Columbus Blog | 28. Januar 2016 | von Tom Uhlig | 1 Kommentar

Bad Vibes

ESA-Astronaut Tim Peake an Bord der ISS

Man muss nicht Luft- und Raumfahrt studiert haben, um bei uns im Flight Control Team mitarbeiten zu können. Ich zum Beispiel bin Physiker - und habe in der Elektronenmikroskopie geforscht, wo man sich kleinste Teilchen, bis hinunter auf das atomare Niveau anschauen kann. Um die riesige, raumfüllende und sehr teure "Maschine", die hierfür nötig ist, alleine bedienen zu dürfen mussten wir Diplomanden damals an der Uni in Regensburg zunächst einen "Führerschein" (und dafür eine schöne Aufnahme von Siliziumatomen) machen. Das Mikroskop so an seine Auflösungsgrenzen zu treiben ist nicht einfach - die elektromagnetischen Linsen müssen perfekt justiert, die Probe gut beschaffen, das Vakuum gut, die Temperatur stabil sein (flüssiger Stickstoff sorgt für entsprechende Kälte) und vor allem: Vibrationen sind ein "no go": Unser Mikroskop war dafür extra auf einem tonnenschweren Sockel im Keller der Uni montiert, komplett vom Gebäude entkoppelt. Schon ein schwungvoller Studentenkollege auf einer Treppe irgendwo im Gebäude hätte sonst meine "Führerscheinprüfung" zunichte gemacht. Manche Labore, wie das der Elektronenholografiekollegen aus Dresden, sind daher auch aus der Stadt mitten in den Wald gezogen, um nicht durch die "Vibrationen der Stadt" gestört zu werden. Selbstverständlich ist auch absolute Ruhe im Raum erforderlich - ein Elektronenmikroskop ist ein hochempfindliches Mikrofon, aber im negativen Sinne...

Wer hätte gedacht, dass die Raumstation, die schwerelos um die Erde driftet, mit ähnlichen Problem zu kämpfen hat? Wir sprechen genau aus diesem Grund nicht von Schwerelosigkeit an Bord der ISS, sondern von Mikrogravitation, also von einer Schwerkraft, die um mehrere Größenordnungen kleiner ist als auf der Erde. Denn freilich wirkt die Erdanziehung auch auf Flughöhe der ISS noch beinahe unvermindert - aber die ISS bewegt sich sozusagen mit einer Geschwindigkeit auf ihrer Bahn, sodass die Fliehkraft die Anziehungskraft genau kompensiert. Freilich gilt dies exakt nur für den Schwerpunkt, sodass bei einer riesigen Struktur wie der Raumstation kleinste, nicht kompensierte Kräfte auftreten, je weiter man sich vom Schwerpunkt entfernt. Dazu kommen auch Effekte wie die Abbremsung durch die Atmosphäre - jeder kennt vom Autofahren, dass Bremsen in Beschleunigungskräften resultiert. Und dann eben Vibrationen. Die Raumstation ist eine hochkomplexe Maschine, auf der Pumpen laufen, Ventilatoren sich drehen, Menschen und Roboter sich hin- und herbewegen. All das führt zu Vibrationen in den verschiedensten Frequenzbereichen - und intuitiv ist klar, dass Schwingungen sich auch am stärksten auswirken, je mehr man sich vom Massenzentrum der Station entfernt.

Im Columbus-Modul der ISS sind daher die Experimentschränke auch entsprechend ihrer Empfindlichkeit gegen "Störungen des micro-g environments" angeordnet: Alles was sehr sensibel ist, liegt in der Nähe der Eingangsluke, über die Columbus mit dem Rest der ISS verbunden ist, also an der dem Massenzentrum naheliegendsten Seite: Hier untersuchen wir Flüssigkeiten in der Schwerelosigkeit oder züchten empfindliche Kristalle. Auf der gegenüberliegenden Seite von Columbus findet dagegen die weniger sensible Forschung statt: Hier haben wir die Racks eingebaut, die sich mit der menschlichen Physiologie befassen - ob die Schwerelosigkeit und Vibrationsarmut bei metabolischen Prozessen im Körper perfekt ist oder nicht, ist nicht von entscheidender Bedeutung für die Experimente.

