ATV-5: Käsespätzle für die ISS
Anfang kommender Woche wird das fünfte Automated Transfer Vehicle(öffnet im neuen Fenster) (ATV) zur Internationalen Raumstation (International Space Agency, ISS) gestartet. Es ist der letzte aus der Reihe der unbemannten Transporter, den die europäische Raumfahrtagentur (European Space Agency, Esa) zur ISS schickt. Der Erfolg des Programms hat den Europäern die Tür für das kommende bemannte US-Raumfahrtprogramm geöffnet.
Am Abend des 29. Juli 2014 Ortszeit (frühe Morgenstunden des 30. Juli mitteleuropäischer Sommerzeit, MESZ) wird das ATV vom Startplatz Kourou im französischen Übersee-Département Französisch-Guayana abheben. Eine Ariane-5-Trägerrakete(öffnet im neuen Fenster) bringt den Raumtransporter in die Umlaufbahn.
Start verschoben
Geplant war der Start für den 24. Juli (Ortszeit, 25. Juli MESZ). Wegen eines Problems an einem Ventil an der Ariane, das beim Betanken auftrat, musste er aber um einige Tage verschoben werden. Am 12. August soll das ATV an der ISS andocken.
Etwa eine Stunde nach dem Start wird die Ariane das ATV in 250 Kilometern Höhe aussetzen. Eine halbe Stunde später werden die vier Solarmodule zu einem X ausgefahren, so dass das Fahrzeug eine Spanne von 22,3 Metern hat. Jedes Sonnensegel hat eine Fläche von 33,6 Quadratmetern und kann sich selbstständig nach der Sonne ausrichten. Zusammen produzieren sie im Schnitt eine Leistung von 4.800 Watt.
Module für Antrieb und Nutzlast
Das Einwegraumfahrzeug ist knapp über 10 Meter lang und hat einen Durchmesser von 4,5 Metern. Es besteht aus zwei Modulen: dem Service- und dem Nutzlastmodul. Das Servicemodul(öffnet im neuen Fenster) ist der hintere Teil des Raumfahrzeugs und enthält den Antrieb - bestehend aus vier Haupttriebwerken und 28 kleineren Korrekturdüsen sowie den Treibstofftanks -, die vier Solarmodule sowie den Bordcomputer, der das Raumfahrzeug steuert.
Das Nutzlastmodul, der Integrated Cargo Carrier(öffnet im neuen Fenster) (ICC), ist der vordere Teil. Darin gibt es eine Sektion, die unter Druck steht, und eine kleinere, die nicht unter Druck steht. An der Front sitzt die Nase mit dem Mechanismus zum Andocken an das russische Swesda-Modul.
Nutzlast für die ISS
Im vorderen Teil, den die Astronauten ohne Raumanzug betreten können, werden die festen Güter für die ISS transportiert: Lebensmittel, Kleidung, Geräte, wissenschaftliche Ausrüstung. Dazu gehören dieses Mal unter anderem ein elektromagnetischer Levitator - das ist ein spezieller Schmelzofen -, ein vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) entwickeltes Magnetfeldexperiment, neue Funktionskleidung, die auf der ISS getestet werden soll, und das Bonusessen für das deutsche Besatzungsmitglied Alexander Gerst: Der aus Baden-Württemberg stammende Raumfahrer, der seit Mai auf der ISS ist, hat sich Käsespätzle gewünscht.
Im hinteren Teil, zwischen ICC und Servicemodul, gibt es 22 runde Tanks von verschiedener Größe und Farbe für Wasser, Atemluft und den russischen Treibstoff, der direkt über den Andockstutzen in die Station gepumpt wird. Insgesamt kann ein ATV 6,6 Tonnen Nutzlast zur ISS bringen - mehr als die anderen Raumtransporter.
Allerdings haben die ATVs nicht nur Versorgungsgüter zur ISS gebracht. Sie dienen auch als Antrieb: Die Station verliert durch den Widerstand der restlichen Atmosphäre ständig an Geschwindigkeit und sinkt dadurch ab. Um einen Wiedereintritt in die Atmosphäre und damit ein Verglühen zu verhindern, muss sie immer wieder mal angehoben werden. Das übernahmen die Triebwerke der ATVs. Diesen sogenannte Reboost kann außer dem ATV nur der russische Progress-Transporter durchführen. Früher wurden dafür auch die Spaceshuttles eingesetzt.
Aber nicht nur das unterscheidet das ATV von Dragon und Cygnus, den Raumtransportern der US-Unternehmen SpaceX und Orbital Sciences .
Autonom zur ISS
Das ATV fliegt nämlich - wie der Name schon sagt - autonom. Beim Andocken verzichtet es auf den Roboterarm Canadarm, mit dem etwa die Raumfähre Dragon eingefangen und manuell angedockt wird. Auch das macht das ATV selbst. Dazu verfügt es über eine Reihe von Sensoren, die es ihm ermöglichen, die Station mit einer Präzision von weniger als 5 cm anzusteuern - bei einer Geschwindigkeit von 28.000 km/h.
Das ATV sei als einziger ISS-Versorger dazu in der Lage, die ISS autonom anzufliegen und automatisiert anzudocken, erklärt Volker Schmid, Leiter der Fachgruppe ISS beim DLR, im Gespräch mit Golem.de. Das mache das ATV zum komplexesten je gebauten Raumfahrzeug.
