Autor: Martin Knipfer. Quelle: JAXA, NASA, spaceflightinsider.

Bei der Versorgung der Internationalen Raumstation ISS haben die internationalen Partner zuletzt einige Rückschläge erleben müssen: Im Oktober 2014 explodierte eine Antares-Rakete mit dem Raumfrachter Cygnus des amerikanischen Unternehmens Orbital Sciences kurz nach dem Start. Ein russischer Progress-Frachter konnte zwar im März dieses Jahres erfolgreich gestartet werden, das Raumschiff trudelte jedoch so stark, dass ein Andocken an die Station unmöglich war. Vor zwei Monaten explodierte dann eine Falcon-9-Rakete von SpaceX mit dem Raumfrachter Dragon im Flug. Umso glücklicher sind die beteiligten Parteien daher über einen erfolgreichen Versorgungsflug.

Am 19. August gelang der japanischen Raumfahrtorganisation JAXA zumindest schon mal der Start zu einer solchen Mission. Sie trägt die Bezeichnung HTV-5, da es sich um den fünften Flug des japanischen Raumfrachters HTV (H-IIB Transfer Vehicle) handelt. HTV-5 folgt damit auf HTV-4 (August 2013), HTV-3 (Juli 2012), HTV-2 (Juli 2010) und HTV-1 (September 2009). Jedes HTV erhielt den Namen „Kounotori“, was auf Deutsch so viel wie „Storch“ bedeutet. Nachdem alle Vorbereitungen für HTV-5 abgeschlossen waren, startete der Raumfrachter am 19. August um 13:51 vom japanischen Raumflughafen Tanegashima auf einer H-IIB-Rakete. Die vier Feststoffbooster wurden nach wenigen Minuten in zwei Schritten abgeworfen, es folgte die Abtrennung der Hauptstufe. Die Oberstufe beförderte das HTV dann schließlich in eine Transferumlaufbahn, auf der sich der Frachter in den nächsten Tagen der ISS weiter annähern soll, bis er dann am Montag mit dem Roboterarm der Station eingefangen und angekoppelt wird.

Das zylindrische HTV ist 9,8 m lang, 10,5 t schwer und misst 4,4 m im Durchmesser. Es besteht aus zwei Frachtsektionen, einem Avionik- und einem Antriebsmodul. Eine Frachtsektion ist mit Luft befüllt; hier können unter anderem die genormten Racks für die Forschungslabore Destiny, Columbus und Kibo transportiert werden. Das andere Frachtmodul ist nicht druckbeaufschlagt, hier können Nutzlasten befördert werden, die mit dem Roboterarm an der Außenseite der Station angebracht werden. Das Avionikmodul enthält die nötige Elektronik, um den Raumfrachter zu steuern. Als Antrieb verfügt das HTV über vier Triebwerke von Aerojet, die durch die Reaktion von diergolischen Treibstoffen 490 Newton Schub erzeugen. Zur Feinsteuerung existieren ferner 28 kleine Steuertriebwerke, die redundant ausgelegt sind. Insgesamt ist das HTV dazu in der Lage, sechs Tonnen Fracht zur ISS zu befördern.

Bei HTV-5 wurden 5,5 Tonnen dieser Kapazität ausgenutzt. Neben Wasser, Nahrung und weiteren Versorgungsgütern für die Besatzung der Raumstation sind Ersatzteile (u.a. für das Wasseraufbereitungssystem oder ein neuer SAFER (Simplified Aid For EVA Rescue, eine Art Raketenrucksack für Notfälle bei Außenbordeinsätzen)), kleine Satelliten, Proben für Experimente und mehrere wissenschaftliche Experimente selbst an Bord der druckbeaufschlagten Frachtsektion von HTV-5. Die wichtigsten davon sind ein Habitat für Versuchsmäuse, um die Alterung im Weltraum besser zu verstehen, ein leistungsfähiger Ofen zur Materialforschung und ein neuer Rack für das japanische Forschungsmodul Kibo. Auch die Nutzlast im nicht-druckbeaufschlagtem Teil des Transporters ist interessant: CALET (CALorimetric Electron Telescope). Dabei handelt es sich um einen leistungsfähigen Detektor für Gammastrahlung, die bei sogenannten gamma-ray bursts ausgestoßen wird, kosmischen Strahlungsausbrüchen. Neben neuen Erkenntnissen über die Entstehung dieser Energieausbrüche hofft man durch CALET auch, die mysteriöse dunkle Materie besser zu verstehen. Das Experiment soll an der Außenseite des Kibo-Moduls installiert werden. Nach der Mission soll HTV-5 Müll entsorgen, indem der Raumfrachter in der Erdatmosphäre verglüht.

