Die Internationale Raumstation

Gliederung

A Einleitung

B Hauptteil
1. Was ist eine Raumstation?
2. Anfänge des Raumstationgedankens
3. Die Planung
4. Der Aufbau
5. Die Versorgungsraketen
6. Die Bedeutung
7. Experimente, Forschung und Aufgaben
8. Der Tagesablauf
9. Lebensverhältnisse
10. Menschlicher Faktor und Probleme
11. Zahlenmäßiger Vergleich „ISS-Mir“

C Schluss

D Abkürzungsverzeichnis

E Literaturverzeichnis

F Erklärung

G Anhang

Anlage 1

Anlage 2

Anlage 3

Die Internationale Raumstation ISS

A - Einleitung

In meiner Facharbeit befasse ich mich mit einem interessanten Thema des Raumfahrtzeitalters – der Internationalen Raumstation ISS. Ich habe gerade dieses Thema gewählt, weil ich mich für Astronomie sehr interessiere und weil mich die bereits ein halbes Jahrhundert andauernden Bemühungen der Menschen, in die geheimnisvollen Weiten des Weltalls einzudringen, faszinieren.

B - Hauptteil

1. Was ist eine Raumstation?

Eine Raumstation ist eine große Konstruktion in einer Erdumlaufbahn mit Unterkünften für Astronauten zum Leben und Arbeiten, die dauerhaft oder zeitweise bemannt sein kann, mit (mehrköpfiger) Besatzung, die die Erde in einer stabilen Satellitenbahn längere Zeit (monate- oder jahrelang) umkreist und als wissenschaftlicher und raumflugtechnischer Stützpunkt genutzt wird.

2. Anfänge des Raumstationsgedankens

„Wissenschaftler und Ingenieure wissen jetzt, wie man eine Station im Weltraum baut, die die Erde in einer Höhe von 1075 Meilen umkreist. Dieses Vorhaben würde zehn Jahre beanspruchen und doppelt soviel kosten wie die Atombombe. Wenn wir es durchführen, können wir damit den Frieden bewahren und einen großen Schritt zur Einigung der Menschheit tun.“ (zitiert nach Bizony, 1997, S. 12)

Dieses Zitat stammt aus der bekannten amerikanischen Zeitschrift „Colliers Magazine“, welche der Öffentlichkeit zum ersten Mal Einblick in die Pläne der Raumfahrt gewährte. Zwischen 1952 und 1954 veröffentlichte sie sieben große Weltraumartikel, in denen die breite Öffentlichkeit dazu aufgefordert wurde, Raketenschiffe und Raumstationen sowie Reisen zum Mond als Elemente einer nationalen Politik anzusehen. Im Zusammenhang mit diesen Artikeln wurden die Pläne und Ideen Wernher von Brauns (1912-1977), einem deutsch-amerikanischen Raketeningenieur, vorgestellt. Er entwickelte die „Saturn“-Rakete und das erste exakt durchgerechnete Konzept für ein Raumstations-Rad mit allen Konstruktions-Elementen und Nachschub-Transporten. Diese radförmige Raumstation sollte 75 Meter Durchmesser haben, aus mehreren Einzelteilen zusammengebaut werden und sich langsam um ihre eigene Achse drehen, damit die Besatzung in den Genuss der durch die Rotation erzeugten künstlichen Schwerkraft kommt. Mit Wernher von Brauns Plänen war man der Verwirklichung einer im Orbit bemannten Raumstation schon sehr viel näher gekommen.

Die Raumfahrt hat viel mit Politik zu tun und ist im Prinzip jahrelang nur ein Wettstreit der zwei großen Führungsmächte USA und Russland im „kalten Krieg“ gewesen und oft hatte Russland „die Nase vorn“. Der amerikanische Senator Lyndon Johnson sagte einmal korrekt: „Erster im Weltraum heißt Erster in allem.“ (zitiert nach Bizony, 1997, S. 14)

Bis zum 12. April 1961 hatte die NASA, das Raumfahrtzentrum der USA, was unbemannte Satelliten betraf, zwar aufgeholt, doch die Sowjets schlugen Amerika erneut, indem sie den Kosmonauten Jurij Gagarin in einer kugelförmigen, silberbeschichteten Kapsel namens „Wostok“ in die Erdumlaufbahn schossen. Daraufhin sandte die NASA Alan Shepard in den Weltraum, allerdings nicht in eine volle Umlaufbahn. Shepard flog nur 15 Minuten lang in einer winzigen Kapsel, der „Mercury“, aber das reichte aus, um Amerikas Selbstbewusstsein wiederherzustellen. Jedoch reichte dieser plumpe Flug nicht aus, um Erster zu werden. Deshalb sagte Kennedy, der nun Präsident der USA war und die Raumfahrt stark förderte, in einer Rede vom 25.Mai 1961 vor dem Kongress:

