„Das kommende Jahr wird für uns die größte Herausforderung in der Geschichte der Internationalen Raumstation bedeuten”, prophezeite Bill Gerstenmaier, Projektmanager für die Internationale Raumstation (ISS, International Space Station) bei der NASA, im vergangenen Dezember. Er konnte nicht ahnen, auf welch tragische Weise er recht behalten würde.
Gerstenmaier meinte mit seiner Vorhersage die ambitionierten Pläne der US-Raumfahrtagentur NASA, fünf Spaceshuttles mit Astronauten zur ISS zu schicken, um dort komplizierte Bauarbeiten auszuführen. Insgesamt sollten in diesem Jahr 31 Männer und Frauen aus fünf Nationen die Station besuchen. Vor allem die Europäer fieberten dem Jahr 2003 entgegen, denn unter den Besuchern der ISS waren auch drei Astronauten der europäischen Weltraumagentur ESA eingeplant: Im April 2003 sollte der Spanier Pedro Duque, im Juli 2003 der Schwede Christer Fuglesang und im Oktober 2003 der Niederländer André Kuipers zur Raumstation starten.
Außerdem sind die Europäer gerade dabei, ihre drei wichtigsten ISS-Module fertig zu stellen: den Verbindungsknoten Node 2, das Weltraum-Forschungslabor Columbus und den Frachttransporter ATV (Automated Transfer Vehicle), der über sieben Tonnen Nutzlast ins All und von dort zurück zur Erde befördern kann. Alle drei Module sollen nach den bisherigen Plänen bis zum Herbst 2004 Teile der ISS werden. Doch derzeit ist dies alles infrage gestellt, weil sich das Jahr 2003 zum schwierigsten in der Geschichte der ISS entwickelt hat.
Begonnen hatte die Misere bereits im Dezember letzten Jahres, als die europäische Trägerrakete Ariane 5 Plus beim Start explodierte. Inzwischen konnte die ESA diese Scharte halbwegs auswetzen, denn die alte Ariane 5 startete im April 2003 problemlos – der pünktliche Start des Frachttransporters ATV ist damit wieder etwas wahrscheinlicher geworden. Weitaus tragischer war die Explosion der Columbia am 1. Februar 2003, bei der alle sieben Astronauten ums Leben kamen. Die NASA hat nach dem Unglück alle Shuttle-Flüge bis auf weiteres ausgesetzt.
Vorerst sind es nur die Russen, die mit ihrer Sojus-Kapsel Menschen und mit dem unbemannten Versorgungsraumschiff Progress Material zur ISS fliegen können. „Gerade jetzt, wo wir die Russen am meisten brauchen, haben sie sich als außergewöhnlich verlässlich erwiesen”, lobte Sean O’Keefe, Chef der NASA, die ehemals schärfsten Konkurrenten in der Weltraumfahrt. „Aufbau und Betrieb der Internationalen Raumstation gehen weiter – wegen des russischen Engagements.” Dennoch sind deutliche Abstriche nötig: Weil der Progress-Frachter weniger Gewicht als das Spaceshuttle zur Raumstation transportieren kann – nur gut zwei statt zwölf Tonnen –, wurde die Besatzung der ISS auf zwei Personen reduziert.
Die verbliebenen drei Spaceshuttles der NASA bleiben so lange im Hangar, bis die Ursache des Columbia-Unglücks ermittelt ist. Und das kann dauern: Nach der Explosion der Challenger Anfang 1986 vergingen fast drei Jahre, bis erneut ein Shuttle startete. „ Wir sind auf Gedeih und Verderb auf das Shuttle angewiesen, denn sowohl Node 2 als auch Columbus können nur mit ihm zur ISS gebracht werden”, sagt Ernst Messerschmid, Leiter des europäischen Astronautenzentrums der ESA in Köln. „Jetzt gilt es, rasch wieder zur Normalität zurückzufinden und die Flüge des Spaceshuttles fortzusetzen.” Da die NASA das Unglück der Columbia forciert aufarbeitet, rechnet Messerschmid noch in diesem Jahr mit der Wiederaufnahme der Shuttle-Flüge.