Die JAXA plant, bis 2019 insgesamt 10 HTV-Missionen durchzuführen. Doch anders als die europäische Raumfahrtagentur ESA, die nach den geplanten fünf Flügen ihr ATV-Programm (Automated Transfer Vehicle) hat auslaufen lassen, streben die Japaner eine Verlängerung ihres Programms an. Bei dieser soll die nächste Generation des HTVs zum Einsatz kommen, die die Behörde im Mai vorgestellt hat. Bei dieser modifizierten Version sollen die Kosten des HTVs, die gegenwärtig etwa 165 Millionen Dollar pro Flug betragen, halbiert und die Leermasse des Raumschiffs um 30 % gesenkt werden. Das Antriebs- und das Avionikmodul sollen nun ineinander integriert werden, die Solarzellen zur Stromversorgung sollen nicht mehr auf die Außenhülle aufgetragen werden, sondern auf auffaltbaren Paneelen angebracht werden. Der erste Flug dieser neuen Version, genannt HTV-X, soll HTV-10 sein.

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• H-IIB HTV-5

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Ein Beitrag von Roland Rischer. Quelle: ESA, SAFER-Blog.

ExoMars ist ein Projekt der Europäischen Weltraumagentur ESA, mit dem man den Anschluss an die Bodenaktivitäten der NASA auf dem Mars nicht verlieren möchte. Das Vorhaben besteht aus zwei Missionen. Voraussichtlich im Januar 2016 startet der ExoMars Trace Gas Orbiter (ExoMars-TGO) auf Proton M in Baikonur. Er wird im Oktober 2016 am Mars ankommen und mit der Untersuchung von Spurengase in der Marsatmosphäre beginnen. An Bord von ExoMars-TGO befindet sich auch der Landedemonstrator EDM (Entry, Descent and Landing Demonstrator Modul). Die Daten des Landedemonstrators dienen der Vorbereitung des zweiten und für die ESA anspruchsvolleren Teils von ExoMars – dem Absetzen eines Rovers; geplanter Start Mai 2018 und Mars-Ankunft im Januar 2019. Der 310 Kilogramm schwere Mars-Rover führt als augenfälligstes Novum gegenüber den bisherigen Mars-Rovern ein Bohrgestänge mit sich. Er ist damit in der Lage, auf der Suche nach Lebensspuren senkrecht bis zu zwei Meter tief zu bohren. Man rechnet sich eine höhere Erfolgswahrscheinlichkeit der Suche aus, weil derartige Spuren dort vor kosmischer Strahlung und aggressiven Umweltprozessen geschützt sind. Ist der Mars-Rover angekommen, wird Mars-TGO zusätzlich zur Atmosphärenforschung eine Rolle als Relaisstation für die Roverkommunikation übernehmen.

In der chilenischen Atacama-Wüste begannen kürzlich erste Versuche mit einem Testrover namens „Bridget“. Feldversuche dieser Art werden als notwendig erachtet, weil modellhafte Simulationen nicht alle natürlichen Unwägbarkeiten erfassen, und wenn, dann vielleicht nicht richtig abbilden. Die Rover-Tester sind Gast bei der Europäischen Südsternwarte am Mount Paranal. Die Atacama-Wüste wurde als Testgelände ausgewählt, weil sie nach Einschätzung der ESA-Wissenschaftler der auf dem Mars zu erwartenden Umwelt- und Bodenverhältnisse am nächsten kommt. Die Wüste ist eines der trockensten Gebiete der Erde.

