Europa nimmt Kurs auf die ISS

Europas Zugang zur ISS

Mit dem Raumtransporter Automated Transfer Vehicle (ATV) erhält Europa einen eigenen Zugang zur Internationalen Raumstation ISS. Als komplexestes, jemals in Westeuropa gebautes Raumfahrzeug ist ATV ein bedeutender Meilenstein in der europäischen Raumfahrtgeschichte. Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Oberpfaffenhofen koordiniert dabei die Kommunikation zwischen den weltweit verteilten Kontrollzentren von ATV. Beim DLR Lampoldshausen wurden außerdem die deutschen wiederzündbaren Oberstufentriebwerke der Ariane 5 getestet.

Das erste ATV, das im März 2008 zur ISS startet, ist nach dem französischen Visionär und Science-Fiction-Autor Jules Verne benannt. Vier weitere ATV-Flüge sind für 2010, 2011, 2012 und 2013 geplant.

Sechs Tonnen Versorgungsfracht für die ISS aus Europa

Schnitt durch das ATV angedockt an die ISS

Das Automated Transfer Vehicle ist ein Raumfahrzeug, das unbemannt Fracht zur ISS transportieren kann. Es ist etwa zehn Meter lang und hat einen Durchmesser von 4,5 Metern. Mit entfalteten Solarpanelen hat ATV eine Spannweite von 22,3 Metern. Die Gesamtmasse des startbereiten und beladenen Fahrzeugs beträgt bei Jules Verne knapp 20 Tonnen. Die Nettonutzlastkapazität eines ATV beträgt zurzeit zirka sechs Tonnen. Die Zusammenstellung der Fracht variiert jedoch von Mission zu Mission. Neben Nahrungsmitteln und sonstigen Versorgungsgütern können die ATVs auch wissenschaftliche Ausrüstung, Ersatzteile und Experimente zur ISS transportieren.

Das Fahrzeug besteht aus einer Sektion für den Antrieb und der Avionik, den elektronischen Steuergeräten. Zudem hat es ein ständig unter Druck stehendes Nutzlastsegment, in dem Trockenfracht befördert wird. Diese ist in so genannten ISPRs (International Standard Payload Racks) untergebracht, das heißt, sie ist so verpackt, dass sie auf der ISS problemlos verstaut werden kann. Das unter Druck stehende Segment wird von den Astronauten beim Ent- und Beladen des ATV von der Station aus betreten.

Selbstständiges Andocken an der ISS

Automatisches Andockmanöver an die ISS

Alle ATVs werden auf einer Trägerrakete des Typs Ariane-5 mit einer wiederzündbaren Oberstufe von Kourou, Französisch-Guyana aus gestartet. Durch die ATV-Flüge ist also auch die Ariane-5 Bestandteil des Logistikkonzepts für die ISS. Nach der Trennung von der Oberstufe wird das ATV die erforderlichen Rendezvous- und Andockmanöver mit der Raumstation autonom fliegen. Hierbei wird es vom ATV-Kontrollzentrum in Toulouse überwacht.

ATV korrigiert die Umlaufbahn der Raumstation

Das ATV wird am russischen Stationsmodul Swesda andocken, wo es sechs Monate lang bleiben kann. Ähnlich wie der russische Transporter Progress wird ATV mit seinen Haupttriebwerken von hier aus die Station in eine höhere Umlaufbahn heben. Dies ist von Zeit zu Zeit nötig, da durch den Widerstand der Restatmosphäre die Raumstation kontinuierlich abgebremst wird und zurzeit etwa 200 Meter Bahnhöhe pro Tag verliert.

