Ein Beitrag von Thomas Weyrauch. Quelle: ESA, NASA.

Die Zone, in welcher der Wiedereintritt des ATV 1 (Automated Transfer Vehicle Nr. 1) stattfinden soll, ist 2.700 mal 200 Kilometer groß. Sie liegt etwa 2.500 Kilometer östlich von Neuseeland, 6.000 Kilometer westlich von Chile und 2.500 Kilometer südlich der Osterinseln.

In einem Abstand von 1.725 Kilometern hinter und zwischen 20 bis 25 Kilometer unter der Internationalen Raumstation wird sich das ATV 1 vor dem Wiedereintritt in etwa 330 Kilometern Höhe über der Erdoberfläche bewegen. Ein erstes Manöver (Deorbit Burn 1) wird ein sechs Minuten langes Abbremsen des ATV 1 zwischen 12:00 Uhr und 12:06 Uhr MESZ sein. So wird aus einem annähernd runden Orbit ein elliptischer mit einem Perigäum zwischen 100 und 220 Kilometern und einem Apogäum von weiterhin etwa 330 Kilometern.

Ein zweites, etwa 14 Minuten dauerndes Manöver nach zwei weiteren Erdumläufen (Deorbit Burn 2) erfolgt laut Plan um 14:58 Uhr MESZ. Gegen 15:13 Uhr MESZ wird der Eintritt des ATV 1 in die dichteren Schichten der Atmosphäre erwartet. Um 15:31 Uhr MESZ sollten die Trümmerstücke, die den Wiedereintritt überstanden haben, in die See fallen. Ein früherer Zeitplan sah die einzelnen Ereignisse jeweils etwa zehn bis zwanzig Minuten später vor.

Um eine möglichst gründliche Zerstörung Raumschiffes zu gewährleisten, wurde eine steile Abstiegsbahn gewählt, die maximale Reibung bedeutet. Das 13 Tonnen schwere, mit Müll und alten bzw. defekten Geräten von der Internationalen Raumstation beladene Raumschiff wird beim Wiedereintritt eine Geschwindigkeit von etwa 7,6 Kilometern pro Sekunde (27.000 km/h) haben.

Es wird geschätzt, dass etwa 100 Trümmerstücke, entsprechend etwa 30% der Masse, den feurigen Wiedereintritt überstehen und in das vorgesehene Seegebiet fallen. Simulationen deuten an, dass es sich dabei um Fragmente mit Massen zwischen 10 und 500 Kilogramm handeln könnte.

Luft- und Schifffahrt sind informiert, dass der entsprechende Luftraum bzw. das betreffende Seegebiet zum Zeitpunkt des Wiedereintritts gemieden werden sollen.

Zwei Flugzeuge werden jedoch in der Nähe sein, um den Wiedereintritt, dessen eigentliche Dauer auf nur etwa vier Minuten veranschlagt wird, zu beobachten.

Im Rahmen einer gemeinsamen Mess- und Beobachtungskampagne von NASA und ESA werden von einer DC 8 und einer Gulfsstream V aus Instrumente und Kameras den Wiedereintritt verfolgen. Die DC 8 wird gemeinsam betrieben von der University of North Dakota (NSERC) und dem NASA Dryden Flight Research Center. Betreiber der Gulfsstream V ist die H211 LLC am NASA Ames Research Center. An Bord der Flugzeuge werden Teams aus US-Amerikanern und Europäern arbeiten. Drei bis vier Stunden vor dem Wiedereintrittsereignis machen sich die Flugzeuge von Thaiti aus auf den Weg und werden im Rahmen ihrer Mission jeweils sechs bis acht Stunden in der Luft sein.

Ziel der Kampagne namens ATV-1 „Jules Verne“ Multi-Instrument Aircraft Campaign (ATV-1 MAC) ist, die Vorhersagen bezüglich des Verhaltens des ATV beim Wiedereintritt und dessen Trümmer zu überprüfen. Das Auseinanderbrechen will man im Detail beobachten und festhalten. Bewegungen und Flugbahnen der einzelnen Trümmer sollen aufgezeichnet werden. Die Ergebnisse dürften die Sicherheitsmaßnahmen künftiger ATV-Missionen verbessern und absichern helfen.

Weiterführende Links

• ATV-1 „Jules Verne“ Multi-Instrument Aircraft Campaign

Der Beitrag „Jules Vernes“ letzter Weg: ATV 1 vor Wiedereintritt erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Michael Stein. Quelle: ESA.