„Ich meine, daß diese Nation sich verpflichten sollte, das Ziel zu verwirklichen, noch vor Ende dieses Jahrzehnts einen Menschen auf dem Mond zu landen und ihn unversehrt zur Erde zurückzubringen.“ (zitiert nach Bizony, 1997, S. 16)

Dieser Satz war der Ansporn für ein neues Programm, das „Apollo“-Projekt. Dafür wurde von Brauns „Saturn“ umgebaut und leistungsfähiger gemacht und diente als Trägerrakete für das Raumschiff „Apollo“. Die „Apollo-Saturn“-Kombination schaffte eine großartige Leistung und transportierte die ersten Menschen zum Mond. Es gab natürlich auch Rückschläge, wie der tödliche Unfall im Januar 1967, bei dem drei Astronauten durch ein Feuer in ihrer Kapsel ums Leben gekommen sind, während sich ihr „Apollo“-1-Raumschiff noch am Boden befand.

Durch den Bau und Start der ersten Raumstation der Welt – „Saljut“ - übernahm Russland im Kampf um die Überlegenheit im All wieder die Führung. Am 19.April 1971 startete „Saljut“ an der Spitze einer Proton-Trägerrakete. Drei russische Kosmonauten starteten am 6. Juni in einem „Sojus“-Zubringerschiff, um als erste ein Heim im Weltraum zu beziehen, und blieben 23 Tage an Bord von „Saljut“. Das „Sojus“-Raumschiff hatte noch immer einige Fehler. Kaum drei Monate nach dem tödlichen Unfall im „Apollo“-1-Feuer, kam Wladimir Komarow bei dem ersten Testflug der „Sojus“ am 24. April 1967 ums Leben. Auch wenn die Politiker weiterhin den Konkurrenzgedanken des Weltraumwettrennens in den Vordergrund rückten, fühlten die Flieger beider Staaten durch diese Unfälle eine erste Verbundenheit.

Zwischen 1972 und 1982 schossen die Russen sechs weitere „Saljut“-Stationen ins All, die verbessert wurden und länger aktiv waren. Russland sammelte beträchtliche wissenschaftliche Erfahrungen in Raumfahrtmedizin, Biologie, Astronomie, Metallurgie und vielen anderen Aktivitäten. Eine der berühmtesten „Saljut“-Stationen war die „Saljut“ 7. Sie war die am längsten in Betrieb befindliche Station der „Saljut“-Serie, die am 19. April 1982 gestartet worden ist und bis Juni 1986 in Betrieb blieb.

Die Amerikaner haben die Erfolge Russlands natürlich nicht tatenlos mit angesehen, sondern haben etwa im gleichen Zeitraum eine eigene Raumstation entwickelt, die „Skylab“. Im Mai 1973 wurde das Labor „Skylab“ in einer „Saturn V“-Rakete in die Erdumlaufbahn gebracht. Man nutzte die Technologie der allerdings nicht wiederverwendbaren „Apollo“-Fahrzeuge für Flüge zum Orbitallabor. Dort wurden dann zahlreiche Experimente durchgeführt und wichtige Erfahrungen gemacht. Es stellte sich wie bei der „Saljut“ heraus, dass der Mensch für einige Zeit auch im Weltall leben und arbeiten kann. Das Labor hatte allerdings einige Mängel, so konnte es sich selbst nicht in einen höheren Orbit bringen. Die NASA versprach, mit einem Shuttle Abhilfe zu schaffen, doch die Entwicklung des Space Shuttles verzögerte sich. Durch die Sonnenaktivität vergrößerte sich die Erdatmosphäre und die Station stürzte wegen der dadurch erhöhten Reibung 1979 unkontrolliert in die Erdatmosphäre.

Später diskutierte man erstmals die Möglichkeit, dass ein amerikanisches Shuttle an einem russischen „Saljut“-Orbitallabor andocken könnte. Daraus entstand 1975 das „Apollo-Sojus“-Testprojekt (ASTP), das erste wirklich internationale Raumfahrtprojekt. Am 17. Juli 1975 erfolgte die Kopplung der beiden Raumschiffe und eröffnete einen viertägigen Kombinationsflug der beiden Astro- und Kosmonautenteams.

