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Spacelab – Deutschlands Weg ins All



 Spacelab-Modul im All
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Als am 28. November 1983 die Triebwerke der Raumfähre Columbia (Mission STS-9) gezündet wurden, verkündete das markerschütternde Röhren der Raketenmotoren den Beginn der bemannten, europäischen Raumfahrt: Erstmals startete Spacelab ins All. Mehr als fünf Jahre hatte der deutsche Astronaut Ulf Merbold für den Flug trainiert. Mit dem Abheben von der Startrampe 39 A im Kennedy Space Center war er als erster ESA-Astronaut unterwegs in die Erd-Umlaufbahn.

Bei Spacelab handelte es sich um das ehrgeizigste Projekt der Weltraumwissenschaften, das bis dahin durchgeführt worden war. Allein auf seinem ersten Flug vom 28. November bis 8. Dezember 1983 trug es mit seinen 71 Experimenten vom Gewicht her mehr Instrumente an Bord als alle europäischen Satelliten zuvor. Noch nie wurden so viele Untersuchungen während eines einzigen Raumflugs unternommen.

Neue Chancen für Europa

 1983 - Ulf Merbold bei der Spacelab-Mission
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In der deutschen und europäischen Raumfahrt waren die 1970er-Jahre geprägt vom Einstieg in die bemannte oder – korrekter – astronautische Raumfahrt. Am 5. Januar 1972 verkündete US-Präsident Richard Nixon die Entscheidung, einen gänzlich neuen Typ eines Raumtransportsystems, das spätere Spaceshuttle, zu entwickeln. Mit ihm sollte es möglich sein, circa 30 Tonnen Nutzlast in der Ladebucht von fünf Metern Durchmesser und fast 25 Metern Länge in den Erdorbit zu bringen. Ein gewaltiger Raum für ein Labor, oder wie es zuerst hieß, Sortie Lab. Im Vergleich dazu: Damals wog der größte ESRO (European Space Research Organization)-Wissenschaftssatellit rund 600 Kilogramm. Dies eröffnete Europa neue Chancen. 1973 schlossen die NASA und die ESRO einen Vertrag zum Bau des Spacelab durch die Europäer. Die Vereinbarung sah vor, dass Europa eine Flugeinheit, ein Engineering-Modell und zwei Sätze Bodenausrüstungen für ein Raumlabor liefern sollte. Besonders Deutschland wollte sich für dieses Vorhaben einsetzen. Von einem starken Engagement versprach sich die Bundesregierung eine Erweiterung der deutschen Kompetenzen, neues Knowhow im Management internationaler Raumfahrtprogramme und – erstaunlicher Weise kaum unterstützt durch die in der Raumfahrt arbeitenden Forschungsgesellschaften – eine führende Position bei der Erschließung des neuen Bereichs der Mikrogravitationsforschung.

Es muss durchaus als in der Politik viel zu selten anzutreffender Mut hervorgehoben werden, neue wissenschaftliche und technologische Möglichkeiten zu eröffnen, indem Infrastruktur kreativ erweitert wird. Hierdurch gelang es der Bundesrepublik Deutschland erstmals, in einem wesentlichen Bereich der europäischen Raumfahrt eine führende Rolle mit eigenem Profil einzunehmen. Dennoch: Nicht die Weltraumwissenschaft, sondern die Weltraumpolitik war der ausschlaggebende Grund für die starke deutsche Beteiligung beim europäischen Weltraumlabor Spacelab: Die Regierung Brandt wollte den USA neben der neuen deutschen Ostpolitik die fortgesetzte Westbindung demonstrieren.

Unbekanntes Land  

 1993 - Hans Schlegel bei der D-2 Mission
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Für 26 Shuttle-Flüge in 24 Monaten musste das Spacelab ausgelegt werden, sodass es innerhalb von 160 Stunden eine neue Nutzlast aufnehmen konnte und nach 30 weiteren Stunden wieder einsetzbar war. Daher auch der modulare Entwurf mit herausfahrbaren Experimentschränken. Neben den technologischen Herausforderungen gab es aber ein weiteres Problem. Es existierte zu diesem Zeitpunkt keine Nutzergemeinde. Die möglichen Nutzer mussten vom Wert, unter Schwerelosigkeit zu experimentieren, erst noch überzeugt werden. Das mit der Entwicklung des Spacelab beauftragte ESRO-Team und seine mehr als 50 Unterauftragnehmer in Europa mussten sich bis dato ungekannten Herausforderungen stellen. Nie wurde in Europa ein bemanntes Raumlabor gebaut, nie vorher waren Managementverfahren, Spezifikationen und Kontrollverfahren so komplex. Oft stand die Mannschaft am Scheideweg, hatte bis zu 40 Prozent Kostenüberläufe und drei Jahre Zeitverzug. Doch Europa hielt durch, bewies den USA seine Kompetenz.

