Autor: Günther Glatzel.

Als das Raumschiff Sojus-TMA 15 am 29. Mai am unteren Kopplungsstutzen des Moduls Sarja ankoppelte, waren Raumfahrer aller beteiligten Organisationen (CSA, ESA, JAXA, NASA und RSA) an Bord der Internationalen Raumstation. Mit dieser erstmals sechsköpfigen Besatzung begann außerdem die Hauptnutzungsphase der ISS, die bis 2020 ausgedehnt werden sollte.

Bis dahin war man in erster Linie mit dem Aufbau und der Wartung der Station beschäftigt. Mit der Aufstockung der Besatzung blieb viel mehr Zeit für deren eigentliche Aufgabe: sie wurde zum höchsten Experimentallabor der Welt.

Bereits für die Expedition 20 waren mehr als 150 Experimente auf vielfältigen Gebieten geplant. Dazu gehörten Lebenswissenschaften, Technologie, Materialwissenschaft, Biologie, Geophysik, Erdfernerkundung, Astronomie und Kosmologie, Bildung sowie kommerzielle Untersuchungen. Dazu verfügte die ISS über 3 Labormodule sowie weitere Experimentierplätze in anderen Modulen. Aufwändig waren auch die Einrichtungen zur Sicherung des Lebens und Komforts für die Menschen, die Steuerungsanlagen, die Energieversorgung und Datenübertragung. Viele Systeme sind redundant, da sie in mehreren Teilen der Station vorhanden sind. Manches wurde gemeinsam entwickelt, vieles soll gemeinsam genutzt werden.

So wurde das erste Modul der Station, Sarja, von Russland entwickelt und gebaut aber von den USA finanziert. Verbindungsknoten im US-basierten Teil wurden in Italien gefertigt, dafür erhält die ESA Nutzungsrechte in der ganzen Station. Die Russen transportieren auch Menschen und Material für die NASA, dafür beziehen sie Energie von den großen Solarzellenpaneelen an der Integrated Truss Structure.

Der ESA-Manipulator ERA wird am russischen Mehrzweckmodul operieren, Kopplungsaggregate an den Space Shuttles und einige am US-Teil der Station stammen aus Russland, dafür verwendet man vom russischen Segment aus häufig Breitbandverbindungen für Video oder Internet über US-Satelliten. Die Liste ließe sich sehr lange fortsetzen.

Das am 27. Mai 2009 gestartete Raumschiff Sojus-TMA 15 koppelte zwei Tage später gegen 12:36 Uhr UTC erfolgreich an der ISS an. Knapp 2 Stunden später wurden nach ausgiebigen Dichtheitstests die Luken zwischen beiden Raumfahrzeugen geöffnet und die Neuankömmlinge willkommen geheißen. Beim ersten Videotermin wurden Grüße und Glückwünsche rund um die Welt ausgetauscht, vor allem kamen Verwandte der Raumfahrer zu Wort. Anschließend absolvierten die Raumfahrer ihr Sicherheitsbriefing und begannen mit der Arbeit.

Auf der Erde hingegen wurden die neue Nutzungsphase von Offiziellen der Raumfahrtagenturen gewürdigt und Zukunftsperspektiven diskutiert. Dabei wurde u. a. auch einer Veröffentlichung widersprochen, Russland verfolge Pläne, das eigene Segment von der ISS abzukoppeln. Man wolle vielmehr die ISS in ihrer Gesamtheit so lange wie möglich effektiv nutzen.

Koichi Wakata, der bereits längere Zeit auf der ISS weilte, wurde nach zwei Wochen durch Timothy Kopra ersetzt, der später seinerseits von Nicole Stott abgelöst wurde. Alle anderen Mitglieder der ISS-Expedition 20 arbeiteten bis zur Ablösung von Padalka und Barratt Anfang Oktober gemeinsam.

Gennadi Padalka und Michael Barratt absolvierten am 5. Juni einen ersten Ausstieg zur Vorbereitung der automatischen Ankopplung eines neuen Ausstiegs- und Kopplungsmoduls an Swesda-Zenit. Dabei montierten sie zwei Antennen für das Rendezvous-System. Der Ausstieg dauerte von 7:52 Uhr bis 12:46 Uhr UTC, also knapp 5 Stunden. Er begann allerdings rund eine Stunde später als geplant, da die neuen Orlan-MK-Raumanzüge bereits vor dem Ausstieg erhöhte Werte für die Konzentration an Kohlenstoffdioxid (CO₂) anzeigten. Die beiden Raumfahrer fühlten sich aber vollkommen normal, so dass man die Arbeiten schließlich wie geplant ausführte. Für Padalka war dies der siebente Außenbordeinsatz, Barratt stieg zum ersten Mal aus.

Zunächst montierten die beiden Raumfahrer eine Antenne zur Messung der Lage des anfliegenden Kopplungspartners am oberen Teil von Swesda und verlegten ein Kabel zu Stromversorgung und Datenübertragung. Danach folgte die Installation einer zweiten Antenne direkt auf dem Kopplungsstutzen. Aus den Signalen dieser Antenne lassen sich Angaben über Entfernung, Relativgeschwindigkeit und Rollbewegungen des anfliegenden Raumfahrzeugs ermitteln. Damit werden dann notwendige Korrekturmanöver errechnet. Die Ankunft des MIM 2 (für Kleines Forschungsmodul 2) genannten neuen Moduls, war für November geplant.

Mit MIM 2 stand dann eine vierte Andockstelle für Raumschiffe mit den entsprechenden Kopplungsaggregaten zur Verfügung. Außerdem sollte das Modul später als Luftschleuse bei Außenbordarbeiten fungieren. Bisher ist Pirs dafür zuständig. Das Modul wurde bereits 2001 an der ISS angekoppelt und hat seine vorgesehene Funktionsdauer überschritten. Es bleibt aber wahrscheinlich bis kurz vor der Ankunft des deutlich größeren Mehrzweckmoduls MLM 2011 oder 2012 in Betrieb.

Nach der Montage und dem Anschluss beider Antennen schwenkte Gennadi Padalka einen der Strela-Teleskopmasten am Modul Pirs nach oben. Michael Barratt klinkte sich an dessen Ende ein und wurde anschließend etwa 10 Meter über die Station gehoben. Hier fertigte er einige Fotos an, vor allem von den gerade neu installierten Antennen. Anschließend wurde der Teleskoparm wieder eingefahren und gesichert und die beiden Raumfahrer begaben sich zurück zur Schleuse.

Für die Neuankömmlinge Roman Romanenko, Robert Thirsk und Frank de Winne startet der halbjährige Aufenthalt auf der Station mit ausgiebigen medizinischen Tests. Zu Beginn der Anpassung an die Schwerelosigkeit vollziehen sich einige Veränderungen ziemlich schnell, man muss also deren Ausgangsniveau rechtzeitig erfassen. Dazu gehören Muskelvolumen, Knochen- und Körpermasse, verschiedene Parameter des Herz-Kreislauf-Systems, die Zahl der roten Blutkörperchen aber auch psychologische Gegebenheiten wie Schlaf-Wach-Rhythmus oder Stressbelastbarkeit und Stimmung. Zu deren Untersuchung dienten u. a. die Experimente SLEEP, 3D Space, Sonokard, BISE, Pilot-M oder Nutrition. In der Anfangsphase wurden außerdem beinahe täglich persönliche medizinische Konferenzen abgehalten, bei denen jeder Raumfahrer einzeln und vertraulich mit Ärzten reden konnte.

Den Neuankömmlingen wurden während der ersten Tage etwa 7 Stunden Zeit gegeben, sich mit den Gegebenheiten der Station vertraut zu machen. Die übrige Zeit war bereits mit Stationsroutine, Sport und experimenteller Arbeit gefüllt. Wartungsaufgaben an Bord der Station betrafen in erster Linie Systeme zur Lebenserhaltung wie Sauerstoffgenerator, Kohlenstoffdioxidabsorber, Ventilatoren, Wasserkreisläufe und Toilette aber auch die Sportgeräte, bei denen recht oft kleinere und größere Fehler behoben werden mussten. Betreute Experimente waren u. a. Rastenija 2 im Lada-Gewächshaus (Pflanzenwachstum), BCAT-4 (Verteilungsmuster von Partikeln in zähen Flüssigkeiten) in einer Kristallisationsapparatur und biologische Untersuchungen in der Cell Biology Experiment Facility (Zellbiologie).

Die Raumfahrer selbst führten verschiedene biomedizinische Experimente aus. Bei 3D Space ging es um Untersuchungen zur These, dass veränderte visuelle Wahrnehmung auch die Motorik beeinflusst. Das Experiment NeuroSpat beschäftigte sich ebenfalls mit Veränderungen der visuellen und räumlichen Wahrnehmung im Verlaufe längerer Raumflüge. Dazu wurden während verschiedener Tests die Hirnströme gemessen. Reaktionen auf Stress bzw. die schnelle und zuverlässige Einschätzung des psychischen Befindens eines Raumfahrers wurden mittels Pilot-M bzw. Tipologija untersucht. Bei Pilot-M wurde eine Flugsimulation mit Zeitvorgaben durchgeführt. Dabei wurde ein EEG aufgezeichnet. Tipologija hingegen beinhaltete Farbtests und Computerspiele (Minesweeper und Tetris). Auch hier wurde über Hirnströme das Stresslevel des Probanden eingeschätzt.

Bodies in the Space Environment (BISE) untersuchte mittels PC und einer „Brille“, mit der alles außer dem Bildschirm ausgeblendet wird, wie Raumfahrer in der Schwerelosigkeit oben und unten empfinden. Dazu sahen die Probanden die Buchstaben p und d, die ja praktisch um 180° gedreht einander entsprechen und mussten kurzfristig entscheiden. Präfrontale Hirnfunktionen und räumliche Wahrnehmung waren genauso Forschungsgegenstand wie der Einfluss der Gravitation auf Hirnaktivitäten.

Am 29. Mai fiel für etwas mehr als 4 Stunden die direkte Kommunikation zwischen den Kontrollzentren in Houston und Moskau aus. Dies lag an einem defekten Glasfaserkabel in Finnland, wie später festgestellt werden konnte. Während der Ausfallzeit half das deutsche Kontrollzentrum in Oberpfaffenhofen aus.

Im Laufe mehrerer Tage wurde, überwacht von der Erde, die Aufladung der Station durch Reibung vor allem der großen Solarzellenflächen mit der Restatmosphäre ermittelt. Dazu wurden die Solarzellenflächen senkrecht gestellt, so dass sie für die Reibung die größte Fläche boten. Spezielle Einrichtungen sorgen dann normalerweise dafür, dass ein Teil dieser Ladung wieder an das umgebende, dünne Plasma abgegeben wird. Zur Messung waren die Langmuir-Sonden auf Swesda und Columbus aktiviert. Interessant war die Aufladung vor allem im Zusammenhang mit der Ankunft des ersten japanischen Transportraumschiffes HTV, die für September geplant war.

