Das Space Station Remote Manipulator System ist der stärkste und beinahe stationsweit einsetzbare Arm der ISS. SSRMS/Canadarm 2 ist eines der wichtigsten Module der ISS. Mit ihm wurde und wird ein großer Teil der ISS zusammengebaut und gewartet. Außerdem dient er zur Unterstützung von Außenbordarbeiten.
Autor: Daniel Maurat
Der Manipulatorarm SSRMS/Canadarm 2 (engl. Space Station Remote Manipulator System für Ferngesteuertes Raumstations-Manipulatorsystem, Canadarm für Canada Arm [Kanada-Arm]) ist der Multifunktionsmanipulatorarm der Internationalen Raumstation. Gebaut von der kanadischen Raumfahrtagentur CSA ist das System deren großer Beitrag zur Station. Ergänzt wird der Manipulatorarm darüber hinaus durch dessen Verlängerung SPDM/Dextre (Special Purpose Dexterous Manipulator für geschickte Arbeitsvorrichtung für Sonderzwecke, Dextre für Geschicklichkeit), der auch feinere Arbeiten durchführen kann sowie den Mobile Transporter (engl. für Mobiler Transporter), der den Roboterarm auch für Arbeiten an der Gitterstrukur ITS (für Integriertes Verbindungssystem) nutzbar macht. Als Verlängern ist das OBSS (Orbiter Boom Sensor System für Orbiter-Auslegersensorsystem), welches zunächst im Shuttle genutzt wurde und nun den Roboterarm verlängern wird.
Entwicklung und Bau
Canadarm 2 basiert eigendlich auf dem RMS (Remote Manipulator System), dem Roboterarm des Space Shuttles. Dieser wurde ebenfalls in Kanada entwickelt und gebaut. Als in den USA die Planungen für die Raumstation Freedom begannen, nahm man auch eine Weiterentwicklung des RMS in das Konzept auf, da die Station zu groß gewesen wäre, als dass sie nur durch das RMS hätte aufgebaut werden können. Auch nachdem Russland in das Programm einstieg, blieb SSRMS/Canadarm 2 eines der wichtigsten Module der ISS.
Gebaut wurde der Roboterarm von der kanadischen Firma MDA Space Missions in Brampton, Ontario. Von dort aus wurde es 2000 nach Cape Canaveral in die SSPF (Space Station Processing Facility für Raumstations-Vorbereitungseinrichtung) transportiert, wo es auf seinen Start vorbereitet wurde.
Nachdem man beschloss, das Shuttle-Programm 2010/2011 auslaufen zu lassen und nachdem man eine Reperatur des P6 Trusses mit dem OBSS des Space Shuttles als Verlängerungsstück erfolgreich verlief, beschloss man bei der NASA, bei der vorletzten (ehemals letzten) Shuttlemission STS-134 das OBSS an der Station zu lassen, um damit eben auch Reperaturen an den schwer zugänglichen Solarkollektoren durchzuführen.
Aufbau
Das Roboterarmsystem, das MSS (Mobile Servicing System für Mobiles Servicesystem), besteht aus drei Teilen:
- Der eingentliche Roboterarm, SSRMS/Canadarm 2 ist einer der leistungsfähigsten Systeme dieser Art auf der Welt: bei einer Eigenmasse von knapp zwei Tonnen kann es eine Nutzlast von 116 Tonnen bewegen. Dafür benötigt es gerade mal eine Leistung von 2 Kilowatt. Es verfügt über sieben Gelenke: jeweils drei identisch angeordnete an den beiden Enden sowie eines in der Mitte des Roboterarms. An jedem Ende befindet sich ein passiver Anschluss für Strom und Daten. Die aktiven Punkte, die sogenannten PDGFs (Power and Data Grapple Fixtures für Energie- und Datengriffbefestigung), von denen mindestens eines an jedem Modul des US-basierten Teils sowie jeweils eines an den russischen Modulen Sarja und Rasswjet, die aber nicht über die Daten- und Stromverbindungen verfügen, verteilt. Canadarm 2 kann mit beiden Enden an einem PDGF andocken und sich so von Haltepunkt zu Haltepunkt bewegen. Am Arm sind darüber hinaus auch verschiedene Kamerasysteme für die Steuerung sowie Befestigungen für Werkzeuge angebracht. SSRMS/Canadarm 2 wird über eine Robotic Work Station (Roboterarbeitsstation) gesteuert. Diese verfügt über Bildschirme zum Beobachten des Arms und dessen Kamerabildern sowie Steuerungen für den Roboterarm sowie anderer Teile des MBS, wie z.B. Dextre. Je eine Arbeitsstation ist im Labormodul Destiny sowie in der Kuppel Cupola angebracht. Gestartet wurde Canadarm 2 während der Mission STS 100 der Raumfähre Endeavour am 19. April 2001.
