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Europäischer Raumtransporter ATV-5 «Georges Lemaître»
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30. Juli 2014
Die fünfte und letzte Mission eines ATV der ESA
Die fünfte und letzte Mission eines ATV (Automated Transfer Vehicle) der europäischen Raumfahrtorganisation ESA wurde 30. Juli 2014 um 1.47 Uhr mitteleuropäischer Zeit mit einem erfolgreichen Start von Europas Raumflughafen in Kourou in Französisch-Guayana aus eingeleitet. Das automatische Transferfahrzeug «Georges Lemaître» befindet sich nun auf seinem Flug zur Internationalen Raumstation (ISS). Der unter Leitung der ESA gefertigte und gestartete Raumtransporter bildet einen Teil des europäischen Beitrags zur Deckung der Betriebskosten der Raumstation.
"Das ATV-Programm gehört zu den wohl erstaunlichsten jemals in Europa in Angriff genommenen Raumfahrt- und Industrievorhaben", unterstrich ESA-Generaldirektor Jean-Jacques Dordain. "Die ESA konnte mit Unterstützung ihrer Mitgliedstaaten und der europäischen Industrie in regelmässigen Abständen von etwa einem Jahr eine Reihe hochkomplexer Raumfahrzeuge starten. Das ATV ist auch sechs Jahre nach seinem ersten Flug ein einzigartiger Raumtransporter, der uns vor Augen führt, was die ESA gemeinsam mit der europäischen Industrie zur Zusammenarbeit und Innovation in Europa beitragen kann. Es ist dieser Erfolg, der die NASA dazu bewogen hat, für ihr künftiges Mannschaftstransportsystem auf das Versorgungsmodul des ATV zurückzugreifen."
Das ATV-5, das nach dem belgischen Wissenschaftlicher und Begründer der Urknall-Theorie Georges Lemaître benannt ist, wurde am 29. Juli 20.47 Uhr Ortszeit bzw. 30. Juli 1.47 MESZ an Bord einer Ariane-5 ES gestartet. Nachdem es seine kreisförmige Umlaufbahn in 260 km Höhe über der Erde erreicht hatte, fuhr es seine Solarpaneele und die Antenne aus.
"Wir sind stolz darauf, auch den fünften erfolgreichen Start dieses wunderschönen Raumtransporters miterleben zu können", freute sich Thomas Reiter, ESA-Direktor für bemannte Raumfahrt und Betrieb. "Das ATV-Abenteuer ist hiermit jedoch keineswegs zu Ende. Seine Technologien und das mit ihm gewonnene Know-how werden bereits ab 2017 wieder im Weltraum zum Einsatz kommen, nämlich beim europäischen Versorgungsmodul für das NASA-Raumfahrzeug Orion, womit die nächste Etappe der Exploration des Weltraums eingeleitet wird."
Die allererste Phase der Einsatzerprobung des ATV wird ca. 10 Stunden nach dem Start beendet sein. Anschliessend werden etwa zwei Wochen lang die Geräte getestet und Experimente durchgeführt.
Auf dem Flug zur Iss sind auch einige Umrundungen der Raumstation vorgesehen, um den Laserinfrarotbildsensor LIRIS zu testen, der die Grundlage für künftige Lenkungs-, Navigations- und Steuerungssysteme für Anflüge an Ziele ohne passenden Andockstutzen oder Weltraummüll bilden könnte. Während dieser Umkreisungen werden die Infrarotkameras von LIRIS aus einer Entfernung von ungefähr 30 km auf das orbitale Labor ausgerichtet sein, bevor im Nahanflugbereich ab einer Entfernung von etwa 3,5 km sowohl die Kameras als auch der Lasersensor aktiviert werden, um ein virtuelles 3D-Modell der Raumstation zu erstellen, dessen Daten auf Geräten im Frachtraum des ATV gespeichert werden, damit sie anschliessend heruntergeladen und analysiert werden können.
Andocken wird das ATV-5 schliesslich am 12. August. Es wird etwa sechs Monate lang mit der Iss verbunden bleiben, bevor es mit Stationsmüll beladen wieder abgetrennt und bei seinem Wiedereintritt in die Erdatmosphäre verglühen wird.
Der Betrieb von «Georges Lemaître» wird vom ATV-Kontrollzentrum in Toulouse aus überwacht, das gemeinsam von der ESA und der französischen Raumfahrtagentur CNES unterhalten wird.