Das erste Bauelement der „Mir“ („Frieden“), der zweiten Raumstationgeneration der Russen, starteten die Sowjets am 19. Februar 1986. Im Laufe der Jahre wurden noch weitere Elemente angebaut, bis eine vollständige Raumstation im All trieb. Am 13. März 1986 zog die erste Besatzung ein. Versorgungsraumschiffe brachten Lebensmittel, neue Ausrüstung und Geräte zur „Mir“, die insgesamt rund 30 Meter lang und etwa 140 Tonnen schwer war. Die Station umrundete die Erde mit einer Geschwindigkeit von rund 29.000 Stundenkilometern. Aber auch die „Mir“ war alles andere als fehlerfrei. Insgesamt gab es rund 1600 Pannen, darunter auch ein Feuer an Bord, das im Februar 1997 der Deutsche Reinhold Ewald miterlebte. Nach 15-jähriger Dienstzeit war „Mir“ längst veraltet und überholt. Aus diesem Grunde mussten sich die Russen von ihr trennen, wenn auch ungern. Im März 2001 stürzte „Mir“ ab und verbrannte zu ca. 64%. Die restlichen Teile stürzten kontrolliert in den Süd-Pazifik.

3. Die Planung

1984 gab US-Präsident Ronald Reagan der NASA nach langen Diskussionen grünes Licht für die Konstruktion der „Space Station Freedom“. Sie sollte die Zukunft des Space-Shuttle-Programms sichern und gleichermaßen die der amerikanischen Raumfahrtindustrie. Durch internationale Beteiligung sollte der Coup finanzierbar werden. 1988 sprangen die kanadische Weltraumorganisation CSA und die europäische ESA als Erste mit auf den fahrenden Zug. 1989 folgten auch die Japaner der amerikanischen Einladung. Aus der „Freedom“ wurde 1993 die Station „Alpha“. Der amerikanische Kongress und Reagan-Nachfolger Bill Clinton hatten den Raumfahrtvisionären der NASA vorgehalten, dass die Kosten für „Freedom“ explodierten. Erst die zusammengestrichene Version „Alpha“ erhielt den parlamentarischen Segen. 1994 wuchs die Station wieder. Russland plante seine zweite Raumstation „Mir II“, konnte sie aber nicht bezahlen und die NASA ist unzufrieden mit der durch das amerikanische Parlament erzwungenen „Spar-Station“ gewesen. Deshalb kam man zu dem Ergebnis, die Pläne der ehemaligen Konkurrenten zusammenzulegen. Der politische Mythos „ISS“ war damit perfekt: Noch im selben Jahr dockte ein amerikanisches Spaceshuttle an die russische Station „Mir“ an. Sie wurde zum Trainingscamp für amerikanische Astronauten und russische Kosmonauten. Am 29.Januar 1998 unterzeichneten Vertreter von fünfzehn Ländern (USA, Russland, Japan, Kanada, Belgien, Dänemark, Deutschland, Frankreich, Großbritannien, Italien, Niederlande, Norwegen, Schweden, Schweiz, Spanien) in Washington das internationale Abkommen über den gemeinsamen Bau und Betrieb der „International Space Station“, ISS.

4. Der Aufbau

Die Internationale Raumstation umkreist die Erde in einer Bahn von 335 - 460 Kilometern Höhe mit einer Neigung von 51,6 Grad gegen den Äquator und ca. 90 Minuten Umlaufzeit. Sie hat eine Länge von 88 Meter, eine Breite von 108,6 Meter, eine Tiefe von 79,9 Meter und eine Masse von ca. 450 Tonnen.

Es gibt insgesamt 80 Fertigbauteile, von denen eine Solaranlage, eine Energieplattform, zwei Forschungsmodule, ein Wohnmodul und der Functional Cargo Block (FGB – das erste Element der ISS) in Russland gebaut wurden bzw. werden. Die Basis-Entwicklung, die Shuttle-Flüge, ein Sonnensegel, ebenfalls zwei Forschungsmodule und ein Wohnmodul, eine Zentrifuge und ein Verbindungsknoten stehen der USA zu. Ein Labormodul und ein Roboterarm-System gebühren Japan, das Columbus-Labor und auch ein Roboterarmsystem Europa und ebenfalls ein Roboterarmsystem Kanada.

Der Zeitplan für den Aufbau der ISS wurde lange vorher geplant. Die folgende Tabelle zeigt den ursprünglichen Bauplan der Station. Leider stimmt er nicht ganz mit der Realität überein, da schon viele Montagemissionen verschoben wurden.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

(Stand 1997, Piers Bizony, Die Internationale Raumstation, S.96)

