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, Credit: 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, Credit: 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, Credit: 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, Credit: 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 Kapazitäten in der frühen Nutzungsphase der ISS haben sich die Möglichkeiten durch Columbus deutlich erweitert. Das Labor wird von den europäischen Astronautinnen und Astronauten zu vielfältigen Forschungszwecken genutzt. Deutsche Beiträge sind die Proben-Gefriereinrichtungen MELFI, die vor allem biologische Proben bis minus 80 Grad Celsius herunterkühlen kann, oder die Micro Gravity Science Glovebox (MSG), eine Art wissenschaftliche Werkbank, die vom Raumfahrtkonzern Airbus in Friedrichshafen entwickelt wurde.

An der Außenhülle befinden sich vier Plattformen, an denen Experimente angebracht werden können. Dies bietet Forschenden 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 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 Tests verantwortlich war. Die Gesamtkosten für das Modul betrugen einschließlich der Testeinrichtungen 880 Millionen Euro. Hiervon fielen etwa 450 Millionen Euro für die deutsche Industrie an.

Aufbau des Columbus-Moduls

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

Im Inneren ist Columbus mit zehn Experimentier-Regalen, sogenannten Racks ausgestattet, in denen ähnlich wie bei Einbauschränken Laborausrüstung, Computer und technische Systeme untergebracht sind. Jedes Rack kann Versuchseinrichtungen von bis zu 500 Kilogramm Masse aufnehmen. Die Racks besitzen eine eigene Stromversorgung, Kühlsysteme sowie Video- und Datenleitungen.

Bei Bedarf können Racks ausgetauscht oder ersetzt werden. Obgleich Columbus das kleinste der sechs Labormodule der ISS ist, können hier vom Volumen, der Datenkapazität oder dem Energieverbrauch her ebenso viele Experimente durchgeführt werden wie in den anderen Laboren. Per Fernsteuerung können Forschende auf der Erde teilweise direkt in den Versuchsablauf eingreifen und ihre Daten abrufen.

Sechs weitere Racks dienen als Stauraum und für Systemzwecke wie Stromversorgung, Datenverteilung, Wasserpumpen sowie Klima- und Feuerunterdrückungssystem. So kann die Besatzung die Temperatur im Labor zwischen 16 und 30 Grad Celsius variieren. Frischluft erhält Columbus aus dem Verbindungsknoten 2 (Harmony), an dem das Labor angedockt ist. Hier wird die Luft aufbereitet und von Kohlendioxid gereinigt. Die Solarflächen der Raumstation versorgen Columbus mit 20 Kilowatt Strom, von denen 13,5 Kilowatt für die wissenschaftlichen Einrichtungen zur Verfügung stehen.

Die wissenschaftlichen Racks im europäischen Weltraumlabor Columbus

NameFunktion
Bartolomeo AußenplattformBartolomeo ist die erste kommerzielle europäische Plattform im Außenbereich der ISS. Bis zu elf Experimenteinheiten stehen Unternehmen zwecks eigener Forschung zur Verfügung. Bartolomeo bietet einen unverstellten Blick auf die Erde und den tiefen Weltraum, Experimentsteuerung von der Erde aus via Highspeed-Datenlink und die Möglichkeit der Probenrückführung.
BiolabIm Biolab können Forschende 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.
European Physiology Modules (EPM)Mit Hilfe des EPM-Racks analysieren Raumfahrende in Selbstversuchen das Verhalten des menschlichen Körpers in Schwerelosigkeit, zum Beispiel Knochenschwund, Flüssigkeitskreisläufe, Atmung, Organe, Immunsystem und Gehirnaktivitäten.
European Drawer Rack 1 (EDR 1)EDR 1 dient dem flexiblen Einbau kleinerer Experimente unterschiedlicher Disziplinen.
European Drawer Rack 2 (EDR 2)EDR 2 umfasst drei Experimente: Ein 3D-Drucker zur additiven Fertigung von Metallteilen, ein Verfahren zum Bau von Strukturen im Weltraum. VIP-GRAN untersucht, wie sich Teilchen in Schwerelosigkeit verhalten, um die zugrundeliegende Physik im Detail zu verstehen. Der Heat Transfer Host dient der Forschung zur Wärmeübertragung durch Luft und Flüssigkeiten.
Express Rack 3Das Express-Rack misst kleinste Beschleunigungen und Vibrationen der ISS. Betrieben wird es – wie auch die beiden HRF-Racks – durch das Payload Operations and Integration Center (POIC) der NASA in Huntsville/Alabama.
Fluid Science LaboratoryDas FSL-Rack erlaubt Einblicke in das komplizierte Verhalten von Flüssigkeiten unter Weltraumbedingungen und soll zu Verbesserungen etwa in der Energiegewinnung oder der Effektivität von Treibstoffen beitragen. Unter Schwerelosigkeit sind Effekte wie Ablagerung, Schichtung, Druck und Schwerkraft-abhängiger Auftrieb aufgehoben, sodass die dynamischen Effekte von Flüssigkeiten viel genauer studiert werden können.
Human Research Facility 1 (HRF 1)In HRF1 ist ein Ultraschallgerät integriert, mit dem Forschende die durch fehlende Schwerkraft verursachten Veränderungen im menschlichen Körper untersuchen. Auch wird das Gerät für regelmäßige Checks bei den Crew-Mitgliedern genutzt. HRF1 enthält auch die Weltraumwaage SLAMMD: Gemessen wird der Widerstand, den der Körper eines Crewmitgliedes ausübt, wenn er oder sie in Bewegung ist. Hieraus errechnet eine Software das Gewicht des Raumfahrenden.
Human Research Facility 2 (HRF 2)HRF2 ist ein Gerät, das die Lungenfunktion von Raumfahrenden über verschiedene Parameter messen kann. Außerdem enthält es einen Gefrierschrank, mit dem Blutproben der Crew gefroren gehalten werden können, bevor sie zwecks weiterer Analyse zu den medizinischen Teams am Boden gebracht werden. Hierzu dient eine Zentrifuge, mit der beispielsweise Blutbestandteile voneinander getrennt gehalten werden können.

Kontakt
  • Michael Müller
    Deut­sches Zen­trum für Luft- und Raum­fahrt (DLR)
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    Fax: +49 2203 601-3249

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  • Volker Schmid
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    Königswinterer Str. 522-524
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