Quelle: ESA.

Die Beobachtungskuppel der Internationalen Raumstation ISS ist der absolute Lieblingsort aller Besatzungsmitglieder. Die Astronauten Anne McClain und David Saint-Jacques sowie der Kosmonaut Oleg Kononeko nutzen derzeit jede Gelegenheit, die fantastische Aussicht aus der Cupola zu genießen, da sie in knapp zwei Wochen (am 24. Juni) auf die Erde zurückkehren werden.

Die Bilder, die aus der Beobachtungskuppel geschossen werden, sind atemberaubend. Gleichzeitig liefern sie überaus wichtige Erkenntnisse über unseren Heimatplaneten. Und auch Sie können an dieser wissenschaftlichen Forschung teilnehmen – über das Bürgerprojekt Cities at Night. Das Ziel dieses europäischen Projektes ist es, die allererste bunte Karte der Erde bei Nacht zu erstellen. Eine Karte, in der die tatsächlichen Farben bei Nacht darstellt werden. Dabei kann jeder an der Klassifizierung, Lokalisierung und Georeferenzierung von Fotos mitwirken. Diese stammen nicht nur von Astronauten aus dem Weltall. Bislang haben schon über mehr als 17.000 Menschen Bilder eingereicht.

Doch nun ist es an der Zeit, die vergangenen zwei Wochen der wissenschaftlichen Forschung im Weltall näher zu beleuchten.

Von Lichtern lernen
In Großstädten ist es nachts alles andere als dunkel. Die künstliche Beleuchtung stört nicht nur nachtaktive Tiere, bei denen sie Orientierungslosigkeit sowie Verhaltens- und physiologische Veränderungen auslöst, sondern auch Menschen. Zu viel künstliches Licht vor dem Schlafengehen reduziert die Produktion des Schlafhormons Melatonin. Dies kann negative Auswirkungen auf unsere Gesundheit haben und unter anderem Brust- und Prostatakrebs verursachen. Dazu macht die für die Straßenbeleuchtung benötigte Energie einen Großteil des nationalen Stromverbrauchs aus.

Neben einigen Fotomontagen aus Aufnahmen des ESA-Satelliten Rosetta sind die Nachtbilder der Erde, die die Astronauten von der ISS aus aufnehmen, die einzigen öffentlich zugänglichen Fotos dieser Art. Die NASA stellt eine Datenbank mit über 1,3 Millionen Farbfotos, die seit 2003 von Astronauten geschossen worden sind, für alle Interessierten kostenfrei zur Verfügung. Forscher nutzen diese Nachtaufnahmen derzeit, um abzuschätzen, welche Auswirkungen künstliches Licht auf die Umwelt hat. Dazu nutzen sie die mathematische Technik der synthetischen Photometrie.

Die synthetische Photometrie ermöglicht es Wissenschaftlern, Lichtquellen in Nachtaufnahmen, die von Astronauten bei unterschiedlichen Lichtverhältnissen sowie mit verschiedenen Kameraeinstellungen gemacht worden sind, zu identifizieren. Die Ergebnisse liefern präzise Informationen darüber, wie die Farbe und Helligkeit von Straßenlaternen die Melatoninproduktion stören und wie sie die Sichtbarkeit der Sterne verhindern.

Beobachtungsposten im Himmel
Ein weiterer Baustein der Erdobservation ist der Betrieb des Atmosphere-Space Interactions Monitor (ASIM), der diesen Monat ebenfalls weitergeht. Vielleicht erinnern Sie sich noch daran, dass die Inbetriebnahme-Aktivitäten für ASIM am 18. Juni 2018 abgeschlossen wurden. Das bedeutet, dass das Projekt nun in sein zweites Jahr und damit letztes Betriebsjahr geht.

ASIM befindet sich auf der externen Nutzlastplattform des europäischen Columbus-Moduls und trägt zur Erforschung von schweren Gewittern und deren Bedeutung für Erdatmosphäre und -klima bei. Die ASIM-Plattform besteht aus zwei Instrumenten – dem Modular Multi-Spectral Imaging Array (MMIA) und dem Modular X and Gamma Ray Sensor (MXGS). Diese vermessen die Atmosphäre in und über schweren Gewittern, beispielsweise elektrische Entladungen in großen Höhen (in Stratosphäre und Mesosphäre), Blitze innerhalb von Wolken in der Troposphäre, Gravitationswellen sowie die Entstehung von Wolken in großer Höhe. ASIM wird vom Boden aus betrieben und hat bereits beeindruckende Resultate geliefert.

Nahrung, Flüssigkeiten und Antioxidantien
Zwei Wochen wissenschaftliche Forschung an Bord der ISS kurz zusammenzufassen, ist gar nicht so leicht, wenn sämtliche Aktivitäten berücksichtigt werden sollen. Wer die Wahl hat, hat die Qual – wir beschränken uns in dieser Ausgabe deshalb auf die Nennung dreier weiterer europäischer Experimente.

