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Wissen & Umwelt

Europas Raumtransporter dockt an ISS an

Mit dem fünften Versorgungsflug zur Internationalen Raumstation ISS endet die Ära des Automated Transfer Vehicle (ATV). Für die bemannte Raumfahrt Europas beginnt damit ein neues Kapitel.

Video ansehen 01:58

Das ATV-5 auf seiner letzten Mission

Pünktlich um 15:30 MEZ dockte das letzte europäische

Versorgungsschiff

an der Internationalen Raumstation, ISS, an. Benannt wurde es nach dem belgischen Physiker George Lemaitre, der als Begründer der Urknall-Theorie in die Annalen der Astronomiegeschichte einging.

Der fliegende Möbelwagen bringt 6,6 Tonnen Gepäck zum Außenposten in den Erdorbit. An Bord befinden sich wissenschaftliche Geräte wie der elektromagnetische Levitator - ein spezieller Schmelzofen, den das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt DLR entwickelt hat. Auch Versorgungsgüter wie Treibstoff und Sauerstoff werden zur Station gebracht. Die Astronauten dürfen sich auf neue Kleidung und frische Lebensmittel freuen wie Käsespätzle, das Lieblingsgericht des deutschen Crewmitglieds Alexander Gerst.

Der 45 Kubikmeter große Innenraum des ATV dient auch als zusätzliches Zimmer der Station. Dort ist es leiser als in den anderen Modulen. Denn das ATV wird nicht an die Klimaanlage angeschlossen. Es besitzt auch keine Beleuchtung, die rund um die Uhr in Betrieb ist. Deshalb nutzen die Crewmitglieder den Europäischen Versorgungsfrachter gern zum Schlafen.

Forschen für die Zukunft

Zusätzlich zum Gütertransport wird das letzte ATV auch Experimente durchführen. Es wird LIRIS testen, einen Laserinfrarotbildsensor für neue Rendezvous-Technologie. Damit sollen künftige Raumschiffe auch an sogenannten unkooperativen Zielen docken können, zum Beispiel an trudelnden Satelliten.

Sechs Monate wird der letzte Möbelwagen an der Station verbleiben. Dann dockt er ab und stürzt, voll bepackt mit Abfällen von der Station, als Mülltonne kontrolliert Richtung Erde - um schließlich über dem Pazifik in der Erdatmosphäre zu verglühen.

ATV-5 verglüht beim Wiedereintritt in die Erdatmosphäre (Bild: ESA D. Ducros)

Beim Wiedereintritt verglüht das ATV-5. Sensoren und Kameras messen, was dabei passiert.

In dieser Missionsphase wird das ATV für ein weiteres, letztes Experiment dienen: Quasi für einen Crash-Test. Dafür wurde es mit einer sogenannten "Break-Up Camera" ausgestattet. Sie soll Daten vom Wiedereintritt des Raumtransporters in die Erdatmosphäre aufzeichnen und den Ingenieuren helfen, die Vorgänge beim Auseinanderbrechen des Fahrzeugs genauer zu verstehen. Das ist Teil der Grundlagenforschung für die Entwicklung von neuen Raumtransportern, die neben Nutzlasten einmal auch Menschen wieder zurück zur Erde befördern können.

"Gerorges Lemaitre mag zwar das letzte ATV sein", zieht Thomas Reiter Bilanz, der ESA-Direktor für bemannte Raumfahrt und Betrieb. "Das ATV-Programm als Ganzes stellt jedoch für die ESA nur den ersten wichtigen Schritt für weitere Abenteuer auf den Gebiet des bemannten Raumflugs dar". So seien mit dem ATV-Programm Schlüsseltechnologien für neue Projekte entwickelt worden. "Das wird uns bei den künftigen Herausforderungen, die es in der bemannten Raumfahrt zu meistern gilt, als solide Grundlagen dienen," sagt Reiter.

Grafische Darstellung des an die ISS angedockten ATV-5 (Bild: ESA D. Ducros)

Beliebter Schlafplatz bei Astronauten - Im ATV ist es ruhiger und dunkler als im Rest der ISS.

Das Erbe des Europäischen Raumfrachters

Das Versorgungsschiff ATV gilt als das komplexeste Raumfahrzeug, das in Europa bisher gebaut wurde. Es besteht aus zwei Modulen: Dem Service- und dem Nutzlast-Segment. Das Service-Modul befindet sich im hinteren Teil des Transporters. Es enthält das System für Antrieb und Lagekontrolle sowie vier Solarmodule für die Energie-Versorgung und auch den Bordcomputer, der das Raumfahrzeug steuert.

Diese ATV-Technologien öffnen nun eine Tür zu bemannten Flügen aus dem erdnahen Weltraum heraus. Denn die NASA will sie für ein neues Raumschiff nutzen - das für vier Astronauten konzipierte Multi-Purpose Crew Vehicle MPCV, auch Orion genannt.

Damit wollen die Amerikaner an lange zurück liegende Erfolge anknüpfen: wieder bemannt zum Mond zurückkehren und in ferner Zukunft vielleicht sogar zu Asteroiden und zum Mars fliegen.

Aufstieg in die erste Raumfahrt-Liga

Das Grunddesign des Orionraumschiffs erinnert an die Apollokapsel der bemannten Mondmissionen. Das Service-Modul, das die Europäer aus ihren ATV-Technologien entwickeln, wird sich direkt hinter der Crewkapsel befinden.

