15.05.2011 / Autor: Ralf Möllenbeck & Günther Glatzel & Klaus Donath Raumfahrt > ISS

Expedition 29

Mission der ISS-Expedition 29

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Missionsdaten

Emblem

Missionsemblem
Beginn:16. September 2011
Ende:22. November 2011
Dauer:66 Tage, 22 Stunden, 22 Sekunden
Besatzungsmitglieder

Besatzungsmitglieder

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v.l.: Satoshi Furukawa, Kommandant Mike Fossum, Sergej Wolkow, Anatoli Iwanischin, Daniel Burbank und Anton Schkaplerow
Bilder: NASA
In ihren ersten beiden Wochen als Drei-Personen-Crew hatte die ISS-Besatzung vielfältige Aufgaben zu bewältigen. Durch die zeitweilige Verminderung der Personenstärke im All kam es zu einigen Umplanungen im Tagesablauf der Raumfahrer Sergej Wolkow, Michael Fossum und Satoshi Furukawa. Im japanischen Forschungsmodul wurde erneut das Marangoni-Experiment gestartet. Dieses physikalische Experiment untersucht die sogenannte Marangoni-Konvektion, also Strömungen und Verwirbelungen in Flüssigkeiten unter Mikrogravitation. Die hierbei erzeugte Flüssigkeitsbrücke ist trotz der Oberflächenspannung so empfindlich, dass dieses Experiment während der Schlafperiode der Raumfahrer laufen muss, um Schwingungen in den Modulen weitgehend zu vermeiden. Es sind diesmal höchstens 4 Tage pro Woche und 24 Läufe insgesamt bis Ende November angesetzt.
NASA

Michael Fossum arbeitete am Wasserrückgewinnungssystem (WRS)
(Bild: NASA)
Michael Fossum arbeitete am Wasserrückgewinnungssystem (WRS) im Knotenmodul Tranquilty. Nach der Leerung des Schmutzwassertanks (WSTA = Wastewater Storage Tank Assembly) in einen EDV-U Behälter tauschte er im Rahmen einer großen Wartung die FCPA (Fluids Control & Pump Assembly), also ein Flüssigkeitsregel- und Pumpenmodul, im WRC aus. Da die FCPA toxische Flüssigkeiten enthielt, behandelter Urin, Schwefelsäure H2SO4 und Chromsäure CrO3, mussten alle Tätigkeiten mit Schutzausrüstung, bestehend aus Sicherheitsschutzbrille, Staubmaske und Handschuhen, durchgeführt werden.

Ab dem 26. September 2011 fand ein zweitägiger Leistungstest der NASA-Solarzellenausleger (SAW = Solar Array Wing) statt. Zur Unterstützung des Batterietests der SAW wurden der Stationsarm Canadarm2 (SSRMS=Space Station Remote Manipulator System), die mobile Plattform (MBS=Mobile Base System), die Robotikhand Dextre (SPDM = Special Purpose Dexterous Manipulator) und der Mobile Transporter (MT) aktiviert, um weitere Stromverbraucher im Außensegment zu erhalten. Der von der Stationskontrolle in Houston durchgeführte Test verlief innerhalb der erwarteten Parameter und erlaubt nun eine bessere energetische Ressourcenplanung. Sergej Wolkow arbeitete für das russische Ozean-Beobachtungsprogramm SEINER, indem er Fotos erstellte. Hierbei werden die Verbindungsprozeduren zwischen den Besatzungsmitgliedern im russischen Segment und den staatlichen Fangschiffen bei der Suche und Erschließung von Fischgebieten erprobt. Im US-Teil der Station verbrachte Kommandant Michael Fossum einige Zeit mit dem kanadischen Experiment VASCULAR. Dafür nutzte er Videoequipment in der Quest-Luftschleuse zur Aufzeichnung einer Nachricht zum Experiment. Ursprünglich sollte der bereits zur Erde zurückgekehrte Ronald Garan diese Sitzung durchführen. Es werden bei VASCULAR die kardiovaskulären Gesundheitsfolgen für Raumfahrer bei Langzeitaufenthalten im All bewertet, um Entzündungen der Arterien, Änderungen der Blutgefäßeigenschaften und die kardiovaskuläre Fitness zu erforschen. Am 29. September 2011 erfolgte eine außerplanmäßige Anhebung der Umlaufbahn der ISS mit den Swesda-Triebwerken, um Trümmerteilen einer Zyklon-3-Rakete auszuweichen. Das Manöver wurde um 18:45 Uhr MESZ gestartet, dauerte 169 Sekunden und hob die Umlaufbahn der ISS um rund 4,7 Kilometer an. Dadurch kam diese 10 Kilometer über die Bahn des Trümmerteils.