Fluidics
Anfang dieses Monats hat NASA-Astronautin Christina Koch mehrere Durchläufe im Rahmen des französischen Experiments Fluidics durchgeführt. In diesem Experiment geht es darum besser nachvollziehen zu können, wie sich Flüssigkeiten in schwereloser Umgebung verhalten. Die Ziele der Sitzungen waren das Anschalten und Testen des Fluidics-Systems, nachdem in einem vorherigen Durchlauf eine Unregelmäßigkeit aufgetreten war. Außerdem sollte beobachtet werden, wie sich die Flüssigkeiten in zwei neuen Tanks, in denen unterschiedliche Wellenbrechersysteme eingesetzt worden waren, verhalten.

Zu verstehen, welche physikalischen Gesetze der Bewegung von Flüssigkeiten im All zugrunde liegen, wird nicht nur den Treibstoffverbrauch von Raumschiffen optimieren, sondern auch unser Wissen über die Meeresströmungen auf der Erde und über unser Klima als Ganzes verbessern.

PhotoBioreactor-Experiment
Je weiter zukünftige Missionen in den Weltraum hineinreichen und je länger diese dauern, desto wichtiger wird die eigene, nachhaltige Produktion von Nahrung und Sauerstoff. Die Astronauten Anne McClain, David Saint-Jacques und Nick Hague haben diesen Monat beim PhotoBioreactor-Experiment des Deutschen Zentrums für Luft und Raumfahrt (DLR) mitgewirkt. Dabei hat McClain die erste Algen-Stichprobenentnahme durchgeführt. Dies war Teil eines Experiments mit dem Ziel, Kohlendioxid in Sauerstoff und essbare Algen umzuwandeln.

Die Alge, die für dieses Experiment ausgewählt wurde, heißt Chlorella vulgaris. Sie ist einzellig und kugelförmig und kann in Leitungssystemen an Bord von Raumschiffen angebaut werden, wo sie aus Kohlendioxid und Wasser Sauerstoff sowie essbare Biomasse produzieren kann. Das Algenwachstum wird durch normale Nährstoffe sowie Licht unterstützt.

Zellstimulation
Ein weiteres aktuelles Highlight war der Transfer der Nano-Antioxidantien-Container an Bord des SpaceX-Raumschiffes Dragon CRS-17, das am 3. Juni auf die Erde zurückgekehrt ist. Mit diesem Experiment erforschen Wissenschaftler innovative Arten der Zellstimulation. Dies kann etwa im Kampf gegen Muskelschwund, Herzversagen, Diabetes oder die Parkinson-Krankheit von Nutzen sein. Unter Berücksichtigung der genetischen Faktoren hoffen die Forscher, maßgeschneiderte Lösungen zu finden, die die schädlichen Auswirkungen von Langzeitaufenthalten in Erdorbits sowie im fernen Weltraum stoppen können.

Ausblick in die Zukunft
Während ESA-Astronaut Luca Parmitano weiterhin auf der Erde für seine Mission trainiert, bereiten sich Anne McClain, David Saint-Jacques und Oleg Kononeko auf ihre Rückkehr vor. Der Dienst an der Wissenschaft steht dabei immer ganz oben auf der Agenda – ganz gleich, ob die Astronauten kurz vor ihrem Abflug ins All stehen oder ob sie gerade aus dem Weltraum zurückgekehrt sind.

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Quelle: ESA.

Nach drei Spacewalks in weniger als einem Monat könnte man annehmen, dass es für Astronauten an Bord der Internationalen Raumstation ruhig zugeht. Die Praxis zeigt jedoch, dass die Wissenschaft nie schläft und die Zeit sehr kostbar ist.

Mit Raumfahrt Geschäftsmöglichkeiten erschließen
Im Mittelpunkt des Außenbordeinsatzes stand die Modernisierung des Stromnetzes der Raumstation. Während ihres Weltraumspaziergangs am 8. April begannen die Astronauten Anne McClain und David Saint-Jacques allerdings auch mit der Installation der ersten Komponenten der neuen kommerziellen Plattform Bartolomeo.

Die neue Plattform ist nach dem jüngeren Bruder von Christoph Columbus benannt. Sie wird an der Außenseite des europäischen Columbus-Moduls befestigt und von Airbus Defence and Space betrieben. Damit können vielfältige Experimente im erdnahen Orbit außerhalb der Station durchgeführt werden. Die Plattform bietet zudem einen ungehinderten Blick auf die Erde und den Weltraum.

Anne und David wurden mit der Installation von zwei Abrutschsicherungssystemen („TSOP“) beauftragt, die dabei helfen sollen, die Plattform und ihre Nutzlasten zu fixieren. Während das sekundäre TSOP nun sicher an seinem Platz ist, wird ein weiterer Spacewalk erforderlich sein, um das primäre TSOP zu installieren, bevor die Plattform Anfang 2020 mit der kommerziellen Versorgungskapsel SpaceX CRS-20 ankommt.