Die tatsächliche Aufbauphase stand unter dem Motto „Shutteln und Basteln“. Sie begann am 20. November 1998 als die russische Trägerrakete „Proton“ das erste ISS-Modul „Sarja“ („Morgenröte“) in die Umlaufbahn brachte. Damit war der Grundstein für rund 80 weitere Baublöcke gelegt, die „Sarja“ noch folgen müssen, bevor die Station unseren Planeten in angestrebter Größe umkreist. Den entsprechend aufwendigen Bauteil-Shuttle-Service erbringen die Raumtransporter „Endeavor“ und „Proton“, die bis zur Fertigstellung rund 45-mal mit einem Modul an Bord in die Umlaufbahn starten werden. Der Zusammenbau wird von den Bodenstationen Houston und Baikonur aus über zahllose Bildschirme minutiös überwacht und gesteuert. Aber auch im Goldenen Raumfahrtzeitalter sind Montageteams im All noch unersetzlich. Die erste Crew, die in Sachen „ISS“ zum Werkzeug griff, koppelte 1998 das Grundmodul „Sarja“ mit dem ersten amerikanischen Modul „Unity“. Nach also bewährtem Konzept wächst die ISS Bauteil für Bauteil und Monat für Monat. Seit Oktober 2000 ist die Infrastruktur einer bewohnbaren Raumstation montiert, die im Wesentlichen aus einem Lebenserhaltungssystem, Wohnmodul und Energieversorgung besteht. Die erste Wohngemeinschaft im Weltall bildeten die Russen Gidzenko und Krikalew und der Amerikaner Shepherd. Sie starteten Ende Oktober 2000 an Bord des russischen „Sojus“-Shuttles, das für den Notfall der Evakuierung an der Station angedockt bleibt. Die drei Männer blieben bis März 2001 auf der ISS. Am 11.März kam dann die Ablösung: Die zweite Crew betrat die Raumstation, das Oberkommando ging an die Amerikaner über.

Dass die Bauphase bereits 2003 abgeschlossen ist, bezweifelten viele Beobachter. Realistischer scheint die Aufnahme des Routinebetriebes 2005, spätestens 2007. Also sollen 2005 vielleicht bis zu sieben Astro- und Kosmonauten für jeweils drei Monate auf der Station wohnen. Die Andockvorrichtungen erlauben außerdem regelmäßige Besuche durch Shuttle-Crews, die die Forscher auf der Station mit Aufträgen, Instrumenten, Lebensmitteln und Post aus der Heimat versorgen. Fest eingeplant ist eine Betriebsdauer von zehn Jahren, die aber nach oben offen ist.

5. Die Versorgungsraketen

Die Trägerraketen sind der entscheidende Faktor, was den Aufbau und den Betrieb der Internationalen Raumstation betrifft. Wenn die Raketen und Shuttles nicht rechtzeitig starten können, z.B. durch technische Fehler, verzögern sich der Startplan und die Fertigstellung der Station. Die bei Fehlstarts verlorenen Nutzlasten müssen mit hoffentlich vorhandenen Ersatzteilen neu gebaut werden. Es hängt also viel von ihnen ab.

Das amerikanische Spaceshuttle wird beim Aufbau der ISS eine Schlüsselrolle spielen. Es soll bei 27 Flügen (Stand 1997, aktuellere Werte konnte ich nicht finden) Raumstations-Bauteile in den Erdorbit bringen und dabei auch jedes Mal eine neue Astronauten-Crew mitnehmen bzw. die alte Mannschaft zur Erde bringen. Russland wird mit 49 Starts (ebenfalls Stand 1997) zahlenmäßig die Hauptlast bei der Errichtung der ISS tragen. Dabei ist vor allem die starke „Proton“-Trägerrakete gefragt, die große, schwere Module und Strukturen befördern kann. Dazu kommen zehn Flüge mit der „Sojus“-Rakete (und Kapsel) zum Transport von jeweils drei Astronauten oder zum Start von Progress-Nachschubkapseln in den Erdorbit. Japan plant genauso wie Europa eine eigene Rakete ins All zu schicken, die für die Anlieferung von Nutzlasten an die Raumstation gebraucht wird. Es ist aber, wie Kanada, noch auf die Unterstützung der USA und Russlands angewiesen, während Europa schon mehr Erfahrung hat. Es hat seine eigene Trägerrakete Ariane-5, die allerdings noch eine Menge Fehler aufweist. Mit Hilfe von Ariane-5 soll das europäische Columbus-Modul im Oktober 2004 in die unendlichen Weiten des Weltalls geschossen werden, um an der internationalen Raumstation anzudocken.

Die Raketen dienen nicht nur dem Aufbau der Station, sondern auch der Versorgung. Sie bringen Lebensmittel, neue Experimente, Post für die Astronauten, sowie neuen Treibstoff und Sauerstoff mit sich. Dafür sind auch unbemannte Flüge vorgesehen. Außerdem bewältigen sie sogenannte Reboost-Manöver, die die Station regelmäßig in ihrer Umlaufbahn anheben. Das ist notwendig, weil die Erdanziehungskraft selbst in 400 Kilometer Höhe größer ist als die Fliehkraft und die Raumstation damit immer tiefer sinkt. Um den vorzeitigen Absturz von ISS zu vermeiden muss ihre Umlaufbahn also regelmäßig durch einen Raketenimpuls angehoben werden. Dafür sind die russische Progress-Kapsel und die europäische „ATV“-Oberstufe vorgesehen.