Das Test-Team hat nach Ankunft vor Ort zunächst den Testrover fahrbereit gemacht. Erste Fahrversuche konnten beginnen. Parallel dazu erkundeten andere Team-Mitglieder die Umgebung, um eine passendes Testareal zu finden. Dort sollen Erfahrungen mit drei wissenschaftlichen Instrumenten bei der Suche nach aussichtsreichen Bohrstellen gesammelt und Instrumente und Programme optimiert werden. Das Gebiet mit der größten Mars-Ähnlichkeit wurde nach dem Projektnamen SAFER-Valley benannt. Mit Hilfe einer Drohne wurden Luftbildaufnahmen gemacht und eine Bodenerhebungskarte des SAFER-Valley erstellt. Die Drohne simuliert Aufnahmen aus dem Orbit, wie sie später auch von der Arbeitsumgebung des Mars-Rovers gemacht werden.

Insgesamt sind fünf Testtage angesetzt. Manche Testtage werden als zwei Mars-Tage (Sols) angesehen. Das Testschema sieht am Ende jeden Mars-Tages die Datenübermittlung in das Kontrollzentrum vor. Dort wird die Anschlussroute ausgearbeitet und zum Rover hochgeladen. Diese muss er dann am nächsten Sol autonom bewältigen. Bei der Kommunikation simuliert man die engen Zeitfenster für eine Datenkommunikation und den deshalb begrenzten Datenfluss vom und zum Rover.

Am 8. Oktober 2013 wurde Bridget mit drei von später einmal elf Instrumenten bestückt: einer 3D-Panoramakamera für den Rundumblick, einer Kamera (CLUPI Close-up Imager) für hochauflösende Bilder (bis zu einem Tausendstel Millimeter Auflösung) im Nahbereich (50 cm) und einem Bodenradar (WISDOM) für den Blick in die obere Bodenschicht. Bridget soll so sowohl felsigen als auch losen Untergrund lokalisieren können. Beim Start der Versuchsreihe musste man mangels Vortagesdaten zwangsläufig leicht improvisieren. Am Vorabend wurden Panoramaaufnahmen der Rover-Umgebung an das Kontrollzentrum in Harwell geschickt. Zusammen mit der Bodenerhebungskarte musste das dortige Team eine erste Entscheidung treffen, welchen Route Bridget am folgenden Tag zuerst einschlagen sollte. Die Route wurde am Dienstagmorgen in den Bordcomputer des Rovers geladen und die erste Testfahrt konnte beginnen. Die Premiere lief nicht nicht ohne die Korrektur von Softwarefehlern und manuellen Eingriffen vor Ort ab, bildete aber die etwas umfassendere die Basis zur Festlegung der nächsten Route durch das britische Kontrollzentrum. Auch ‚Bohrproben‘ werden im Rahmen der Versuche zur Untersuchung durch den CLUPI entnommen, allerdings in der Atacama-Wüste von Hand mit Spitzhacke und Schaufel, dies aber für die Mitarbeiter im fernen Kontrollzentrum quasi unmerklich. Daran sieht man, bis zu einem Mars-fähigen Rover-Modell ist es noch ein weiter Weg.

Der SAFER-Feldversuch wird vom ESA-Direktorat für Technik und Qualitätsmanagement begleitet. Das involvierte Konsortium bestehend aus elf Firmen und Instituten wird von der britischen RAL Space geführt, ein Ableger des UK Science & Technology Facilities Council im Rutherford Appleton Laboratory in Harwell. Finanziert werden die Versuche im Rahmen des ESA-Programmes zur Erforschung von Grundlagentechniken und durch UK Space Agency. Der Testrover wurde von Astrium in Stevenage (UK) hergestellt. Der Test dient nicht der eigentlichen Entwicklung des Mars-Rovers, sondern der Entwicklung von Prozeduren für den späteren Roverbetrieb auf dem Mars. Auch die eingebundenen Unternehmen sind nicht alle am Bau des endgültigen Mars-Rovers beteiligt.

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• ESA Mars-Rover / EXOMARS

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