Die 6602 kg Fracht an Bord des ATV-5 umfassen 2681 kg Trockenfracht und 3921 kg an Wasser, Treibstoff und Gasen. Zur Fracht gehört auch komplexes wissenschaftliches Gerät, wie der Hightech-Schmelzofen EML (elektromagnetischer Levitator), mit dem Experimente zur Verbesserung industrieller Gussverfahren durchgeführt werden sollen. Der EML ermöglicht feinere Metallgüsse und präzisere Messungen, als dies bei denselben Verfahren auf der Erde der Fall sein würde, bei denen die Ergebnisse durch die Gravitation beeinflusst werden. An Bord des ATV befindet sich ferner ein komplexer Joystick, mit dem die Rückwirkung von Kräften in schwereloser Umgebung getestet werden soll, womit die Fernsteuerung von Robotern im Orbit erheblich verbessert werden könnte.
Die ATV-Mission sieht jedoch noch eine weitere Pionierleistung vor: Ein Gesteinsbrocken des Campo-del-Cielo-Meteoriten, der vor mehr als 4000 Jahren auf die Erde gestürzt war, wird an Bord vonGeorges Lemaîtrewieder in den Weltraum gebracht und anschliessend ein zweites Mal in die Erdatmosphäre eintreten, wobei er dieses Mal jedoch endgültig verglühen wird.
Der Anflug des ATV wird vom ESA-Astronauten Alexander Gerst überwacht, der seit dem 29. Mai auf der Internationalen Raumstation arbeitet. Während seiner sechsmonatigen Mission wird Gerst mehr als 70 Experimente durchführen und ausserdem den EML installieren.
| Quelle: Text Europäische Weltraumorganisation (ESA), Juli 2014 |
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| ATV-5 «Georges Lemaître» bei der Internationalen Raumstation ISS |
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An Bord des Raumtransporters ATV-5 «Georges Lemaître» sind neben Dingen des alltäglichen Weltraumlebens wie Kaffee oder Kässpätzle und Nachschub für Treibstoff, Wasser und Atemluft auch Experimente wie der elektromagnetische Levitator EML, ein Schmelzofen, den der deutsche ESA-Astronaut Alexander Gerst einbauen und erstmals in Betrieb nehmen wird. Voraussichtlich am 12. August 2014 wird der Transporter an der Raumstation andocken.
Für Volker Schmid, DLR-Programm-Manager für das ATV, geht mit der letzten Mission von «Georges Lemaître» eine Ära zu Ende: "Alle bisherigen ATV-Missionen sind gut gelaufen, die komplexen Transporter haben ihre Funktion erfüllt, die Station im All zu versorgen."
Das erste europäische Raumfahrzeug - «Jules Verne» - flog 2008 zur ISS, seitdem folgten 2011 «Johannes Kepler», 2012 «Edoardo Amaldi» und 2013 «Albert Einstein». Das Programmendet nun 2014 mit dem 20-Tonner ATV- 5 «Georges Lemaître».
Statt einem ATV-6 werden die Europäer zukünftig als Anteil an der Internationalen Raumstation SS das Antriebs- und Ressourcenmodul ESM (European Service Module) entwickeln, das das amerikanische NASA-Raumfahrzeug Orion mit vier Astronauten an Bord ins Weltall befördern soll. "Mit dem Ende des europäischen ATV-Programms werden die internationalen Partner mit den amerikanischen Dragon- und Cygnus-Transportern, der russischen Progress und dem japanischen HTV den europäischen Anteil der ISS-Versorgung ausgleichen müssen", sagt Volker Schmid. "Die Weiterentwicklung der ATV-Technik für das Multi-Purpose-Crew-Vehicle (MPCV) Orion wird es den Europäern aber ermöglichen, auch bei bemannten Missionen zum Beispiel zum Mond eine wichtige Rolle zu übernehmen."
Schmelzofen in der Schwerelosigkeit
Doch zuvor transportiert das letzte europäische ATV eine Nutzlast von 6'555 Kilogramm zu den Bewohnern der überirdischen Forschungsstation. Das schwerste Gesamtpaket ist dabei mit rund 400 Kilogramm der elektromagnetische Levitator, in dem ohne Kontakt zu einem Gefäss verschiedene metallische Legierungen geschmolzen und analysiert werden können. Ein materialphysikalisches Experiment, auf das sich der deutsche Astronaut Alexander Gerst besonders freut: Er wird die Anlage im europäischen Forschungslabor Columbus einbauen und den ersten Testbetrieb durchführen.
Insgesamt 18 Proben, mit denen auch Wissenschaftler des DLR forschen und arbeiten werden, reisen mit der Anlage zur Raumstation und sollen nach der erfolgreichen Installation den Materialphysikern am Boden die ersten Daten aus der Schwerelosigkeit liefern. Bei Versuchen auf der Erde, zum Beispiel mit dem EML-Bodenmodell des DLR-Instituts für Materialphysik im Weltraum, stören die Auswirkungen der Erdanziehungskraft. Diese sind aber an Bord der Iss ausgeschaltet, so dass Materialeigenschaften wie Dichte, Viskosität, elektrische Leitfähigkeit und thermische Ausdehnung dort exakt vermessen werden können und als Datenbasis in Computermodelle einfliessen. Mit diesen werden dann unter anderem Giessprozesse in der Industrie optimiert.
