Integrated Truss Structure

Es ist das Rückgrat und eines der Erkennungsmerkmale der ISS: Die Integrated Truss Structure (ITS) ist zuständig für die Energiegewinnung, Kühlung der Station, Kommunikation mit der Erde und zur Lagerung von Ersatzteilen.

Autor: Daniel Maurat

Maße
Länge:	101,94 Meter
Breite:	(mit Solarzellen) 75,9 Meter Meter
Masse:	115,27 Tonnen
Start:	erster 11.10.2000, letzter 15.3.2009

Das ITS (Integrated Truss Structure für integrierte Trassenstruktur) ist die Gitterstruktur der ISS, die vor allem für Stromerzeugung und Kühlung zuständig ist. Zudem verfügt es über Kommunikationsausrüstund und beitet Ersatzteilen für die Station Platz. Es wurde in einem Kraftakt von zehn Shuttle-Start zwischen 2000 und 2009 gestartet. Es ist die größte Struktur, die im All zusammengebaut wurde.

Entwicklung und Bau

Die ISS im Mai 2010. Gut erkennbat ist das fertig gestellte *ITS*
(Bild: NASA)

Das ITS ist eines der Hauptelemente der geplanten US-Station Freedom. Auch hier war es zur Energieerzeugung und Kühlung der Station sowie zur Kommikation ausgelegt, hätte aber auch die Station mittels eigenen Triebwerke im Orbit gehalten. Am Anfeng der Entwicklung gab ein eine Reihe von Entwürfen, wie den Power Tower (Energieturm), wo am einen Ende die Module angebracht wären und am anderen die Solarkollektoren. Ein anderer Entwurf war der Dual-keel (Doppelkiel), das im Großen und Ganzen der heutigen ISS entspricht, aber zusätzlich noch zwei vertikale Gitterelementen. Beide aber wurden wegen zu hoher Kosten auf aufgegeben und ein Konzept aus einer Gitterstruktur, an denen Sonnenkollektoren und Radiatoren befestigt sind, weiterverfolgt. Nachdem Russland in das Programm einstieg und es so zur ISS wurde, wurde das ITS nochmals verändert: Die Antriebsmodule mitsamt Tanks wurden entfernt, da die Aufgaben, die sie hätten übernehmen sollen, vom russischen Stationsteil übernommen wurden.

Die Einzelmodule wurden vom amerikanischen Luft- und Raumfahrtunternehmen Boeing im Marshall Space Flight Center (MSFC) in Huntsville, Alabama, gebaut, während amdere Firmen wie z.B. Lockheed Martin die Sonnenkollektoren, Kommunikationsanlagen, Gyroskope und Akkumulatoren. Sie wurden nach ihrem Bau zwischen 1998 und 2007 nacheinander in das SSPF im Kenneda Space Center gebracht, wo man sie auf ihren Start vorbereitete.

Aufbau

Z1 nach seiner Motage an der ISS im Jahr 2000. (Bild: NASA)

Das ITS besteht aus zwölf Hauptbestandteilen:

Das Z1-Modul (Z für Zenit) ist das erste Element des ITS und wurde am 11.Oktober 2000 gestartet. Es ist 4,9 Meter lang, 4,2 Meter breit, wiegt 8,8 Tonnen und ist mittels passiven CBM (Common Berthing Mechanism) am Zenit-Ankopplungspunkt von Unity angekoppelt. Es ist das einzige Modul des ITS, das z.T. unter Druck steht, denn es bietet einen kleinen Stauraum für Ersatzteile und Nachschub.

Außen sind vier jeweils 315 kg schwere Gyroskope, die die Station ohne den Einsatz von Lageregelungstriebwerken stabilisieren, am hinteren Teil des Z1 installiert. Zudem verfügt es über zwei Kommunikationsantennen, um Daten aus der ISS zu einem TDRS-Satelliten (Tracking and Data Relay Satellite für Kursverfolgungs- und Datenrelaissatellit), die sich auf einem Geostationären Orbit befinden, um so rund um die Uhr mit dem Kontrollzentrum verbunden zu sein. Es verfügt aber auch über Stromkonvektoren, da zwischen 2001 und 2007 das Solarelement P6 auf Z1 montiert war.

S0 nach seiner Montage an der ISS im Jahr 2002. (Bild: NASA)

Das Gitterelement S0 (Starboard 0 für Steuerbord 0) ist mit einer Länge von 13,5 Metern, einer Breite von 4,6 Meter und einem Gewicht von 12,1 Tonnen das zentrale Element und der “Verteiler” des ITS. Es ist über ausfahrbare Teleskopstützen mit dem US-Modul Destiny verbunden. Über S0 laufen die Versorgungsleitungen für Strom, Daten und Kühlung des unter Druck stehenden Teils der Station und dem restlichen ITS. An der Außenseite befindet sich ein Schienensystem, über das sich das Mobile Transporter (MT) des Roboterarms SSRMS/Canadarm 2 über das gesamte ITS bewegen kann. Da es den Strom aus den Solarkollektoren zu den restlichen Modulen leitet, verfügt es auch über vier Energieumschlageinheiten un zwei Stromkreisunterbrecher.

