6. Februar 2018

Hap­py Bir­th­day, Co­lum­bus: 10 Jah­re For­schung in der Schwe­re­lo­sig­keit

Co­lumbs-Mo­dul: Au­ßen­an­sicht
Bild 1/4, Credit: NASA.

Columbs-Modul: Außenansicht

Das Co­lum­bus-Mo­dul wur­de am 11. Fe­bru­ar 2008 an der Steu­er­bord­sei­te des Ver­bin­dungs­kno­tens Harm­ony dau­er­haft an die ISS mon­tiert und in Be­trieb ge­nom­men. Co­lum­bus, Eu­ro­pas Bei­trag zur ISS, ist ein Mehr­zweck­la­bor für die mul­ti­dis­zi­pli­näre For­schung un­ter Schwe­re­lo­sig­keit. Das Mo­dul ist 6,9 Me­ter lang und hat ei­nen Durch­mes­ser von 4,5 Me­ter.
Alex­an­der Gerst ak­ti­viert EML und Mag­Vek­tor/MFX
Bild 2/4, Credit: NASA/ESA.

Alexander Gerst aktiviert EML und MagVektor/MFX

Der deut­sche ESA-Astro­naut Alex­an­der Gerst war vom 28. Mai bis zum 10. No­vem­ber 2014 für die Missi­on "Blue Dot" auf der In­ter­na­tio­na­len Raum­sta­ti­on ISS im Ein­satz. Wäh­rend der 165-tä­gi­gen Missi­on war er in 100 ver­schie­de­ne Ex­pe­ri­men­te al­ler ISS-Part­ner ein­ge­bun­den. Hier im Bild schal­tet Alex­an­der Gerst die ESA-Ex­pe­ri­men­te EML und Mag­Vek­tor/MFX im Co­lum­bus-La­bor ein.
Co­lum­bus-Mo­dul: La­bor bei Nacht
Bild 3/4, Credit: NASA/ESA.

Columbus-Modul: Labor bei Nacht

Im eu­ro­päi­schen Welt­raum­la­bor auf der ISS kön­nen bis zu drei Astro­nau­ten auf 25 Ku­bik­me­tern an wis­sen­schaft­li­chen Ex­pe­ri­men­ten ar­bei­ten. 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 und bei Be­darf aus­ge­tauscht oder er­setzt wer­den. Drei wei­te­re Racks die­nen als Stau­raum und für die Un­ter­brin­gung der In­fra­struk­tur, vor­nehm­lich für die Strom­ver­sor­gung, Da­ten­ver­tei­lung und Was­ser­pum­pen so­wie das Kli­ma- und Feuer­un­ter­drückungs­sys­tem.
Co­lum­bus-Kon­troll­zen­trum in Ober­pfaf­fen­ho­fen
Bild 4/4, Credit: DLR (CC-BY 3.0)

Columbus-Kontrollzentrum in Oberpfaffenhofen

Das Co­lum­bus-Kon­troll­zen­trum be­fin­det sich im Deut­schen Raum­fahrt­kon­troll­zen­trum (GS­OC) des DLR in Ober­pfaf­fen­ho­fen und ist rund um die Uhr in Be­trieb. Zu den Auf­ga­ben des Kon­troll­zen­trums ge­hö­ren das Trai­ning für das Be­triebs­per­so­nal so­wie die Vor­be­rei­tung und Durch­füh­rung von Missi­ons­si­mu­la­tio­nen, die Über­wa­chung und Steue­rung der tech­ni­schen Sys­te­me des Co­lum­bus-La­bors und der Ex­pe­ri­men­te an Bord der Raum­sta­ti­on, die Kom­mu­ni­ka­ti­on zwi­schen ISS, Bo­den­sta­tio­nen und den Nut­zer­kon­troll­zen­tren, Emp­fang, Ver­ar­bei­tung, Ver­tei­lung und Aus­wer­tung von Da­ten so­wie die Be­trieb­sab­lauf­pla­nung an Bord und am Bo­den (Missi­ons­pla­nung).

  • Columbus, Europas Beitrag zur ISS, feiert 10-jähriges Jubiläum
  • Das Weltraumlabor ermöglicht multidisziplinäre Forschung unter Schwerelosigkeit
  • 161 ESA-Experimente wurden in dem Weltraumlabor bisher durchgeführt
  • Schwerpunkt: Raumfahrt

Das Weltraumlabor Columbus startete am 7. Februar 2008 seine Reise ins All und ist nun seit zehn Jahren das wissenschaftliche Herzstück für europäische Forschung auf der Internationalen Raumstation ISS. In der Schwerelosigkeit gewinnen Forscher einzigartige Erkenntnisse aus unterschiedlichsten Disziplinen, von Astrophysik über Materialforschung bis hin zu Psychologie und Behandlungsmöglichkeiten in der Medizin. Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) hat die Entwicklung und Fertigung des ISS-Moduls im Auftrag der Europäischen Weltraumorganisation ESA betreut, ist auf Forschungsebene mit Experimenten aktiv und leitet vom Columbus-Kontrollzentrum in Ober­pfaf­fen­ho­fen aus den Betrieb.