In der Zukunft soll allerdings auf der Außenplattform von Columbus - auf der weniger günstigen Seite also - ein empfindliches Experiment installiert werden: Das Atomic Clock Ensemble in Space (ACES) [http://wsn.spaceflight.esa.int/docs/others/aces_flyer.pdf]. Dieses soll neue, hochpräzise Atomuhren unter Weltraumbedingungen testen, sowie - wie meistens, wenn hochpräzise Uhren schnell oder "schwerelos" fliegen - Einsteins Theorien verfeinern.

Bevor das Experiment geflogen wird, wollen wir freilich möglichst genaue Werte über die Mikrogravitationsbedingungen am zukünftigen Installationsort bekommen. Deswegen haben wir Tim Peake heute eine erste Vorbereitungsarbeit auf seinen Stundenplan gepackt. Zunächst musste er in Columbus etwas umräumen, um Zugang zum "end cone"-Bereich zu haben. Dann holte er einen der Space Acceleration Measurements System (SAMS)-Sensoren aus dem japanischen Modul, um ihn dann ganz hinten in Columbus an der Struktur des europäischen Labors zu befestigen. Dieses Sensorsystem erlaubt die Messung von Beschleunigungen, Kräften und Vibrationen und wird uns in den kommenden Wochen wertvolle Daten liefern. Unser Team verfolgte Tims Arbeiten über die Kamera - dank der guten Vorbereitung konnte er seine Aufgabe ohne Komplikationen und ohne Fragen zügig erledigen.

In Kürze wird dann die Messreihe beginnen und den Weg dafür ebnen, dass an Columbus bald die Uhren zu ticken beginnen. Dann "läuft die Zeit" - wie auch immer man das interpretieren will...

Quelle: NASA
ESA-Astronaut Tim Peake muss zuerst etwas aufräumen, bevor er den SAMS-Sensor an der Hinterwand von Columbus installieren kann.
Columbus Blog | 22. Dezember 2015 | von Tom Uhlig

Hilfe, es weihnachtet sehr!

Eigentlich wollte ich diesen Blog mit "Britannia rules space" beginnen - in Abwandlung eines Spruchs, den wir im Geschichtsunterricht thematisiert hatten: "Britannia rules the waves"... Denn wir haben wieder einen Europäer an Bord seit letzter Woche: Tim Peake, der erste Astronaut seiner Majestät. Das erste Mal hört man das typisch britisch-vornehme Englisch auf den Space-to-Ground-Funkkanälen. weiterlesen

Columbus Blog | 19. November 2015 | von Tom Uhlig

Nach Hause telefonieren…

In einem Nebenzimmer des Col-CC läuft die Videokonferenz mit Astronaut Volkov
Quelle: DLR (CC-BY 3.0)
In einem Nebenzimmer des Col-CC läuft die Videokonferenz mit Astronaut Volkov

Freilich liegt mir nichts ferner, als unseren sympathischen Kollegen Sergei Volkov auf der Internationalen Raumstation mit dem schildkrötenköpfigen E.T. aus dem gleichnamigen Film zu vergleichen. Aber eins haben beide "Außerirdische" gemeinsam: Wie jeder, der nicht daheim sein kann, telefoniert er zumindest gerne nach Hause... Dass man diesen Kontakt besser gut pflegt, das hat ihm sicher auch sein Vater als guten Rat mit auf den Flug gegeben: Papa Alexander Volkov war auch schon im Weltall und wurde damals auf der MIR mit der Meldung über den Zusammenbruch der Sowjetunion überrascht ... weiterlesen

Columbus Blog | 15. Oktober 2015 | von Tom Uhlig

Auf Marsmission...