6. Die Bedeutung

Bei der langen Planung der ISS kam immer wieder die Frage auf, ob eine solche Raumstation überhaupt notwendig ist. Natürlich gibt es da gespaltene Ansichten und das größte Contra-Argument ist wohl die Finanzierung. Ist das Projekt wirklich mindestens 90 Milliarden Dollar wert? Die Antwort lautet: Ja, das ist es. Über die aufzubringende Geldsumme gibt es sehr unterschiedliche Schätzwerte. Heute gibt es Differenzen von 20 Milliarden Dollar. Russland muss für seine Module und Projekte ca. 10 - 11 Milliarden Dollar ausgeben, die USA muss ca. 70 - 90 Milliarden Dollar zahlen, Japan muss 3,2 - 3,7 Milliarden Dollar opfern, Europa 6,2 Milliarden Dollar und Kanada nur 0,6 Milliarden Dollar.

Es gibt aber auch viele Vorteile der Raumstation. Der eigentliche Zweck einer solchen ist die Verbesserung der Lebensbedingungen auf der Erde. Dazu gehören Untersuchungen der biologischen Funktionen des Menschen und anderer Lebewesen in der Schwerelosigkeit, das Studium physikalischer und chemischer Prozesse sowie die Beobachtung der Erdoberfläche und die Erforschung des Universums. Die Internationale Raumstation wird ein voll ausgerüstetes Großforschungsinstitut in der Erdumlaufbahn sein, das auch als Startbasis für bemannte Marsflüge nutzbar ist. Es ist, unabhängig vom technischen und wissenschaftlichen Nutzen, ein Meilenstein in der Geschichte der Menschheit und ein wesentlicher Schritt zur Stärkung der internationalen Zusammenarbeit, zur Förderung des weltweiten Wirtschaftswachstums und des Weltfriedens. Außerdem sichert es viele Arbeitsplätze für Techniker, Ingenieure, Raumfahrer und andere.

7. Experimente, Forschung und Aufgaben

Zu den wichtigsten Aufgaben von Raumstationen gehören ganz allgemein experimentelle und beobachtende Arbeiten zu rein wissenschaftlichen Zwecken (Astronomie, Biologie, Physik, Medizin), Überwachung der Umwelt, Forschungs- und Entwicklungsarbeiten in angewandten Wissenschaften und für industrielle Fertigungen, wobei die speziellen Weltraumbedingungen ausgenutzt werden (Schwerelosigkeit, Ultra-Vakuum). Außerdem dienen sie als Wartungsstationen für Erdsatelliten und andere freifliegende Raumfahrzeuge sowie als Stützpunkte für weitere Konstruktionsarbeiten im Weltraum. Die wichtigsten militärischen Anwendungen sind Überwachung, Satellitenwartung und Raketenabwehr. Raumstationen sollen auch als Basen für Start und Rückkehr von interplanetaren Forschungsmissionen – bemannt oder unbemannt – dienen.

Die größten Hoffnungen setzen die Wissenschaftler auf die Möglichkeiten der Schwerelosigkeitsforschung. In der sogenannten Mikrogravitation, die auf der Erde bis heute nicht simulierbar ist, sind verschiedenste Experimente möglich. Im Erdorbit gibt es beispielsweise keine Sedimentation. So nennt man das Absetzen von schweren Teilen in Flüssigkeiten am Boden, die aufgrund der der fehlenden Schwerkraft in der Flüssigkeit verteilt bleiben. Weiterhin gibt es keine Konvektion mehr. Dies ist die durch Wärmeunterschiede verursachte Strömungsbewegung in Flüssigkeiten oder Gasen. Vor allem aber interessieren sich die Wissenschaftler für den Einfluss der Schwerelosigkeit auf den menschlichen Körper und andere hoch- und niederentwickelte Tiere und Pflanzen. Speziell werden die Einwirkungen der Weltraumstrahlung auf empfindliche Organismen erforscht, die Entwicklung der Zellbausteine in der Schwerelosigkeit oder das Wachstum von Pflanzen ohne dominierende Erdenschwere. Bei medizinischen Analysen wird der Einfluss der Schwerelosigkeit auf das menschliche Kreislaufsystem, das Immunsystem, den Gleichgewichtssinn, das Skelett und die Muskeln untersucht. Außerdem sollen Proteinanalysen, die im All einfacher sind, zur Entwicklung neuer Medikamente führen. Die Astronauten müssen sich auch eigenständig Speichel-, Urin- und Blutproben sowie Lungentests unterziehen.