ISS-Kommandant Michael Fossum nahm am 03.Oktober 2011 an einer neuen Studie mit der Bezeichnung SPRINT teil. Hierbei werden beim intensiveren Fitness- und Ausdauertraining am Universal-Trainingsgerät ARED (Advanced Resistive Exercise Device) Ultraschallaufnahmen des Beines angefertigt. Die Studie SPRINT erforscht die Wirkung von sehr intensiven aber kurzen Übungen zur Verminderung des Muskel- und Knochenabbaus und der Schwächung des Herzkreislaufsystems der Besatzungsmitglieder in der Schwerelosigkeit. Michael Fossum nahm als erster Raumfahrer an dieser Untersuchung mit neuen Übungen teil. Sergej Wolkow führte am gleichen Tag eine weitere Sitzung der russischen Verhaltensbewertung mit dem Namen Tipologija (Typologie) durch. Dabei sollen die körperlichen und geistigen Fähigkeiten von Personen getestet werden, unter Stress zu arbeiten und zu kommunizieren. Ein Elektroenzephalogramm misst und registriert die elektrische Tätigkeit des Gehirns des Besatzungsmitgliedes.

NASA

Michael Fossum mit BCAT 5 im Kibo-Modul
NASA

R2 im Destiny-Modul
(Bilder: NASA)
Einen Tag später hat Michael Fossum die Batterien des Experimentes Binary Colloidal Alloy Test 5 (BCAT 5) getauscht und einen Test dieser Wissenschaftsnutzlast im Kibo-Modul durchgeführt. Bei diesem Wissenschaftsexperiment werden von der Besatzung Fotos angefertigt, die den Übergang der polymeren und kolloiden Stoffe vom flüssigen in den gasförmigen Zustand dokumentieren. Die Nachbildung dieses Phasenübergangs soll Wissenschaftlern helfen, grundlegende physikalische Konzepte zu entwerfen, die unter Schwerkraftbedingungen nicht möglich sind. Satoshi Furukawa und Sergej Wolkow führten eine 10-minütige Session zum periodischen medizinischen Test HEMATOKRIT durch. Die Blutproben wurden hier am Finger genommen, zentrifugiert und die Dichte der roten Blutkörperchen unter einem Vergrößerungsglas bestimmt. Üblicherweise verringert sich dieser Wert bei Menschen in der Schwerelosigkeit, daher die ständige Kontrolle. Die ermittelten Werte wurden in dem medizinischen Laptop MEC (Medical Equipment Computer) zur Bewertung dokumentiert. Gleichzeitig bereitete die Besatzung den Raumtransporter Progress-M 10M auf seinen Abflug am 29. Oktober vor. Dafür wurden unbrauchbare Flüssigkeiten in die leeren Tanks des Raumschiffes gepumpt und nicht mehr benötigtes Material sowie Müll verladen. Satoshi Furukawa verbrachte rund 2,5 Stunden mit der Zusammenstellung von US-Abfall und dessen Verladung. Insgesamt können in Progress 57 Taschen, sogenannte CTBEs (Cargo Transfer Bag Equivalents), verladen werden.

Am 13. Oktober 2011 erfolgte die zweite Aktivierung von Robonaut 2, nachdem diese im September abgesagt werden musste. Mike Fossum und Satoshi Furukawa befreiten den menschenähnlichen Roboter, in Kurzform auch R2 genannt, aus seiner Stauposition im Destiny-Modul, befestigten ihn an seiner Halterung und stellten Strom und Datenverbindungen her. Jetzt konnte die Bodenmannschaft übernehmen. Sie starteten ein Programm zur Bewegung beider Arme und zur Aktivierung/Fokussierung der „Augen“, gemeint sind hier hochauflösende Kameras. Das Bewegen der Arme stand im Hauptinteresse der Programmierer, da hier eine Kalibrierung der Gelenksensoren in der Mikrogravitation erfolgen muss. Zum Einstellen dieser Gelenksensoren wurden mehrfach gleichbleibende Bewegungen durchgeführt, welche von Mike Fossum kontrolliert wurden. Zum Abschluss erfolgte der Befehl an die Arme die Stauposition einzunehmen. Die nachfolgende Demontage und Lagerung von R2 erfolgte durch zwei Besatzungsmitglieder.