Auf dieser Seite können Sie den Start des ersten „Automated Transfer Vehicles“ (ATV) auf dem Gelände des europäischen Weltraumstartplatzes Kourou in Französisch-Guayana (Südamerika) verfolgen.

Wenn der heutige Start planmäßig verlaufen sollte – was natürlich alle Beteiligten nicht nur bei der ESA inständig hoffen, da der europäische Raumtransporter ATV eine außerordentlich wichtige Rolle für die zukünftige Versorgung der Internationalen Raumstation spielt – werden wir uns noch einige Zeit gedulden müssen, bis die nächste Premiere im Zusammenhang mit dem ATV auf dem Programm steht: Das Andocken von Jules Verne an die ISS ist erst für Anfang April geplant. Dies hängt einerseits damit zusammen, dass in einigen Tagen die amerikanische Raumfähre Endeavour zur ISS aufbrechen und während des Monats März 16 Tage lang dort angedockt verweilen wird, ein Andocken des ATV an der Internationalen Raumstation jedoch nur dann erfolgen kann, wenn gerade kein Space Shuttle dort zu Besuch ist.

Ein weiterer wichtiger Grund für die lange Zeitspanne zwischen Start von Jules Verne und dem Andocken an die ISS sind ausführliche Tests des Transportraumschiffs, die bei diesem Erstflug eines ATVs vor dem Andocken im Erdorbit durchgeführt werden sollen. Dabei werden unter anderem mehrere simulierte Anflugmanöver zur ISS durchgeführt, die etappenweise immer näher an die Raumstation heranführen. Mit diesem zeitintensiven Vorgehen möchte die europäische Raumfahrtagentur ESA sichergehen, dass das automatische Andock- und Navigationssystem des ATVs planmäßig funktioniert, um so jede Gefährdung der ISS und ihrer Besatzung aussschließen zu können.

Alle Zeiten auf dieser Seite sind – sofern nicht ausdrücklich anders notiert – in Mitteleuropäischer Zeit (MEZ) angegeben. Die Ortszeit in Kourou liegt bei MEZ -4 Stunden.

07.00 Uhr:
Mit dem erfolgreichen Entfalten der Solarzellenpaneele und der Übernahme der ATV-Kontrolle durch das neue ATV-Kontrollzentrum in Toulouse beenden wir unsere Live-Berichterstattung vom Start des Transportraumschiffes Jules Verne. Über den weiteren Verlauf der Jules Verne-Mission werden wir Sie natürlich zeitnah auf Raumfahrer.net informieren. Ihnen noch einen schön Sonntag!

06.50 Uhr:
Nach Informationen des deutschsprachigen ATV-Blogs der ESA war dies auch für die neue ESA-Bodenstation auf Santa Maria ein erfolgreicher Morgen: Der Signalempfang von der Ariane 5 hat einwandfrei funktioniert. Darüber hinaus konnten die bei der Premiere auf dieser kleinen Insel mitten im Atlantik anwesenden ESA-Mitarbeiter die Abschaltung des Ariane-Haupttriebwerks der ersten Stufe mit bloßem Auge verfolgen.

06.43 Uhr:
SOLARPANEELE ENTFALTET! Die vier Solarzellenpaneele von Jules Verne sind vollständig entfaltet, alle Systeme des europäischen Frachtraumschiffes funktionieren bisher wie vorgesehen – bis hierhin also ein perfekter Start für diesen neuen Abschnitt der europäischen Raumfahrt!

06.35 Uhr:
Die vier ATV-Solarzellenpaneele mit einer Spannweite von insgesamt 22 Metern, deren Entfaltung kurz bevor steht, produzieren vier Kilowatt elektrischer Energie für die Systeme von Jules Verne. Für das Entfalten der Paneele sind fünf bis zehn Minuten angesetzt.

06.30 Uhr:
Auch auf Seiten des ATV-CC verläuft der heutige Morgen bisher wie vorgesehen. In Kürze wird das ATV-CC in Kourou die Kontrolle über Jules Verne übernehmen, vor wenigen Minuten hat das ATV mit Hilfe seiner Sternsensoren mit der autonomen Navigation begonnen. Die Kommunikation mit dem ATV erfolgt in dieser Missionsphase mit Hilfe der amerikanischen TDRSS-Relaissatelliten.

