Das europäische Forschungslabor Columbus

Blick von der Raumfähre Atlantis auf das Columbus-Labor
Blick von der Raumfähre Atlantis auf das Columbus-Labor
Bild 1/4, Quelle: NASA.

Blick von der Raumfähre Atlantis auf das Columbus-Labor

Das europäische Columbus-Labor wurde auf der Mission STS-122 an der ISS montiert. Columbus ist ein europäisches Gemeinschaftsprojekt unter Führung der europäischen Weltraumorganisation ESA. Deutschland war und ist maßgeblich am Bau, dem Betrieb und der Nutzung von Columbus beteiligt. Das Columbus-Kontrollzentrum befindet sich im Deutschen Raumfahrt-Kontrollzentrum des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt in Oberpfaffenhofen.

ISS und Columbus-Labor vor der unbeleuchteten Erde
ISS und Columbus-Labor vor der unbeleuchteten Erde
Bild 2/4, Quelle: ESA/NASA.

ISS und Columbus-Labor vor der unbeleuchteten Erde

Die Internationale Raumstation ISS schwebt über der Nachtseite Erde. In blau erscheint am rechten Bildrand der beleuchtete Teil der Erde. In der Bildmitte ist das europäische Columbus-Labor, als hell glänzende Tonne zu erkennen, das im Februar 2008 an der ISS montiert wurde.

Columbus kurz vor dem Transfer zum Kennedy Space Center
Columbus kurz vor dem Transfer zum Kennedy Space Center
Bild 3/4, Quelle: NASA..

Columbus kurz vor dem Transfer zum Kennedy Space Center

Am 27. Mai 2006 wurde Columbus am Flughafen Bremen in eine Airbus Beluga geladen. Am Tag darauf begann der Transport zum Kennedy Space Center (KSC).

Das europäische Weltraumlabor Columbus
Das europäische Weltraumlabor Columbus
Bild 4/4, Quelle: ESA /D. Ducros.

Das europäische Weltraumlabor Columbus

Künstlerische Darstellung von Columbus - dem europäischen Raumlabor auf der Internationalen Raumstation ISS

Columbus, Europas Beitrag zur ISS, ist ein Mehrzwecklabor für die multidisziplinäre Forschung unter Schwerelosigkeit und wurde am 11. Februar 2008 dauerhaft an die ISS montiert und in Betrieb genommen. Es ist 6,9 Meter lang und hat einen Durchmesser von 4,5 Metern.

Im Vergleich zu den in der frühen Nutzungsphase der ISS vorhandenen Kapazitäten erweitern sich die Forschungsmöglichkeiten durch Columbus deutlich. Das Labor wird von den europäischen Astronauten zu Forschungszwecken genutzt. Neben Experimenten zur Gravitationsbiologie arbeiten die Wissenschaftler vermehrt an Projekten zur Strahlen- und Astrobiologie. An der Außenwand des Labors bieten Plattformen Möglichkeiten für Experimente, die dem freien Weltraum ausgesetzt sind.

Die Europäische Weltraumorganisation ESA nutzt Columbus auch für industrielle, kommerzielle Zwecke. Den Betrieb des Labors leitet das europäische Columbus-Kontrollzentrum innerhalb des Deutschen Raumfahrtkontrollzentrums des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Oberpfaffenhofen.

Als Hauptauftragnehmer für Columbus führte EADS Space Transportation in Bremen ein Konsortium von 41 Unternehmen aus 14 Ländern an, das für die Entwicklung, Fertigung, Integration und die Tests verantwortlich war. Die Gesamtkosten für das Modul betragen einschließlich der Testeinrichtungen 880 Millionen Euro. Hiervon fielen etwa 450 Millionen Euro für die deutsche Industrie an.

Weitere deutsche Beiträge sind die Proben-Gefriereinrichtungen MELFI, die Proben bis minus 80 Grad Celsius herunterkühlen kann oder die wissenschaftliche Probenhantiereinrichtung Micro Gravity Science Glovebox (MSG), die vom Satellitenhersteller Astrium Friedrichshafen entwickelt wurde.