Im russischen Stationsteil hatte Sergej Wolkow, zeitweise unterstützt von Satoshi Furukawa, alle Hände voll zu tun. Alleine musste er hier die Systeme und Experimente betreuen. Er aktivierte den Sauerstoffgenerator Elektron-VM, zuerst die Speichervolumen-Kompression durchführend und anschließend die Außentemperatur der Reinigungseinheit für 10 Minuten überwachend. Weiter führte er etliche Wartungsarbeiten im russischen Segment, wie zum Beispiel die des SOZh-Systems (Lebenserhaltung und Umweltkontrolle), durch. Kurz vor der Nachtruhe, verbrachte Sergej Wolkow etwas Zeit mit dem russischen SONOCARD-Experiment, dass physiologische Funktionen eines Besatzungsmitgliedes während des Schlafes ohne direkten Kontakt auf der Haut registriert. Für seine 5. Experiment-Sitzung legte er ein Sporthemd mit entsprechenden Sensoren und eine Gerätetasche zur Erfassung der Daten an. Diese werden auf der Erde ausgewertet und könnten als Basis dienen, die Anpassungsfähigkeit des menschlichen Körpers bei Langzeitflügen zu bewerten und vorauszusagen.

Am 19. Oktober 2011 erfolgte eine weitere Zündung der Antriebssysteme des Swesda-Moduls. Um 18:15 Uhr MESZ feuerten zwei KD-Triebwerke des ODU-Systems (Integrated Propulsion System) für 1 Minute und 53 Sekunden. Die dabei erreichte Änderung der Geschwindigkeit von plus 1,8 Meter pro Sekunde steigerte die Höhe der mittleren ISS-Umlaufbahn um rund drei Kilometer auf insgesamt 387,8 Kilometer. Damit solle die Flugbahn der Internationalen Raumstation für die demnächst ankommenden Raumschiffe Progress-M 13M und Sojus-TMA 22 sowie für die Landung der Besatzung von Sojus-TMA 02M im November 2011 optimiert werden.

NASA

Kommandant Mike Fossum arbeitet am Express-Rack 2
NASA

Mike Fossum mit dem Ultraschallmessgerät USND-2
(Bild: NASA)
Darauffolgend nahmen Wartungsarbeiten und Reparaturen an elektrischen Komponenten der Station viel Zeit in Anspruch. Mike Fossum wechselte ein defektes Remote Power Controller Module (RPCM), eine Art ferngesteuerter Stromkreisregler, im Labormodul Destiny. Dieses Modul sichert die redundante Stromversorgung des Express-Racks 2, welches auch den Ku-Band-Empfänger mit Energie versorgt. Einen Tag später setzte er die Arbeiten fort, er tauschte nun ein weiteres RPCM gegen ein entsprechendes Ersatzteil. Hier ging es um die Sicherstellung der Stromversorgung von Rauchdetektoren und etlichen anderen Verbrauchern im US-Labor. Satoshi Furukawa nahm zu dieser Zeit an dem IVC-Experiment (Integrated Cardiovascular) teil. Diese Studie zu den Auswirkungen von Langzeitaufenthalten im All beobachtet speziell den Herzkreislauf. Diesmal musste der japanische Astronaut ganz entspannt 10 Minuten ruhig atmen, währenddessen wurde seine Herzfrequenz gemessen und protokolliert.