Es muss die Besatzung mit Trinkwasser und Atemluft versorgen. Und Antrieb, Temperaturregelung und Stromversorgung des Raumschiffs gewährleisten. Dazu soll das Service-Modul unter anderem neue Solarzellen aus Galliumarsenid bekommen. Die liefern fast doppelt so viel Strom wie die Solarmodule des ATV

Im Januar 2013 haben ESA und NASA den Vertrag unterzeichnet. Insgesamt vier Service-Module sollen die Europäer liefern. Zwei werden nur zu Testzwecken eingesetzt, die anderen beiden sollen in den Weltraum fliegen. Als Gegenleistung darf die ESA bis 2020 Astronauten zur ISS schicken und dort forschen.

"Ohne die Erfahrungen des ATV, da bin ich sicher, wären wir niemals in dieser Position", schwärmt Thomas Reiter, der ESA-Direktor für bemannte Raumfahrt und Betrieb. "Wir entwickeln jetzt eine Kern-Komponente für das Orion-Raumschiff."

Ohne das Service-Modul kann das neue Nasa-Raumschiff nicht fliegen. Es ist das erste Mal, dass ein ausländischer Partner Schlüsseltechnologien für ein so wichtiges Programm entwickeln darf. Diese Entscheidung musste die NASA auch gegen die Interessen der US-Industrie durchsetzen.

Erste Schritte zu Mond und Mars?

Im Dezember 2017 soll das erste komplette Orionraumschiff zu seiner Mission starten. Die wird zugleich der Jungfernflug für das Servicemodul aus Europa sein. Mit dem ebenfalls neu entwickelten Space Launch System SLS soll die Orionkapsel abheben.

Der "Exploration Mission 1" genannte Flug soll noch ohne Besatzung erfolgen und sieben bis zehn Tage dauern. In dieser Zeit wird das Raumschiff den Mond ansteuern, ihn umrunden und wieder zur Erde zurückkehren.

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Europas Weltraumbahnhof Kourou

Verläuft alles nach Plan, könnte 2021 die "Exploration Mission 2" starten. Der erste bemannte Flug des Orionraumschiffes. Ein Meilenstein in der Raumfahrtgeschichte. Denn die Astronauten an Bord werden die ersten Menschen sein, die seit 1972 aus dem Schwerkraftfeld der Erde hinausfliegen.

Nach derzeitigen Überlegungen soll auch dieser Flug zum Mond gehen. Er ähnelt dem Szenario der Apollo 8 Mission. Das Raumschiff startet zum Mond, verbleibt dort einige Tage im Orbit und fliegt dann wieder Richtung Erde. Einer der vier Astronauten an Bord könnte dann ein Europäer sein. Wie die Zusammenarbeit mit der NASA nach den beiden Exploration Missionen weiter geht, ist noch offen.

Zu neuen Horizonten

Die ESA will ihre ATV-Technologien auch eigenständig weiterentwickeln und den lang gehegten Traum von einem unabhängigen bemannten Zugang zum Weltall am Leben erhalten.

In ihrer Studie "ATV Evolution Scenarios" hat sie dazu verschiedene Konzepte beschrieben. Eines, das Advanced Reentry Vehicle ARV, sieht vor, das Versorgungsschiff für den Rücktransport von Fracht zur Erde fit zu machen. Dazu müsste das vordere Nutzlast-Segment durch eine Wiedereintrittskapsel mit einem Hitzeschild ersetzt werden.

Das ATV-5 in der Werkshalle (Foto: ESA-Stephane.CORVAJA)

Das ATV-5 - ein Möbelwagen mit Gesamtgewicht von 6,6 Tonnen

"Wir müssten nicht mehr lange experimentieren." sagt der ehemalige Astronaut und Raumfahrtwissenschaftler Prof. Ernst Messerschmid. "Sobald wir das Go ahead! haben könnten wir schon morgen beginnen. Und in vier Jahren könnte so eine Kapsel eingesetzt werden."

Denn die Techniker können auf Daten und Erkenntnisse des Atmospheric Re-entry Demonstrators ARD zurückgreifen. Die mit Sensoren vollgestopfte Testkapsel hat 1998 schon einen erfolgreichen Wiedereintritt in die Erdatmosphäre absolviert.

In diesem Jahr soll das Intermediate eXperimental Vehicle IXV - ein weiteres Raumfahrzeug der ESA - Datenfür eine Rückkehrtechnologie sammeln. Es wird aus einer Höhe von 450 km Richtung Erde gleiten und so den Wiedereintritt aus einer niedrigen Umlaufbahn simulieren. Die Ingenieure wollen bei dieser Mission vor allem Technologien für den Hitzeschild erforschen.

Der nächste Schritt wäre dann die Weiterentwicklung des ARV zu einem bemannten Transportsystem. Die ist nur mit großem Aufwand möglich. Crewtransporte stellen viel höhere Anforderungen an die Flugsicherheit. Die Mannschaftskabine muss ein Lebenserhaltungssystem bekommen. Und auch ein Rettungssystem für den Notfall. Bis Europa seine Astronauten mit eigenen Transportern ins All schicken kann, wird es also wohl noch dauern.

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