Eine bewohnbare Tonne – vollgepackt mit Instrumenten

Hauptziel der ersten Spacelab-Mission STS-9 war es, das europäische Labor im Weltraum zu erproben. Spacelab war als ein fünfzigfach wieder verwendbares, modulares Gerät konzipiert. Im Prinzip handelte es sich um einen Baukasten, der verschiedene Elemente enthielt. Je nachdem, welche Experimente durchgeführt werden sollten, konnten die Bausteine auf vielfältige Weise zusammengestellt, aus- und wiedereingebaut werden. So konnte die Plattform für die verschiedensten Nutzlasten optimal gestaltet werden. Die wichtigsten Elemente waren das „Modul“, eine Art bewohnbarer Tonne von sieben Metern Länge und mehr als vier Metern Durchmesser, und die „Paletten“. Bei letzteren handelte es sich um u-förmige Elemente von drei Metern Länge, die wie das Modul in der Ladebucht des Shuttle untergebracht waren. Sie sollten jene wissenschaftlichen Instrumente aufnehmen, die für den Einsatz im freien Weltraum geplant waren, wie Teilchendetektoren, Ultraviolett- Teleskope, Röntgenspektrometer oder Antennen. Aus dem Modul heraus konnten diese per Fernsteuerung bedient werden.

 1997 - Reinhold Ewald bei der Mission MIR
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Die Konfiguration des Spacelab während der ersten Mission Spacelab 1 bestand aus einem Modul und einer Palette. Konstruktive Besonderheit: Für den Wiedereintritt des Space Shuttle in die Erdatmosphäre war es wichtig, dass der Schwerpunkt richtig gewählt wurde. Um dies zu gewährleisten, mussten Palette und Modul im hinteren Teil des Laderaumes eingebaut werden. Die Folge war, dass ein langer Tunnel notwendig wurde, um überhaupt in das Spacelab zu gelangen. Vieles von dem, was an Regeln und Prozeduren bei der Entwicklung und beim Bau des Spacelab entwickelt wurde, hat Eingang gefunden in die Verfahren, nach denen bis heute in Deutschland, beim DLR und in Europa Weltraumgeräte entwickelt und gebaut werden. Erst mit Spacelab wurde der Shuttle vom Raumtransporter zu einem Trägersystem für wissenschaftliche Untersuchungen im Weltraum.

Raumfahrt und Politik

Obwohl seitens der deutschen Regierung stets betont wurde, dass bei der Entscheidung für Spacelab der gesellschaftliche, wissenschaftliche und wirtschaftliche Nutzen im Vordergrund stehen würde, konnte der Zugang zu dem erwarteten Nutzen des Spacelab kaum sichergestellt werden: Über die im „Memorandum of Understanding“ festgeschriebene europäische Beteiligung beim Erstflug des Raumlabors hinaus konnte der weitere Zugriff auf das System nicht vertraglich gesichert werden, ebenso wenig wie der Zugriff auf sich eventuell aus Experimenten ergebende wirtschaftliche Anwendungen. Der erhoffte große Schritt für die transatlantische Raumfahrt-Kooperation war Spacelab – entgegen den Bekundungen von Regierung und Industrie – also nicht. Für die Politik selbst aber war der Beschluss zum Bau des Moduls von kaum zu unterschätzender Bedeutung: Spacelab war der Einstieg in die astronautische Raumfahrt, welcher der Forschung und Technik die Betätigung auf diesem komplexesten Gebiet der Raumfahrt eröffnete.