Auf Marsmission...
Quelle: German Zöschinger, DLR (CC-By 3.0)
Auf dem Mars - im Kino: Das Columbus Flight Control Team
 

Kartoffeln kultivieren, Rover reparieren oder Sonden suchen - das sind zunächst einmal Dinge, die bei uns im Columbus-Kontrollzentrum nicht direkt zu den Kernaufgaben gehören. Dazu müssen wir schon ins Kino gehen und uns gedanklich auf den Mars versetzen lassen, um an solchen Raumfahrtschmankerln teilzuhaben: Der Kinostart von "Der Marsianer" in Deutschland hat mindestens die Hälfte unseres Flight Control Teams zusammen vor die Leinwand gebracht - die andere Hälfte musste sich darum kümmern, dass in der "Echten Welt" und im Erdorbit auf der Internationalen Raumstation ISS keine vergleichbaren Katastrophen passieren...

Mit lauter Raumfahrtexperten im Kino - das ist freilich schon ein Erlebnis an sich. Neben mir der langjährige ESA-Verantwortliche für die Cassini-Huygens-Mission zum Saturnsystem, zu Pathfinder-Zeiten (diese Mission spielt ja im Film eine zentrale Rolle) auch am JPL (Jet Propulsion Laboratory ) und beratend immer wieder auch hier tätig. Schräg hinter mir Albert, D2-Space-Shuttle-Urgestein, gleich neben Warren, unserem 1E-Planer und vorherigem NASA-Shuttle-Flightcontroller. Die Reihe ließe sich noch lange fortsetzen: Experten für Satelliten, unser Bodennetzwerk, das Shuttle, die Raumstation, Deep-Space-Missions...

Nach dem Film: Natürlich hitzige Diskussionen über Realität und Fiktion, das technisch Machbare und Logikfehler im Film. Worüber sich alle einig sind - freilich wird ein Kontrollzentrum wie unseres in einer zukünftigen Marsmission eine andere Rolle spielen wie derzeit. Gegenwärtige Betriebskonzepte sind auf die Zusammenarbeit von "Crew and Ground" getrimmt. Viele der Prozeduren, die die Astronauten an Bord der ISS abarbeiten, verlangen eine Abstimmung mit uns. Damit wir unsererseits die Crew in bestimmten Schritten entlasten können, weil verschiedene Kommandos auf der ISS gar nicht zur Verfügung stehen und es viel zu aufwendig wäre, jeden erdenklichen Fall in der Prozedur abzubilden. Da ist ein "Report result to Col-CC" viel einfacher - und wir haben dann das Fachwissen, um der Besatzung mitzuteilen, wie sie - bei dem gegebenen Resultat - weiterzumachen haben. Bei Missionen in der Nähe oder auf der Oberfläche des Mars wären die Signallaufzeiten trotz Lichtgeschwindigkeit viel zu hoch, um eine herkömmliche Kommunikation zu erlauben. Die Astronauten wären viel mehr auf sich gestellt, die Prozeduren müssten auf volle Autonomie der Crew gestrickt sein. Das "Control Center" würde sich wahrscheinlich mehr in der Rolle eines "Support Centers" wiederfinden. Was das für die Psyche und das Wohlergehen eines Astronauten ausmachen würde, wenn das im Film dargestellte flotte und humorvolle hin und her an Textnachrichten sich träge über mehrere Stunden hinziehen würde - ich möchte es mir gar nicht ausmalen...