In der Materialforschung werden Erstarrungsprozesse metallischer Legierungen untersucht, die Züchtung von Halbleiter-Kristallen optimiert, thermophysikalische Experimente mit Flüssigkeiten unternommen und Metallschmelzen und Gase unter hohen Temperaturen untersucht. Darüber hinaus werden Versuche zur physikalischen Chemie und Flüssigkeitsphysik unternommen, zum Verhalten von flüssigen Stoffen in der Schwerelosigkeit (siehe Konvektion) sowie für Untersuchungen am kritischen Punkt, wo sich die Eigenschaften der Substanzen manchmal völlig verändern. Es sollen natürliche Vorgänge wie Kohäsion (der Zusammenhalt von Atomen, Molekülen und Ionen infolge elektrischer Anziehungskräfte), Konvektion (Übertragung von elektrischer Ladung durch kleinste Teilchen in einer Strömung), Osmose (Durchtritt von Stoffen durch eine poröse Wand), Adhäsion (Aneinanderhaften von Stoffen infolge molekularer Anziehungskräfte) oder Sedimentation auf ihre tatsächlichen Ursachen hin untersucht werden. Weiterhin können im Weltraum Gleitlager-Metalle mit verbesserten Selbstschmier-Eigenschaften für Motoren hergestellt werden, die eine zehnfach verminderte Reibung aufweisen und damit die Lebensdauer der betreffenden Maschinen erheblich verlängern. Es wird auch das Verhalten von Flammen in der Mikrogravitation erforscht, um aus den Erkenntnissen über den Verbrennungsvorgang neue Öfen für abgasarme und kostengünstige Kraftwerke zu entwickeln. Deutschland wird an einem Sender testen, mit dem per Satellit gestohlene Autos aufgespürt und lahmgelegt werden können. Das soll auch für Handys taugen. Vor allem die Satellitennutzung für Mobilfunk und Bildübertragung soll im Bereich der Kommunikationstechnologie vorangetrieben werden. Die Internationale Raumstation ist schon in ihrer Entstehungsphase ein wichtiger Forschungs- und Entwicklungsmotor zur Schaffung beispielsweise neuer effektiver Heiz- und Kühlsysteme, langlebiger Energiewandler, sicherer chemischer Lagerungs- und Übertragungsprozesse, wirksamer Wasser- und Luftreiniger sowie leistungsfähiger Abfallbeseitigungs- und Aufbereitungsanlagen.

Natürlich kommen auch die astronomischen Beobachtungen und die Erderkundung nicht zu kurz. Auf der genau 51,6 Grad gegen den Äquator geneigten Umlaufbahn überfliegt die Raumstation regelmäßig 85 % der Erdoberfläche, wo 95% der Bevölkerung leben. Da bieten sich gute Möglichkeiten für die Verfolgung der Wolkenwanderungen in der Atmosphäre und entsprechend verbesserte Wettervorhersagen, die Überwachung des Ozongehaltes und anderer Spurengase in der Lufthülle, langfristige Beobachtungen von eventuellen Klimaänderungen auf einzelnen Kontinenten, Vorhersage von Überschwemmungen durch genaue Beobachtung von Schmelzwasser-Ansammlungen, Früherkennung von Erdbeben, Vulkanausbrüchen, Waldbränden, Erdrutschen und anderen Naturkatastrophen, Beobachtung von landwirtschaftlichen Anbauzonen zur Erntevorhersage oder Warnung vor Schädlingsbefall. Auf der ISS wird sich eine kleine astronomische Beobachtungsstation befinden, deren Instrumente sich auch kurzfristig auf plötzlich auftauchende neue Himmelsobjekte ausrichten können, wie z.B. Kometen. Wichtig in der astronomischen Forschung auf der Station ist die Sonnenbeobachtung. Diese muss aber alle 45 Minuten unterbrochen werden, wenn sich die Raumstation auf der Nachtseite der Erde befindet. Dafür sind dann andere Sterne besser sichtbar, die sonst von der Sonne überstrahlt werden. Oft kommt auch die Frage auf, nach welchem Prinzip das Universum auseinander fliegt oder was genau es zusammenhält und wie stark. Ob diese Fragen beantwortet werden können, steht im wahrsten Sinne des Wortes in den Sternen.