Im Columbus Forschungsmodul betreute Satoshi Furukawa das kommerzielle biologische Experiment CGBA-5/CSI-5 (Commercial Generic Bioprocessing Apparatus 5/Science Insert-05). Hier ersetzte er sechs Keimbehälter für einen neuen Versuchsaufbau. Nach Anschluss aller Verbindungen wurden die Operationen zum Experiment wieder aufgenommen. Es sollen Wachsrichtung von Wurzeln und Keimen bei Schwerelosigkeit erforscht werden. Im russischen Segment arbeitete Sergej Wolkow mit dem Experiment Plasma-Kristall. Es dient der Beobachtung von ultravioletter Strahlung erzeugt durch elektrisch aufgeladene Staubteilchen in Raumumgebung. Mike Fossum rekonfigurierte und reinigte im Schleusenmodul Quest die Kühlleitungen der US-Raumanzüge. Weiter musste er eine Fehlerbehebung an dem Laufband T2/COLBERT im Knotenmodul Tranquility durchführen. Seit dem 11. Oktober konnten die Trainingsdaten nur per USB-Stick gesichert und dann zur Bodenstation gesendet werden. Eine Neukonfiguration der W-LAN Karte sollte hier Abhilfe schaffen.

Für den Kommandanten der ISS, Mike Fossum, stand eine neue Reihe der Fitness-Studie SPRINT auf dem Plan. Nach der Ausführung von sehr intensiven aber kurzen Übungen zur Verminderung des Muskel- und Knochenabbaus und dem Training des Herzkreislaufsystems werden im Columbus-Modul Ultraschallaufnahmen des Beines angefertigt. Zur Wochenmitte erfolgte eine weitere Zündung der Antriebssysteme des Swesda-Moduls. Um 14:52 Uhr MESZ feuerten zwei KD-Triebwerke des ODU-Systems für 1 Minute und 54 Sekunden. Die dabei erreichte Änderung der Geschwindigkeit von plus 1,9 Meter pro Sekunde steigerte die Höhe der mittleren ISS-Umlaufbahn um 3,2 Kilometer auf insgesamt 390,0 Kilometer. Am gleichen Tag prüfte Mike Fossum die Wissenschaftsnutzlast BCAT-6 (Binary Colloidal Alloy Test-6) im Kibo-Modul. Bei diesem Experiment werden stündlich sieben Tage lang automatisch Fotos angefertigt, die den Übergang der polymeren und kolloiden Stoffe vom flüssigen in den gasförmigen Zustand dokumentieren. Die Erkenntnisse daraus sollen der Entwicklung von preiswerteren und länger lagerfähigen Lebensmitteln und Arzneien auf der Erde dienen.

Nach letzten Überprüfungen koppelte Progress-M 10M am 29. Oktober 2011 kurz nach 11 Uhr MESZ vom Schleusenmodul Pirs ab und entfernte sich von der Station. Die letzte Bremszündung erfolgte gegen 14:11 Uhr MESZ. Wenig später trat das Raumschiff in die Erdatmosphäre ein, brach auseinander und verglühte zum größten Teil. Eventuelle Reste stürzten in eine menschenleere Zone des Südpazifiks. Damit macht Progress-M 10M Platz für seinen Nachfolger Progress-M 13M.

NASA

Sojus-U-Trägerrakete mit Progress-M 13M hebt ab
(Bild: NASA)
Am 30. Oktober 2011 startete Progress-M 13M, in der ISS-Versorgung auch 45P genannt, zur ISS und bringt 1.314 Kilogramm Trockenfracht (Ersatzteile, Lebensmittel, Ausrüstungsteile), 837 Kilogramm Treibstoff (davon 250 kg ISS-Treibstoff), 420 Kilogramm Wasser und 50 Kilogramm Sauerstoff in die Umlaufbahn. Der US-Anteil des Gesamtvolumens von 2.648 Kilogramm Fracht betrug 423 Kilogramm. Neben den lange erwarteten persönlichen Dingen, wie Briefe und Geschenke der Angehörigen, war diesmal als Sonderfracht der Mikrosatellit Tschibis-M mit an Bord. Er wiegt ca. 40 kg, ist rund 1.100 x 1.350 x 1.805 mm groß und soll von dem Transporter zum Ende seiner Mission in einer Umlaufbahn von 480-500 km ausgesetzt werden. Der Start war mit großer Spannung erwartet worden, hing hiervon doch die weitere dauerhafte Besetzung der Internationalen Raumstation ab. Ein weiteres Scheitern einer Sojus-Mission hätte eine längere Pause zur Fehleranalyse und einen unbemannten Weiterflug der ISS bedeutet.