Roman Romanjenko trug zeitweise Oberschenkelmanschetten, um einen größeren Teil des Blutes in den unteren Extremitäten zu halten. Da der Kreislauf auf der Erde gegen die Schwerkraft verstärkt Blut nach oben pumpt und dies vom Körper auch im Weltall ohne Schwerkraft fortgeführt wird, ergeben sich verschiedene unangenehme Folgen. Dazu gehören Schwindel, Nasenverstopfung, ein aufgedunsenes Gesicht (Puffy Face), Schmerzen bei Augenbewegungen, Übelkeit und Erbrechen. Das Tragen der Manschetten könnte möglicherweise die Anpassung an die Schwerelosigkeit erleichtern. Im Rahmen von Integrated Cardiovascular wurden auch Ultraschallbilder vom arbeitenden Herzen gemacht. Über Urin-, Speichel- und Blutproben (Experiment Nutrition) lassen sich Erkenntnisse über Veränderungen der Knochenmasse und der Wirksamkeit dagegen eingenommener Medikamente ableiten. Eine „anstrengende“ Untersuchung musste Roman Romanjenko erstmals über sich ergehen lassen. Während einer anderthalbstündigen Phase (Experiment Pnevmokard), die er ohne Bewegungen oder Unterhaltung in völliger Ruhe zubringen musste, wurden EKG, Puls, Blutdruck, Durchblutung, elektrischer Widerstand oder Atemfrequenz gemessen.

Am 1. Juni führte die Besatzung ein zweistündiges Notfalltraining aus. Dazu gehörte, dass man Luken so schnell wie möglich schließen kann und weiß, wo sich Feuerlöscher oder Atemmasken befinden. Außerdem wurde Sauerstoff zur Auffrischung der Atmosphäre aus einem speziellen Tank an Bord von Progress-M 02M in die Station gepumpt. Am Freitag wurden turnusmäßig Feuermelder und -löscher kontrolliert.

Am 8. und 9. Juni wurde Dextre, der Special Purpose Dexterous Manipulator (SPDM), von der Erde aus gesteuert mittels Space Station Remote Manipulator System (SSRMS) vom Mobile Service System PDGF 2 an die Außenseite des US-Labors Destiny verlegt. Der Stationsmanipulator selbst wurde an der Power & Data Grapple Fixture (PDGF) am Modul Harmony stationiert. Von hier aus wird der Canadarm 2 während der Mission STS 127 operieren.

Am 10. Juni absolvierten Gennadi Padalka und Michael Barratt ihren zweiten Ausstieg, der eigentlich keiner war. Sie wechselten im Kopfteil des Swesda-Moduls einen Lukendeckel gegen einen Kopplungskonus. Dadurch wurde das Andocken eines speziellen Progress-Frachters möglich, der im November ein neues Modul zur Internationalen Raumstation bringen sollte.

Frank de Winne und Robert Thirsk hingegen beschäftigten sich im Rahmen eines monatlichen Gesundheitschecks (PFE) u. a. mit mit einem Belastungs-EKG, Koichi Wakata trug am 11. und 12. Juni Sensoren und Aufzeichnungsgerät für ein 24-Stunden-Langzeit-EKG (Experiment BIORHYTHM). Ebenfalls Bestandteil des medizinischen Programms waren Hörtests, das Ausfüllen von Fragebögen zur Ernährung (FFQ), zur Interaktion in der Station und mit Bodenstellen (Wsaimodeistwije) sowie zur Erfassung von Veränderungen kognitiver Leistungen bei Langzeitaufenthalten im Weltraum (WinSCAT, BISE) und zu Auswirkungen wechselnder Lichtbedingungen auf den Tag-Nacht-Rhythmus (SLEEP).

Gegenstand von Erdbeobachtungen (Crew Earth Observation, Uragan, Ekon und Seiner) waren u. a. Aral- und Issyk-kul-See (Usbekistan bzw. Kirgisistan), der Ätna (Italien), das Terski-Hochland zwischen Schwarzem und Kaspischem Meer (Russland), die Städte Sewastopol (Ukraine), Madrid, Istanbul, die Inseln Madeira, Galapagos und Darwin, Fischfanggebiete an der Nordwestküste von Afrika sowie die Raumfahrtstartplätze Baikonur und Cape Canaveral. Amateurfunkkontakt bestand zu Bildungseinrichtungen in Japan, China und Belgien. Padalka und Romanjenko wurden außerdem vom chinesischen Fernsehen CCTV interviewt. Dabei ging es um die Vorbereitung einer Fernsehsendung anlässlich des 60. Jahrestages der Unterzeichnung eines Freundschaftsabkommens zwischen China und der damaligen Sowjetunion am 14. Februar 1950.

Koichi Wakata absolvierte den dritten Teil der Experimentierreihe „Try Zero G“. Hierfür waren von interessierten Japanern verschiedene Experimente vorgeschlagen worden, darunter auch das Fliegen auf einem Teppich in der Schwerelosigkeit. Diesmal ging es aber um Gemeinsamkeinkeiten und Unterschiede bei verschiedenen Situationen mit und ohne Ventilatoren.

Reparatur- und Wartungsarbeiten wurden vor allem an Sportgeräten, am amerikanischen Sauerstoffgenerator und an allen Lebenserhaltungssystemen der Station vorgenommen. Weitere Arbeiten beschäftigten sich mit der Nachbereitung des „internen Ausstiegs“ vom 10. Juni sowie der Vorbereitung der Ausstiege der Endeavour-Crew, vor allem dem Aufladen von Batterien, dem Bereitlegen von Werkzeugen und der Überprüfung der Funktionsfähigkeit. Die Luke zum an Pirs angekoppelten Progress-Frachter wurde wieder geöffnet, das Raumschiff weitgehend deaktiviert und an die Steuerung, Stromversorgung und Wärmeregulierung der Station angeschlossen. Zuvor war das Frachtschiff aktiviert worden, um im Falle einer dauerhaften Dekomprimierung von Pirs abflugbereit zu sein.

Zu den weiteren medizinischen Vorhaben gehörten die Untersuchung der Wirksamkeit einer neuen Medikamententherapie gegen den bisher unaufhaltsamen Knochenabbau in der Schwerelosigkeit (Experiment Bisphosphonates), die Anpassung des Biorhythmus‘ an die veränderten Gegebenheiten in der Station (Biorhythm), Anpassungen im Stoffwechsel und in der Arbeit des Herz-Kreislauf-Systems (Sonokard, CARD, Integrated Cardiovascular, Nutrition) sowie Hörtests. Im Rahmen einiger Untersuchungen wurden 24 Stunden lang Urinproben genommen sowie EKG-Aufzeichnungen angefertigt. Außerdem wurden Blutproben entnommen und eingefroren.

Aufgrund eines stark erhöhten Laufgeräusches eines Ventilators im GLACIER-Kühlapparat wurde dieser zunächst abgeschaltet und darin enthaltene Proben in ein anderes Kühlsystem (MELFI) verlegt. Endlich gelang dagegen die vollständige Wiederherstellung des Systems von Navigations- und Steuerungscomputern im Service-Modul Swesda. Die Computer stammten aus Deutschland und waren in dreifacher Ausführung vorhanden. Eines der drei Systeme war in den letzten Monaten ausgefallen, mehrere Reparaturversuche brachten keine Verbesserung. Am 17. Juni wurde nun die Kette 1 ausgetauscht. Nach einer ausgiebigen Überprüfung von der Erde aus, konnte einen Tag später vermeldet werden, dass das System nun wieder komplett einsatzbereit ist.

Nach den Außenbordeinsätzen Anfang Juni wurde im Ausstiegsmodul Pirs nun wieder das Experiment Matrjoschka-R in Betrieb genommen. Dazu wurde es mit neuen Blasendetektoren ausgestattet und die Elektronikbox Lulin 5 aktiviert. Blasenkammern können nicht nur die Anzahl und Energie der eintreffenden Partikel anzeigen sondern auch deren Flugrichtung. Matrjoschka-R ist eine mehrschichtige Puppe, in die in mehreren Lagen verschiedene Detektoren für Teilchen- und elektromagnetische Strahlung eingearbeitet sind. Damit kann man feststellen, welche Strahlungsdosen auch im Inneren des simulierten menschlichen Körpers wirken. Außerdem gab es über die gesamte Station verteilt eine Vielzahl weiterer Dosimeter. Bei Außenbordarbeiten tragen die Raumfahrer zusätzliche Messgeräte, deren Dosis vor und nach dem Event abgelesen werden. Aus Deutschland stammte die ERNObox, in der verschiedene Strahlungsmessgeräte eingebaut waren. Die Box, in der ein neuentwickelter SPARC-Prozessor (LEON 2), programmierbare Hilfsprozessoren (FPGA) und neuartige mikromechanische Systeme ihre Arbeit verrichteten, funktionierte allerdings nach einem Software-Update nicht mehr korrekt.

Im Rahmen verschiedener Erdbeobachtungsexperimente (Crew Earth Observation, Uragan, Seiner) wurden u. a. die Städte Baikonur (Kasachstan), Sofia (Bulgarien), Jakarta (Indonesien), Kairo (Ägypten), München, Rom und Lahorc (Pakistan) sowie der Vesuv (Italien), die Coast Mountains (Kanada), Einschlagskrater in Libyen und die Nazca-Linien fotografiert. Außerdem wurden Aufnahmen von Fischereizonen nordwestlich von Afrika gemacht.

Das Sauerstoffzuführungssystem Elektron im russischen Modul Swesda wurde nach Arbeiten am fehlerhaft arbeitenden Telemetriesystem BITS2 mehrmals über Nacht deaktiviert und am Morgen wieder eingeschaltet. Auch sonst wurde der Luftqualität große Beachtung geschenkt. Es existierten mehrere Messeinrichtungen, welche die Belastung mit potentiell schädlichen Substanzen untersuchten. Beispielsweise wurde damit nach Spuren von Vinylchloriden, Ethanol und Ethylenoxid gefahndet.

Zur Messung der Lärmbelastung wurden sogenannte akkustische Dosimeter verwendet. Diese messen und summieren die Geräuschpegel, denen die Raumfahrer im Verlaufe von 24 Stunden ausgesetzt sind. Dazu dienten ein Mikrofon am Kragen und Elektronik am Handgelenk, ähnlich einer Armbanduhr. Zusätzlich verwendete man stationäre Lärmpegelmesser. Derartige Messkampagnen werden zweimal pro Expedition durchgeführt.

Ein anderes umfassendes Experiment, Braslet-M, befasste sich mit der Messung des Blutvolumens und Veränderungen in Herzfunktion und Blutbewegung. Dazu wurde ein Ultraschallgerät u. a. zur Erfassung von Echokardiogrammen verwendet. Gemessen und aufgezeichnet wurden die Aktivität des Herzens, der Blutdurchfluss im Herzen und in den unteren Extremitäten. Das Experiment bestand aus verschiedenen Untersuchungen, die in internationaler Kooperation entwickelt wurden.

Weitere Experimente Ende Juni waren Bisphosphonates, Pnevmokard, BISE, Integrated Cardiovascular, Rastenija 2, Matrjoschka, CGBA, eNose, SPICE, Pilot-M/Neuro, Wsaimodeistwije, Tipologija und Expert. Außerdem liefen an der Außenseite der Station mehrere Experimente automatisch ab. Hin und wieder mussten hier Daten gesichert und zur Erde übertragen werden.

