Schwerpunkte und Ablauf der Mission Columbus
Installation des Weltraumlabors Columbus
Das Columbus-Labor wird Astronauten eine komfortable Umgebung bieten, um wissenschaftliche Forschung aus verschiedenen Disziplinen betreiben zu können. Es wird am Knoten 2 ("Harmony") angebracht werden. Columbus wird in der Ladebucht des Space Shuttles Atlantis transportiert. Am vierten Flugtag wird es der deutsche Astronaut Hans Schlegel gemeinsam mit seinem amerikanischen Kollegen Rex Walheim an der ISS montieren.
Ein Großteil dieses ersten EVA (Extravehicular Activity) werden die Astronauten damit verbringen, Columbus noch in der Ladebucht des Shuttles vorzubereiten. Mithilfe des Roboterarms der Raumstation werden sie das Labor dann zu seiner permanenten Position an Steuerbord (rechts) des Knoten 2 befördern.
EVA zum Anbringen der externen Nutzlasten (künstlerische Darstellung)
Aktivierung und Inbetriebnahme von Columbus
Nachdem Columbus mit der Station verbunden sein wird, werden Schlegel und Eyharts sich mit einigen NASA-Kollegen um die Aktivierung und Inbetriebnahme des Labors kümmern. Zunächst werden sie Columbus mit den Stationssystemen für die Energieversorgung und den Wärmehaushalt verbinden. Wenn sie danach das Druck beaufschlagte Labor betreten haben, werden sie die Anordnung der Columbus-Einrichtung vom Start-Zustand in den Betriebszustand umbauen. Hierbei werden sie unter anderem Halteklammern beseitigen, Forschungseinrichtungen verlagern und diese über Kabel mit den relevanten Columbus- und Stations-Systemen verbinden.
Die Inbetriebnahme des Labors ist eine äußerst komplexe Aufgabe, die nicht vollständig während der elftägigen Shuttle-Mission erfüllt werden kann. Der ESA-Astronaut Eyharts, der im Anschluss für drei Monate auf der ISS bleibt, wird die Inbetriebnahme von Columbus gemeinsam mit den zwei anderen Mitgliedern der Expeditionscrew 16 fortführen. In dieser Zeit werden sie alle Forschungseinrichtungen betriebsbereit schalten und erste Versuche im Labor durchführen. Die wissenschaftlichen Einrichtungen in Columbus sind das Biolab für biologische Experimente, das Fluid Science Laboratory für die Untersuchung von Flüssigkeiten, das European Physiology Module für die Humanwissenschaften und das European Drawer Rack, das kleinere Experimente unterschiedlicher Disziplinen aufnehmen kann.
Anbringung der äußeren Nutzlast an Columbus
EuTEF und SOLAR sind die beiden europäischen Nutzlasten, die während des dritten EVA an der Außenhülle von Columbus installiert werden sollen. Hierbei wird Léopold Eyharts den Roboterarm der Station lenken, der einen der EVA-Astronauten zwischen der Ladebucht des Space Shuttles, wo sich EuTEF und SOLAR zunächst befinden, und der äußeren Nutzlasthalterung von Columbus, wo die Experimente angebracht werden sollen, befördert. Die beiden EVA-Astronauten werden Rex Walheim und Stanley Love von der NASA sein. EuTEF beinhaltet verschiedene Experimente, unter anderem eine Vielzahl von biologischen Versuchen. SOLAR wird für geplant zwei Jahre die Sonne eingehend untersuchen.