Experimente von Astrophysik bis zur Ernährung
Ein weiteres Experiment, das sich nun auf dem Weg zu seinem Bestimmungsort im All befindet, ist das Instrument MFX (Magnetic Field Experiment) des DLR: "Damit wollen wir die Wechselwirkung zwischen dem Magnetfeld der Erde und einem elektrischen Leiter, der sich an Bord der Iss durch dieses Feld bewegt, untersuchen - und simulieren so auch, wie das interplanetare Magnetfeld und die Körper im Sonnensystem miteinander wechselwirken", erläutert Volker Schmid vom DLR-Raumfahrtmanagement. Auch einige besondere Kleidungsstücke für das Sporttraining von Astronaut Alexander Gerst sind an Bord: Das Experiment Spacetex erforscht neue Textilien, die nach der Nutzung im All auf der Erde auf mikrobiellen Befall und Geruchsentwicklung untersucht werden sollen. So wollen die Wissenschaftler das Grundwissen über den Wärmeaustausch des Körpers unter extremen Umweltbedingungen erweitern. Andere Experimente, die gut verstaut im ATV-5 unterwegs sind, sollen Aufschluss über den Energiebedarf der Astronauten (ENERGY) geben oder mit einem "Wireless Sensor Network" (WiSeNet) Umweltbedingungen messen und an eine Basisstation senden.
Lebensnotwendiges für die Raumstation und ihre Crew
Doch der europäische Raumfrachter ATV wird nicht nur für den Transport von Experimenten eingesetzt. Auch fast 3000 Kilogramm Treibstoff fliegen mit ins All - zum einen um die russischen Treibstofftanks der Iss wieder aufzufüllen, zum anderen für Bahnkorrekturen der Iss, die das ATV regelmässig in den Monaten ausführt, an denen es an der Raumstation angedockt ist. Dazu kommen 855 Kilogramm Trinkwasser - frisch aus einer Quelle in der Nähe des italienischen Turin. Zu den Ersatzteilen im Laderaum des ATV-5 "Georges Lemaître" gehört unter anderem eine Pumpe, die auf der Iss zur Aufbereitung von Trinkwasser aus Urin eingesetzt wird. "Jedes ATV bringt sehr unterschiedliche Fracht zur Raumstation - immer nach dem aktuellen Bedarf", betont Volker Schmid.
Als erstes wird Alexander Gerst, der im August 2014 auch für die Überwachung des automatischen Andockens des ATV verantwortlich ist, den elektromagnetischen Levitator aus dem Frachtraum ins Columbus-Forschungsmodul transportieren. Erst dann ist der Zugang zur weiteren Fracht möglich. Für Gerst und seine Kollegen dürfte darunter auch einiges sein, dass ihnen eine willkommene Abwechslung auf ihrem Speiseplan ist: Mit "Georges Lemaître" fliegt das so genannte "Bonus Food" - das Wunschessen der Astronauten - zur ISS. Für den deutschen Astronauten sind in diesem Paket Konserven mit Kässpätzle, Linsen, Saitenwürstchen und Griessflammeri verstaut. Auch die Kaffee-Vorräte der Iss werden mit der Ankunft des ATV wieder aufgefüllt. Schliesslich gehört auch noch ein kleines, gerade einmal golfballgrosses "Orbit-Herzchen" der Stiftung Kinderherz zum Gepäck. Die Stiftung fördert die Behandlung von Herzfehlern bei Kindern und setzt dabei auch auf Technologien aus der Raumfahrt wie beispielsweise auf winzige Schirmchen aus NiTinol-Legierungen, ein Material, das erstmals für Satellitenbauteile verwendet wurde und nun Löcher in Kinderherzen präzise verschliesst.
Wissenschaftliche Daten bis zum Ende
Etwa sechs Monate wird der Raumtransporter an der Raumstation angedockt bleiben. Ende 2014 wird er mit mehreren Tonnen Abfall gefüllt und auf seine letzte Reise in Richtung Erdatmosphäre geschickt.Dabei wird das ATV-5 beim kontrollierten Wiedereintritt über dem Südpazifik auseinanderbrechen und verglühen - und zeitgleich noch wichtige Daten zur Erde senden, mit denen die Ingenieure auch Erkenntnisse für das Ende der Internationalen Raumstation und deren gezielten Rückkehr in die Erdatmosphäre sammeln.
| Quelle: Text Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR), Juli 2014 |
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Der erste Flug eines ATV (ATV-1 «Jules Verne») fand 2008 statt, wobei es sich hierbei noch um einen Testflug handelte. Der operationelle Einsatz der ATVs begann im Februar 2011 mit ATV-2 «Johannes Kepler», gefolgt von ATV-3 «Edoardo Amaldi», das im März 2012 gestartet wurde, danach ATV-5 «Georges Lemaître» mit Start im Juni 2013 und am Schluss als letzte ATV-Mission zur Versorgung der ISS das ATV-5 «Georges Lemaître», welches im Juli 2014 zur ISS unterwegs war.