Am 22. Juni wurden am Batteriekomplex 2 im Modul Sarja Lade-/Entladeeinheit und Steuerungselektronik gewechselt. Letztere überwacht insgesamt 49 Parameter, um die Batterien optimal und möglichst lange nutzen zu können. Sarja verfügt über 6 derartige Batterieeinheiten. Am 23. Juni wurde damit begonnen, das Nachfüllen von Kühlmitteln in den Modulen Destiny, Columbus und Kibo nachzuholen. Außerdem wurde der Kopplungsmechanismus zwischen Pirs und dem angedockten Transportraumschiff Progress-M 02M demontiert. Der 33. Progress-Frachter der ISS koppelte am 30. Juni ab und wurde zuvor mit Abfällen und nicht mehr benötigten Geräten beladen. Progress-M 02M wurde am 8. Mai gestartet und hatte nach gründlicher Überprüfung der Systeme erst am 13. Mai an der Station angedockt. Der Frachter verfügt über eine digitale Steuerung und testete Mitte Juli die neu installierten Rendezvoussysteme an Swesda-Zenit. Erst danach wurde er in den dichten Schichten der Erdatmosphäre zum Verglühen gebracht.

Am 24. Juni wurde im Raumschiff Sojus-TMA 14, mit dem Gennadi Padalka, Michael Barratt und der nächste Weltraumtourist, der Kanadier Laliberté, zur Erde zurückkehrten, eine Kühl- und Luftentfeuchtungseinheit ausgetauscht. Hier hatte bereits während des Fluges zur Station ein Ventilator seinen Dienst versagt, so dass auf eine Backupeinheit umgeschaltet werden musste. Die angedockten Sojus-Raumschiffe sind 6 Monate lang ständig in Betrieb, da sie in Notfällen für eine sofortige Rückkehr zur Erde benutzt werden. Zuvor hatte man von der Erde aus einen Reboost-Test mit den Triebwerken des angekoppelten Frachters durchgeführt.

Im Verlaufe des Tages wurden die drei SPHERES-Innenraumsatelliten (Synchronized Position Hold, Engage, Reorient, Experimental Satellites) getestet und für einen weiteren Testlauf vorbereitet. Koichi Wakata drehte einen Film, in dem er Unterschiede zwischen den Begriffen Masse und Gewicht erklärte und verdeutlichte. Am 25. Juni wurde Treibstoff aus dem Progress-Raumschiff in die Hochdrucktanks des FGB-Moduls Sarja umgepumpt. Über die ganze Woche verteilt wurden bereits Sauerstoff und Stickstoff aus speziellen Gastanks des Frachters in die Station abgelassen um deren Atmosphäre aufzufrischen. Padalka und Roman Romanenko führten am darauffolgenden Tag einen Test der TORU-Systeme durch. Mittels TORU kann ein an- oder abfliegendes Progress-Raumschiff von Hand aus der Station heraus gesteuert werden. Am Tag zuvor hatte man bereits mittels Computertest die Reaktionen der Akteure in Stresssituationen getestet (Pilot-M/Neuro).

Der Annäherungstest des Raumschiffs Progress-M 02M am 12. Juli verlief erfolgreich. Damit konnte nachgewiesen werden, dass die Radarsysteme, die am 1. Juni von Gennadi Padalka und Michael Barratt während eines Ausstieges installiert und angeschlossen wurden, korrekt funktionierten. Auch der Frachter konnte beweisen, dass seine digitale Steuerung den Anforderungen gerecht wird. Eine Kopplung an diesem Port war nicht vorgesehen und wäre auch nicht möglich gewesen, da sich die Kopplungsaggregate vor allem in ihrer Größe unterscheiden. Swesda-Zenit verfügt über einen größeren Andockring, der für Stationsmodule ausgelegt ist. Im November legte hier das russische Mini-Forschungsmodul MIM 2, das weitgehend mit dem Ausstiegs- und Kopplungsmodul Pirs identisch war, an. Die Annäherung von Progress-M 02M erfolgte von der Erde, also von unten aus. Da die Kopplungsstelle aber an der Oberseite der Station liegt, musste diese zuvor auf den Rücken gedreht werden. Während der Annäherung wurden Videobilder und Daten zur Erde übertragen. Der Anflug wurde außerdem von Bord der Internationalen Raumstation aus überwacht. Diese verfügt dazu über das Fernsteuerungssystem TORU.

Bereits am 2. Juli hatten drei Besatzungsmitglieder der ISS ihr Raumschiff Sojus-TMA 14 bestiegen, vom Heck abgekoppelt und nach wenigen Minuten am zuvor frei gewordenen Port des Moduls Pirs wieder angedockt. Dadurch wurde der Heckstutzen für das nächste Progress-Raumschiff frei. Am Heck angekoppelte Frachter können Bahnanhebungen oder Ausweichmanöver besser durchführen als an einer anderen Andockposition. Sie verfügen dazu, im Gegensatz zu den bemannten Sojus-Raumschiffen, über einen speziellen Treibstoffvorrat.

Die Endeavour brachte während der Mission STS 127 am 18. Juli eine japanische Außenplattform, mehrere Experimente, größere, außen montierbare Ersatzteile, sechs neue Batterien, mit Tim Kopra ein neues Mitglied der ISS-Expedition 20 sowie Versorgungsgüter, Ersatzteile und Experimentiermaterialien zur Internationalen Raumstation. Auf dem Rückweg wurden der Raumfahrer Koichi Wakata, verschiedene Ergebnisse von Experimenten sowie Abfälle mitgenommen. Während der auf 16 Tage angesetzten Mission wurden fünf Außenbordeinsätze durchgeführt.

Tägliche Missionsberichte von STS 127 Endeavour

NASA-Richtlinien sehen aus Sicherheitsgründen vor, dass während der Zeit, in der ein Shuttle an der ISS festgemacht hat, keine anderen Docking-Operationen durchgeführt werden dürfen. Am 29. Juli verließ die Endeavour die Station. Erst dann war der Weg für den bereits am 24. Juli gestarteten Frachter frei. Progress-M 67, ein Frachter „alter“ Bauart, koppelte gegen 11:13 Uhr UTC ferngesteuert durch Gennadi Padalka am Heck der Internationalen Raumstation an. Offenbar gab es in der Endphase der Annäherung Probleme mit dem Telemetriesystem. Die Bodenkontrolle empfahl daraufhin die manuelle Steuerung, mit der dem ISS-Kommandanten ein perfektes Ankoppeln gelang. Der 35. russische Frachter brachte insgesamt 2.344 kg Versorgungsgüter, Treibstoffe, Ausrüstungen und Experimentiermaterial zur Station. Ein Teil davon war regulärer Treibstoffs, der für Bahnanhebungen und eventuelle Ausweichmanöver verwendet wurde. Für die Experimente SK IK SVS, Rusalka, Sonocard, Dichanije, Pneumocard, Tipologija, Pilot, Matrjoschka-R, Jinseng 2, Biodegradation, Crystallizer (JAXA), Expert und Pflanzenzucht im Lada-Gewächshaus waren insgesamt 35 kg Fracht dabei.

Mission des Frachters Progress-M 67

Bis Ende August standen wieder wissenschaftliche Forschungen auf verschiedenen Gebieten sowie Wartungsarbeiten im Mittelpunkt der Aktivitäten der Stationsbesatzung. Am 29. August startete die US-Raumfähre Discovery. Hauptnutzlast war das Multi Purpose Logistics Modul (MPLM), mit dessen Hilfe mehr als 7 Tonnen Fracht zur ISS gebracht wurden. Zu den wichtigsten Gegenständen, die an Bord der Raumstation erwartet wurden, gehörte eine zusätzliche Schlafkabine, ein Experimentenschrank, mit dem das Verhalten von Flüssigkeiten im All studiert werden kann, ein weiteres Experiment zur Materialforschung, ein zusätzlicher Gefrierschrank, ein weiterer Luftreiniger sowie ein zweites Laufband. Zusätzlich absolvierte die Besatzung der Discovery drei Außenbordeinsätze, bei denen u.a. ein Ammoniaktank ersetzt und die äußere Verkabelung für das Tranquility-Modul vorbereitet wurden. Neben diesen Aktivitäten nahm Nicole Scott ihren Platz als Besatzungsmitglied an Bord der Internationalen Raumstation ein und löste damit Tim Kopra ab.

Zusammenfassende Meldungen zu Mission STS 128 Discovery

Das erste japanische Frachtraumschiff H-II Transfer Vehicle zur Versorgung der Internationalen Raumstation startete am 10. September, gegen 17:02 Uhr UTC vom Raumhafen in Tanegashima. Das HTV 1 wurde an der Spitze einer ebenfalls neuen japanischen Trägerrakete, der H II-B, ins All gebracht. Diese Rakete hat gegenüber der H II-A eine deutlich vergrößerte Erststufe sowie 4 seitlich angebrachte Booster zur Unterstützung in der Startphase. Die insgesamt 6 Triebwerke bringen beim Start einen Schub von 8.372 kN, welche die 551 t schwere Rakete beschleunigen. Die H II-B ist in der Lage, 16,5 t Nutzlast in eine erdnahe Bahn oder etwa 8 t in einen Geostationären Transferorbit zu bringen. Das HTV hatte einen niedrigen Erdorbit als Ziel, nämlich den der Internationale Raumstation.

An den darauffolgenden Tagen standen verschiedene Manöver zur Annäherung an die Raumstation und zu Testzwecken an. Die ersten Bahnkorrekturen wurden nach siebeneinhalb bzw. neundreiviertel Stunden Flugzeit durchgeführt. Am 12. September wurde in großem Abstand zur ISS ein Abbruchmanöver simuliert.

Nach einer gründlichen Auswertung dieses Manövers wurde das HTV 1 am 16. September in etwa auf die Bahnhöhe der Raumstation angehoben. Am 17. September wurden zwei weitere Manöver ausgeführt, welche den Frachter direkt unterhalb der ISS positionieren. Von hier aus erreichte das Raumfahrzeug durch mehrere weitere Bahnanhebungen und nach Etablierung der direkten Datenkommunikation zwischen HTV und ISS den sogenannten Rendezvous Insertion Point, 500 Meter unter der Station.

Zwei Zwischenstopps in 300 bzw. 30 Metern Entfernung wurden vorgenommen, bevor das HTV 1 gegen 19:30 Uhr UTC den Erfassungspunkt erreichte. Hier verharrte es mittels seiner 32 Düsen relativ zur ISS in einer Ruheposition und wurde mittels Stationsmanipulator wenige Minuten darauf erfasst. Für dieses erstmalige Manöver hatten Nicole Stott und ihre Kollegen an Bord der Internationalen Raumstation in den zurückliegenden Wochen trainiert. Das Manöver gelang problemlos im ersten Versuch. Das Andocken an einem Common Berthing Mechanism an Harmony-Nadir nahm der Kanadier Robert Thirsk vor.

Das HTV 1 brachte insgesamt etwa 2,7 Tonnen Fracht zur Station. Ein Teil davon waren Außenlasten, die in einer speziellen Sektion des Raumfahrzeugs lagerten. Diese wurde am 24. September entladen. Dabei handelte es sich um das japanische Atmosphären-Experiment SMILES (Superconducting Submillimeter-Wave Limb-Emission Sounder) sowie den zweiteiligen NASA-HREP-Messkomplex HICO & RAIDS. HICO (Hyperspectral Imager for the Coastal Ocean) diente der Erprobung von Hyperspektralabbildung am Beispiel von Küstenregionen, RAIDS (Remote Atmospheric and Ionospheric Detection System) der Erforschung von Erdatmosphäre und Ionosphäre. Hinzu kam eine ebenfalls außenbords zu benutzender Roboterarmerweiterung für filigrane Tätigkeiten (Small Fine Arm).