Zu sanft angedockt
"Das ATV ist in der Lage, potenzielle Fehler selbstständig zu erkennen, zu isolieren und zu beheben" , sagt Schmid. Falls dabei dennoch ein Fehler auftreten sollte, könnte das ATV im Notfall auch ferngesteuert andocken. Allerdings sei das bei keiner der bisherigen Missionen passiert. Tatsächlich sei das ATV schon fast zu gut, erzählt der DLR-Mitarbeiter: Das ATV-4 sei so sanft an die Station angeflogen, dass der Dockingmechanismus nicht gegriffen habe. Das ATV-4 musste dafür noch einmal Extraschub geben.
Vor dem Andocken an die ISS wird ATV-5 diese noch einmal umrunden, um ein neuartiges Lidar-System zu testen. ATV-5 ist mit neuen optischen Sensoren ausgestattet, die bei dem Dockingmanöver getestet werden sollen. Die Sensoren könnten beispielsweise bei künftigen Raumfahrtmissionen oder auch in Robotern eingesetzt werden.
Mehr Platz für die Besatzung
Ein ATV bleibt mehrere Monate an der Station angedockt. In der Zeit entladen die Astronauten das Modul und verstauen darin den Abfall aus der ISS. Außerdem nutzen sie das ATV gern als weiteren Raum, der mehr Ruhe und Privatsphäre bietet als der Rest der ISS. Nach dem Ende der Mission wird das ATV abgetrennt und verglüht schließlich beim Wiedereintritt in die Erdatmosphäre. Das ATV-5 erwartet das voraussichtlich Anfang 2015.
In der Planungsphase in den 1990er Jahren sei erwogen worden, das ATV als modulares System zu entwickeln, das neben Fracht auch Besatzungen zur ISS und wieder zurück transportieren kann. Technisch wäre das kein Problem gewesen, erzählt Schmid. Das sei allerdings an den Kosten gescheitert. So hätte dafür eine neue Startrampe inklusive nötiger Infrastruktur in Kourou gebaut werden müssen. Zudem hätte die Zuverlässigkeit der Trägerrakete Ariane für den Personentransport verbessert werden müssen. Die Esa-Mitglieder hätten sich aber nicht auf die Finanzierung einigen können.
Doch auch wenn die ATVs nicht für den Personentransport gebaut wurden, haben die Europäer damit Eindruck auch auf der anderen Seite des Atlantiks gemacht.
Riesenschritt der Europäer
Das ATV sei ein einzigartiges Raumfahrzeug. "Nie zuvor hat ein Raumfahrzeug mit einer solchen Masse automatisch an der ISS angedockt. Das war ein Riesenschritt" , sagt Schmid. Wegen dieser technischen Leistung hat die US-Raumfahrtbehörde National Aeronautics And Space Administration (Nasa) die Europäer zur Mitarbeit eingeladen.
Das Servicemodul für das Orion Multi-Purpose Crew Vehicle(öffnet im neuen Fenster) (MPCV) wird nämlich in Europa gebaut. Genauer gesagt in Bremen - dort, wo auch die ATVs gebaut wurden. Das Orion MPCV ist das Raumfahrzeug, mit dem die Nasa bemannte Missionen zu einem Asteroiden sowie zum Mars schicken will.
Es ist das erste Mal überhaupt, dass die Nasa andere mit dem Bau entscheidender Teile für ein Raumfahrtprogramm beauftragt. Das hat Nasa-Direktor Charles Bolden kürzlich bei einer Podiumsdiskussion während der Internationalen Luft- und Raumfahrtausstellung (Ila) noch einmal betont . Der erste Flug eines Orion MPCV ist für dieses Jahr geplant.
Europäische Wissenschaftler und Visionäre
Benannt hat die Esa(öffnet im neuen Fenster) die ATVs übrigens "nach großen europäischen Wissenschaftlern und Visionären, um die Bedeutung Europas in Wissenschaft, Technik und Kultur hervorzuheben" : Das 2008 gestartete ATV-1 trug den Namen des französischen Schriftstellers Jules Verne. 2011 flog ATV-2 , das nach dem deutschen Mathematiker und Astronom Johannes Kepler benannt war. Dem 2012 gestarteten ATV-3 lieh der italienische Kernphysiker Edoardo Amaldi seinen Namen.
2013 folgte ATV-4 , benannt nach dem Physiker Albert Einstein, der die Relativitätstheorie entwickelt hat. Es war mit einem Gewicht von knapp 21 Tonnen die schwerste Nutzlast, die eine Ariane 5 bisher ins All transportiert hat. Das letzte ATV-5 trägt seinen Namen zu Ehren von Georges Lemaître. Der belgische Theologe und Astrophysiker hat die Theorie aufgestellt, das Universum sei durch den Urknall entstanden.
Nachtrag vom 30. Juli 2014, 9:30 Uhr
Das ATV-5 ist am 29. Juli um 20:47 Uhr Ortszeit (30. Juli, 1:47 Uhr MESZ) gestartet. Der Raumtransporter bringt 6.602 kg Versorgungsgüter zur ISS - 2.681 kg Trockenladung sowie 3.921 kg Wasser, Treibstoff und Gase. Das ATV-5 soll am 12. August an der ISS andocken.