Zwei Tage später erreichte der Versorger die Raumstation und passend zum elften Jahrestag der ständigen ISS-Besetzung legte er am Kopplungs- und Schleusenmodul Pirs an. Rund 400 Kilometer über dem Nordteil Chinas erfolgte die automatische Kopplung um 12:41 Uhr MEZ. Nach dem Kontakt des Frachtraumschiffes mit dem Kopplungs- und Schleusenmodul Pirs wurden einige Minuten später die festen Verbindungen am Kopplungsadapter geschlossen. Die ISS befand sich während des Dockingmanövers für ca. 30 Minuten in freier Drift, wenig später wurde die Kontrolle der Station an die US-Gyroskope zurück übergeben. Im weiteren Verlaufe dieses Tages erfolgten die Dichtigkeitstest zwischen den beiden Raumfahrzeugen, die Luken wurden anschließend geöffnet.

Nach dem Ankoppeln begann die Besatzung den Raumtransporter in die ISS-Struktur einzubinden. Es wurden Temperatursensoren eingebaut, Heiz- und Lüftungsschläuche verlegt und der Docking-Konus zwecks besserer Zugänglichkeit ausgebaut. Sergej Wolkow startete am nächsten Tag bereits mit dem Entladevorgang von 1.166 gelisteten Frachtartikeln, darunter 404 Positionen US-Equipment. Am 4. November 2011 stand ein weiterer Test von Robonaut, einem menschenähnlichen Roboter, in Kurzform auch R2 genannt, auf dem Plan. Nach erfolgtem Aufbau des Testobjektes wurden verschiedenste Bewegungen zur Feinabstimmung der Sensoren von Hals und Handgelenken durchgeführt. Bei einem geplanten Handshake mit Mike Fossum kam es zu einer ungewollten Abschaltung der Operationen. Der Betrieb auf der Erde unter Schwerkraftbedingungen unterscheidet sich erheblich von dem im All. Nicht nur das Thermal-Management ist anders, auch die Bewegungen müssen anders programmiert und abgebremst werden, erläuterte ein Roboter-Operator von der NASA.

NASA

SpaceDRUMS im Kibo-Modul
(Bild: NASA)
Weiterhin beschäftigte sich Mike Fossum mit dem Experiment SpaceDRUMS (Space Dynamically Responding Ultrasonic Matrix System) im Kibo-Labormodul. Die im Express-Rack 5 befindliche Apparatur dient der Materialerforschung, tennisballgroße feste oder flüssige Proben werden von 20 Schallemittern bei der Verbrennung und der hitzebasierten Synthese bearbeitet. Die hier untersuchten keramischen, polymeren und kolloiden Proben sollen der Entwicklung von zukunftsweisenden Werkstoffen auf der Erde dienen. Am gleichen Tag entnahm Satoshi Furukawa einige Proben aus dem Trinkwassersystem der ISS und analysierte diese mit dem TOCA-Hardware-Kit. Mit TOCA (Total Organic Carbon Analyzer), einem Gerät zur Prüfung der Reinheit des Wassers der Wasser-Recycling-Anlage (WPA) im amerikanischen Stationsteil, wird regelmäßig die Nutzbarkeit des erzeugten Trinkwassers bestätigt. Sergej Wolkow kontrollierte in diesem Zeitraum den Abschluss der automatischen Aktualisierung des Antivirusprogramms der russischen Stationslaptops. Seit der SSCV4-Softwareaktualisierung im August muss diese nicht mehr manuell durchgeführt werden. Ebenso führte seine zweite Sitzung mit der Tschibis-Anzughose vorbereitend auf die Rückkehr zur Erde durch. Hier wirkt ein Unterdruck auf den unteren Teil des Körpers, um bei den Beinmuskeln die Wirkung der Schwerkraft zu simulieren. Die Prozedur besteht daraus, zuerst 150-200 Milliliter Wasser oder Saft zu trinken, die Erzeugung eines Unterdrucks am Bein durch die Hose in fünfminütigen Steps (-20,-25,-30, und -35 mm Hg) und der Benutzung des TVIS Laufbandes mit 10-12 Schritten pro Minute. In seiner Funktion als medizinischer Offizier überwachte Satoshi Furukawa den einstündigen Vorgang.