06.25 Uhr:
Das Andocken von Jules Verne an die Internationale Raumstation ist für den 3. April geplant. Bis dahin wird eine Reihe von ATV-Tests im Erdorbit stattfinden, verbunden mit einer schrittweisen Annäherung an die ISS. Doch zuvor steht am kommenden Dienstag um 08.28 Uhr (MEZ) noch der Start des nächsten ISS-Aufbaufluges STS-123 auf dem Programm, mit dem eine „Hand“ für den Roboterarm der ISS sowie die erste Komponente des japanischen ISS-Labors Kibo zur Internationalen Raumstation transportiert werden sollen.

06.15 Uhr:
Auch für die ESA-Bodenstation auf der Atlantikinsel Santa Maria stellte dieser Morgen eine Premiere dar. Erst Mitte Januar wurde die neueste Station des ESA-eigenen ESTRACK-Netzwerkes offiziell in Betrieb genommen.

06.10 Uhr:
ABTRENNUNG ERFOLGT! Mit der Trennung des ATVs von der Ariane 5-Oberstufe ist die unmittelbare Startphase dieser Mission abgeschlossen! Im „Jupiter“-Kontrollzentrum in Kourou brandet Applaus auf. Von nun an ist Jules Verne auf sich selbst gestellt, in wenigen Minuten wird das ATV-CC in Toulouse die Kontrolle des Raumtransporters übernehmen.

06.00 Uhr:
Bisher ein planmäßiger Verlauf der Startphase. Eine halbe Stunde nach der für ca. 06.10 Uhr vorgesehenen Abtrennung von Jules Verne von der Ariane 5-Oberstufe wird die Entfaltung der vier Solarzellenpaneele des Transportraumschiffes beginnen, die einen der ersten Punkte in der schrittweisen Aktivierung des ATVs darstellt.

05.50 Uhr:
Gut eineinhalb Stunden nach dem Start wird das in Toulouse (Südfrankreich) gelegene „ATV Control Center“ (ATV-CC) die Kontrolle über Jules Verne übernehmen. Dieses Kontrollzentrum ist speziell für die Steuerung und Kontrolle der ATV-Flüge gebaut worden und erlebt heute parallel mit Jules Verne seine Feuertaufe.

05.45 Uhr:
In zwanzig Minuten endet die antriebslose, so genannte „ballistische“ Phase des Fluges und das Triebwerk der Ariane 5-Oberstufe wird ein zweites Mal zünden, bevor viereinhalb Minuten später die Abtrennung des ATVs von der Oberstufe absolviert wird. Danach erfolgt eine letzte, kurze Zündung des Oberstufentriebwerks, um die Oberstufe kontrolliert in der Atmosphäre über dem Südpazifik verglühen zu lassen.
Die Flugroute führt die Ariane 5-/Jules Verne-Kombination nach dem Start auch über das frühmorgendliche Deutschland.

05.25 Uhr:
ERSTER BRENNSCHLUSS DER OBERSTUFE! Planmäßig hat 17:15 Minuten nach dem Start das Triebwerk der Ariane-Oberstufe den Betrieb eingestellt. Die Kommunikation zwischen dem „Jupiter“-Kontrollraum in Kourou und der Ariane 5 läuft in dieser ersten Phase des Starts über ESA-eigene Bodenstationen in Redu (Belgien) und auf der Azoreninsel Santa Maria (ca. 1.400 Kilometer westlich von Portugal).

05.14 Uhr:
Das Triebwerk der in Bremen gebauten zweiten Stufe der Ariane 5 wird zunächst für rund acht Minuten brennen, bevor die Kombination aus Ariane-Oberstufe und Jules Verne rund 45 Minuten lang antriebslos um die Erde fliegt. Danach wird eine zweite Zündung der Oberstufe erfolgen.

05.12 Uhr:
ERSTE RAKETENSTUFE ABGETRENNT! Neun Minuten nach dem Start ist der Treibstoff der ersten Raketenstufe aufgebraucht. Die Ariane-Oberstufe hat sich erfolgreich von der ersten Stufe getrennt und ihr Aestus-Triebwerk gezündet.

05.09 Uhr:
NUTZLASTVERKLEIDUNG ABGETRENNT! Die Nutzlastverkleidung der Ariane 5, die während des Fluges durch die unteren Atmosphärenschichten das ATV umgab, ist planmäßig dreieinhalb Minuten nach dem Start abgeworfen worden. Vier Minuten nach dem Start sind bereits gut 135 Kilometer Höhe erreicht, es folgen noch knapp zwei Minuten Brenndauer der ersten Stufe.