Für die Innenfracht (2,04 t) standen etwa 70 Arbeitsstunden zur Verfügung. HTV 1 wurde mit Abfall beladen am 30. Oktober abgekoppelt und verglühte am nächsten Tag nach einem Bremsmanöver wie vorgesehen in den dichten Schichten der Erdatmosphäre. In den kommenden Jahren soll jährlich ein HTV starten und die Station mit Nachschub versorgen.

Zusammenfassende Meldungen zur Mission des HTV 1

Während man im US-basierten Teil der Raumstation mit dem HTV beschäftigt war, beluden die russischen Kollegen den offenbar letzten Progress-Frachter mit analoger Steuerung mit Abfällen. Die Abkopplung erfolgte bereits am 21. September. Progress-M 67 führte noch mehrere Tage lang ein Plasmaexperiment durch, bei dem die Auswirkungen von Triebwerkszündungen auf die umgebende dünne Hochatmosphäre vom Boden aus untersucht wurden.

Jeffrey Williams und Maxim Surajew lösten Gennadi Padalka und Michael Barratt am 3. Oktober als Mitglieder der Stammbesatzung der Internationalen Raumstation ab. Sie koppelten am 2. Oktober mit ihrem Raumschiff Sojus-TMA 16, gegen 8:35 Uhr UTC am Heck der Station an. Mit an Bord war der kanadische Weltraumtourist Guy Laliberté.

Nach Kopplung und Willkommenszeremonie nahmen alle neun an Bord befindlichen Raumfahrer an einer Live-Übertragung teil, bei denen Fragen verschiedener Personen auf der Erde beantwortet wurden. Anschließend ging man wieder an die Arbeit. Während sich Williams und Surajew mit den Gegebenheiten an Bord der ISS vertraut machten, bereiteten sich Padalka und Barratt auf ihre Rückkehr zur Erde vor.

Weitere Aufgaben der gesamten Besatzung waren das Entladen des HTV, die Vorbereitung einiger neuer Experimente, die Installation weiterer Hardware, die mit Shuttle oder HTV eingetroffen waren, die Betreuung laufender Experimente sowie die vielen Routinearbeiten, die für den Betrieb der Station erforderlich sind. In den letzten Tagen wurde beispielsweise das zweite Laufband (COLBERT) zusammengebaut und auf seinen turnusmäßigen Einsatz vorbereitet sowie neue Hardware in der Microgravity Science Glovebox im ESA-Labor Columbus installiert und getestet.

Die letzte Woche war für die Langzeitflieger Gennadi Padalka und Michael Barratt mit Vorbereitungen auf die Rückkehr zur Erde angefüllt. Dazu gehörten verstärktes sportliches Training sowie das Verstauen von Datenträgern und Experimentproben, die mit auf die Erde genommen werden. Außerdem wurden die Systeme des Sojus-Raumschiffes wiederholt getestet und alle Manöver, die bei der Rückkehr notwendig sind, an Computern simuliert. Dabei stellte sich heraus, dass ein Triebwerkssensor und ein CO₂-Sensor offenbar nicht korrekt funktionierten. Deshalb wurde sicherheitshalber ein zusätzlicher Absorber in das Raumschiff mitgenommen.

Am 10. Oktober übergab Gennadi Padalka offiziell das Kommando über die Internationale Raumstation an Frank de Winne. Dies behielt er als erster ESA-Raumfahrer bis zu seiner Rückkehr im November. Anschließend begaben sich Padalka, Barratt und Laliberté in ihr Raumschiff und verschlossen die Luken. Nach der Überprüfung der Dichtheit legte Sojus-TMA 14 gegen 01:07 Uhr UTC von der Station ab und leitete kurz nach halb Vier das Bremsmanöver ein. Danach wurden Orbitaleinheit und Techniksektion abgetrennt – beide verglühten in den dichten Schichten der Erdatmosphäre – und die Kommandokapsel durch den Luftwiderstand gebremst. Ein ablativer Hitzeschild schützte die Raumfahrer im Inneren der Kapsel vor der dabei enstehenden großen Hitze. In der Endphase des Fluges wurde ein Landefallschirm entfaltet, der dann nicht mehr benötigte Hitzeschutz abgeworfen und unmittelbar vor dem Bodenkontakt mehrere Bremsraketen gezündet. Die Landung erfolgte 04:32 Uhr UTC. Wenige Minuten danach trafen die Bergungsmannschaften am Landeort ein und halfen den Raumfahrern aus der Kapsel.

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Der Beitrag Expedition 20 erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Thomas Weyrauch. Quelle: glonass-ianc.rsa.ru.

Bis vor kurzem wurden zwanzig Satelliten im Bestand von GLONASS geführt, von denen neunzehn im Betriebsnetz arbeiteten und einer, der seit dem 30. April 2009 wegen Wartungsarbeiten nicht für Navigationsanwendungen zur verfügung stand.

Am 24. August 2009 wurden nur noch neunzehn Satelliten im Bestand von GLONASS gemeldet, von denen achtzehn im Betriebsnetz arbeiten und einer (Kosmos 2404, GLONASS Nr. 701) wegen Wartungsarbeiten seit dem 18. Juni 2009 nicht für Navigationsanwendungen zur Verfügung steht.

Der Satellit mit der GLONASS-Nr. 795 (Kosmos 2403, Slot 4, Kanal 6) war am 10. Dezember 2003 ins All gebracht worden. Er hat, Daten des Systembetreibers zufolge, seinen Betrieb eingestellt. Seit 30. April 2009 war der Satellit als problembehaftet eingestuft und wurde am 18. August 2009 aufgegeben.

Achtzehn Satelliten würden für die Abdeckung Russlands benötigt, vierundzwanzig für die Abdeckung des gesamten Erdballs. Am 25. September 2009 sollen drei Satelliten des Typs GLONASS-M für das Navigationssystem vom kasachischen Baikonur aus in den Weltraum gebracht werden, voraussichtlich im Dezember drei weitere, darunter ein weiterentwickelter Satellit vom Typ GLONASS-K.

GLONASS Nr. 795 alias Kosmos 2403 ist katalogisiert mit der NORAD-Nr. 28114 bzw. als Objekt 2003-056C.

Raumcon:

• GLONASS

Der Beitrag GLONASS-Satellit 795 aufgegeben erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Günther Glatzel. Quelle: NASA.

Koichi Wakata freut sich derweil über einen weiteren Monat im Orbit. Er hätte im Rahmen der Mission STS 127 abgelöst werden sollen.
Im Mittelpunkt der experimentellen Arbeiten standen einmal mehr die Raumfahrer selbst. Zu den medizinischen Vorhaben gehörten die Untersuchung der Wirksamkeit einer neuen Medikamententherapie gegen den bisher unaufhaltsamen Knochenabbau in der Schwerelosigkeit (Experiment Bisphosphonates), die Anpassung des Biorhythmus‘ an die veränderten Gegebenheiten in der Station (Biorhythm), Veränderungen der Wahrnehmung im Verlaufe eines längeren Aufenthaltes unter Mikrogravitationsbedingungen (BISE, 3D Space), Anpassungen im Stoffwechsel und in der Arbeit des Herz-Kreislauf-Systems (Sonokard, CARD, Integrated Cardiovascular, Nutrition) sowie Hörtests. Im Rahmen einiger Untersuchungen werden 24 Stunden lang Urinproben genommen sowie EKG-Aufzeichnungen angefertigt. Außerdem werden Blutproben entnommen und eingefroren.

Aufgrund eines stark erhöhten Laufgeräusches eines Ventilators im GLACIER-Kühlapparat wurde dieser zunächst abgeschaltet und darin enthaltene Proben in ein anderes Kühlsystem (MELFI) verlegt.

Endlich gelungen ist die vollständige Wiederherstellung des Systems von Navigations- und Steuerungscomputern im Service-Modul Swesda. Die Computer stammen aus Deutschland und sind in dreifacher Ausführung da. Eines der drei Systeme war in den letzten Monaten ausgefallen, mehrere Reparaturversuche brachten keine Verbesserung. Am 17. Juni wurde nun die Kette 1 ausgetauscht. Nach einer ausgiebigen Überprüfung von der Erde aus, konnte einen Tag später vermeldet werden, dass das System nun wieder komplett einsatzbereit ist.

Wartungsarbeiten wurden an allen wichtigen Lebenserhaltungssystemen (Sauerstofferzeugung, CO₂-Absorption, Luftstrom, Wasseraufbereitung, Kondenswassersammlung, Toilette und Temperaturregulierung sowie an den Sportgeräten vorgenommen. Außerdem wurden verschiedene Feuermelder und -löschgeräte gewartet bzw. ausgeauscht.
Nach den Außenbordeinsätzen Anfang Juni wurde im Ausstiegsmodul Pirs nun wieder das Experiment Matrjoschka-R in Betrieb genommen. Dazu wurde es mit neuen Blasendetektoren ausgestattet und die Elektronikbox Lulin 5 aktiviert. Blasenkammern können nicht nur die Anzahl und Energie der eintreffenden Partikel anzeigen sondern auch deren Flugrichtung. Matrjoschka-R ist eine mehrschichtige Puppe, in die in mehreren Lagen verschiedene Detektoren für Teilchen- und EM-Strahlung eingearbeitet sind. Damit kann man feststellen, welche Strahlungsdosen auch im Inneren des simulierten menschlichen Körpers wirken. Außerdem gibt es über die gesamte Station verteilt eine Vielzahl weiterer Dosimeter. Bei Außenbordarbeiten tragen die Raumfahrer zusätzliche Messgeräte, deren Dosis vor und nach dem Event abgelesen werden. Aus Deutschland stammt die ERNObox, in der verschiedene Strahlungsmessgeräte eingebaut sind. Die Box, in der ein neuentwickelter SPARC-Prozessor (LEON 2), programmierbare Hilfsprozessoren (FPGA) und neuartige mikromechanische Systeme ihre Arbeit verrichten, funktioniert nach einem Software-Update nicht mehr korrekt.

Im Rahmen verschiedener Erdbeobachtungsexperimente (Crew Earth Observation, Uragan, Seiner) wurden u. a. die Städte Baikonur (Kasachstan), Sofia (Bulgarien), Jakarta (Indonesien), Kairo (Ägypten), München, Rom und Lahorc (Pakistan) sowie der Vesuv (Italien), die Coast Mountains (Kanada), Einschlagskrater in Libyen und die Nazca-Linien fotografiert. Außerdem wurden Aufnahmen von Fischereizonen nordwestlich von Afrika gemacht.

Das Sauerstoffzuführungssystem Elektron im russischen Modul Swesda wurde nach Arbeiten am fehlerhaft arbeitenden Telemetriesystem BITS2 mehrmals über Nacht deaktiviert und am Morgen wieder eingeschaltet. Auch sonst wurde der Luftqualität große Beachtung geschenkt. Es existieren mehrere Messeinrichtungen, welche die Belastung mit potentiell schädlichen Substanzen untersuchen. In dieser Woche wurde speziell nach Spuren von Vinylchloriden, Ethanol und Ethylenoxid gefahndet.

Gestern feierte der gegenwärtige Kommandant der ISS, Gennadi Padalka, seinen 51-sten Geburtstag.