NASA-Tv

Die sechsköpfige Besatzung spricht mit der Erde
NASA

Rückkehrkapsel von Sojus-TMA 02M wird geöffnet
(Bild: NASA)
Am 14. November 2011 startete die nächste Sojus-Trägerrakete mit mehreren Wochen Verspätung ins All. Pünktlich um 05:14 Uhr MEZ hob die Sojus FG mit 3 Mann an Bord in Richtung der Internationalen Raumstation ab. Die dortige Besatzung wartet schon länger auf Verstärkung, da der Absturz eines auf der bemannten Sojus basierenden Progress-Frachters den gesamten Zeitplan verändert hatte. Ursprünglich war der Start für den 22. September 2011 angesetzt. An Bord von Sojus-TMA 22 befinden sich die Kosmonauten Anton Schkaplerow und Anatoli Iwanischin sowie der US-Astronaut Daniel Burbank. Das bemannte Raumschiff erreichte die ISS zwei Tage darauf und koppelte am 16. November 2011 um 6:24 Uhr MEZ erfolgreich an. Mit der Kopplung am ISS-Modul Poisk ist die Besatzung der Raumstation für wenige Tage wieder auf 6 Personen angewachsen. Die drei Neuankömmlinge sind eigentlich die Ablösung der bereits im September zur Erde zurückgekehrten Besatzungsmitglieder von Sojus-TMA 21. Der Flug hatte sich verzögert, da man vor einem erneuten bemannten Einsatz der Sojus-Trägerrakete in der für Raumschiffe üblichen Konfiguration zunächst einen unbemannten Test durchführen wollte. Dieser ist mit dem Start von Progress-M 13M Ende Oktober 2011 gelungen. Sojus-TMA 22 ist übrigens das letzte der Serie. Danach kommen ausschließlich Schiffe der Serie TMA-M zum Einsatz, bis auch diese durch eine modernisierte Version abgelöst werden wird.

Am 22. November 2012 um 0 Uhr MEZ endete mit dem Abkoppeln von Sojus-TMA 02M offiziell die Dienstzeit der Langzeitbesatzung 29. Die Landung von Sojus-Kommandant Sergej Wolkow, Michael Fossum und Satoshi Furukawa erfolgte am 22. November 2012 um 3:26 Uhr MEZ zielgenau in der kasachischen Steppe bei 51 Grad nördlicher Breite und 67 Grad 10 Minuten östlicher Länge rund 80 Kilometer nördlich der Stadt Arqalyq. Damit absolvierte auch das zweite rein digital gesteuerte russische Raumschiff seine Mission nach 167 Tagen im All erfolgreich. Alle drei Besatzungsmitglieder überstanden Rückkehr und Landung in gesundheitlich gutem Zustand. Die Bergungsmannschaften waren mit 12 Hubschraubern, 3 Flugzeugen sowie 6 Such- und Rettungsfahrzeugen im Landegebiet und erreichten die Landestelle wenig später nach dem Aufsetzen, kurz vor Sonnenaufgang. In Landegebiet herrschen zu diesem Zeitpunkt winterliche Bedingungen mit sehr niedrigen Temperaturen. Sergej Wolkow reiste nach der Bergung in das russische Kosmonauten-Ausbildungszentrum nahe Moskau, Michael Fossum und Satoshi Furukawa sofort in die USA weiter. Die drei Raumfahrer hinterließen eine dreiköpfige Mannschaft auf der ISS, welche sich für die weiteren Wochen nur aus Anatoli Iwanischin, Daniel Burbank und Anton Schkaplerow zusammen setzte. Erst Mitte Dezember 2011 sollen die Raumfahrer André Kuipers, Oleg Kononenko und Donald Pettit mit Sojus-TMA 03M zur ISS aufbrechen und Expedition 30 wieder dauerhaft verstärken. Die Verzögerungen im ISS-Flugplan und der Rückfall auf eine zeitweilige Drei-Personen-Crew ergaben sich aus dem Fehlstart des russischen Versorgers Progress-M 12M im August 2011 und der darauf folgenden Untersuchung der dritten Stufe der Sojus-Trägerrakete.

NASA

Besatzung und Bergungsmannschaft nach dem Ausstieg
(Bild: NASA)
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