Expedition 21

Die Mission der ISS-Expedition 21

Autor: Günther Glatzel & Thomas Weyrauch & Thomas Pallmann.

Jeffrey Williams und Maxim Surajew lösten Gennadi Padalka und Michael Barratt als Mitglieder der Stammbesatzung der Internationalen Raumstation ab. Sie koppelten am 2. Oktober mit ihrem Raumschiff Sojus-TMA 16, gegen 8:35 Uhr UTC am Heck der Station an. Zur Sojus-Crew gehörte auch der kanadische Weltraumtourist Guy Laliberté.

Nach Kopplung und Willkommenszeremonie nahmen alle neun an Bord befindlichen Raumfahrer an einer Live-Übertragung teil, bei der Fragen verschiedener Personen auf der Erde beantwortet wurden. Anschließend ging man gemeinsam an die Arbeit. Während sich Williams und Surajew mit den Gegebenheiten an Bord der ISS vertraut machten, bereiteten sich Padalka und Barratt auf ihre Rückkehr zur Erde vor. Mit an Bord von Sojus-TMA-14 war dann auch Guy Laliberté, der bis dahin seinen exklusiven Aufenthalt in 430 Kilometern Höhe genoss.

In die Expedition 21 wurden aus der bisherigen Crew Frank de Winne, Nicole Stott, Robert Thirsk und Roman Romanjenko übernommen. De Winne war bis zu seiner Rückkehr zur Erde im November Kommandant der ISS, eine Prämiere für die europäische Raumfahrtorganisation ESA.

Weitere Aufgaben der gesamten Besatzung waren das Entladen des HTV, die Vorbereitung einiger neuer Experimente, die Installation weiterer Hardware, die mit Shuttle oder HTV eingetroffen war, die Betreuung laufender Experimente sowie die vielen Routinearbeiten, die für den Betrieb der Station erforderlich sind. So wurde beispielsweise das zweite Laufband (COLBERT) zusammengebaut und auf seinen turnusmäßigen Einsatz vorbereitet sowie neue Hardware in der Microgravity Science Glovebox im ESA-Labor Columbus installiert und getestet.

Am 10. Oktober hatte der Flug des kanadischen Multimillionärs Guy Laliberté seinen Höhepunkt. In einer etwa zweistündigen Show aus dem Orbit und von verschiedenen Stellen der Erde wurde das Problem der Wasserverschwendung thematisiert. Laliberté, Shakira, U2-Sänger Bono und der ehemalige US-Vizepräsident Al Gore waren prominente Unterstützer einer Kampagne der 2007 gegründeten One Drop Foundation. Am Abend übergab Gennadi Padalka offiziell das Kommando über die Internationale Raumstation an Frank de Winne. Anschließend begaben sich Padalka, Barratt und Laliberté in ihr Raumschiff und verschlossen die Luken. Nach der Überprüfung der Dichtheit legte Sojus-TMA 14 gegen 1:07 Uhr UTC von der Station ab und leitete kurz darauf das Bremsmanöver ein. Die Landung erfolgte am 11. Oktober gegen 4:32 Uhr UTC.

Am 15. Oktober startete der unbemannte Frachter Progress-M 03M. Die Kopplung erfolgte in der Nacht zum 18. Oktober. Der größte Teil der Fracht, nämlich mehr als eine Tonne, machten Treibstoffe für die Station bzw. für Bahnmanöver aus. Mit dabei waren auch Nahrungsmittel, Wasser, hygienische Artikel, Ersatzteile, medizinische Geräte, Bekleidung, Brandschutzmittel, Ausrüstungen, Forschungszubehör, Dokumentationen und persönliche Gegenstände der Raumfahrer. Für die NASA wurden 229 kg Versorgungs- und Ausrüstungsgüter transportiert. Nicole Stott twitterte: „Die Ankunft der Progress bedeutet, dass benötigte Versorgungs- und Ausrüstungegegenstände eintreffen. Ebenso aber auch frisches Obst und Gemüse. Und Geschenke von Zuhause!“

Am 30. Oktober wurde das mit etwa 700 kg Müll beladene HTV 1 mittels Canadarm2 abgekoppelt und ins All geschwenkt. Gegen 17:30 Uhr UTC wurde es schließlich losgelassen und später gezielt zum Absturz gebracht. Der japanische Frachter war am 20. September gestartet worden und hatte mehr als 2 Tonnen Versorgungsgüter, Ersatzteile und Experimente zur Station gebracht.

Am 12. November 2009 dockte das zwei Tage zuvor gestartete russische Transportschiff Progress-M MIM 2 mit dem neuen Stationsmodul Poisk erfolgreich an die Internationale Raumstation ISS an. Endanflug und Ankoppeln am Zenit-Port des Stationsmoduls Swesda geschahen automatisch. Nach dem Abtrennen des Service- und Antriebsmoduls von am 8. Dezember wurde ein Kopplungsstutzen an Poisk frei, an dem Sojus-Raumschiffe zum Besatzungstransport und Progress-Versorger mit Fracht anlegen können.