Raumcon:

• ISS-Hauptthread ab 15. Juni

Der Beitrag Sechse fliegen um die Welt erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Günther Glatzel. Quelle: NASA.

Zu den Routineexperimenten gehört eine ganze Reihe medizinischer Untersuchungen. So werden Puls, Blutdruck, mitunter auch Herz- und Lungenfunktionen in Ruhe oder bei Belastung gemessen. Im Rahmen von Integrated Cardiovascular wurden auch Ultraschallbilder vom arbeitenden Herzen gemacht. Über Urin-, Speichel- und Blutproben (Experiment Nutrition) lassen sich Erkenntnisse über Veränderungen der Knochenmasse und der Wirksamkeit dagegen eingenommener Medikamente ableiten. Eine „anstrengende“ Untersuchung musste Roman Romanenko erstmals über sich ergehen lassen. Während einer anderthalbstündigen Phase (Experiment Pnevmokard), die er ohne Bewegungen oder Unterhaltung in völliger Ruhe zubringen musste, wurden EKG, Puls, Blutdruck, Durchblutung, elektrischer Widerstand oder Atemfrequenz gemessen.

Frank de Winne und Robert Thirsk hingegen beschäftigten sich im Rahmen eines monatlichen Gesundheitschecks (PFE) u. a. mit mit einem Belastungs-EKG, Koichi Wakata trug am 11. und 12. Juni Sensoren und Aufzeichnungsgerät für ein 24-Stunden-Langzeit-EKG (Experiment BIORHYTHM). Ebenfalls Bestandteil des medizinischen Programms waren Hörtests, das Ausfüllen von Fragebögen zur Ernährung (FFQ), zur Interaktion in der Station und mit Bodenstellen (Wsaimodeistwije) sowie zur Erfassung von Veränderungen kognitiver Leistungen bei Langzeitaufenthalten im Weltraum (WinSCAT, BISE) und zu Auswirkungen wechselnder Lichtbedingungen auf den Tag-Nacht-Rhythmus (SLEEP).

Am 8. und 9. Juni wurde Dextre, der Special Purpose Dexterous Manipulator (SPDM), von der Erde aus gesteuert mittels Space Station Remote Manipulator System (SSRMS) vom Mobile Service System PDGF 2 an die Außenseite des US-Labors Destiny verlegt. Der Stationsmanipulator selbst wurde an der Power & Data Grapple Fixture (PDGF) am Modul Harmony stationiert. Von hier aus wird der Canadarm 2 während der Mission STS 127 operieren.

Am 10. Juni absolvierten Gennadi Padalka und Michael Barratt ihren zweiten Ausstieg, der eigentlich keiner war. Sie wechselten im Kopfteil des Swesda-Moduls einen Lukendeckel gegen einen Kopplungskonus. Dadurch wird das Andocken eines speziellen Progress-Frachters möglich, der im November ein neues Modul zur Internationalen Raumstation bringen soll. Wir berichteten darüber.

Gegenstand von Erdbeobachtungen (Crew Earth Observation, Uragan, Ekon und Seiner) waren in dieser Woche u. a. Aral- und Issyk-kul-See (Usbekistan bzw. Kirgisistan), der Ätna (Italien), das Terski-Hochland zwischen Schwarzem und Kaspischem Meer (Russland), die Städte Sewastopol (Ukraine), Madrid, Istanbul, die Inseln Madeira, Galapagos und Darwin, Fischfanggebiete an der Nordwestküste von Afrika sowie die Raumfahrtstartplätze Baikonur und Cape Canaveral.

Amateurfunkkontakt bestand zu Bildungseinrichtungen in Japan, China und Belgien. Padalka und Romanenko wurden außerdem vom chinesischen Fernsehen CCTV interviewt. Dabei ging es um die Vorbereitung einer Fernsehsendung anlässlich des 60. Jahrestages der Unterzeichnung eines Freundschaftsabkommens zwischen China und der damaligen Sowjetunion am 14. Februar 1950.

Koichi Wakata absolvierte den dritten Teil der Experimentierreihe „Try Zero G“. Hierfür waren von interessierten Japanern verschiedene Experimente vorgeschlagen worden, darunter auch das Fliegen auf einem Teppich in der Schwerelosigkeit. Diesmal ging es aber um Gemeinsamkeinkeiten und Unterschiede bei verschiedenen Situationen mit und ohne Ventilatoren.

Reparatur- und Wartungsarbeiten wurden vor allem an Sportgeräten, am amerikanischen Sauerstoffgenerator und an allen Lebenserhaltungssystemen der Station vorgenommen. Weitere Arbeiten beschäftigten sich mit der Nachbereitung des „internen Ausstiegs“ vom 10. Juni sowie der Vorbereitung der Ausstiege der Endeavour-Crew, vor allem dem Aufladen von Batterien, dem Bereitlegen von Werkzeugen und der Überprüfung der Funktionsfähigkeit. Die Luke zum an Pirs angekoppelten Progress-Frachter wurde wieder geöffnet, das Raumschiff weitgehend deaktiviert und wieder an die Steuerung, Stromversorgung und Wärmeregulierung der Station angeschlossen.

Allerdings wird die Mission STS 127 aufgrund eines Lecks an einer Wasserstoffabsaugvorrichtung zumindest um mehrere Tage verschoben.

Raumcon:

• ISS-Hauptthema (ab 7. Juni)
• ISS – russisches Segment (ab 10. Juni)

Der Beitrag Routine und ein Ausstieg, der keiner war erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Günther Glatzel. Quelle: NASA.

Für die Neuankömmlinge Roman Romanenko, Robert Thirsk und Frank de Winne startet der halbjährige Aufenthalt auf der Station mit ausgiebigen medizinischen Tests. Zu Beginn der Anpassung an die Schwerelosigkeit vollziehen sich einige Veränderungen ziemlich schnell, man muss also deren Ausgangsniveau rechtzeitig erfassen. Dazu gehören Muskelvolumen, Knochen- und Körpermasse, verschiedene Parameter des Herz-Kreislauf-Systems, die Zahl der roten Blutkörperchen aber auch psychologische Gegebenheiten wie Schlaf-Wach-Rhythmus oder Stressbelastbarkeit und Stimmung. Zu deren Untersuchung dienen u. a. die Experimente SLEEP, 3D Space, Sonokard, BISE, Pilot-M oder Nutrition. In der Anfangsphase werden außerdem beinahe täglich persönliche medizinische Konferenzen abgehalten, bei denen jeder Raumfahrer einzeln und vertraulich mit Ärzten reden kann.

Den Neuankömmlingen werden während der ersten Tage etwa 7 Stunden Zeit gegeben, sich mit den Gegebenheiten der Station vertraut zu machen. Die übrige Zeit ist bereits mit Stationsroutine, Sport und experimenteller Arbeit gefüllt. Die notwendigen Wartungsaufgaben werden derzeit oft zu zweit durchgeführt. Dabei ist dann immer ein Besatzungsmitglied dabei, das bereits seit März auf der Station ist. Während sich Koichi Wakata zunächst in besonderer Weise um die Beseitigung eines Problems mit dem Laufband bemühte, hatten Gennadi Padalka und Michael Barratt viel zu tun bei der Vorbereitung ihres Ausstieges am letzten Freitag.

Im Vorfeld wurden Gerätschaften im Ausstiegsmodul geprüft, das an Pirs angekoppelte Frachtraumschiff Progress-M 02M aktiviert und verschlossen, die Anzüge getestet und deren Ausrüstung ergänzt. Dazu gehörte das Bereitstellen einer zusätzlichen Nachfüllflasche für Notfälle, der Test des Kommunikations- und Telemetriesystems, die Installation von Scheinwerfern und Videokameras der NASA, das Anbringen eines Werkzeugbehälters, einer Fresnellinse, eines kleinen Müllsäckchens, notwendiger Werkzeuge, Kabelbinder, Gurte und einer Fotokamera, das Auffüllen eines Trinkbeutels und das Bereitlegen eines Erste-Hilfe-Pakets. Am 3. Juni wurden die Raumanzüge sogar für einige Zeit angelegt und auf Dichtheit geprüft. Danach mussten sie wieder getrocknet und die verbrauchte Luft nachgefüllt werden.

Der Ausstieg am Freitag verlief dann weitgehend nach Plan (Raumfahrer.net berichtete).

Wartungsaufgaben an Bord der Station betrafen in erster Linie Systeme zur Lebenserhaltung wie Sauerstoffgenerator, Kohlenstoffdioxidabsorber, Ventilatoren, Wasserkreisläufe und Toilette aber auch die Sportgeräte, bei denen recht oft kleinere und größere Fehler behoben werden müssen. Betreute Experimente waren u. a. Rastenija 2 im Lada-Gewächshaus (Pflanzenwachstum), BCAT-4 (Verteilungsmuster von Partikeln in zähen Flüssigkeiten) in einer Kristallisationsapparatur und biologische Untersuchungen in der Cell Biology Experiment Facility (Zellbiologie).

Die Raumfahrer selbst führten verschiedene biomedizinische Experimente aus. Bei 3D Space geht es um Untersuchungen zur These, dass veränderte visuelle Wahrnehmung auch die Motorik beeinflusst. Das Experiment NeuroSpat beschäftigt sich ebenfalls mit Veränderungen der visuellen und räumlichen Wahrnehmung im Verlaufe längerer Raumflüge. Dazu werden während verschiedener Tests die Hirnströme gemessen.

Reaktionen auf Stress bzw. die schnelle und zuverlässige Einschätzung des psychischen Befindens eines Raumfahrers werden mittels Pilot-M bzw. Tipologija untersucht. Bei Pilot-M wird eine Flugsimulation mit Zeitvorgaben durchgeführt. Dabei wird ein EEG aufgezeichnet. Tipologija hingegen beinhaltet Farbtests und Computerspiele (Minesweeper und Tetris). Auch hier wird über Hirnströme das Stresslevel des Probanden eingeschätzt.

Bodies in the Space Environment (BISE) untersucht mittels PC und einer „Brille“, mit der alles außer dem Bildschirm ausgeblendet wird, wie Raumfahrer in der Schwerelosigkeit oben und unten empfinden. Dazu sehen sie die Buchstaben p und d, die ja praktisch um 180° gedreht einander entsprechen und müssen kurzfristig entscheiden. Präfrontale Hirnfunktionen und räumliche Wahrnehmung sind genauso Forschungsgegenstand wie der Einfluss der Gravitation auf Hirnaktivitäten.

Einige Besonderheiten der Woche zum Schluss.

Am 29. Mai fiel für etwas mehr als 4 Stunden die direkte Kommunikation zwischen den Kontrollzentren in Houston und Moskau aus. Dies lag an einem defekten Glasfaserkabel in Finnland, wie später festgestellt werden konnte. Während der Ausfallzeit half das deutsche Kontrollzentrum in Oberpfaffenhofen aus.