05.07 Uhr:
ABTRENNUNG DER FESTSTOFFBOOSTER! Die beiden gewaltigen Feststoffbooster, die in der Startphase fast den gesamten Schub geliefert haben, sind rund zweieinhalb Minuten nach dem Start wie vorgesehen abgetrennt worden.

05.05 Uhr:
Nach 1.30 Minuten sind bereits 24 Kilometer Höhe erreicht – alles läuft nach Plan.

05.03 Uhr:
START VON JULES VERNE! Die Ariane-Trägerrakete ist mit dem ersten unbemannten Transportraumschiff der ESA an Bord zur ISS aufgebrochen.

05.01 Uhr:
Zwei Minuten bis zum Start! Die Trägerrakete hat auf interne Stromversorgung umgeschaltet, weiterhin alles auf „grün“.

04.58 Uhr:
Fünf Minuten bis zum Start! Bei leichtem Regen in Kourou stehen immer noch alle Zeichen auf „grün“ für den Start um 05.03 Uhr.

04.45 Uhr:
Die Startvorbereitungen verlaufen planmäßig. Für den heutigen Start ist angesichts der enormen Masse von Jules Verne – einschließlich der Nutzlast 19,5 Tonnen! – das zwischen erster und zweiter Raketenstufe gelegene Instrumentensegment der Ariane 5-Trägerrakete strukturell verstärkt worden, um die große Last aushalten zu können. Die Unterstufe wie auch die beiden großen Feststoffbooster der Ariane 5 sind unverändert geblieben.

04.25 Uhr:
Die Betankung der ersten Ariane 5 ES-Raketenstufe mit Treibstoff, die pünktlich um 01.00 Uhr begonnen hatte, ist drei Stunden später planmäßig abgeschlossen worden. Ebenso hat mittlerweile auch das letzte Software-Update für das ATV Jules Verne stattgefunden.

04.20 Uhr:
Einem vor wenigen Minuten im ESA-Blog veröffentlichten Eintrag zufolge stehen für den heutigen Start immer noch alle Signale auf „grün“.

Sonntag, 09. März, 04.10 Uhr:
Guten Morgen bei der Live-Berichterstattung von Raumfahrer.net anlässlich des Starts des ersten ESA-Transportraumschiffes Jules Verne! Bisher verlaufen die Startvorbereitungen nach Plan. Weder von technischer Seite noch seitens des Wetters gibt es derzeit Anzeigen für Probleme. Im Augenblick regnet es leicht in Kourou.

Der Beitrag Live-Archiv: Start von Jules Verne erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Eric Honstrass. Quelle: ESA.

Die elf Tonnen schwere Test-Konfiguration des ATV-Flugmodells (die tatsächliche Startmasse liegt bei 20,5 Tonnen) wurde mit Hilfe eines Luftkissentransports an die große europäische Akustikanlage (LEAF = Large European Acoustic Facility) überstellt.
Das ATV, eine unbemannte Kapsel, die Vorräte zur ISS bringen soll, wird mit einer Ariane 5 in den Orbit gebracht werden. Die akustischen Tests sind ausgesprochen wichtig, dienen sie doch dazu sicherzustellen, dass das ATV den beim Start durch den ungeheuren Lautstärkepegel erzeugten Vibrationen widerstehen kann.

Akustische Vibrationen werden verwendet, um die Belastungen zu simulieren, denen das ATV während der ersten drei Minuten der Startphase ausgesetzt ist, wenn aerodynamische Kräfte an der Spitze der kräftigen Ariane 5 zerren.

Die gesamte Struktur des ATV, das etwa die Abmessungen eines typischen Londoner Doppeldeckerbusses hat, muss einen Schalldruck von 144 dB bei Frequenzen hauptsächlich zwischen 25 Hz und 5.000 Hz widerstehen können. Die selbe Menge akustischer Vibrationen wäre für den menschlichen Körper tödlich.

Über mehrere Tage hinweg wurden im speziell abgeriegelten LEAF verschiedene Tests durchgeführt. Die LEAF ist baulich vom übrigen ESTEC-Gebäudekomplex isoliert, damit die während der Tests entstehenden enormen Vibrationen nicht auf andere Gebäudeteile übergreifen. Dutzende Sensoren wurden an unterschiedlichen Stellen des ATV angebracht und maßen und überprüften das Materialverhalten. Zwei Dutzend Techniker und Ingenieure von EADS, Alcatel und anderen Firmen koordinierten die Testläufe.