8. Der Tagesablauf

Die Besatzungsmitglieder der ISS haben einen geregelten Tagesablauf, der sich nach der amerikanischen Bodenkontrolle in Houston richtet. Das bedeutet, dass sie etwa um acht Uhr morgens geweckt werden und dann eine Aufteilung von je acht Stunden Arbeit, Freizeit und Schlaf haben. Nur für besondere Versuchsabläufe, die rund um die Uhr betreut werden müssen, werden sich zwei Astronautenteams mit je 12 Stunden Bereitschaftsdienst ablösen. Die festen Zeitgrenzen in der Tagesplanung können sich mit der Zeit verändern, was vom Befinden der Astronauten und dem Verlauf der Experimente sowie von eventuellen Störungen in der Organisation abhängt. Die ungefähre Tageseinteilung ist sicherlich ähnlich, wie die auf der „Mir“-Station: Neun Stunden Schlaf und Körperpflege, acht Stunden wissenschaftliche Arbeit, zwei Stunden für drei Mahlzeiten, zwei Stunden Fitnessübungen, zwei Stunden Freizeit und eine Stunde Funkkontakte mit der Bodenstation. Außer dem Schlaf werden die Aktivitäten sicher auch oft gemischt und die langen Arbeitsperioden regelmäßig mit anderen Tätigkeiten aufgelockert. Besonders beim Aufbau der Station darf die Arbeitsplanung nicht zu starr sein, da viele anstrengende und gefährliche Außenbordmanöver notwendig sind.

Ihre Freizeit- und Ruhepausen werden die ISS-Besatzungsmitglieder größtenteils im amerikanischen Wohnmodul (HAB) zubringen, wo spezielle kleine Schlafkabinen für die Mannschaft eingebaut sind. Dort befinden sich „Bullaugen“ zum Betrachten der Erdoberfläche und Anlagen für private Telefonate, vielleicht sogar für gelegentliche Videogespräche. Auch eine Leselampe, separate Belüftung, Raum für einige persönliche Gegenstände und ein Kassettenrekorder zum Hören ihrer Lieblingsmusik befinden sich in den Kabinen.

9. Lebensverhältnisse

Die Astronauten lernen auf der Internationalen Raumstation ganz spezielle Lebensverhältnisse kennen. Im HAB-Wohnmodul befindet sich z.B. auch ein Badezimmer mit einer speziellen Toilettenanlage, einem Waschplatz und einer Dusche. Aber wie ist es möglich, dass das Wasser sich nicht im ganzen Raum verteilt? Dafür gibt es eine besondere Druckvorrichtung und eine Düse, die das Wasser zu einem Strahl komprimieren. Nach Gebrauch muss die Flüssigkeit abgesaugt werden. Persönliche Gegenstände, Kleidung und die Experimentgeräte befinden sich in speziellen Einbauschränken, die man auch Racks nennt. In den verschiedenen Modulen der Station ist eine Atmosphäre vorhanden, die der irdischen Atemluft mit 80% Stickstoff und 20% Sauerstoff entspricht. Die Mannschaft kann also atmen, ohne auf bestimmte Geräte angewiesen zu sein. Auch der Druck ist vergleichbar mit 1 bar. Allerdings ist die Luft in der Orbitstation sauberer als auf der Erde. Die Temperaturen sind von 16-32 Grad Celsius regelbar.

Menschen mit Platzangst dürfen nie Astronauten werden, denn man kommt sich in der ISS wie in einem großen, verzweigten U-Boot mit nur wenigen Fenstern und Aussichtspunkten vor. Um zu wissen, was „oben“ und „unten“ ist, erhalten die Basisflächen eine dunkle Färbung, während die Seitenwände mit den Experimentschränken und die Decken hell gehalten werden. Die Essecke und Küche der Astronauten sowie die Einzelkabinen im Wohnmodul sind besonders „gemütlich“ eingerichtet, so weit das möglich ist. Bei den Mahlzeiten, die auch im amerikanischen Wohnmodul eingenommen werden, müssen sich die Besatzungsmitglieder in der Küche an ihren Sitzen festschnallen, damit sie beim Essen nicht davon schweben. Aber auch da ist Vorsicht gefragt. Suppen oder Getränke dürfen nur mit einem Röhrchen aus verschlossenen Behältern gesaugt werden. Versehentlich frei gewordene Wasser-, Kaffee- oder Safttröpfchen müssen von der Crew schnell aufgesaugt werden, damit sie in technischen Systemen keine Kurzschlüsse verursachen. Die Raumstations-Astronauten tragen bei Arbeit und Freizeit bequeme Trainingsanzüge. Je nach persönlichen Temperaturempfinden gibt es Modelle mit wahlweise langen oder kurzen Ärmeln und Beinen. Alle persönlichen Gegenstände der Besatzungsmitglieder sind individuell gefärbt, um Verwechslungen zu vermeiden. An den Füßen tragen die Männer und Frauen leichte Pantoffelstrümpfe, die mit einem sogenannten Klettsystem am Boden haften und für einen gewissen Halt in der Schwerelosigkeit sorgen.