Im Sinne eines verbesserten Zugangs zum Weltraum hat die erste kommerzielle Einrichtung der ESA für Forschung auf der Internationalen Raumstation eine hektische Zeit hinter sich: Ice Cubes. Die Anlage bietet die Möglichkeit, Experimente über vier Monate im Weltraum in kleinen modularen Behältern in der Größe eines Mikrowellenherdes durchzuführen. Vor kurzem wurden zwei neue Würfel installiert und einer wurde deinstalliert, um an Bord von SpaceX CRS-18 auf die Erde zurückzukehren. Die Pulse- und Rush-Experimente von Ice Cube Nummer drei wurden bereits durchgeführt.

Pulse ist eine kunstvolle Nutzlast, die dazu entwickelt wurde, Menschen zu inspirieren. Mit einem einfachen Pulsmesser wird der Puls eines Teilnehmers in den Weltraum gesendet und dort von einer Kaleidoskop-Kamera empfangen, die auf die Impulse reagiert und dem Teilnehmer ein Video liefert.

Mit Rush soll geprüft werden, ob ein handelsüblicher Computer in der Lage ist, sich von den Auswirkungen der Weltraumstrahlung zu erholen.

Blick in den Himmel
Außerhalb des Columbus-Moduls befindet sich der Atmosphere-Space Interactions Monitor (ASIM), der im April 2018 eingesetzt wurde. Dieser Monitor liefert Erkenntnisse über die Entstehung von Blitzen und wie sich Gewitter auf die Atmosphäre und das Klima der Erde auswirken.

Die Anlage hat bereits terrestrische Gamma-Blitze aufgezeichnet, die eine tausendfach höhere Strahlung ausstrahlen als eine Röntgenaufnahme der Zähne. Es wird erwartet, dass die jüngsten Arbeiten der dänischen Firma Terma das Ergebnis weiter verbessern werden.

Terma arbeitete in den letzten sechs Monaten an einem Software-Upgrade, um die beiden Hauptinstrumente von ASIM zu steuern: das Modular Multi-Spectral Imaging Array und den Modular X and Gamma-ray Sensor. Nach Abschluss dieser Upgrades können die Forscher nun bessere Messungen durchführen, da die verbesserte Sensorempfindlichkeit es ermöglicht, noch mehr Gammastrahlung und gigantische Blitze über den Wolken zu erfassen.

Mit Kontaminationen behaftet
Der Schutz von Raumfahrzeugen mit Besatzung und Lebensbereichen vor schädlichen Bakterien und Pilzen wird entscheidend sein, um die menschliche Gesundheit zu gewährleisten und die Ausrüstung bei künftigen Missionen vor Schäden zu bewahren. Seit der Proxima-Mission des ESA-Astronauten Thomas Pesquet im Jahr 2017 testen die Matiss-Experimente das Potenzial antimikrobieller Oberflächen zur Hemmung oder Reduzierung des Wachstums von Mikroorganismen auf der Internationalen Raumstation.

Matiss 2 ist eine Fortführung früherer Tests durch die französische Raumfahrtbehörde CNES. Seit August 2018 werden im Columbus-Modul Probenbehälter, die hydrophobe Oberflächen untersuchen, freigelegt. Diese Experimente erfordern zwar nur eine geringe Beteiligung der Crew, könnten aber bei unseren nächsten Schritten im Weltraum von großem Nutzen sein.

Zusätzlich zur Keimfreiheit müssen wir auch die Atemluft berücksichtigen. Das von der ESA geleitete Experiment zur Überwachung der Atemwege befasst sich mit Staubpartikeln in der Atmosphäre der Internationalen Raumstation und deren Auswirkungen auf die Gesundheit der Astronauten. Anne McClain und Nick Hague nahmen am 9. April die Zusammenstellung der Hardware für eine Atemwegsüberwachung in der US-Luftschleuse in Angriff.

Die Atemwegsüberwachung ist das erste Experiment, bei dem die US Airlock als hypobaric Facility in der Forschung eingesetzt wurde. So bietet es einzigartige Möglichkeiten, den Einfluss von Schwerkraft, Umgebungsdruck und ihrer Wirkung auf den menschlichen Körper zu untersuchen, um die Diagnose und Behandlung von Lungenentzündungen wie Asthma vor Ort zu unterstützen.

Ein vielversprechender Ausblick
Dank der kontinuierlichen Aktivitäten auf der Internationalen Raumstation können wir immer mehr miteinander teilen. Cygnus startet am 17. April 2019 zur Internationalen Raumstation und enthält europäische Teile für die Columbus-Luftfilter, Teile für das fortschrittliche Closed-Loop-System, Teile für die Mission des ESA-Astronauten Luca Parmitano und zwei weitere ICE-Würfel. Einer dient der Überprüfung von Cybersicherheit im Weltraum und der andere soll ein Spektrometer vor einem exobiologischen Experiment der ESA testen, der in Zukunft außerhalb der Raumstation befestigt werden soll.

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