Der nächste Schritt auf dem Weg zum Start des ersten ATV mit dem Namen „Jules Verne“ wird im September der Test des Raumtransporters im „Large Space Simulator“ des ESTEC sein. In diesem 2.300 Kubikmeter großen „Weltraumsimulator“ muss sich das ATV unter den Bedingungen des Weltalls beweisen und in einem künstlichen Vakuum dem thermischen Stress einer künstlichen Sonne standhalten können. Ende des Jahres folgt dann ein letzter, umfassender Funktionstest in Zusammenarbeit mit dem ATV-Kontrollzentrum in Toulouse (Frankreich), bevor der Raumtransporter Anfang 2007 per Schiff zum europäischen Weltraumbahnhof Kourou in Französisch-Guayana transportiert wird.
Ein knapp 30 MB großer MP4-Video-Podcast der ESA über den Akustiktest kann auf der ATV-Homepage der ESA (englisch) heruntergeladen oder als Quicktime-Video online angesehen werden.

Der Beitrag Jules Verne besteht Akustiktest erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Andreas Morlok & Michael Stein & Günther Glatzel

Erstflug (Günther Glatzel / September 2008)

Der Erstflug eines Automated Transfer Vehicles war ein überwältigender Erfolg. „Jules Verne“, so der Name des ATV, war für die Besatzungen der Internationalen Raumstation nicht nur Frachtzubringer, Schlepper und Abfallentsorger. Er diente in den fünf Monaten, in denen er zu einem Teil der Station wurde auch als Lagerraum, Schlafplatz, Hygienebereich, Experimentierbühne und Kühlraum. Für diese Aufgaben war er ursprünglich gar nicht vorgesehen. Der großzügige Platz, die leise arbeitende Lebenserhaltung, die Diskretion am Ende der Längsachse der Station und die etwas niedrigere Temperatur sorgten dafür, dass JuVe häufiger und vielfältiger als geplant genutzt wurde.

Am 9. März, 5:03 Uhr MEZ erhob sich die erste Ariane 5 ES vom Startplatz ELA 3 auf dem Raumfahrtgelände in Französisch Guayana in den Himmel. Rasch wurde sie schneller und brachte das ATV innerhalb von etwa 9 Minuten in eine Umlaufbahn. Ein minimales Problem mit dem Antrieb des Transporters konnte rasch gelöst werden. Danach war das Erreichen des Parkorbits schnell geschafft. Nach zwei sehr erfolgreich durchgeführten Demonstrationstagen, an denen automatische Annäherung, Station halten und Fluchtmanöver unter Verwendung von GPS-, Radar- und Laser-gestützter Navigation erprobt wurden, bekam ATV 1 grünes Licht für das Docking.

Dieses Manöver erfolgte am 3. April. 16:45 Uhr MESZ war der Kontakt zwischen ATV und ISS hergestellt. Kurze Zeit später konnte die Besatzung das Raumfahrzeug betreten und begutachten. JuVe brachte 5,5 Tonnen Fracht, darunter Nahrungsmittel, Wasser und Treibstoff. Schnell gewöhnte man sich an die Qualitäten des temporären Zusatzmoduls. Am 25. April wurden die Triebwerke des ATV erstmals dazu benutzt, die Bahn der Internationalen Raumstation anzuheben. Nach 740 Sekunden Antrieb durch zwei der vier Triebwerke, war die Bahnhöhe um 4,5 km auf 342 km gestiegen. Es folgten drei weitere Manöver dieser Art. Damit kam die Station im August auf eine Höhe von mehr als 350 Kilometern. Aber es ergaben sich auch neue Nutzungsmöglichkeiten. Im Verlauf der Mission wurde ein Ausweichmanöver mit Hilfe der ATV-Triebwerke ausgeführt.

Zum Missionsende wurde das ATV mit Abfall, älteren oder defekten Geräten beladen und auf seine letzte Reise vorbereitet. Das Abkoppeln erfolgte am 5. September, 23:27 Uhr MESZ. Nach weiteren Bahnmanövern zündete JuVe am 29. September zum letzten Mal seine Triebwerke. Da diese entgegen der Flugrichtung feuerten, sanken Geschwindigkeit und Bahnhöhe, bis das Raumfahrzeug schließlich in einem von der Erde aus aufmerksam beobachteten Feuerwerk als Sternschnuppenregen verglühte.