Insgesamt 161 ESA-Experimente wurden im Columbus-Labor durchgeführt, wie auch Experimente von 67 internationalen Partnern und kommerziellen Nutzern. Mehr als hundert Astronauten waren dazu an Bord – beginnend mit Hans Schlegel, der das Columbus-Modul im Rahmen der Mission STS-122 in Betrieb nahm. Alexander Gerst wird im Juni 2018 für seine ISS-Mission "Horizons" zu dem Labor in 400 Kilometer Höhe zurückkehren. Ein Arbeitsplatz, der bei dem deutschen ESA-Astronauten viele Erinnerungen weckt – wie etwa der improvisierte Einsatz von Rasierschaum, um beim Einbau des EML-SchmelzofensSägespäne einzufangen. An die erfolgreiche Arbeit von 2014 kann Alexander Gerst anknüpfen, wenn er nun im Sommer den Probensatz der Anlage austauschen wird, um eine neue Serie von materialphysikalischen Experimenten zu ermöglichen.

Rund 80 Wissenschaftler und Ingenieure am Deutschen Raumfahrtkontrollzentrum des DLR (GSOC) betreuen die europäischen Aktivitäten auf der ISS: Seit bereits mehr als 87.600 Stunden überwacht und koordiniert das Columbus-Kontrollzentrum des GSOC nun den Betrieb im Columbus Modul an der ISS. In dieser Zeit sicherte die Bodencrew nicht nur den Routinebetrieb, sondern musste auch ständig neue Herausforderungen bewältigen. Dazu gehörten Softwareupdates des hochspeziellen Betriebssystems ebenso wie Reparatur und Wartung der lebensnotwendigen Systeme, wie etwa der Austausch einer 70 Kilogramm schweren Wasserpumpe.

Wissenschaftliches Neuland

So konnte das Weltraumlabor in seiner zehnjährigen Geschichte stets neues wissenschaftliches Terrain erschließen. Dazu gehört auch die Erforschung von Magnetfeldern und Grundlagen zur Entwicklung von Schutzschilden mithilfe des Magnetic Field Experiment "MagVector/MFX". Im "Biolab" hingegen konnten Wissenschaftler das Wachstumsverhalten von Pflanzen und Mikroorganismen in der Schwerelosigkeit erforschen. Mit Spannung wird auch die Fortsetzung der Plasmakristall-Experimente und der Experimente zur Mensch-Roboter-Interaktion mit dem intelligenten DLR-Roboter Justin erwartet:

Die Apparatur "DLR-For­schungs­grup­pe Kom­ple­xe Plas­men" erlaubt es physikalische Prozesse in einem Modellsystem für Flüssigkeiten und Festkörpern auf "atomarer" Ebene zu untersuchen. Bereits die Entdeckung der Plasmakristalle 1994 führte dazu, dass die Lehrbücher der Physik umgeschrieben werden mussten. Mit der für den Herbst geplanten neuen Experimentreihe im Columbus-Labor hebt das DLR-In­sti­tut für Ma­te­ri­al­phy­sik im Welt­raum Datenschätze für die nächsten Jahrzehnte.

Das DLR-Institut für Robotik und Mechatronik bereitet derzeit zwei Folgeexperimente im Rahmen des Projekts ME­TE­RON vor. Die Astronauten an Bord der ISS werden im Columbus-Labor den humanoiden Roboter Justin im DLR Oberpfaffenhofen per Tablet steuern. Mittels einer einfachen Befehlseingabe aus der Ferne soll der Roboter komplexe Aufgaben selbstständig ausführen. In der zweiten Jahreshälfte ist dann ein Co-Worker-Experiment mit Alexander Gerst geplant. Der deutsche ESA-Astronaut wird mit einem Tablet von der ISS aus die nächste Entwicklungsstufe des zukünftigen Robonauten testen – das intelligente Zusammenfügen von Elementen für den Aufbau eines Gerätes oder einer Marsstation.

Internationale Zusammenarbeit

Die Internationale Raumstation ISS ist das größte Technologieprojekt aller Zeiten: Der "Außenposten" der Menschheit im All wird derzeit gemeinsam von den USA, Russland, den Mitgliedsstaaten der Europäischen Weltraumorganisation ESA, Kanada und Japan betrieben. Das DLR-Raumfahrtmanagement koordiniert dabei die deutschen Beiträge zu den ISS-Programmen der ESA, in Bezug auf Ausbau, Betrieb und Nutzung der Station und ist federführend bei der Umsetzung des nationalen Nutzungsprogramms. Bei der Vorbereitung, Durchführung und Auswertung der deutschen und europäischen Weltraumexperimente werden die Wissenschaftler durch das Nutzerzentrum für Weltraumexperimente (MUSC) unterstützt. Für die Ausbildung der Astronauten und des Betriebsteams des Columbus-Labors ist das Europäische Astronautenzentrum (EAC) zuständig, in Zusammenarbeit mit der DLR-Einrichtung Raumflugbetrieb und Astronautentraining. Das Columbus-Kontrollzentrum im DLR Oberpfaffenhofen führt den Betrieb des ISS-Moduls in enger Abstimmung mit den Astronauten sowie den Kontrollzentren der NASA in Houston und Huntsville durch.

Kontakt
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    Kom­mu­ni­ka­ti­on Ober­pfaf­fen­ho­fen, Weil­heim, Augs­burg
    Deut­sches Zen­trum für Luft- und Raum­fahrt (DLR)

    Po­li­tik­be­zie­hun­gen und Kom­mu­ni­ka­ti­on
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    Fax: +49 8153 28-1243
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    Deut­sches Zen­trum für Luft- und Raum­fahrt (DLR)
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    Astro­nau­ti­sche Raum­fahrt, ISS und Ex­plo­ra­ti­on
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