Austausch eines NASA-Astronauten durch einen ESA-Astronauten als Mitglied der Expeditionscrew
Nach dem deutschen Astronauten Thomas Reiter wird Léopold Eyharts der zweite Europäer sein, der Mitglied der ISS-Stammbesatzung wird. Neben dem Lenken des Roboterarms und der Inbetriebnahme von Columbus wird er eine Reihe von Aufgaben eines Langzeitastronauten an Bord der ISS wahrnehmen. Dazu gehören die Führung und Kontrolle der Raumstation, Überwachung der Umweltkontrollen und des Lebenserhaltungssystems, Crew-Gesundheit und -Sicherheit oder EVAs. Eyharts wird für etwa drei Monate an Bord der ISS bleiben und 2008 mit dem Space Shuttle Flug STS-123 zurück zur Erde fliegen. An Bord der Raumstation wird er den NASA-Astronauten Dan Tani als zweiter Bordingenieur der Expeditionscrew 16 ersetzen.
Durchführung des europäischen Wissenschaftsprogramms
Während ihrer Missionen werden Hans Schlegel und Léopold Eyharts an einer Reihe von Experimenten für die europäische Wissenschaft arbeiten. Dies beinhaltet auch die ersten Versuche im europäischen Weltraumlabor Columbus. Weitere europäische Experimente wird der russische Kosmonauten Yuri Malenchenko durchführen. Die Versuche erstrecken sich über eine große Bandbreite von Themen. Solche, welche die schwerelose Umgebung der Raumstation benötigen, kommen aus den Bereichen der Humanphysiologie, Biologie, Flüssigkeitsforschung und Strahlungsbelastung. Solche, die unmittelbar dem Weltraum ausgesetzt sein müssen, finden in der neuen externen Nutzlast von Columbus statt und kommen etwa aus der Exobiologie, Sonnenforschung, Materialwissenschaft oder testen Monitor- und Senortechnologien.
Abbau eines Gyroskops
Während ihres dritten Außenbordeinsatzes (EVA) werden die Astronauten ein ausgefallenes Gyroskop, eine Art Kreisel, abbauen, das an einer externen Lagerplattform angebracht war. Es wird in Ladebucht des Shuttles verstaut und zurück zur Erde gebracht. Die Gyroskope sind notwendig, um die orbitale Lage der Station zu kontrollieren.
Austauschen eines Stickstofftank-Komplexes
Während des zweiten EVA werden der deutsche Astronaut Hans Schlegel und der NASA-Astronaut Rex Walheim einen Stickstofftank-Komplex ersetzen, der sich am Gitter P1 befindet. Die alte Tankanlage wird in die Ladebucht des Shuttles untergebracht und zurück zur Erde transportiert werden.
Lieferung von Nachschub und Ausrüstung
Neben der üblichen logistischen Versorgung für die Crew des Space Shuttles und der Raumstation, wird die Mission Columbus Ausrüstung zur ISS bringen, die etwa für die innere und äußere Ausstattung des europäischen Labors benötigt wird. Ebenso wird weiteres Material angeliefert, das während der Außenbordaktivitäten an der Station angebracht wird. Ein neuer Ausrüstungsgegenstand der Stations-Besatzung wird das so genannte European Flywheel Exercise Device seine. Das nach dem Prinzip des Widerstandes arbeitende Trainingsgerät wird den Astronauten gegen den Abbau von Muskelmasse und Knochenstärke sowie die Schwächung der Muskelfunktion helfen.
Anhebung der ISS
Aufgrund der Reibungskraft der äußeren Restatmosphäre verliert die Internationale Raumstation kontinuierlich leicht an Höhe, weshalb ihre Flugbahn von Zeit zu Zeit angehoben werden muss. So es sein Treibstoffvorrat erlaubt, wird der Shuttle am neunten Flugtag hierfür seine Triebwerke zünden. Ansonsten übernimmt der russische Versorgungsfrachter Progress diese Aufgabe, wenn er an der Station angedockt ist. Künftig wird auch das europäische Automated Transfer Vehicle (ATV) hierfür eingesetzt werden. Die so genannten "Reboosting Operations" werden stets so geplant, dass sie nicht mit laufenden Experimenten zusammenfallen, da durch das Manöver die Qualität der Schwerelosigkeit an Bord der ISS beeinträchtigt wird.