Im Laufe mehrerer Tage wurde, überwacht von der Erde, die Aufladung der Station durch Reibung vor allem der großen Solarzellenflächen mit der Restatmosphäre ermittelt. Dazu wurden die Solarzellenflächen senkrecht gestellt, so dass sie für die Reibung die größte Fläche boten. Spezielle Einrichtungen sorgen dann normalerweise dafür, dass ein Teil dieser Ladung wieder an das umgebende, dünne Plasma abgegeben wird. Zur Messung waren die Langmuir-Sonden auf Swesda und Columbus aktiviert. Interessant ist die Aufladung vor allem im Zusammenhang mit der Ankunft des ersten japanischen Transportraumschiffes HTV, die für September geplant ist. HTV soll parallel zur Station navigieren und dann vom Hauptmanipulator übernommen und angekoppelt werden. Unterschiede im elektrischen Potenzial beider Raumfahrzeuge sollten hier beachtet werden. Nebenbei wurde auch ein spezielles Kommunikationssystem (JAXA-PROX), das zwischen der ISS und dem HTV eingesetzt werden soll, getestet.

Roman Romanenko trägt zeitweise Oberschenkelmanschetten, um einen größeren Teil des Blutes in den unteren Extremitäten zu halten. Da der Kreislauf auf der Erde gegen die Schwerkraft verstärkt Blut nach oben pumpt und dies vom Körper auch im Weltall ohne Schwerkraft fortgeführt wird, ergeben sich verschiedene unangenehme Folgen. Dazu gehören Schwindel, Nasenverstopfung, ein aufgedunsenes Gesicht (Puffy Face), Schmerzen bei Augenbewegungen, Übelkeit und Erbrechen. Das Tragen der Manschetten könnte möglicherweise die Anpassung an die Schwerelosigkeit erleichtern.

Am 1. Juni führte die Besatzung ein zweistündiges Notfalltraining aus. Dazu gehört, dass man Luken so schnell wie möglich schließen kann und weiß, wo sich Feuerlöscher oder Atemmasken befinden. Außerdem wurde Sauerstoff zur Auffrischung der Atmosphäre aus einem speziellen Tank an Bord von Progress-M 02M in die Station gepumpt. Am Freitag wurden turnusmäßig Feuermelder und -löscher kontrolliert.

Raumcon:

• ISS-Hauptthema ab 29. Mai

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Ein Beitrag von Michael Schumacher

Am 18. Januar 2007 startete um 03:12 Uhr Mitteleuropäischer Zeit (MEZ) die Progress M-59 auf ihrer Sojus U-Rakete aus Kasachstan zum Space Station Assembly Flight 24P (SSAF-24P), dem 24. Flug des Progress-Weltraumfrachters zur International Space Station (ISS). Nachdem die Erdumlaufbahn erreicht war, wurden die Energie generierenden Flügel und die Antennen für das Annäherungssystem ausgefahren, um den zweitägigen Flug mit mehreren Anpassungen der Erdumlaufbahn durch die Triebwerke der Progress M-59 bis zur Kupplung mit der ISS zu beginnen. Da der Kupplungsstutzen am Kupplungs- und Schleusenmodul Pirs für die Kupplung der Progress M-59 geräumt werden musste, kuppelte die Progress M-57 am 17. Januar 2007 um 00:29 Uhr MEZ ab. Nach einem 207tägigen Aufenthalt im Weltraum, aktivierte die Progress M-57, die am 24. Juni 2006 zur ISS gestartet war, um 03:31 Uhr MEZ die Triebwerke zum Verlassen der Erdumlaufbahn.

Mit der Progress M-59 wurden 780 kg Treibstoff, 50 kg Sauerstoff und 1.490 kg Nahrungsmittel, Ersatzteile und Hardware für Experimente und Systeme der ISS zur Expedition Crew 14 (EC-14) gebracht, zu der Commander (CDR) und National Aeronautics and Space Administration (NASA) ISS Science Officer (SO) Michael Lopez-Alegria und die Flight Engineers (FEs) Michail Tjurin und Sunita Williams zählen. Am 20. Januar 2007 kuppelte die Progress M-59, diesmal mit eingefahrener Antenne für das Annäherungssystem um 03:59 Uhr MEZ mit der ISS. Während der Kupplung der Progress M-58 mit dem Servicemodul Swjesda blieb diese Antenne ausgefahren. Damit die Progress M-58 am 08. April 2007 abkuppeln kann, werden Lopez-Alegria und Tjurin am 22. Februar 2007 die Extravehicular Activity (EVA) aus dem Kupplungs- und Schleusenmodul Pirs ausführen, um diese Antenne manuell wegzuklappen.

Weitere EVAs werden aus dem Schleusenmodul Quest ausgeführt werden, wenn Lopez-Alegria und Williams am 31. Januar 2007, am 04. Februar 2007 und am 08. Februar 2007 aussteigen, um das während der Space Shuttle-Mission Space Transportation System 116 (STS-116) aktivierte Kühlungssystem für die Integrated Truss Structure (ITS) weiter auszustatten und um die ITS Port 6 (P6) für das Umsetzen zur ITS-P5 während der Space Shuttle-Mission STS-120 zu präparieren.

Derweil führten Lopez-Alegria, Tjurin und Williams Wartungsarbeiten und Experimente aus. Lopez-Alegria und Williams zeichneten ihre Mahlzeiten auf und gaben Blut ab, um zu bestimmen, wie der Mensch Nährstoffe im Weltraum verarbeitet. Außerdem ersetzte Lopez-Alegria verschlissene Teile des Volatile Organic Analyzer (VOA), der die Zusammensetzung der Atmosphäre der ISS auf die Besatzung schädigende Elemente analysiert. Die verschlissenen Teile des VOA werden während der Space Shuttle-Mission STS-117 zur Erde zurückgebracht werden. Williams arbeitete mit dem Experiment Treshold Acceleration For Gravisensing (GRAVI), das mit der Zentrifuge des European Modular Cultivation System (EMCS) die Entwicklung der Pflanzenwurzeln bei verschiedenen Schweredrücken aufzeichnet, um essbare Pflanzen für spätere Weltraummissionen aufzuziehen.

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• Rubrik: Internationale Raumstation

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Ein Beitrag von Martin Ollrom. Quelle: NASA.

Das Risiko einer selbstständigen Robotermission zum Hubble Weltraumteleskop wollte man dann bei der NASA scheinbar doch nicht eingehen. „Wir sind im Begriff noch einmal eine Shuttle-Servicemission zum Weltraumteleskop Hubble zu starten, bevor wir es pensionieren und ersetzen“, meint Michael Griffin bei einer Pressekonferenz vor vielen Managern und hoffnungsvollen Wissenschaftlern im Goddard Space Flight Center. Die Mission SM4 (Hubble Servicing Mission No. 4) wird mit der Discovery geflogen und soll im Mai 2008 stattfinden. Die Mission wird Kommandant Scott Altman führen, Pilot wird Greg C. Johnson sein und Roboterarm-Operator Megan McArthur. Mit an Bord sind auch jede Menge „Weltraumspaziergänger“ – vier um genau zu sein. Davon haben bereits zwei Erfahrungen mit Hubble-Servicemissionen und Außenbordarbeiten allgemein, was natürlich von Vorteil ist. Aber nicht nur die EVA-Spezialisten sind mit ihren Arbeitsaufgaben vertraut, sondern auch Kommandant Altman. Er leitete schon die letzte Hubble-Servicemission im Jahr 2002.

„Was für ein eindrucksvoller Tag“, freut sich Sen. Barbara Mikulski, ein langjähriger Hubble-Fan, der sich immer wieder für eine weitere Servicemission ausgesprochen hat. „Ich bin so froh und stolz, dass Dr. Griffin heute diese Entscheidung getroffen hat, nachdem er das Hubble-Teleskop eigentlich schon aufgegeben hatte. Es ist ein großartiger Tag für die Wissenschaft, für die Entdeckung. Es ist ein großer Tag für die Inspiration. Genau das ist es, was Hubble so vielen Leuten auf der Erde gegeben hat.“

Fünf Außenbordeinsätze in Zweierteams sind von Nöten, um sechs neue Batterien, sechs neue Gyroskope, eine neue Kamera, einen Ultraviolett-Spektrographen und einen neuen Sensor einzubauen. Der neue Sensor soll dem Teleskop die Möglichkeit geben, seine Ziele selbst zu finden und selbst anzuvisieren. Des Weiteren werden die Astronauten versuchen, einen gebrochenen Spektrometer zu reparieren, ein Kühlsystem für diesen zu installieren, um dessen Temperatur niedrig zu halten und die thermische Dämmung zu reparieren. Sollte eines der Module nicht mehr funktionieren, haben die Astronauten den Auftrag, es sicher vom Teleskop zu entfernen.

„Wir haben analysiert, was genau wir benötigen, um eine erfolgreiche Hubble-Servicemission durchzuführen. Dabei halfen uns die Daten der letzten drei Servicemissionen sehr weiter“, sagte Griffin in seinem Statement. „Wir sind zu dem Ergebnis gelangt, dass wir es unter den gegebenen Umständen schaffen können, eine sichere und effektive Servicemission für Hubble durchzuführen. Obwohl es immer ein gewisses Restrisiko bei der bemannten Raumfahrt gibt, ist der wissenschaftliche Nutzen des Hubble-Teleskops groß genug, dieses Risiko einzugehen. So sind wir alle sicher, dass wir mit dieser Mission das richtige tun und auf dem richtigen Weg sind.“

Sollte die Mission ein Erfolg werden, könnte das Hubble-Teleskop bis 2013 funktionieren. In diesem Zeitraum dürfte auch der Start des Hubble-Nachfolgers, des James-Webb-Teleskops, erfolgen. Vielleicht haben wir ja Glück und es gibt einen Doppelbetrieb der zwei mächtigen Teleskope. Eigentlich sollte die SM4 bereits im Jahr 2004 statfinden, wurde aber durch den Columbia-Absturz auf unbestimmte Zeit verschoben beziehungsweise später dann aufgehoben.

Nun, da das Hubble-Weltraumteleskop scheinbar einen weiteren Service bekommen wird, dürfen wir uns auf weitere Jahre und auf viele weitere, wunderschöne Bilder des Teleskops freuen. Noch dazu könnte ein Dualbetrieb mit seinem Nachfolger, dem James-Webb-Teleskop, erfolgen. Die Vorstellung, zwei solcher Teleskope in der Umlaufbahn zu haben, versetzt einen Astrofan sicherlich in helle Begeisterung. Leider dauert dies noch bis 2013, bis dahin wird noch viel Wasser die Donau hinabfließen.

Der Beitrag Go für Hubble Servicemission erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Axel Orth. Quelle: NASA.

Campbell arbeitet als Luft- und Raumfahrttechnikerin im Kennedy Space Center der NASA in Florida. Zur Zeit verbringt sie die meiste Zeit in engen Kriechräumen tief im linken Flügel des Space Shuttles Discovery und installiert Temperatursensoren an der Vorderkante des Flügels.

Die Sensoren sind Teil des Flügelvorderkanten-Einschlagmelde-Systems, einem neuen Sicherheitssystem, das bei allen künftigen Shuttle-Missionen eingesetzt wird. Es beeinhaltet auch Beschleunigungs-Messer, die die Flügel auf Einschläge von Trümmern während des Starts und im Orbit überwachen. Die Sensordaten fließen vom Flügel zum Besatzungsmodul, von wo sie zur Erde übermittelt werden. Campbell leitet das Team, das die Sensoren in Discoverys linkem Flügel installiert.