Der Optimismus ist berechtigt, denn anders als nach der Challenger-Katastrophe, als bei der NASA sprichwörtlich „ Schweigen ist Gold” angesagt war, diskutiert die Behörde den Absturz der Columbia kritisch und offen. Schwere Anschuldigungen belasten die NASA, weil bereits kurz nach dem Start der Columbia klar war, dass dabei ein Flügel des Shuttles beschädigt worden war. NASA-Experten hatten daraufhin auf die Risiken beim Wiedereintritt in die Erdatmosphäre hingewiesen – doch es wurde nichts unternommen. Trotz der schweren Vorwürfe agieren die Krisenmanager um Sean O’Keefe besonnen und unternehmen jede Anstrengung, um die Spaceshuttles wieder in den Weltraum zu bringen. Doch was passiert mit den fünf abgesagten Flügen für 2003? Welches Shuttle übernimmt die Flüge der Columbia, und wann heben die europäischen ISS-Module von der Erde ab?
„Es gibt keinen Zweifel daran, dass die NASA ihrer Verpflichtung nachkommt und Node 2 sowie Columbus nicht viel später als ursprünglich vereinbart zur ISS befördert”, ist Messerschmid überzeugt. „Ich gehe davon aus, dass Ende 2004 das Columbus-Labor ein Teil der Internationalen Raumstation sein wird.” Die fünf Shuttle-Flüge, die für 2003 abgesagt wurden, können nach Ansicht des deutschen Ex-Astronauten später nachgeholt werden oder teilweise ganz entfallen. Bevor das nächste Spaceshuttle startet und die Aufbauarbeiten der ISS weitergehen, wird auf der Raumstation nur ein Notprogramm absolviert. So erreichten im Mai 2003 der Russe Juri Malentschenko und der Amerikaner Edward Tsang Lu als Crew Nummer sieben die ISS und lösten die beiden Amerikaner Ken Bowersox und Don Pettit sowie den Russen Nikolai Budarin ab.
Zum ersten Mal in der Raumfahrtgeschichte – abgesehen von dem Privatraumfahrer Dennis Tito – flogen amerikanische Astronauten mit einer Sojus-Kapsel zur Erde zurück. Und prompt kam es zu einem Zwischenfall: Beim Landeanflug versagte ein elektronisches Steuerungsmodul. Die drei Astronauten landeten hart, aber heil in der kasachischen Wüste – gut 400 Kilometer vom vorgesehenen Landepunkt entfernt. Malentschenko und Lu müssen sich derweil auf ein spartanisches halbes Jahr auf der ISS einstellen, da der Raumtransporter Progress nur die notwendigsten Dinge zu der Station bringen wird. Im Oktober muss die nächste Sojus starten, denn die an der ISS angedockte Raumkapsel wird aus Sicherheitsgründen alle sechs Monate ausgetauscht. Sie ist nicht nur Weltraumtaxi zur ISS, sondern dient auch als Rettungsvehikel. Bei einem Notfall auf der Raumstation, etwa bei einem Brand oder Meteoriteneinschlag, kann eine dreiköpfige Besatzung mit der Sojus zur Erde flüchten.
Gleichzeitig mit dem Austausch der Sojus-Kapsel wird auch die Besatzung der Station ausgewechselt. Im Oktober übernehmen der Russe Alexander Kaleri und der Amerikaner Michael Foale den „ Hausmeisterdienst” auf der ISS: Sie überprüfen und putzen kontinuierlich alle ISS-Bauteile – angefangen von der Toilette bis hin zur Ausstiegsluke. Insbesondere die Elektronik an Bord der Station ist hochsensibel und muss akribisch überwacht werden. Hinzu kommt, dass in der Schwerelosigkeit selbst Schlafen, Essen, Trinken und Waschen viel Logistik erfordern.
Den dritten Platz in der Sojus soll der ESA-Astronaut Pedro Duque für einen Kurzbesuch auf der Raumstation erhalten – damit wäre in diesem Jahr zumindest ein Europäer zur ISS geflogen. Insgesamt hätten mit ihm 5 statt 31 Raumfahrer den Vorposten der Menschheit im All besucht.