Es verfügt auch über vier GPS-Antennen zur Orientierung der Station und zwei davon unabhängige Systeme aus jeweils drei Ringlaserkreiseln. Die Werte über alle drei Achsen aus diesen Systemen werden über Computer verarbeitet und so die Lage der Station im Raum ermittelt. Zudem verfügt es über drei Halogenscheinwerfer, damit Astronauten, die grade einen Außenbordeinsatz durchführen und die Station sich im Schatten der Erde befindet, sehen können, was sie machen, über einen Detektor für geladene Partikel sowie zwei Steuersysteme für die externe Bedienung dieser Systeme.

Die ISS im Jahr 2005. Gut erkennbar sind die beiden Gitterteilen S1 (rechts) und P1 (links) / (Bild: NASA)

Die beiden Gitterelemente S1 (Starboard 1 für Steuerbord 1) und P1 (Portside 1 für Backbord 1) sind Zwillinge, nur, dass sie “gespiegelt” sind. Beide sind 14 Meter lang, 4,6 Meter breit, wiegen auf der Erde 12,5 Tonnen und wurden am 7. Oktober 2002 (ITS) bzw. 24. November 2002 (ITS) gestartet. Wie S0 verfügen S1 und P1 über Leitungen für Strom, Daten und Kühlungsmittel. Das charakteristische Merkmal beider Module sind die 22 Meter langen und 4,5 Meter breiten Radiatoren mit Steuerelektronik und Drehmechanik. Sie stahlen mit Ammoniak als Kühlmittel überschüssige Wärme aus der Station, vor allem aus den Energiesystemen, ab und halten damit die Temperatur im Inneren der Station auf einen erträglichen Wert. Zum Radiatorsystem gehören ebenso ein Kühlmitteltank mit Pumpe und ein Stickstofftank.

An der Außenhaut befindet sich, wie bei S0 auch, ein Schienensystem für den MT. Zudem verfügen beide Module über Stromkonverter und -verteiler für den Strom aus den Solarkollektoren sowie zwei Videoanschluss-Stationen für Kameras. Wie bei S0 auch, verfügen S1 und P1 über ein Schienensystem, dass vom MT und von CETA-Transportkarren (Crew and Equipment Translation Aid für Mannschafts- und Ausrüstungsbeförderungshilfe) benutzt wird. Die CETA-Karren sind 2,50 m lang, 2,36 m breit, 0,89 m hoch und haben haben eine Masse von 283 kg und sind zum Transport von Astronauten und kleinen Nutzlasten ausgelegt. Es gibt zwei Karren, jeweils einen für jede Seite des ITS.

Die beiden Elemente S2 und P2 waren als Antriebseinheiten für die ISS geplant. Sie hätten aus Treibstofftanks sowie Triebwerken zur Lageregelung und zur Orbitalstabilisierung enthelten. Nachdem aber Russland in das ISS-Programm einstieg, strich die NASA diese Module.

Das *ITS* nach STS-117. Gur erkennbar *P3/4* und *S3/4* mit ausgebreiteten Solarzellenflächen als äußerste Teile des *ITS*.
(Bild: NASA)

Die Elemente S3/S4 und P3/P4 bestehen jeweils aus zwei Teilen:

S3/P3 sind zwei Verbindungsmodule zwischen Solarmodulen und restlichem Truss.
S4/P4 sind zwei der vier Solarmodule der ISS. Sie besitzen jeweils zwei Solarzellenmodule, die die Station mit Energie versorgen.

Beide Teilmodule sind insgesamt 13,8 Meter lang, haben eine Breite von 4,9 Meter und und eine Höhe von 4,6 Metern. S3/S4, gestartet am 8. Juni 2007, und P3/P4, schon am 9. September 2006 gestartet, unterscheiden sich geringfügig in ihrem Gewicht: S3/S4 wiegt 16,2 Tonnen, P3/P4 nur 15,8 Tonnen. Die beiden Teilmodule sind durch ein spezielles Drehgelenk, dem SARJ (Solar Alpha Rotary Joint für Alphaonnenrotationsverbindung) miteinander verbunden. Das SARJ dient dazu, die Solarmodule ideal zu Sonne auszurichten, um die Energiegewinnung zu maximieren. Zudem besitzen die radförmigen Gelenke zwischen einander Schleifverbindungen, damit die Sonnenmodule nicht zurückgedreht werden müssen. Jedes von ihnen ist 1,02 Meter im Durchmesser groß und wiegt 1,1 Tonnen.