Es handelt sich um 22 Temperatursensoren und 66 Beschleunigungsmesser pro Flügel. Anstatt die Sensoren in einem Schritt zu installieren und zu verdrahten, wird die Arbeit in drei Phasen unterteilt. Techniker haben den ersten Schritt bereits vollendet, der darin bestand, Befestigungsmuttern im Flügel an bestimmten Punkten anzukleben. Nun arbeitet die Crew am zweiten Schritt, Kabel von Relaisboxen an der Seitenwand des Hauptfahrwerks und am Flügelansatz zu den Messstellen zu verlegen. Im dritten Schritt werden sie die Verkabelung an die Sensoren anschließen und diese in die zuvor angebrachten Muttern einschrauben.

Campbells Job verlangt es von ihr, durch drei offene Sektionen zu kriechen, um die Flügelkante zu erreichen. Sie muss sich durch schmale Öffnungen – etwa so groß wie die Tür eines Wäschetrockners – zwischen den Hohlräumen quetschen.

„Als erstes kommt ein großer Hohlraum, und dann müssen Sie durch ein schmales Loch und da ist noch ein Hohlraum, und wieder ein Loch und wieder ein Hohlraum“, erklärt Campbell. „Es wird enger und enger, je weiter Sie vorwärts kommen. Und dann kommt da diese Stelle ganz am Ende, wo Sie nur mit den Händen hin kommen, weil dort zwei Streben und eine Wand im Weg sind.“

Klingt dies hart? Dazu kommt noch, dass sie den Vorrats-Behälter mit den Sensoren und Muttern und alle notwendigen Werkzeuge mit sich führen muss, während sie sich um die Strukturteile des Flügelrahmens herum manövriert.

„Die erste Woche – speziell die ersten zwei, drei Tage, als ich hier die Verkabelung gemacht habe – konnte ich nicht laufen“, gibt Lisa Campbell zu. „Meine Beine haben so weh getan, dass ich kaum aufstehen konnte. Am Ende des Tages, wenn ich die Treppen rauf musste, haben sie sich angefühlt wie Pudding. Aber ich habe jetzt ein paar Werkzeuge, die es etwas leichter machen, wie etwa einen winzig kleinen Hocker, den ich an bestimmten Stellen benutzen kann.“

Trotz der gelegentlichen Unbequemlichkeiten macht Campbell ihre Arbeit Spaß.

„Letztens waren wir in dem Flügel und gerade aus dem Winkel sah es aus, als ob man im Bauch des Vogels wäre, und das war gerade so nett“, erinnert sie sich, kurz bevor sie wieder in der Dunkelheit des Flügels verschwindet. „Es war wirklich nett, da zu stehen und es mal aus einer anderen Perspektive zu sehen.“

Der Beitrag Auf allen Vieren im Flügel der Discovery erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Autor: Günther Glatzel.

Die fünfte Langzeitbesatzung der ISS traf am 7. Juni am neuen Arbeitsplatz ein und übernahm drei Tage später offiziell die Amtsgeschäfte. An den ersten Tagen war man mit dem Entladen der Fracht, dem Einbau neuer Experimente und der Unterstützung der Außenbordarbeiten der beiden Endeavour-Astronauten beschäftigt. Whitson und Korsun bedienten zeitweilig die Steuerung des Stationsmanipulators. Zu den mehr als 60 Experimenten auf den Gebieten Biologie, Medizin, Physik, Technik, Strahlungsforschung und Erderkundung der 130-Tage-Mission gehören einige neue Untersuchungen.

Mit der Microgravity Science Glovebox MSG werden anspruchsvolle Forschungen zu Biotechnologie, Verbrennungsprozessen, Flüssigkeitsphysik, Grundlagenphysik oder Materialwissenschaft möglich. Die „Handschuhbox“ ist ein versiegelter Container mit einer großen Frontglasscheibe und 4 Zugängen über Spezialhandschuhe. Sie verfügt über eine eigene Energieversorgung, Daten- und Kühlmittelleitungen sowie Videoüberwachung. Im Inneren können aber auch Schmelzöfen und andere Apparaturen untergebracht werden. Die MSG ist doppelt so groß wie alle bisherigen Geräte dieser Art und soll 10 Jahre genutzt werden. Mit ihrer Hilfe können die Experimentatoren im Vakuum, mit gefährlichen biologischen oder chemischen Substanzen, mit Partikeln, Gasen, Flüssigkeiten, Dampf, Rauch oder offenen Flammen arbeiten, ohne dass der Lebensraum in der Station belastet oder gefährdet wird. Die ersten beiden Experimente in der Glovebox waren physikalischer Natur.

Bei Solidification Using a Baffle in Sealed Ampoules (SUBSA) wurde ein Halbleiterkristall aus Indium-Antimonid hergestellt, der mit Einschlüssen aus Tellur und Zink versehen war. Dazu befand sich ein Schmelzofen in der Handschuhbox, der das Gemisch bis auf ca. 810 °C erwärmte. Bei langsamer Erstarrung (Wachstumsrate 5,4 mm/h) wächst der Kristall in eine Richtung. Die Anordnung der Tellur- und Zinkpartikel gibt Auskunft über die Bewegungen innerhalb der Schmelze. Ziel des Experiments war eine Verbesserung der Modelle, die wir von der Kristallbildung haben.

Bisher überlagerten sich, auch in der Schwerelosigkeit, mehrere Effekte, die zu Unregelmäßigkeiten im Kristallaufbau führten. Da man erstmals einen transparenten Schmelzofen verwendete, konnte man die Kristallisation direkt beobachten und auf Störungen reagieren. Eine scheibenförmige Fläche in der Schmelze sollte zudem den Einfluss der kleinen Bewegungen innerhalb der Station dämpfen. Damit das Halbleitermaterial nicht mit der Wand der Schmelzampulle in Kontakt kommen konnte, hatte dieses eine besondere Form. Außerdem schwamm die Schmelze in einer isolierenden, chemisch inaktiven Flüssigkeit. Dadurch wurden auch Adhäsionskräfte minimiert und die dem eigentlichen Kristallisationsprozess innewohnenden Effekte wurden erkennbar. Von den 10 Proben, mit denen Peggy Whitson den Schmelzofen bestückte, waren 8 erfolgreich. Eine der Ampullen zerbrach. Nach sorgfältigem Einsammeln der Glasbruchstücke konnte die Versuchsserie fortgesetzt werden.

Das zweite Glovebox-Experiment wurde als Pore Formation and Mobility Investigations (PFMI) bezeichnet und beschäftigte sich ebenfalls mit Erstarrungsprozessen. Beim Erstarren von Metallschmelzen steigen in der Schwerelosigkeit kleine Gasbläschen nicht nach oben sondern bilden porenartige Materialdefekte. Die Entstehung derartiger Poren und ihre Bewegung während des Erstarrungsprozesses sollte durch die Verwendung eines transparenten und elastischen Materials erstmals beobachtet werden können. Deshalb verwendete man als Grundmaterial Bernsteinsäurenitrile (Succinonitrile) und Wasser. Auf der Erde treten Materialmängel durch mikroskopische Bläschen ebenfalls auf. Dadurch können große Schäden entstehen, beispielsweise beim Bruch einer Turbinenschaufel in einem Flugzeugtriebwerk. Die 15 Probenbehälter beim ersten Einsatz des Experiments waren zylindrisch mit einem Durchmesser von 1 cm und einer Länge von etwa 20 cm. Ein Schmelzen-Erstarren-Zyklus dauerte ca. 7 Stunden. Dabei ließen sich Temperatur und Wachstumsrate von der Erde aus steuern. Der Fortgang des Experimentes wurde durch eine Videokamera übertragen. Gemessen wurden Bläschenzahl und -größe sowie deren Bewegungen und Wechselwirkungen untereinander.

Neue medizinisch-biologische Studien befassten sich mit der Funktion von Leberzellen in der Mikrogravitation (Experiment StelSys), Wachstum und Entwicklung verschiedener Pflanzen (PGBA/CGBA, ADVASC, Rastenija 2), der Vorbeugung negativer Auswirkungen eines längeren Aufenthaltes in der Schwerelosigkeit (Biopsy, Midodrine, Mobility, Epstein-Barr), dem Einschließen von Medikamenten in Mikrokapseln (MEPS), Modifikation und Mutation von Mikroorganismen unter dem Einfluss von Schwerelosigkeit und kosmischer Strahlung (Biorisk) sowie Veränderungen in der Regulation des Herz-Kreislauf- und Atmungssystems bei längeren Raumflügen (Pulse).

Beim Experiment StelSys (Firmenname) wurden Leberzellen in der Schwerelosigkeit gehalten. Man untersuchte ihre Fähigkeit, komplexe und oftmals für den Körper toxische Substanzen in einfachere, wasserlösliche umzuwandeln. Die Experimentieranordnung befand sich im CBOSS-Modul (Cellular Biotechnology Operations Support System), die Temperaturkontrolle wurde durch das Commercial Refrigerator Incubator Module (CRIM) gewährleistet. Regelmäßig wurden Proben aus der Zellkultur entnommen, eingefroren und in einem ARCTIC-Gefrierschrank bei -12°C gelagert. ARCTIC kann Proben mit einer Gesamtmasse von 10,43 kg und einem Maximalvolumen von 18,97 Litern aufnehmen.

Im Plant Growth Bioprocessing Apparatus (PGBA) wurden Pflanzen der Gattung Ackerschmalwand (Arabidipsis thaliana) angebaut. Von dieser Gattung ist das Erbgut bereits seit mehreren Jahren sehr gut bekannt, so dass erbliche Veränderungen leicht identifiziert werden können. In der Schwerelosigkeit benötigen die Pflanzen weniger Lignin, das auf der Erde zum Aufbau der Zellwände benötigt wird. Ohne Schwerkraft müssen diese Stützstrukturen nicht so ausgeprägt sein. Die Pflanze ändert stattdessen ihren Stoffwechsel, kann dadurch andere, für den Menschen kommerziell oder medizinisch nützliche Substanzen produzieren. Die Forscher untersuchten, was bei diesem Wandel auf genetischer Ebene passiert. Später wollte man dieses Wissen nutzen, um auch auf der Erde die Pflanzen in dieser Richtung zu beeinflussen. Seit Jahren werden bestimmte medizinische Wirkstoffe in gentechnisch veränderten Pflanzen produziert. Zwischenzeitlich entnommene Proben wurden im Commercial Generic Bioprocessing Apparatus (CGBA) eingefroren.

Im Rahmen der Forschungen im Komplex ADVanced AStroCulture (ADVASC) wurden Sojabohnen von der Aussaat bis zur Ernte neuer Samen gezüchtet. Das Saatgut wurde anschließend auf Veränderungen in seiner chemischen Zusammensetzung untersucht. Gleichzeitig sollte die Apparatur ihre Eignung für den Anbau weiterer Feldfrüchte unter Beweis stellen. Beim Experiment Rastenija 2 wurden Salatpflanzen im LADA-Gewächshaus gezogen. Salat könnte ein wichtiger Vitaminlieferant im Weltraum sein. Von Interesse war auch hier der Einfluss der Schwerelosigkeit auf Wachstum und Entwicklung der Pflanzen. Untersucht wurden aber auch die Funktionalität des Gewächshauses, die Widerstandfähigkeit und die Anpassung an die außergewöhnlichen Bedingungen im Weltraum (Mikrogravitation, Strahlung) und die Ethylenkonzentration im russischen Segment der ISS.