Aufbau des Columbus-Moduls

Im Columbus-Forschungslabor können bis zu drei Astronauten auf 25 Kubikmetern an wissenschaftlichen Experimenten arbeiten. Die Außenwand von Columbus besteht aus mehreren Lagen Aluminium, Kevlar und Nextel. Die Materialien schützen das Labor vor Beschädigungen durch Mikrometeoriten, Weltraummüll und kosmischer Strahlung und isolieren es vor starker Temperatureinwirkung.

Im Inneren ist Columbus mit 16 Experimentier-Regalen, sogenannten Racks ausgestattet, in denen ähnlich wie bei Einbauschränken Laborausrüstung, Computer und technische Systeme untergebracht sind. Sie können Versuchseinrichtungen von bis zu 700 Kilogramm Masse aufnehmen. Die Racks sind nach einem Standard gebaut, nach dem auch die amerikanischen und japanischen Module konstruiert wurden und besitzen eine eigene Stromversorgung, Kühlsysteme sowie Video- und Datenleitungen.

Bei Bedarf können die Racks ausgetauscht oder ersetzt werden. Obgleich Columbus das kleinste der sechs Labormodule der ISS ist, können hier vom Volumen, der Datenkapazität oder dem Energieverbrauch ebenso viele Experimente durchgeführt werden, wie in den anderen, teureren Laboren. Kostensenkend wirkte sich zudem aus, dass Columbus bereits mit 2.500 Kilogramm Nutzlast beladen gestartet wurde. Per Tele-Operations können Wissenschaftler auf der Erde teilweise direkt in den Versuchsablauf eingreifen und ihre Daten abrufen.

Drei weitere Racks dienen als Stauraum und für die Unterbringung der Infrastruktur, vornehmlich für die Stromversorgung, Datenverteilung und Wasserpumpen sowie das Klima- und Feuerunterdrückungssystem. So können die Astronauten die Temperatur im Labor zwischen 16 und 30 Grad Celsius variieren. Frischluft erhält Columbus aus dem Verbindungsknoten 2 (Harmony), an dem das europäische Labor angedockt ist. Hier wird die Luft aufbereitet und vom Kohlendioxid gereinigt.

Die Solarflächen der Raumstation versorgen Columbus mit 20 Kilowatt Strom, von denen 13,5 Kilowatt für die wissenschaftlichen Einrichtungen zur Verfügung stehen. An der Außenhülle befinden sich vier Halterungen, an denen Experimente angebracht werden können. Dies bietet Forschern die Möglichkeit, ihre Versuchsanordnungen direkt dem Weltraum mit seinen besonderen Bedingungen auszusetzen: Vakuum, Weltraumstrahlung, absoluter Temperatur-Nullpunkt und Schwerelosigkeit. Zudem ist die Beobachtung der Erde oder der Sonne von hier aus möglich.

Die wissenschaftlichen Racks im europäischen Weltraumlabor Columbus

NameFunktion
BiolabIm Biolab können Forscher Mikroorganismen, Zellkulturen und Gewebeproben sowie kleine Pflanzen oder Tiere untersuchen, um die Rolle der Schwerkraft für Entwicklung und Wachstum von Organismen besser verstehen zu lernen.
Fluid Science LaboratoryDas Labor-Rack "Fluid Science Laboratory" erlaubt Einblicke in das komplizierte Verhalten von Flüssigkeiten unter Weltraumbedingungen und wird zu Verbesserungen etwa in der Energiegewinnung, der Effektivität von Treibstoffen oder bei Umweltfragen beitragen. Unter Schwerelosigkeit sind Effekte wie Ablagerung, Schichtung, Druck und schwerkraftsabhängiger Auftrieb aufgehoben, so dass Wissenschaftlern die dynamischen Effekte von Flüssigkeiten viel genauer studieren können.
European Physiology ModulesMit seiner Hilfe werden Astronauten in Selbstversuchen das Verhalten des menschlichen Körpers in Schwerelosigkeit analysieren (etwa Knochenschwund, Flüssigkeitskreisläufe, Atmung, Organe, Immunsystem und Gehirnaktivitäten).
European Drawer RackDas European Drawer Rack dient dem flexiblen Einbau kleinerer Experimente unterschiedlicher Disziplinen.

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