IAC 2018: Experimente für Chinas Raumstation CSS

Im Rahmen des IAF Global Networking Forum (GNF) auf dem International Astronautical Congress 2018 in Bremen stellte Yang Hong, leitender Entwickler bei der Chinese Academy of Space Technology (CAST), am 4. Oktober 2018 die Experimentiermöglichkeiten auf der neuen chinesischen Raumstation (Chinese Space Station, CSS) vor.

Quelle: IAC 2018.

Am 28. Mai 2018 hat die chinesische Agentur für bemannte Raumfahrt (China Manned Space Agency, CMSA) mit dem Büro der Vereinten Nationen für Weltraumfragen (United Nations Office for Outer Space Affairs, UNOOSA) ein Abkommen geschlossen, das es ermöglicht, dass auch kleinere Länder ihre Experimente und Raumfahrer auf der geplanten chinesischen Raumstation mitfliegen lassen können. Wie ein UNOOSA-Vertreter Raumfahrer.net auf dem IAC-Kongress 2018 in Bremen mitteilte, sind seit dem Abschluss des Abkommens 36 Experimentvorschläge eingegangen.

Eine erste Vereinbarung zwischen dem UNOOSA und China hatte es bereits im Juni 2016 gegeben. Die chinesische Raumstation, so der chinesische UN-Botschafter Shi Zhongjun, gehöre nicht nur China, sondern der Welt. Es sei ein Zuhause, das für die Zusammenarbeit mit allen Ländern offen steht, ein Heim des Friedens und guten Willens, und eine Heimat der Zusammenarbeit zum gegenseitigen Vorteil.

Mit der CSS wolle man, so Shi Zhongjun, ein Modell für aufrichtige gegenseitig vorteilhafte internationale Zusammenarbeit in der friedlichen Erforschung und Nutzung des Weltraums aufbauen. Mit diesem Hintergrund wolle man jetzt die Wohnumgebung und die wissenschaftlichen Möglichkeiten der chinesischen Raumstation präsentieren.

Gründe dafür, überhaupt eine bemannte Raumstation zu bauen, kann man anhand der Erfahrungen mit den Raumstationen MIR und ISS finden: Man kann sie als großes Labor für wissenschaftliche und technische Experimente nutzen, zum Beispiel im Hochvakuum, in der Schwerelosigkeit und in natürlicher ionisierender Strahlung, was auf der Erde nicht so einfach ist. Auch ist eine Raumstation eine gute Plattform für Experimente in den Bereichen Biologie, Biotechnologie, Physik, Geo- und Weltraumwissenschaften.

Die chinesische Raumstation wird die Erde in Höhen zwischen 340 bis 450 Kilometer über der Erde und mit einer Inklination, also einer Neigung gegen den Erdäquator, von 42 bis 43 Grad umkreisen. Geplante Lebensdauer sind etwa 10 Jahre. Sie soll drei (Dauerbesatzung) bis (kurzzeitig) sechs Besatzungsmitglieder beherbergen und eine Masse zwischen 70 Tonnen (Basisausstattung) und 160 bis 180 Tonnen (Maximalausbau) haben.

Zunächst soll die Station drei Module umfassen: Ein Kernmodul (Core Module / CM) und zwei Laboratoriumsmodule namens Experiment Module I (EM I) und Experiment Module II (EM II). Das CM wird in der Mitte der Raumstation sein, und mit jeweils einem Andockstutzen für das unbemannte Versorgungsraumschiff „Tianzhou“, einem für das bemannte Raumschiff „Shenzhou“ und zweien für die Experimentmodule ausgestattet sein. Vom CM aus wird alles in der Station überwacht und gesteuert werden. Es soll auch Langzeitaufenthalte von Personen auf der Raumstation unterstützen. Der an das CM gekoppelte Roboterarm wird helfen, Außenbordeinsätze von zwei Personen gleichzeitig zu ermöglichen.

Das EM I hat die gleichen Fähigkeiten wie das CM und wird als ein Backup-Modul für das CM fungieren. Die Energieversorgung des CM wird durch zwei Solarzellenausleger mit jeweils einem Schwenkbereich in einer Ebene ermöglicht, während die beiden Experimentmodule von jeweils zwei Solarzellenauslegern mit einem Schwenkbereich in mehreren Ebenen versorgt werden. Das EM II wird man für eigene und externe Nutzlast-Experimente benutzen, und es wird große Adapter für Experimente außerhalb der Station besitzen. Es soll außerdem eine Luftschleuse für automatisierte Experimente bekommen. In der Aufbauphase werden die beiden Experimentmodule zuerst an der Vorderseite des CM andocken und dann später jeweils an einen seitlichen Andockstutzen umgesetzt werden.

Solange sich nur das CM im Weltraum befindet, wird das Node-Module (Knotenmodul) des CM als Luftschleuse genutzt werden. Sobald das EM I angedockt ist, kann man unter normalen Bedingungen die Luftschleuse des EM I für Außenbordaktivitäten benutzen, und das Node-Module des CM dient als Backup. Die Raumfahrer können dann mit dem Roboterarm bewegt werden, oder sich direkt an den Handläufen, die an der Außenhaut der Raumstation befestigt sind, fortbewegen.

Ist eine weitere Erweiterung möglich und geplant? Studien für den Ausbau der Raumstation sehen den Anbau weiterer Module, eine Erweiterung der Energieversorgung durch zusätzliche Solarzellenausleger, und das Andocken einer externen Experimentplattform vor. Neue Knotenmodule (Nodes) können gestartet werden und an die T-förmige Raumstation andocken. Die kreuz-förmige Verbindung ermöglicht eine Erweiterung der Station um weitere Module. Die Solarzellen des CM können an das Ende der Module EM I und EM II umgesetzt werden, um die Energieversorgung weiter auszudehnen. Alle drei Module haben für Nutzlasten reservierte Schnittstellen für Mechanik, Energie, Temperatur und Informationsverarbeitung, und sind auf den Betrieb mit externen Nutzlastplattformen vorbereitet.

Die Station wird für Experimente innerhalb und außerhalb der Module standardisierte und spezielle Schnittstellen haben. Die speziellen Schnittstellen sollen für bestimmte Nutzlasten bedarfsabhängig entwickelt werden. Es soll die Möglichkeit für drei verschiedene Arten von Nutzlasten geben: Druckbeaufschlagte Nutzlasten, die im Payload-Rack innerhalb der Station untergebracht werden, Standard-Nutzlasten außerhalb der Module, die am Nutzlast-Adapter angeschlossen werden und spezielle Nutzlasten, die mit speziell hergestellten oder erweiterten Schnittstellen verbunden werden.

Neben der Einhaltung üblicher atmosphärischer Bedingungen bezüglich Luftdruck, Luftfeuchtigkeit, Temperatur und Gaszusammensetzung legen die chinesischen Ingenieure ein besonderes Augenmerk auf die Begrenzung der Schallbelastung der Raumfahrer: In den Arbeitsbereichen soll sie auf max. 60 db(A) begrenzt werden, in den Schlafbereichen 50 dB(A) nicht überschreiten. Um diese Ziele erreichen zu können, wurden entsprechende Simulationen durchgeführt. Auf Basis dieser Simulationen wurde festgelegt, in welchen Grenzen die Geschwindigkeit der in der Station zirkulierenden Luft zu regeln ist.

Yang Hong wies darauf hin, dass die Entwicklung der chinesischen Raumstation weitestgehend abgeschlossen sei. Der Starttermin des Zentralmoduls werde laut Yang Hong in Kürze bekanntgegeben.

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• Tiangong – Chinas modulare Raumstation