Mit einem Anfang September zur ISS gebrachten materialwissenschaftlichen Labor wurden ab Mitte November erste Experimente durchgeführt. Es wurde in der Folgezeit im Material Science Research Rack 1 im US-Modul Destiny eingebaut und getestet. Hier können Schmelz- und Erstarrungsprozesse ohne den verfälschenden Einfluss der Schwerkraft durchgeführt und die Auswirkungen bewusst herbeigeführter Störungen sehr genau untersucht werden. Die verwendeten Materialien sind verschiedenste Metalllegierungen, Halbleiter und Gläser. Bei den Schmelzversuchen können Temperaturen bis 1.400 °C erreicht werden. Die wiedererstarrten Proben werden anschließend auf der Erde genau erforscht. Beim Erstarren von Legierungen bilden sich im Material Einzelkristalle in Form von Dendriten aus. Dies sind tannenbaumartige Strukturen, die Einfluss auf die Festigkeit des Materials haben. Auf der Erde unterliegt die Kristallbildung verschiedenen Einflüssen, die nicht eliminiert werden können. So werden dichtere Bestandteile einer Legierung durch die Schwerkraft stärker nach unten gezogen als andere. Außerdem sorgen Kovektionsströme für weitere Störungen. In der Schwerelosigkeit an Bord der Raumstation können zumindest diese Einflüsse eliminiert werden.

Neben normalen Erstarrungsprozessen wurden auch solche untersucht, bei denen bewusst eine äußere Störung zu Veränderungen im Kristallisationsprozess führt. Beim Experiment MICAST des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) wurde eine Legierung aus Aluminium, Silizium und Eisen aufgeschmolzen und sowohl störungsfrei als auch im Einflussbereich eines gleichmäßig rotierenden Magnetfeldes erstarrt. Diese ersten Proben wurden auf der Erde mit unter Schwerkraftbedingungen entstandenen Gegenproben verglichen. Ziel der Forschung war und ist es, Werkstoffe mit verbesserten Eigenschaften oder zu geringeren Kosten zu erzeugen. Die Besatzung der ISS übernahm bei den weitgehend von der Erde aus gesteuerten und überwachten Experimenten das Wechseln der Materialkartuschen, das Warten der Anlage sowie eventuell notwendig werdende Reparaturarbeiten.

Auch im Rahmen des Experimentes CETSOL wurden Kristallwachstumsprozesse und die Entwicklung der Mikrostruktur während der Erstarrung von Aluminium-Legierungen erforscht. Ziel war es, durch ein besseres Verständnis verschiedener Einflussgrößen auf Erstarrungsprozesse mathematische Modelle zur Vorhersage der inneren Struktur von Gussteilen auch auf der Erde erstellen zu können. Das Materials Science Laboratory ist ein Gemeinschaftsprojekt von ESA und NASA und wurde bei Astrium in Friedrichshafen hergestellt.

Während der ISS-Expedition 21 wurde eine Vielzahl von wissenschaftlichen Apparaturen installiert, erprobt und verwendet. Dazu gehörten das Fluid Integrated Rack für Flüssigeitsphysik im US-Labor Destiny, das Experiment Radiation Exposure on Silkworms RadSilk in Kibo, bei dem Veränderungen an Seidenraupen im Umfeld erhöhter Strahlung und Mikrogravitation studiert wurden, die Flywheel Exercise Device, eine neue Trainingsapparatur im ESA-Labor Columbus, eine weitere kommerzielle Apparatur zur Herstellung hochreiner Kristalle CGBA-3 sowie ein Komplex zur Fluidphysik (Fluid Physics Experiment Facility) im japanischen Labor Kibo. Daneben spielten bilologische und medizinische Untersuchungen, Strahlungs- und Beschleunigungsmessungen, technologische Studien und Erdbeobachtung eine große Rolle.

Am 19. November koppelte die US-Raumfähre Atlantis am Bug der Station an. Während der Mission wurden wichtige Ersatzteile und Ausrüstung geliefert, um so die Station für eine Zeit nach der Einstellung der Space-Flüge vorzubereiten. Im Verlaufe von drei Außenbordeinsätzen installierte die Shuttle-Crew zwei neue Express Logistics Carrier sowie Ersatzteile und ein Materialexperiment an der Außenseite der Station installieren. Zusätzlich wurden neue Experimente zur Raumstation geliefert und die amerikanische Seite der Station auf die Ankunft des nächsten Moduls Tranquility vorbereitet. STS 129 war die letzte Shuttlemission, bei der ein Besatzungsmitglied der Raumstation befördert wurde. Nicole Stott beendete ihre dreimonatige Mission und kehrte mit der Atlantis zur Erde zurück.

Am 1. Dezember kehrte das Raumschiff Sojus-TMA 15 zur Erde zurück und beendete damit die ISS-Expedition 21. Während der halbjähigen Mission arbeiteten Romanjenko, de Winne und Thirsk mit den Besatungen von Sojus-TMA 14, STS 127, STS 128, Sojus-TMA 16 und STS 129 zusammen. Außerdem wurden die Frachtraumschiffe Progress-M 67, HTV 1 und Progress-M 03M entladen. Mit der Endeavour gelangte im Juli eine Experimentierplattform für den Außenbereich zur Station. Außerdem dockte Mitte November ein kleines Experimentier-, Kopplungs- und Ausstiegsmodul an Swesda-Zenit an. Neben der Erweiterung und Instandhaltung der Station gehörten auch Dutzende wissenschaftlicher Experimente zu den Aufgaben der Raumfahrer. Sojus-TMA 15 war am 27. Mai mit gleicher Besatzung zur Internationalen Raumstation aufgebrochen. Die Gesamtflugzeit betrug 187 Tage, 20 Stunden, 40 Minuten und 45 Sekunden.