Noch in einem Punkt herrscht Einigkeit: Bei uns werden auf absehbare Zeit hinaus keine Radionuklidbatterien als Raumheizung benutzt oder Columbus als großräumiges Gewächshaus umfunktioniert werden. In der Realität ist das Erlaubte und Machbare durch "Flight Rules" geregelt, die uns wie Gesetze unseren Handlungsspielraum definieren. Sicherheit wird groß geschrieben und durch komplexe Prozesse sichergestellt und überwacht. Es wird auch in "Contingency"-Fällen nichts dem Zufall überlassen und zumindest versucht, jeden erdenklichen Fehler schon im Vorfeld zu durchdenken, um ihn auszuschließen oder zumindest das Werkzeug an der Hand zu haben, um ihm entsprechend zu begegnen. "Freestyling" ist eher das Gegenteil dessen, was unseren Alltag im Kontrollzentrum bestimmt. Und trotzdem: Es war eine ausgezeichnete und kurzweilige Unterhaltung - Hollywood hat extra für uns sogar einen deutschen Astronauten, Alex Vogel aus Künzelsau, in den Plot eingebaut. Jede Ähnlichkeit mit lebendigen Personen natürlich ausgeschlossen...

Und schließlich haben wir das Foto unseres gemeinsamen Kinobesuchs auch hoch auf die ISS geschickt: Zum "Columbus Day", mit freundlichen Grüßen vom Columbus Control Center...

Columbus Blog | 09. Juni 2015 | von Tom Uhlig

Die Nase vorn - Samanthas Rekordaufenthalt auf der ISS

Comic: Samantha auf ISS
Quelle: David Hagenström
Das (jetzt) außerirdische Meisterwerk - Unser Glückwunsch an Samantha

Wow, Weltrekord! Gratuliere, Samantha! Seit dem Wochenende ist die Italienerin die Rekordhalterin für die "längste weibliche Präsenz im All" - noch vor den an Langzeitaufenhalte gewöhnten Russen und der bisherigen Rekordhalterin Suni Williams, die es immerhin auf 195 Tage im Weltraum brachte. Jetzt hat die ESA-Astronautin Samantha Cristoforetti die Nase vorn.

Grund genug für unseren Ground Controller David Hagenström, das denkwürdige Ereignis in einer Comic-Zeichnung festzuhalten. Und freilich sollte auch Samantha wissen, dass wir uns ihrer Leistung bewusst sind. Deswegen wollten wir das Comic zu ihr auf die Raumstation schicken. Kein grosses Problem. Das geht, oder? Die Antwort beginnt wie bei Radio Eriwan: "Im Prinzip ja, aber...". Denn eine Raumstation ist auch in Zeiten des Internets noch etwas ganz Besonderes, zumindest (oder im besonderen Maße?) für Raumfahrt-Enthusiasten. weiterlesen

Columbus Blog | 02. Juni 2015 | von Tom Uhlig

Klempner im Nebenberuf - Astronauten auf der ISS

Chris Hadfield als Klempner im Columbus-Modul
Quelle: NASA
Auch Chris Hadfield hatte das Vergnügen als "Klempner" in Columbus zu arbeiten. Dabei schwebt er an der Stelle von Express Rack 3, das rechts unten noch zu erkennen ist. Rot-weiße Streifen tragen natürlich immer zur Arbeitssicherheit bei ...

Wenn ich mal viel Zeit habe - was ich da nicht alles machen würde! Dann könnte ich endlich mal das Buch über Spieltheorie lesen. Oder vielleicht Gitarre spielen lernen? Oder, oder, oder... Aber was geschieht auf der ISS, wenn unerwartet Crewzeit verfügbar wird?

Nachdem sich die Sojusstarts und -landungen nach hinten verschoben haben, stand plötzlich zusätzliche Crewzeit für die Astronauten auf der Internationalen Raumstation zur Verfügung. Aber das heißt nicht, dass Samantha und Co. endlich mal ausgiebig den tollen Ausblick auf die Erde genießen können, denn im Kontrollcenter haben wir eine lange Wunschliste von Dingen in unseren Schubladen, die wir schon lange einmal an Bord ausgeführt haben wollen: Wie wäre es denn, das Permanent Multipurpose Module (PMM), das eigentlich als Transportcontainer für das Space Shuttle konzipiert und nach dem Ende der Shuttle-Ära als zusätzlicher Stauraum am Node 2 belassen worden war, an den Node 3 zu verlegen und den Node 2 damit als zukünftigen Docking Port für sogenannte Visiting Vehicles freizumachen? Wir könnten den Videorekorder in Columbus endlich gegen einen Festplattenrekorder tauschen oder das Wasserventil ersetzen, das nicht mehr so arbeitet, wie wir wollen. weiterlesen

Columbus Blog | 29. Mai 2015 | von Tom Uhlig

Schauen sie noch Videos - oder "streamen" sie schon?