Die Notbesatzung stellt zwar den Betrieb der ISS als Weltraumstation sicher, aber für Experimente oder gar für den Ausbau der Station bleibt kaum Zeit übrig. Und je länger dieser Stillstand anhält, desto schwieriger wird vor allem die finanzielle Situation für die internationalen Partner der ISS. „ Es wäre eine Ironie des Schicksals, wenn gerade jetzt die ISS in Frage gestellt würde, wo sich die internationalen Partner nach den drastischen Budgetkürzungen der NASA vor zwei Jahren über die zukünftige Nutzung und Finanzierung der ISS geeinigt haben”, sagt Ernst Messerschmid.
Im Herbst 2001 hatte eine unabhängige Kommission der US-Regierung die massiven Kostenüberschreitungen bei der NASA unter die Lupe genommen. Die Experten kamen zu dem Schluss, dass umgerechnet rund vier Milliarden Euro eingespart werden müssten. Betroffen war davon unter anderem das Projekt CRV (Crew Rescue Vehicle) – es wurde gestoppt. Das CRV war geplant als Weiterentwicklung des Raumfliegers X-38 für die Rettung einer siebenköpfigen ISS- Crew und sollte für rund zwei Milliarden Euro entwickelt werden.
Ohne CRV bleibt nur die Sojus als „Rettungsboot” übrig. Das bedeutet, dass maximal drei Astronauten auf der ISS leben können und wissenschaftliches Arbeiten damit nur sehr eingeschränkt möglich ist. Denn eine dreiköpfige Crew benötigt mehr als 80 Prozent ihrer Arbeitszeit dafür, um die Funktionstüchtigkeit der Station zu garantieren. Ein weiterer Ausbau der ISS hätte dann keinen Sinn – Columbus würde besser auf der Erde bleiben.
„Der Verzicht auf das CRV war für uns eine völlig unbefriedigende Situation. Deshalb haben sich alle Partner im vergangenen Dezember in Tokio getroffen, um eine Lösung zu finden” , berichtet Messerschmid. „Mit ausdrücklicher Bestätigung der USA wurde beschlossen, dass ab 2006 oder 2007 eine zweite Sojus-Kapsel als Rettungsschiff an die ISS andockt, wodurch sechs Astronauten auf der ISS leben und arbeiten können.” Noch ist nicht endgültig geklärt, wer die zweite, rund 65 Millionen Euro teure Sojus-Kapsel finanziert. Es werden wohl die Amerikaner sein, weil sie aufgrund ihrer Budgetkürzung diese Entscheidung erforderlich gemacht haben. Unabhängig davon hat die NASA zugesagt, bis 2010 ein neues Rettungsfluggerät namens „Orbital Space Plane”, kurz OSP, zu bauen. Dieser Raumgleiter soll sechs Astronauten Platz bieten und dann die beiden Sojus-Kapseln als Rettungsboote ablösen. Ab 2012 soll OSP auch die Spaceshuttles ersetzen und als Vehikel für bemannte Raumflüge zur ISS dienen.
Aber selbst wenn die neue ISS-Planung mit einer zweiten Sojus-Kapsel funktioniert, hat die Geschichte doch einen Haken – und zwar für das europäische Forschungslabor Columbus, das laut Messerschmid ab Ende 2004 im All sein soll: Da mit der Fertigstellung der zweiten Sojus frühestens Ende 2006 zu rechnen ist, würde Columbus mindestens zwei Jahre verwaist bleiben. „Zwar können auch mit nur drei Astronauten an Bord der ISS Experimente mit automatischen Anlagen durchgeführt werden”, sagt Dr. Detlev Hüser, Direktor für Vorentwicklung und Marketing Mikrogravitationsanlagen bei der OHB System AG in Bremen. Doch für eine intensive wissenschaftliche Nutzung des Columbus-Labors werden sechs oder sieben Astronauten benötigt.