- Für Arbeiten an der Gitterstruktur ITS gibt es das Mobile Base System (MBS für Mobiles Basissystem), dass über Schienen am ITS bewegt werden kann. Mithilfe des Mobile Transporters kann das Manipulatorsystem zwischen S4 (Steuerbordelement 4) bis P4 (Backbordelement 4) operieren. Der Arm reicht 18 Meter darüber hinaus und damit auch S6 bzw. P6. Der Mobile Transporter verfügt über vier PDGFs, jeweils eines an jeder Ecke des 5,7 m x 4,5 m x 2,9 m großen, 1,45 t schweren, quaderförmigen, weitgehend aus Aluminiumröhren bestehenden Körpers. Am MBS ist das POA (Payload/Orbital Replacement Unit Accommodations für Nutzlast/Orbitale Austauscheinheit Halterung) angebracht. Mit diesem können Ersatzteile für die ISS am MBS gelagert werden. Gestartet wurde die Mobile Basis am 5. Juni 2002 während einer Mission des Space Shuttles Endeavour.
(Bild: NASA)
- Das Verlängerungselement SPDM/Dextre, auch Canada Hand genannt, ist im wahrsten Sinne des Wortes die “Hand” des Roboterarms. Es ist 3,5 Meter lang, hat einen Durchmesser von 88 Zentimetern und wiegt 1,7 Tonnen. Mithilfe von Dextre ist es möglich, Arbeiten durchzuführen, für die man sonst einen riskanten Außenbordeinsatz benötigt hätte. Es verfügt über jeweils zwei zusätzliche, kleinere Roboterarme, die, wie ihr großer Bruder Canadarm 2, über sieben Gelenke verfügen. An den Enden der Arme befinden sich Haltegriffe für verschiedene Werkzeuge, die OTCMs (Orbit Replacement Unit/Tool Changeout Mechanism für Orbit-Austauscheinheit/Werkzeug-Wechselmechanismus). Dextre verfügt über einen aktiven PDGF (zu Canadarm 2) sowie eine passive Schnittstelle. Diese ist sehr wichtig, da Dextre, wenn er nicht am Canadarm 2 angekoppelt ist, u.a. zu Heizzwecken mit Strom versorgt werden muss. Gestartet wurde Dextre während Mission STS 123 mit dem Space Shuttle Endeavour am 11. März 2008.
- Das Orbiter Boom Sensor System (OBSS) ist zunächst mal ein Ausleger mit verschiedenen Kamera- und Laser-Systemen an der Spitze, um die Hitzeschutzkacheln des Space Shuttles, die vom Cockpit aaus nicht einsehbar sind, nach dem Start und vor der Landung zu kontrollieren. Dieses wurde zum ersten Mal 2005 bei der Mission STS-114, die erste Mission nach dem Columbia-Unglück 2003, eingesetzt.
- Das OBSS ist 15,33 m lang, hat einen Durchmesser von 38 cm und wiegt . Es ist eigentlich eine einfache Aluminiumröhre, in der zum einem mehrere visuelle Kamerasysteme, einen Laser Dynamic Range Imager, der mittels LIDAR, das in etwa so funktioniert wie Radar, nur auf kleinerer Fläche, den Hitzeschutz scannt, sowie das Laser Camera System, das auch den Hitzeschild auf etweiige Schäden untersucht. Es besitzt zwei PDGF-Schnittstellen für den Roboterarm, einen am einem Ende und einen Zweiten in der Mitte des OBSS‘. Zudem hat es verschiedene Anschlüsse, um Strom, Wärme und weiteres zu erhalten. Seinen ersten Start hatte es am 26. Juli 2005 mit dem Ersdtflug eines Shuttels nach dem Columbia-Unglück, STS-114, und wurde am 16. Mai 2011 mit STS-134 zur ISS gestartet, um dann dort für immer zu bleiben.
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