Die Herzstücke von S3/4 und P3/4 sind die jeweils zwei an S4 und P4 befestigten Solarzellenflächen, auch Solar Array Wings genannt. Insgesamt haben beide module also 4 Solarzellenmodule. Sie sind jeweils 35,1 Meter lang und 11,6 Meter breit. Bei dieser Größe wiegen sie aber gerade mal 1,1 Tonnen. auf jeder Solarzellenfläche sind etwa 16.400 einzelnen Solarzellen angebracht, die zu Streifen von je 400 Stück zusammengefasst sind. Jede Solarzelle ist hat eine Abmessung von 8×8 cm und besitzt etwa 4.100 Dioden, die die Energie erzeugen. Eine Solarzellenflächel ist aus 82 Streifen gefertigt, die wiederum aus 200 Zellen besteht, und kann 32,8 kW Gleichstrom erzeugen.

Das Modul P5 kurz vor dem Start bei seinen Startvorbieretungen.
(Bild: NASA)

Zusätzlich zu den Solarzellenflächen besitzen S4 und P4 jeweils einen Radiator, der die Systeme der Module kühlt, damit sie nicht überhitzen und so unbrauchbar werden. Zudem besitzen beide Module Nickel-Wasserstoff-Akkumulatoren, die Strom für Flugabschnitte hinter der Erde, wenn die Solarflächen nicht von der Sonne beschienen werden, speichern und so die Station weiter mit Strom versorgen. An den Außenseiten von S3 und P3 befinden sich darüber hinaus noch Schienen für das MBS. Auch können an S3 und P3 externe Plattformen wie die ELC– und ESP-Plattformen sowie der Alpha Magnetic Spectrometer (AMS), ein Teilchedetektor angebracht werden.

Die beiden Module P5 und S5 sind im Grunde genommen nichts anders als Verbindungselemente zwischen den Modulen P4 und P6 sowie S4 und S6. Sie sind jeweils nur 3,4 Meter lang, 4,6 Meter breit, 4,2 Meter hoch und wiegen 1,8 Tonnen. Gestartet wurden sie am 10. Dezember 2006 (P5) bzw. am 8. August 2007 (S5). Sie wurden konzipiert, da die Konstruktion von S4/P4< mit den Solarzellenflächen am Ende nicht zuließ, an denen gleich weitere Module anzubauen. Also entwickelte man Verlängerungen, um folgende Module gefahrenfrei ankoppeln zu können.

Die Elemente P6 und S6 sind die äußersten zwei Elemente des ITS. Genauso wie P4/S4 sind sie für die Energieversorgung der Station zuständig. Sie sind beide etwa 10,7 Meter lang, jeweils 4,9 Meter lang und breit und wiegen jeweils 15,8 Tonnen. Gestartet wurden sie am 1. Dezember 2000 (P6) bzw. am 15. März 2009 (S6). Wie P4 und S4 verfügen auch P6 und S6 über jeweils zwei Solarzellenflächen, die identisch zu denen von P4 und S4 sind, sowie über einen Radiator zur Kühlung.

Das *ITS* nach seiner Fertigstellung 2009. Gut erkennbar die äußeren Module, P6 (links) und S6 (rechts).
(Bild: NASA)

Der größte Unterschied zwischen P6 und S6 besteht in ihren Startdaten: während P6 schon kurz nach dem Eintreffen der Expedition 1 im Jahr 2001 montiert wurde, startete S6 erst als letztes Elenment im Jahr 2009. Darüber hinaus würde P6 zunächst am Sockelmodul Z1 installiert und dann bei der Shuttlemission STS-120 schlielich an seinen Bestimmungsort an P5 befestigt, nachdem man bei den vorhergehenden Missionen, bei denen die Module S3/4/5 und P3/4/5 montiert wurden, die Solarzellenflächen von P6 wieder eingefahren hat, da sie sonst den anderen Modulen im Weg gewesen wären. Im Gegensatz dazu wurde S6 eben als letztes Element gleich an S5 montiert.

ESP
Das ITS verfügt über eine Reihe von Paletten, zum einem die EXPRESS-Lagerpaletten sowie die drei External Stowage Platforms (ESP). Die ESP sind eigentlich nichts anderes als Intergrated Cargo Carrier (ICC), also den Trägerpanele für kleinere Nutzlasten für die ISS in der Ladebucht des Space Shuttles. Gebaut von Astrotech Spacehab, eine Firma, die auch die Spacehab-Wohn-und Farschungsmodule der Space Shuttles gebaut haben.

ESP-1 wurde am 8. März 2001 gestartet und einige Tage später am Destiny-Labormodul befestigt.

*ESP-3* wird vom Roboterarm *SSRMS/Canadarm2* an seinen Bestimmungsort gebracht.
(Bild: NASA)

ESP-2 wurde am 26. Juli 2005 gestartet und einige Tage später am Schleusenmodul Quest montiert. Es ist wesentlich größer als sein Bruder ESP-1.

ESP-3 schließlich wurde am 8. August 2007 zusammen mit dem Gitterelement S5 zur ISS gestartet und am Gittermodul P3 befestigt.

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