Ergänzung (GG / Dezember 2010, Februar 2011)

Der Start der folgenden ATV mit Namen „Johannes Kepler“ und „Edoardo Amaldi“ wurde mehrfach verschoben, weil es im Shuttle-Flugplan zu weiteren Verzögerungen kam, die Versorgungslage der Raumfahrer in der Station aber gut war. ATV 2 startete am 16. Februar 2011, der Start des ATV 3 ist für 2012 geplant. Anschließend folgen mindestens zwei weitere ATV, aufgrund der Verlängerung der Nutzungsdauer der ISS bis 2020 wahrscheinlich mehr.

Für die zweite Frachtmission der ESA zur ISS wurden gegenüber dem Jungfernflug 2008 einige Veränderungen an Raumfahrzeug und Trägerrakete vorgenommen. So kann die Ariane 5 ES jetzt rund 500 kg mehr Nutzlast in den geplanten Orbit bringen. Außerdem verwendet man im Raumschiff selbst leichtere Materialien für die Nutzlastregale, so dass man noch einmal 63 kg mehr einladen kann. Ein Teil der Zuladung kann auch erst in der Endphase der Vorbereitung ins ATV gebracht werden, so dass man flexibler ist.

Der autonome Flug zur Station soll nur noch 11 Tage dauern. Trotzdem werden die Systeme ausgiebig geprüft, bevor man anlegt. Die Zahl der Beschleunigungssensoren wurde erhöht und die Thermoisolation überarbeitet. Beim ATV 1 hatten sich die Thermoisolationsmatten aufgebläht und teilweise vom Rumpf gelöst, da noch vorhandene Restgase aus der mehrlagigen Isolationsschicht nur ungenügend entweichen konnten, sich daher gegenüber dem nicht vorhandenen Außendruck im Material ausbreiteten. Mittlerweile ist die Entlüftung der Isolationsschicht verbessert und sind die Matten besser am Rumpf befestigt worden. Die Flugsteuerungssoftware wurde in 31 Punkten modifiziert.

Orbitale Piruetten für das ATV (Michael Stein / April 2006)

Bei der Versorgung der ISS spielt der europäische Raumtransporter ATV (= Automated Transfer Vehicle) eine wichtige Rolle. Bis 2008 wurde die Internationale Raumstation ausschließlich von unbemannten russischen Progress-Transportern sowie vom amerikanischen Space Shuttles mit Versorgungsgütern und Ersatzteilen beliefert. Auch der Abtransport nicht mehr benötigter Hardware sowie des angefallenen Mülls wurde von diesen beiden Transportsystemen übernommen. Doch schon von Beginn der ISS-Planungen an war der Einsatz unbemannter japanischer und europäischer Raumtransporter zur Versorgung der ISS-Besatzungen fest eingeplant. Dafür gibt es gleich mehrere handfeste Gründe: Nach den Erfahrungen der ersten Jahre des Shuttle-Betriebs war allen Beteiligten klar, dass eine hauptsächlich auf den amerikanischen Raumfähren basierende Versorgung des orbitalen Forschungslabors zu teuer und zu unzuverlässig werden würde. Außerdem ist die ISS ein internationales Projekt, zu dem natürlich auch die europäische und japanische Seite ihren Betrag leisten sollen und wollen. Nicht zuletzt bedeutet die Entwicklung eines eigenen Transportsystems auch ein weiteres Stück Autonomie für die europäische Raumfahrt.

Nach der Columbia-Katastrophe (Februar 2003) ist die Bedeutung des ATV für die zukünftige Versorgung der ISS noch angestiegen, denn der neue ISS-Aufbauplan sah kaum noch sogenannte Logistikflüge der amerikanischen Raumfähren zur ISS vor. Die risikoreichen Flüge der Shuttle-Flotte wurden auf ein für den Abschluss des ISS-Aufbaus notwendiges Minimum reduziert; der Einsatz der Raumfähren galt als zu riskant (und kostspielig), um damit Versorgungsgüter in den Erdorbit zu transportieren. Außerdem sahen die Planungen der NASA die Außerdienststellung aller Raumfähren bis 2010 vor, so dass spätestens von diesem Zeitpunkt an die Versorgung der dann sechsköpfigen ISS-Besatzungen vollständig von unbemannten Transportsystemen wie dem ATV übernommen werden muss.

Ursprünglich sollte der Start des ersten, auf den Namen Jules Verne getauften ATV im Frühjahr 2006 erfolgen. Vor allem aufgrund von Softwareproblemen musste dieser Termin jedoch verschoben werden.