Als wissenschaftliche Plattform für Experimente in der Schwerelosigkeit – genauer gesagt in der Mikrogravitation – ist die ISS nicht zu ersetzen. Denn sie bietet die Chance, Experimente über einen langen Zeitraum laufen zu lassen und auch zu wiederholen. „Die Wissenschaftler benötigen die ISS, um ihre Grundlagenforschung in der Materialforschung, Medizin, Biochemie oder Biologie voranzutreiben”, sagt Prof. Ulrich Walter vom Institut für Raumfahrttechnik der Technischen Universität München, der 1993 bei der D2-Mission selbst als Astronaut an Bord des Spaceshuttles war. Bei der Auswahl der Experimente im All gelten strenge Kriterien, wie Walter betont: „Damit Wissenschaftler Forschungszeit auf der ISS erhalten, müssen sie nachweisen, dass ihre Arbeiten wichtige Fragen der Grundlagenforschung beantworten können.” Doch nicht nur die Grundlagenforschung wird auf der ISS vorangetrieben. Künftig sollen sich die Türen des Weltraumlabors auch für angewandte Forschungsprojekte der Industrie öffnen.
Um die Brücke zwischen dem schwerelosen Werkzeug ISS und den Anforderungen der Industrie zu schlagen, hat das DLR (Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt) die Initiative PIN ins Leben gerufen. Das Kürzel steht für „Promotion industrieller Nutzer der ISS”. „Früher konnte die Industrie nur huckepack mit der Wissenschaft in die Schwerelosigkeit gelangen”, sagt Peter Bütfering, Projektmanager von PIN. „Das führte zu Interessenkonflikten, beispielsweise in der Materialforschung. In diesem Bereich untersuchen Wissenschaftler in der Regel komplexe technische Legierungen, während für die Industrie oft andere Fragen wichtig sind. Sie möchte beispielsweise nur den Härtungsprozess von einem einfachen Aluminiumguss besser verstehen, um effizientere Produktionsprozesse zu entwickeln.”
Wichtig bei PIN ist, dass die Industrie stufenweise an die Forschung in der Schwerelosigkeit herangebracht wird, angefangen bei Parabelflügen mit Flugzeugen bis hin zur ISS. Dabei ist klar: Ein Unternehmen investiert nur dann in die Forschung im All, wenn es glaubt, die Ergebnisse auch gewinnbringend nutzen zu können. Doch auf absehbare Zeit wird die industrielle Nutzung der ISS nur ein kleines finanzielles Zubrot für die bemannte Raumfahrt liefern. Das betrifft auch den Technologietransfer, also den Verkauf technologischer Entwicklungen aus der Raumfahrt, sowie generell die Vermarktung der Marke „ISS”. So haben die europäischen Raumfahrtunternehmen seit 1991 aus dem Technologietransfer gerade mal etwa 25 Millionen Euro eingenommen. Für deutlich mehr Umsatz sorgten die Ausflüge der beiden Weltraumtouristen Dennis Tito und Mark Shuttleworth. Sie brachten den Russen geschätzte 40 Millionen Euro in die Kasse. Doch angesichts der vielen Milliarden Euro, die die Raumfahrt kostet, ist das nicht mehr als der berühmte Tropfen auf den heißen Stein. In erster Linie wird die Raumfahrt auch weiterhin von der Allgemeinheit über Steuergelder finanziert werden müssen.
„Die ISS ist eine kulturelle Leistung der Menschheit und darf nicht nach betriebswirtschaftlichen Maßstäben beurteilt werden. Sie ist vergleichbar mit den Pyramiden oder Kathedralen, die wir heute als kulturelle Leistungen schätzen, die aber auch nie lebenswichtig waren”, sagt Ulrich Walter. „Welchen gesellschaftlichen oder kulturellen Nutzen die Internationale Raumstation bringt, wird die Menschheit wohl erst in einigen Jahrzehnten beurteilen können”, fügt der ehemalige Astronaut hinzu. Doch Walter hat dafür schon heute einen Wunsch: „Ich hoffe, dass die ISS als Sprungbrett für die erste bemannte Mission zum Mars in die Geschichte eingehen wird.”
KOMPAKT
•Derzeit wird auf der Internationalen Raumstation ISS lediglich ein Notprogramm absolviert. Die Besatzung wurde auf zwei Mann reduziert.
•Durch den Bau einer weiteren Sojus-Kapsel soll ausreichend Transportkapazität für die Rettung von bis zu sechs Personen geschaffen werden.
•Ein neues Fluggerät soll ab 2010 die russischen Sojus-Raumschiffe und die amerikanischen Spaceshuttles beim Transport von Menschen und Material zwischen Erde und ISS ablösen.