10. Menschlicher Faktor und Probleme

Aufgrund der extrem unterschiedlichen Bedingungen auf der Raumstation im Vergleich zur Erde, leidet etwa die Hälfte aller Astronauten anfangs unter der Raumkrankheit. Diese bringt, ähnlich wie die Seekrankheit, Übelkeit, Erbrechen und Kopfschmerzen mit sich. Welche Personen in der andauernden Schwerelosigkeit unter diesem „Anpassungsproblem“ leiden werden, kann man auf der Erde noch nicht feststellen. Vermutlich liegt die Ursache dieser Krankheit in der Störung des menschlichen Gleichgewichtssinns, der in der Mikrogravitation zunächst seine Orientierung verliert. Meist sind die Beschwerden aber nach einigen Tagen verklungen. Weitere Auswirkungen der Schwerelosigkeit auf den menschlichen Organismus sind beispielsweise der Blutandrang im Oberkörper und Gesicht, der Abbau der Muskelmasse, Kalziumverlust in den Knochen oder die Verringerung der roten Blutkörperchen. Um den Abbau der Muskelmasse in Grenzen zu halten, müssen die Astronauten täglich Fitness-Übungen machen, wie Gymnastik oder andere. Die zahlreichen Außenbordmanöver, die zum Aufbau der Station notwendig sind, verlangen von den Raumfahrern großen körperlichen Einsatz. Die Arbeiten außerhalb der schützenden Module sind sehr anstrengend und nicht ungefährlich. Der Pulsschlag klettert schnell auf 120 oder mehr in der Minute an. Unterstützt werden die Astronauten dabei von den automatisch oder manuell gesteuerten Roboter-Greifarmen. Die ganze Technik auf ISS ist natürlich auch nicht fehlerfrei und muss bei Defekten oder Ausfällen stets repariert werden. 2001wurde die amerikanische Luftschleuse montiert. Nach erfolgreicher Beendigung dieser Mission tauchten schon erste Probleme auf. Zunächst hatte eine Luftblase in einem Kühlsystem rund einen halben Liter Wasser austreten lassen. Dies konnte aber schnell ausgebessert werden. Die Astronauten quälten sich dagegen erfolglos mit der Reparatur eines undichten Ventils am System für die Luftzirkulation. Es konnte bisher nur notdürftig geflickt werden. Weitere Probleme bereiteten die Bordcomputer. Ohne Vorwarnung stellte eine Festplatte im Zentralrechner, der alle Funktionen im amerikanischen Modul der Raumstation überwacht, ihren Betrieb ein. Solche und ähnliche technische Probleme verzögern die eigentliche Arbeit der Astronauten enorm.

11. Zahlenmäßiger Vergleich „ISS-Mir“

Die 33 Meter lange russische Raumstation „Mir“ umkreiste die Erde in einer Höhe von ca. 400 Kilometer mit einer Inklination von 51,6 Grad und einer Geschwindigkeit von 28.000 Stundenkilometer. Die Gesamtmasse der Station liegt bei ca. 140 Tonnen. Die Umlaufzeit der Station beträgt etwa 92 Minuten. Nach fünfzehnjährigem Einsatz waren mehr als 1000 Menschen an Bord der „Mir“, darunter vier Deutsche.

Im Vergleich dazu hat die ISS folgende technische Daten:

Spannweite: 108,6 Meter

Länge: 79,9 Meter

Tiefe: 88,0 Meter

Rauminhalt: 1140 Kubikmeter

Gewicht: 450 Tonnen

Flughöhe: 400 Kilometer über Normalnull

Umlaufbahn: 51,6 Grad Neigung/Äquator

Erdumlauf: 90 Minuten

Relativgeschwindigkeit: 29.000 Stundenkilometer

Elektrische Leistung: 110 Kilowatt

Solarzellenfläche: 4.500 Quadratmeter

Fertigbauteile: 80

Montageflüge: 45

Aufbauphase: 1998-2005

Ständige Besatzung: bis zu sieben Personen

Erste Bemannung: Oktober 2000

Routinebetrieb: 2005-2015

Lebensdauer: etwa 10 Jahre

Gesamtkosten 1985-2015: etwa 100 Milliarden Dollar (220 Mrd. Mark)

C – Schluss

Mit der Fertigstellung der Internationalen Raumstation wird ein großer und bedeutender Traum der Menschheit verwirklicht. Menschen werden dauerhaft in der Umlaufbahn der Erde sein und wer weiß, ob wir nicht bald im Weltall Urlaub machen können!

D - Abkürzungsverzeichnis

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

E - Literaturverzeichnis

- B Ι-Elementarlexikon: Lane-Z, Bd. 2. Leipzig Bibliographisches Institut ¹1985.
- Bizony, Piers: Die Internationale Raumstation – Eine Vision wird Wirklichkeit. München: BLV Verlagsgesellschaft mbH 1997.
- Was ist Was – Space: Die Internationale Raumstation – Auf dem Weg ins All. Nürnberg: Tessloff Verlag 1997.
- Internet: www.dlr.de

www.raumstation.net

www.rp-online.de

www.trekzone.de

www.weltraumforschung.de