Hinter der Bezeichnung „Proximity Communication Link“ verbirgt sich ein Kommunikationssystem, das eine Datenverbindung zwischen dem ATV und der Internationalen Raumstation während der Annäherungsphase herstellt. Das ATV nähert sich üblicherweise vollautomatisch der ISS und koppelt ohne menschliches Zutun am russischen Servicemodul Swesda an. Sobald das Transportraumschiff sich der ISS auf 100 bis 30 Kilometer Entfernung angenähert hat, tritt der Proximity Communication Link in Aktion: Über diese Funkverbindung werden mit einer Übertragungsrate von 20 kBaud Telemetriedaten zwischen dem Orbitallabor und dem ATV ausgetauscht. Somit kann die Besatzung an Bord der Raumstation permanent verfolgen, ob der Anflug des Transporters mit rund 20 Tonnen Masse planmäßig verläuft.

Von existenzieller Bedeutung wird die Funkverbindung, falls einmal – allen eingebauten Sicherheitssystemen zum Trotz – die automatische Navigation versagen und ein Zusammenprall des ATV mit der ISS drohen sollte: Der Proximity Communication Link erlaubt es der ISS-Besatzung, in jeder Phase des Anflugs die Kontrolle über das Transportraumschiff zu übernehmen und es manuell zu steuern. Nach erfolgter Ankopplung der Transporters an die Raumstation wird das Funksystem deaktiviert. Kurz vor der Abtrennung des ATVs von der ISS wird das Kommunikationssystem dann wieder hochgefahren. Zu diesem Zweck muss jedes Mal eine „Proximity Communication Equipment“ (PCE) genannte Elektronikbox von der Größe eines Tischkühlschranks mit den Systemen der ISS verbunden und aktiviert werden. Die Außenantennen des Proximity Communication Link sind im Rahmen eines Außenbordeinsatzes der damaligen ISS-Besatzung im September 2004 neben der Schleuse am Ende des russischen Moduls Swesda installiert worden. Jedes ATV ist selbst mit zwei 19 Zentimeter durchmessenden Antennen ausgestattet.

Das gesamte Proximity Communication Link – bestehend aus dem PCE und den Antennen an der Außenhülle der Raumstation – wird fünf Tage vor dem Start jedes ATV getestet werden; nur bei erfolgreichem Verlauf dieses Tests erhalten die Transportraumschiffe die Startfreigabe.

Außer dem Proximity Communication Link verfügt das ATV über ein weiteres Kommunikationssystem, mit dessen Hilfe Telemetriedaten und Befehle während der gesamten Flugphase zwischen dem Tansporter und dem Kontrollzentrum in Darmstadt ausgetauscht werden. Diese Kommunikation läuft sowohl über die Satelliten des Tracking and Data Relay Satellites System der NASA wie auch über den europäischen Kommunikationssatelliten Artemis. Über diesen europäischen Kommunikationssatelliten wird auch der Großteil der Datenübertragung mit dem ATV laufen, solange das Transportraumschiff an der ISS angedockt ist.

Allgemeines zum ATV (Michael Schumacher / August 2003)

Im Rahmen der Flüge zur ISS wird es an den hinteren Kopplungsstutzen des Service Module „Swesda“ ankoppeln, um Stückgut, Wasser, Atemluft, Stickstoff und Sauerstoff zu liefern, die Tanks des Lagekontrollsystems mit Treibstoff aufzufüllen und die Bahnhöhe der Raumstation anzuheben sowie nicht länger benötigte Gegenstände von der Raumstation wegzutransportieren.

Sein Moduldesign erlaubt es, dass die einzelnen Raumfahrzeuge für die unter Druck und nicht unter Druck beförderten Frachten wenn erforderlich optimiert werden können. Für die Entwicklung der Treibstofftanks und des unter Druck gesetzten Frachtbehälter zeichnete sich Alenia Aerospazio verantwortlich. Die Versorgungsmissionen sollen regelmäßig etwa alle 15 Monate stattfinden. An Stückgut kann das ATV 1.500 bis 5.500 Kilogramm transportieren, an Wasser bis zu 840 Kilogramm, an Stickstoff, Sauerstoff und Atemluft bis zu 100 Kilogramm, wobei pro Flug nur zwei Gase transportiert werden können, an Treibstoff für das Lagekontrollsystem bis zu 4.500 Kilogramm.