Mikrogravitation und Schwerelosigkeit
Die Gravitation oder Schwerkraft geht von allen Massen aus und bewirkt, dass diese sich gegenseitig anziehen. Das sichert uns den Verbleib auf der Erde, führt aber auch zu Problemen bei industriellen Prozessen, wie der Züchtung von Kristallen oder der Herstellung von Legierungen. Auch beim Studium physikalischer, chemischer oder biologischer Vorgänge wäre es oft wünschenswert, die Gravitation abschalten zu können. Zwar ist das prinzipiell nicht möglich, aber man kann die Wirkung der Gravitation kompensieren – etwa beim Sprung vom Zehn-Meter-Brett im Schwimmbad. Dabei wirkt für etwas mehr als eine Sekunde eine sehr schwache so genannte Mikrogravitation auf den Springer.
Für wissenschaftliche Experimente werden möglichst lange Zeiten mit Mikrogravitation benötigt: Beim freien Fall in einem Fallturm sind das mehrere Sekunden, beim Parabelflug in einem Flugzeug oder einer Höhenrakete einige Minuten. Die Krönung sind Experimente an Bord des Spaceshuttles oder der ISS. Auch hier herrscht eine „kompensierte” Schwerkraft durch den freien Fall um die Erde, bei dem sich ein Patt zwischen der nach außen wirkenden Zentrifugalkraft und der Anziehungskraft der Erde ergibt.
Die Schwerelosigkeit in der ISS hat also nichts damit zu tun, dass die Raumstation weit von der Erde entfernt ist, sondern vielmehr mit ihrem rasanten Flug durchs All. Ein gegenüber der Erde ruhender Astronaut von stattlichen 80 Kilogramm würde in Höhe der ISS-Umlaufbahn immer noch rund 70 Kilogramm auf die Waage bringen. In der Raumstation aber schwebt er – durch die Zentrifugalkraft – „schwerelos”. Er erfährt nur noch ein Millionstel der normalen Erdbeschleunigung, sein 80-Kilogramm-Körper „wiegt” nur noch ein paar Zehntel Gramm.
Einen kleinen Beitrag zu dieser Mikrogravitation leisten auch die Bewegungen der anderen Astronauten und die schwache Abbremsung der Station durch die Reibung in der Erdatmosphäre.
Zahlen und Fakten
Die Idee für eine neue Raumstation nach Skylab und Mir ist schon alt. Bereits vor 20 Jahren wollte der damalige US-Präsident Ronald Reagan innerhalb von zehn Jahren die Raumstation Freedom ins All bringen. Damals veranschlagte er acht Milliarden Dollar für das Projekt. Doch die Kosten liefen der NASA davon und nach vielen Änderungen der Pläne wurde 1993 das internationale Kind ISS geboren.
Auch hier drehte sich die Kostenspirale immer weiter: Inzwischen wurden bereits über 30 Milliarden Euro ausgegeben, am Schluss werden es wohl weit über 100 Milliarden Euro sein. Den Löwenanteil der Station finanzieren die USA: Sie tragen rund zwei Drittel der Kosten. Die Russen berappen etwa zehn Prozent. Die Europäer übernehmen etwa 9 Prozent der Kosten, wovon Deutschland mehr als 40 Prozent beisteuert. Zudem ist Japan mit über 12 Prozent und Kanada mit fast 3 Prozent an der ISS beteiligt. Der Bau der ISS begann am 20. November 1998. Inzwischen ist die Station zu einem Geflecht von Modulen und Solarzellen angewachsen, das rund 150 Tonnen schwer ist. Bis 2008 soll die ISS endgültig fertig sein. Sie ist dann etwa so groß wie ein Fußballfeld, rund 450 Tonnen schwer und besteht aus sechs Forschungsmodulen, zwei Wohneinheiten, drei Verbindungsknoten, vier Versorgungsmodulen und drei Roboterarmsystemen. Geplant ist, dass die ISS bis zum Jahr 2020 betrieben wird. Die erste Crew kam am 31. Oktober 2000, seither war die Station immer besetzt. Insgesamt waren bisher 121 Menschen an Bord der ISS – 20 davon für einen längeren Aufenthalt. Zu den Kurzbesuchern zählten auch die beiden Weltraumtouristen Dennis Tito und Mark Shuttleworth.
Roland Brutscher
