko, Robert Thirsk, Koichi Wakata, Frank de Winne) aufgestockt. Zudem stammen die 6 der ISS-Expedition 20 von allen beteiligten Partnern (NASA, Roskosmos, CSA, JAXA, ESA). Von da an befinden sich lediglich während einer kurzen Austauschperiode zwischen Landung eines Raumschiffes und Start des nächsten nur 3 Raumfahrer an Bord der ISS.
01.03.2011: Das permanente Mehrzweckmodul PMM (Leonardo), welches aus einem Frachtmodul umgebaut wurde, wird an der Unterseite des Moduls Unity angedockt. Damit steht ein großer Lagerraum zur Verfügung.
19.05.2011: Der Teilchendetektor AMS 2 (Alpha Magnet Spectrometer) wird an der Gitterstruktur der Station befestigt und an die Energieversorgung angeschlossen. Er soll Beweise für die Existenz Dunkler Materie im Universum liefern.
25.05.2012: Der erste Frachter vom Typ Dragon einer US-Firma wird bereits beim Testflug erfolgreich eingefangen und angekoppelt. Dragon ist auch in der Lage, Außenfracht zur Station zu bringen sowie größere Mengen Fracht in seiner Landekapsel zur Erde zurück zu befördern.
29.09.2013: Auch beim ersten Testflug eines Cygnus-Frachters einer US-Firma gelingen Einfangen, Ankoppeln, Entladen und Absetzen.

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ISS-Hauptthema ab 20.11.2013 (180 Seiten davor und hoffentlich noch viele danach)

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