Rückschlag durch das Challenger-Unglück

 1983 - Spaceshuttle Columbia bringt das Spacelab ins All
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Ohne einen Träger für eigene Astronauten zu entwickeln, sollte es der ESRO/ESA dank der Hartnäckigkeit der Bundesregierung gelingen, Zugang zu eigenen bemannten Missionen zu erlangen – bei der restriktiven Technologiepolitik der USA ein, wenn auch teuer erstandenes, Meisterstück der internationalen Politik. Die größte Schwäche des Raumlabors lag in seiner einseitigen Koppelung an das US-Shuttle und damit an dessen unbeeinflussbare Planung durch die NASA. Deren vorläufiger Programmstop nach der Explosion der Challenger im Jahr 1986 blockierte auch die Nutzung des Spacelab bis in die 1990er-Jahre hinein. Die Folge war, dass letztendlich kein Flug des Raumlabors von der ESA und nur zwei von deutscher Seite durchgeführt werden konnten. Denn als die Shuttles wieder einsatzbereit waren, bereitete sich Europa bereits auf weitere Großprojekte vor, und das abrupte Ende des Kalten Krieges änderte die Situation in der internationalen Raumfahrt fundamental. Die daraus resultierende geringe Flugfrequenz des Spacelab ließ aber seine Attraktivität für die auf regelmäßige Messreihen setzende Forschung weitgehend schwinden.

Von den 50 Flügen, die Spacelab absolvieren sollte, sind nur 16 übrig geblieben. 110 Astronauten sind mit ihm geflogen, darunter Ulf Merbold bei Spacelab 1 und IML 1, Ernst Messerschmid und Reinhard Furrer auf D1 sowie Ulrich Walter und Hans Schlegel auf D2. Spacelab war der Ausgangspunkt für die Weltraumstation ISS mit dem europäischen Labor Columbus, entwickelt und gebaut von dem gleichen deutschen Team, das auch Spacelab gebaut hatte. Bis 1998 blieben die beiden lediglich für eine zehnjährige Lebensspanne ausgelegten Labormodule (FM1 und FOP) im Einsatz. Häufiger wurden allerdings die extern in der Ladebucht des Shuttles integrierten Forschungspaletten genutzt. 181 All-Tage zählten die Forschungseinrichtungen während dieser Zeit, 110 Astronauten ermöglichten sie die Arbeit an 720 Experimenten, zuletzt bei der überaus erfolgreichen Neurolab-Mission im April 1998.

Von Spacelab zu Columbus


Das deutsche Engagement und die in den letzten Jahren gemachten Erfahrungen auf bemannten Flügen mit dem Shuttle und zur russischen Mir-Station waren die Grundlage für den europäischen Entschluss, sich mit einem Raumlabor am internationalen Raumstationsprogramm zu beteiligen. Das Columbus-Programm wurde 1987 von der ESA beschlossen. Es beinhaltete drei Vorschläge: die frei fliegende Experimentalplattform MTFF (Man Tented Free Flyer), die zur Wartung an die Station andocken sollte, das Attached Pressurized Module (APM) und die Plattform für ein polaren Orbit (PPF). Mit Beginn der Studien wurde auch ein Service-Modul untersucht, das zum Astronautentransport zwischen Station und MTFF dienen sollte. Auf Grund der sich abzeichnenden hohen Kosten für Entwicklung und Lieferung der drei Flugkonfigurationen und ihrer Bodengeräte im Angebot der Industrie aus dem Jahr 1989 und infolge der politischen Diskussionen blieb nur das Attached Pressurized Module übrig. Es wurde Columbus genannt.

Wegen italienischer Wünsche und auf französisches Drängen hin wurde 1994 die Firma Eurocolumbus von DASA, Alenia und Matra mit Hauptsitz in Bremen gegründet. Jedoch zeigte sich, dass die Managementstruktur nicht funktionsfähig war und es wurde kurze Zeit später das klassische Konzept mit nur einem Hauptauftragnehmer wiederbelebt. Dabei wurde die Verantwortung für das Columbus- Gesamtsystem zwischen Italien (Alenia) und Deutschland (DASA) geteilt. Später stellte sich heraus, dass auch diese Kompetenzteilung sowohl den Zeitplan als auch die Kosten des Programms negativ beeinflusste.

Trotz aller Probleme wurde das Projekt Columbus erfolgreich abgeschlossen. Am 2. Mai 2006 erfolgte die Übergabe an die ESA. Am 27. Mai wurde das Modul am Flughafen Bremen in einen Airbus Beluga verladen und einen Tag später begann der Transport zum Kennedy Space Center (KSC). Am 30. Mai traf es dort ein. Die US-Raumfähre Discovery soll Columbus auf Flug STS-122 zur ISS bringen. Mit an Bord wird der deutsche ESA-Astronaut Hans Schlegel sein. Der Start ist – nach mehrmaligen Terminverschiebungen – derzeit für den 6. Dezember 2007 geplant.

Die Autoren Dr. Niklas Reinke und Andreas Schütz sind in der DLR-Unternehmenskommunikation tätig.


Created: 08/12/2007 13:00:00
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