Die Nutzlastkapazität liegt insgesamt bei 7.667 Kilogramm. Der Start des ATV erfolgt mit zusammengefalteten Solarzellenflügeln. Die Stromversorgung wird dabei durch nicht wieder aufladbare Batterien gewährleistet. Entfaltet besitzen die Solarzellenflügel eine Spannweite von 22,3 Metern, die die Energie für die wiederaufladbaren Batterien für die Zeit, in der sich das ATV im Erdschatten befindet, erzeugen.

Der Flug zur ISS erfolgt automatisch. Die Hauptkomponenten des ATV sind das System für den Antrieb und zur Anhebung der Erdorbithöhe, die Avionikausrüstung, das Guidance, Navigation and Control System (GN&C), das Kommunikationssystem, das System zur Stromerzeugung und –speicherung, das Temperaturregelungssystem sowie das russische System zur Ankopplung und zum Auftanken. Das Hauptantriebsystem besteht aus vier Triebwerksdüsen mit einer Schubkraft von jeweils 490 Newton.

Das Lagekontrollsystem nutzt 28 Triebwerksdüsen mit jeweils 220 Newton Schubkraft. Als Treibstoff kommt Monomethylhydrazin und als Oxydator Stickstofftetroxyd zum Einsatz. Die Kommunikation mit der Erde erfolgt über ein S-Band Communications System über das Tracking and Data Relay Satellite System (TDRSS). Die Kommunikation vom ATV zur ISS erfolgt ebenfalls über ein S-Band Communications System. Zur Navigation wird das Global Positioning System (GPS) genutzt. Die vier Solarzellenflügel bestehen jeweils aus vier Panelen und speichern die gewonnene Energie in wieder aufladbaren Batterien mit 40 Amperestunden.

Das ATV besitzt eine Länge von 9,8 Metern, an der breitesten Stelle einen Durchmesser von 4,5 Metern und eine Trockenmasse von 5.320 Kilogramm. Die Trockenmasse des Frachtbehälters liegt bei 5.150 Kilogramm. Die Gesamtmasse liegt bei 10.990 Kilogramm. Die Zuladung für Verbrauchsgüter und Atemluft liegt bei 2.094 Kilogramm. Die Gesamtmasse des ATV beträgt 13.084 Kilogramm. Es besitzt eine Startmasse von 20.750 Kilogramm und kann 6.500 Kilogramm an verbrauchten Materialien von der ISS wegtransportieren.

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Ein Beitrag von meiklampmann. Quelle: ESA.

„Die erfolgreiche Beendigung des Design-Berichts für das ATV ist ein extrem wichtiger Meilenstein für Europas Beitrag zur ISS. Damit ist der Bau des ersten ATV mit dem Namen Jules Verne und seines Erstflug zur ISS im September 2004 freigegeben“, so Jörg Feustel-Büechl, Direktor des ESA Human Spaceflight-Programms.

Der Zweck dieses Design-Berichts war, zu bestätigen, dass das ATV-Design und die Konzepte den Anforderungen wie Leistung, Zuverlässigkeit und der Sicherheit erfüllt. „Die Mitglieder der externen Gruppen wie die NASA und die CNES warfen einige gute Fragen auf“, sagte Robert Laine, ATV-Projektmanager. „Wie das ATV sich von der ISS abkoppeln kann, wenn die Raumstation in einer kritischen Lage ist. Diese Anmerkungen sind sehr vorteilhaft, weil sie uns helfen, an Lösungen zu den möglichen Problemen zu arbeiten“.

Im Jahr 2000 musste die Einleitung des Design-Bericht um bis zu sechs Monate verlängert werden, da das gesamte Konzept der Navigation sowie einige Spezifikation neu geschrieben werden musste und einige Änderungen an Kleinteile vorgenommen werden musste. So wurde zum Beispiel ein anderer Satz optischer Sensoren für das Ankoppeln genommen.

Das ATV der ESA ist für die Frachtversorgung der Internationale Raumstation vorgesehen. Gestartet wird das ATV mit der Trägerrakete Ariane 5. Das ATV verfügt über ein autonomes Rendezvous und Kopplungssystem. Es kann eine Nutzlast bis zu neun Tonnen befördern und anschließend entweder direkt an der ISS ankoppeln oder aber in ihrer Nähe parken, wo dann die Nutzlast per Manipulatoram übernommen wird. Schließlich soll das ATV bis zu sechs Monate lang angedockt bleiben und mit Hilfe seiner Triebwerke die Umlaufbahn der Internationalen Raumstation zu korrigieren.

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