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| ATV-5 «Georges Lemaître»: Schweizer Technologie mit an Bord |
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| Der fünfte und letzte der erfolgreichen Serie europäischer Weltraumtransporter vom Typ ATV (Automated Transfer Vehicle) steht kurz vor seinem Start zur Internationalen Raumstation ISS. ATV-5 wurde am 30. Juli 2014 auf einer Ariane-Trägerrakete im Europäischen Raketenstartzentrum in Kourou, Französisch-Guayana, gestartet. |
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Einige Tage darauf wird der Weltraumtransporter autonom an die ISS andocken und diese mit Gütern und Treibstoff versorgen sowie später die Abfälle entsorgen. In der Tradition seiner Vorgänger trägt ATV-5 ebenfalls den Namen eines berühmten Wissenschaftlers - des Belgiers Georges Lemaître, der die Big Bang-Theorie formulierte.
Die unbemannten Raumtransporter ATV sind seit ihrer Einführung im Jahr 2008 ein zentrales Element in der Logistik der Internationalen Raumstation Iss. Sie übernehmen mit anderen Satelliten der internationalen Partner den Transport von Versorgungsgütern und Treibstoff für die Iss und deren Besatzung. Sie bringen zudem Flüssigkeiten und Gase mit. Auch dienen sie dazu, die Raumstation wieder in eine höhere Umlaufbahn zu befördern. Dadurch kann das langsame Absinken der ISS verhindert werden. Am Ende der Mission werden die ATV zur "Müllabfuhr" verwendet, indem nicht mehr gebrauchte Ausrüstungsteile wie Schmutzwasser entsorgt werden.
Von den ursprünglich neun geplanten Weltraumtransportern wurden aus Kostengründen fünf gebaut, womit diese kurze, aber für die europäische Raumfahrt sehr erfolgreiche Ära der ATVs mit ATV-5 "Georges Lemaître" zu Ende gehen wird. Die Erkenntnisse und Technologien werden in zukünftige Projekte einfliessen; zum Beispiel in die Entwicklung des Servicemoduls für die neue bemannte Raumkapsel Orion der NASA.
Schweizer Technologie mit an Bord
Verschiedene Schweizer Unternehmungen waren an der Entwicklung und Produktion der ATVs beteiligt. So entwickelten die Firma RUAG Space in Zürich (früher Contraves und Oerlikon Space) die zentrale Grundstruktur sowie die Firma APCO Technologies in Aigle die Schutzplatten gegen Einschläge von Mikrometeoriten und Weltraumschrott für das Servicemodul des ATV. Die Firma Syderal in Gals baut elektronische Komponenten zur Temperaturregelung des Satelliten. Schliesslich steuert die Firma Clemessy in Basel wichtige Elektronikkomponenten bei.
Diese Beteiligungen, ermöglicht durch die Teilnahme der Schweiz an den ESA-Programmen für die Entwicklung und Nutzung der Iss, und die damit gewonnenen Erfahrungen und Expertisen erlauben der Schweizer Industrie, sich auch in zukünftigen Entwicklungsaktivitäten der ESA im Bereich der bemannten Raumfahrt zu positionieren. Des Weiteren ist es auch Schweizer Forschenden möglich, Experimente in Mikrogravität an Bord der ISS und des Columbus-Labors durchzuführen.
| Quelle: Text Staatssekretariat für Bildung, Forschung und Innovation SBFI, Juli 2014 |
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| Das
Columbus-Orbitallabor (COF - Columbus Orbital Facility) ist das Kernelement
der europäischen Beteiligung an der Internationalen Raumstation ISS.
Das COF ist ein bemanntes Mehrzwecklabor für Arbeiten auf dem Gebiet
der Grundlagenphysik, Flüssigkeitsphysik, Werkstoffkunde, Technologieerforschung
und der Lebenswissenschaften, das sich durch eine modulare, auswechselbare
Innenaustattung an wechselnde Einsatzzwecke anpassen lässt. Haltevorrichtungen
für externe Plattformträger an der Aussenseite des Labors ermöglichen
die Unterbringung von Nutzlasten, die direkt den Weltraumbedingungen ausgesetzt
werden sollen (Bild: ESA). |
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