Einmal Weltall - kein Zurück

ATV verglüht in der Erdatmosphäre

Der europäische Raumtransporter ist kein wieder verwendbares Raumfahrtzeug. Zum Ende der Mission werden die Astronauten der Internationalen Raumstation ISS den Raumtransporter noch mit bis zu 6,5 Tonnen Abfall von der ISS beladen. ATV dockt dann von der Raumstation ab und wird kontrolliert in die Erdatmosphäre zurückgeführt, wo es über dem Pazifik verglüht. Die ESA hat sich damit für eine kostengünstige Variante eines Raumtransporters entschieden. Ein wieder verwendbares Raumfahrzeug wäre für die europäische Weltraumorganisation in der Entwicklung ungleich komplexer und im operationellen Betrieb teuerer gewesen. Unter anderem hätte ein Raumtransporter, der wieder auf die Erde zurückkehren kann, noch mit Hitzeschild und Fallschirmen ausgestatten werden müssen. Das wäre auf Kosten der Nutzlast, sowohl beim Transport zur ISS als auch bei der Müllentsorgung von der ISS gegangen. Entwicklungspotenzial für ein Raumfahrzeug, das Nutzlasten von der ISS auf die Erde zurücktransportieren kann, hat der europäische Raumtransporter jedoch durchaus.

Die ATV-Flüge sind der europäische Beitrag zur Versorgung der ISS. Der größte Betrag der für Europa anteilig zu tragenden ISS-Betriebskosten wird durch diese Sachleistungen anstelle von Devisenzahlungen an die NASA abgegolten. Die gesamten Entwicklungskosten für das ATV belaufen sich auf etwa 1,35 Milliarden Euro. Darin enthalten sind der Prototyp (ATV-1 Jules Verne mit etwa 1 Milliarde Euro), das Bodensegment, die Anpassung der Ariane-5 Trägerrakete, sowie die Trägerrakete selbst. Deutsche Firmen erhalten allein bei Jules Verne Aufträge in Höhe von insgesamt etwa 240 Millionen Euro.

Ob nach den vier bis 2013 geplanten ATV-Missionen noch weitere folgen, hängt nicht zuletzt vom Erfolg der wissenschaftlichen ISS-Nutzung ab. Falls sich Europa entscheidet, die Forschungsmöglichkeiten auf der ISS, hauptsächlich im Columbus-Labor, länger als bis 2013 zu nutzen, könnten eventuell noch weitere ATV-Flüge stattfinden.

Weltweites Netz von Kontrollräumen

Das ATV-Kontrollzentrum der ESA in Toulouse überwacht die Mission. Es ist mit den Kontrollzentren der NASA in Houston und der Russischen Raumfahrtbehörde Roskosmos in Moskau verbunden. Das Deutsche Raumfahrtkontrollzentrum des DLR in Oberpfaffenhofen bei München ist ebenfalls als Zentrale des so genannten Interconnection Ground Subnetwork beteiligt. In drei weiteren Kontrollräumen arbeiten in Toulouse Ingenieure und Techniker und überwachen das ATV. Etwa 90 Minuten bevor das Raumfahrzeug die äußere ISS-Sicherheitszone von gut zwei Kilometern Radius um die Station erreicht, geht die Missionsverantwortung bis zum Andocken an die Kontrollzentren in Houston und Moskau über.

ATV-1 Jules Verne in Zahlen und Fakten

Auftraggeber: ESA

Hauptauftragnehmer: EADS Astrium Space Transportation

Länge (Startkonfiguration): 9,79 Meter

Größter Durchmesser: 4,48 Meter

Spannweite Solargenerator: 22,28 Meter

Startmasse: zirka 19.400 Kilogramm

Treibstoffmasse: 5753 Kilogramm

Nutzlasten

   Atemluft: 20 Kilogramm

   Trinkwasser: 281 Kilogramm

   Treibstoff für das russische Servicemodul: 860 Kilogramm

   Nahrung, Kleidung, Ersatzteile: zirka 1200 Kilogramm

Kapazität für ISS Abfall: zirka 6500 Kilogramm

Hauptantrieb: 4 x 490 N Triebwerke

Orbitkontrolle und Steuerung: 28 x 220 N Triebwerke

Energieerzeugung: zirka 4000 Watt

Energiebedarf Aktiv-/Ruhemodus: 900 Watt / 400 Watt

Kommunikation zum Boden: S-Band via TDRS (Tracking and Data Realy Satellit)

Kommunikation zur ISS: S-Band via Prox.- Link

Navigation: GPS (Global Positioning System)

Start: 9. März 2008, 5.03 Uhr Mitteleuropäischer Zeit

Andocken (geplant): 3. April 2008

Geplante Missionsdauer: 6 Monate