Quelle: NASA
NASA-Astronaut Scott Kelly an Bord der Internationalen Raumstation ISS.

Machen wir doch mal einen Test zusammen, ob Sie ein "Innovator" sind (in unserer Uni-Arbeitsgruppe damals ein schwer umkämpfter Titel: Wer hatte die neuesten technischen Gimmicks...): Haben Sie eigentlich noch einen Videorecorder? Einen mit richtigen Bändern? Kassetten? Oder sagt Ihnen das gar nichts mehr? Bandsalat, rotierende Schreib-Leseköpfe und die Schreibschutzlasche sind Ihnen böhmische Dörfer? Naja, das qualifiziert Sie heutzutage wohl noch nicht wirklich zum "Innovator", aber Sie sind diesem wohl schon ein Stück näher als ein "VHS-Freak". weiterlesen

Columbus Blog | 19. März 2015 | von Jan Wörner

Das "Monster" zähmen

MARES-Experiment im Columbus-Labor
Quelle: NASA
Raumfüllend: das MARES-Experiment im Columbus-Labor. NASA-Astronaut Dough Wheelock "balanciert" es auf seinem Finger.

Vor manchen Dingen hat man einfach Angst - da kann man nicht viel gegen machen. Unser MARES-Experiment im Columbus-Labor ist so etwas: riesengroß, hochkomplex und manchmal ein Sorgenkind.

MARES (Muscle Atrophy Research and Exercise System) erlaubt die Untersuchung verschiedenster Muskelgruppen der Astronauten und trägt damit zur Klärung essentieller Fragen bei, die sich bei langen Raumflügen unweigerlich stellen: Wie reagiert der menschliche Körper auf die Schwerelosigkeit? Wie degenerieren die Muskeln, die ja nur wenig beansprucht werden, wenn sie nicht ständig gegen die Schwerkraft anarbeiten müssen? weiterlesen

Columbus Blog | 14. Februar 2015 | von Tom Uhlig

Servus, ATV!

ATV-4 Wiedereintritt 2013. Quelle: ESA/NASA

Zeit für Abschiede!! Nachdem Anfang der Woche schon das Transportraumschiff „Dragon“ die ISS verlassen hat, war es heute für den europäischen Transporter ATV so weit: Das Raumschiff mit dem klangvollen Namen Georges Lemaître wurde von der ISS abgekoppelt und wird nach mehreren Orbits in die Erdatmosphäre eintauchen. Dort wird das Raumfahrzeug durch die enorme Reibungswärme, verursacht durch die Abbremsung durch die oberen Luftschichten, in einem riesigen Feuerball aufgehen – ein würdiger Abschluss der Mission, die den Namen eines der Urväter der Urknalltheorie trägt! weiterlesen

Columbus Blog | 15. Januar 2015 | von Jan Wörner

Motto des Tages: "Don't Panic"

"Don’t panic" steht in grossen Lettern auf dem Reiseführer "Per Anhalter durch die Galaxis", zumindest erzählt das der gleichnamige Science Fiction-Kultroman von Douglas Adams, den sich die derzeitige ISS-Besatzung als Pflichtlektüre verschrieben hat. "Don’t Panic" war auch das Motto des gestrigen Tages am Columbus-Kontrollzentrum (Col-CC) in Oberpfaffenhofen, wie auch in den anderen ISS-Kontrollzentren in Houston, Huntsville, Moskau und Tsukuba.  weiterlesen