Im Rahmen des Experimentes Biopsy wurde den Raumfahrern vor und nach dem Flug Gewebe aus der Wadenmuskulatur entnommen. Dadurch ließen sich die Auswirkungen eines Aufenthaltes in der Schwerelosigkeit besonders genau untersuchen. Midodrine ist ein neues Medikament, das bei Raumfahrern eingesetzt werden soll, um den Verlust des Venen-Arterien-Reflexes zu vermeiden. Auf der Erde sorgt dieser Reflex dafür, dass sich kleine Blutgefäße kurzzeitig zusammenziehen, so dass der Gesamtblutdruck im Körper aufrechterhalten wird. Bei Verlust dieses Reflexes kann es beim Aufstehen dazu kommen, dass der betreffenden Person schwarz vor Augen wird. Diese sogenannte orthostatische Hypotension kann bis zur Ohnmacht führen. Raumfahrer erleben nach ihrer Rückkehr oft Schwierigkeiten beim Gehen, weil sich das Gehirn erst wieder an die Bewegung unter dem Einfluss der Schwerkraft gewöhnen muss. Bei Mobility wurden Tests vorgenommen, mit denen man herausfinden konnte, wie ein körperliches Training während des Raumfluges gestaltet werden muss, um die Wiederanpassung an die Schwerkraft zu erleichtern. Gearbeitet wurde dabei vor allem mit dem Laufband (Treetmill). Als dieses allerdings aufgrund eines Defektes ausfiel, wich man auf andere Trainingsgeräte aus.

Etwa 90% aller Erwachsenen tragen den Epstein-Barr-Virus (EBV) in ihrem Körper. Normalerweise bleibt er aber inaktiv. In der Schwerelosigkeit reaktiviert er sich jedoch oft und kann zu Beeinträchtigungen führen. Über Blut- und Urinproben wollte man dem Mechanismus dieser Reaktivierung auf die Schliche kommen.

Hartnäckige Infektionen und vor allem Tumore sind meist örtlich begrenzte Erkrankungen. Der Einsatz von Medikamenten sollte demnach lokal und langfristig dosiert erfolgen. Dazu verwendet man heute mikroskopisch kleine Kapseln, die einen Wirkstoff enthalten und diesen langsam abgeben. Die Kapseln selbst zersetzen sich nach einer bestimmten Zeit. Produziert man sie im Weltraum, bekommen sie eine ideal runde Form. Dies geschah im Microencapsulation Electrostatic Processing System (MEPS). Hier wurden sogar zwei Medikamente in mehrlagigen Mikrokapseln eingeschlossen. Außerdem experimentierte man auch mit dem Einschluss magnetischer Partikel, wodurch die Kapseln im Körper des Menschen durch ein äußeres Magnetfeld gezielt zum Zerplatzen gebracht werden können. Dabei werden die Medikamente konzentriert in einer bestimmten Körperregion in hoher Dosis wirksam, während sie den restlichen Körper nicht belasten. Da dieses Experiment möglichst wenig von den Bewegungen der Raumfahrer in der Station beeinflusst werden sollte, war es im EXPRESS-Rack 3 auf einer schwingungsdämpfenden ARIS-Plattform untergebracht. Bei mehreren Versuchsserien wurden Antikrebsmedikamente (Sauerstoffradikale) eingekapselt. Diese lassen sich auf der Erde gezielt durch infrarote Strahlung, starke Magnetfelder oder elektrostatische Felder freisetzen. In einem weiteren Versuch wurde Erbsubstanz gentechnisch veränderter Bakterien (Escherischia Coli) verwendet.

Biorisk hatte den Einfluss des Weltraumes auf die Lebensfähigkeit von Bakterien und Pilzen als Untersuchungsgegenstand. Zum einen lagern sich Bakterien- und Pilzkolonien an unzugänglichen Stellen an und können dort langfristig Materialschäden verursachen. Zum anderen sind sie ein natürlicher Bestandteil unserer Umwelt und oftmals unverzichtbar. Von Interesse war für die Forscher der Einfluss der Sonnenaktivität auf Modifikationen und Mutationen sowie die Entwicklung von Resistenzen und Agressivität. Gleichzeitig sollte aber auch abgeschätzt werden, inwiefern nützliche Bakterien bei einem längeren Aufenthalt im Weltraum lebensfähig bleiben. Bei Pulse wurde die autonome Regulation des kardiorespiratorischen Systems bei längeren Aufenthalten in der Schwerelosigkeit erforscht. Dazu wurden EKG, Sphygmogramm (Pulsfrequenz), Pneumotachogramm (Atemfrequenz), Pumpvolumen und Atemvolumen aufgezeichnet.

Ein ebenfalls neues Experiment diente der Erprobung des multifunktionalen Gerätekomplexes Skorpion zur automatischen Erfassung der wichtigsten Umgebungsparameter in der Station. Dazu gehören Beschleunigungswerte, elektromagnetische Felder, Strahlungswerte und klimatische Bedingungen (Temperatur, Luftdruck, Luftzusammensetzung, Luftfeuchtigkeit). Außenbords angebracht wurde außerdem das Experiment Platan. Die Apparatur blieb etwa 1 Jahr im Einsatz und erfasste langsame Eisenkerne solaren oder galaktischen Ursprungs mit Energien von 30 bis 200 MeV sowie Mikropartikel in der Umgebung der Station.

Selbstverständlich wurde eine Vielzahl laufender Experimente fortgeführt. Dazu gehörten die Untersuchung von Veränderungen der Lungenfunktion (Pulmonary Functions in Flight), das Ausfüllen von Fragebögen zur Zusammenarbeit innerhalb der Crew und mit dem Bodenpersonal (Crew Interaction), die Beobachtung natürlicher und vom Menschen verursachter Phänomene auf der Erde und in der Erdatmosphäre (Crew Earth Observation, Uragan, Molnija SM), die Messung der Strahlenbelastung innerhalb und außerhalb der Station (EVA Radiation Monitoring, BraDos), die Erfassung von minimalen Beschleunigungen, die durch Bewegungen der Raumfahrer, Bahnmanöver oder Kopplungen verursacht werden (MAMS, SAMS, IZGIB), Studien zum erhöhten Nierensteinrisiko (Renal Stone) sowie zum Muskel- und Knochenverlust bei Langzeitaufenthalten im Weltraum (Bone Loss, Profilaktika, MION, Isokines, Tendometrija), Auswirkungen der Schwerelosigkeit auf den Venen-Arterien-Reflex (Xenon 1), die Analyse von Triebwerksabgasen und die Dynamik von Partikeln der Triebwerksdüsen (Relaksatsija, Kromka), die Volumenbestimmung intra- und interzellulärer Körperflüssigkeiten (Sprut MBI), die Untersuchung gesundheitlich bedeutsamer Veränderungen im Mundraum (Parodont), die Überprüfung der Effizienz von Medikamenten (Farma), die Aufzeichnung von Veränderungen der Herzaktivität bei Belastung (Kardio-ODNT), die Erarbeitung von Vorhersagen für Strahlenbelastungen (Prognos), die Dokumentation bioproduktiver Zonen der Weltmeere (Diatomeja), die Abschätzung der zu erwartenden Erosion der Außenhaut der Station (Meteoroid), die Messung der verschiedenen Bahnparameter der Station (Tensor, Vektor T), die Bestimmung langfristiger Formveränderungen der Station (Priviazka), die Messung magnetischer Interferenzen innerhalb der Station und deren Einfluss auf laufende Experimente (Iskaschenije), das Verhalten von Partikelwolken in dünnen Plasmen (Plasma Kristall Experiment), die Erprobung eines kommerziellen, globalen Zeit-Systems (GTS), die Produktion einer Vielzahl sehr reiner Protein- und Zeolitkristalle (Protein Crystal Growth-Single Thermal Enclosure System DCAM / PCAM, Zeolite Crystal Growth) oder die Registrierung von Partikeleinschlägen und deren Auswirkungen auf verschiedene Testmaterialien (HPAC, SEED).

Viel Zeit zum Eingewöhnen blieb der Expedition-5-Crew nicht. Wartungsarbeiten wurden ausgeführt, Materialien ausgepackt und die ersten Experimente aktiviert. Eine Versuchsserie zur Proteinkristallisation begann am 9. Juni (PCG-STES), das Wachstum der Sojapflanzen in ADVASC am 11. Juni und die Versuche mit Leberzellen am 18. Juni (StelSys). Dazu wurden die Zellen nach dem Auftauen in eine Nährlösung gegeben und in einem Inkubator platziert. Dieser befindet sich im Biotechnology Specimen Temperatur Controller (BSTC). Hier begannen die Kulturen, sich bei kontrollierter Temperatur zu vermehren. Nach 2 Stunden wurden die Proben entnommen, konserviert, fotografiert und in einem Gefrierschrank deponiert. Nach der Reinigung der Wachstumskammer mit Kohlendioxid wurde die nächste Probe vorbereitet. Bei jeder neuen Probe wurde das Wachstum über einen längeren Zeitraum zugelassen (6, 24 und 48 Stunden). Nach 4 Tagen war das Experiment bereits abgeschlossen.

Am 24. Juni wurde EXPRESS-Rack 2 mit dem Zeolite Crystal Growth Experiment nach dem Austausch einer Festplatte im Steuerungscomputer reaktiviert. Zeolite sind wabenförmige Kristalle, die in ihrem Inneren Flüssigkeiten oder Gase einschließen, die sie bei Erwärmung oder Drucksenkung wieder abgeben. In der Schwerelosigkeit hergestellte Zeolite sind größer und reiner als irdische. Um den Einfluss von Störungen so gering wie möglich zu halten, war der Schmelzofen auf einer schwingungsgedämpften Plattform ARIS montiert. Die erste Versuchsserie dauerte 15 Tage. Ebenfalls zum Programm gehörten Forschungen zur Interaktion der Crewmitglieder, Lungenfunktionstests (PuFF), das tägliche Fitnesstraining der Raumfahrer mit Expandern, auf dem Ergometer oder dem Laufband sowie die Beobachtung und Dokumentation natürlicher und vom Menschen verursachter Phänomene auf der Erde (Crew Earth Observation). Beobachtungsziele waren unter anderem Vegetationszonen in Somalia, das Amazonas-Delta, Riffe und Lagunen des Tuamotu-Archipels, die Luftqualität über Italien, Andengletscher, Eisberge im St.-Lawrence-Strom sowie Großfeuer in Arizona und Colorado.

Am 25. Juni wurde das mit Abfall beladene, unbemannte Transportraumschiff Progress-M1 8 von der Station abgekoppelt. Einen Tag später startete mit Progress-M 46 der nächste Frachter und koppelte am 29. Juni am Heck der Station an. Mit ihm wurden 2,3 Tonnen Fracht geliefert. Davon sind 825 kg Treibstoff, 50 kg Sauerstoff sowie 1.455 kg Versorgungsgüter, Ausrüstungsgegenstände und Experimentiermaterial.

Ein weiterer wichtiger Programmpunkt war ein kompletter Funktionstest des Manipulatorsystems und der mobilen Basis. Der Manipulator wurde dazu nacheinander an alle vier Versorgungspunkte der mobilen Plattform angekoppelt und ein Testprogramm absolviert. Außerdem probten Korsun und Whitson mehrfach den Bewegungsablauf für die Montage des zweiten Elementes der Hauptgitterstruktur, das im Oktober mit dem Shuttle Atlantis auf der Station eintraf.

Reparaturarbeiten betrafen den Datenrekorder MCOR (Elektronik gewechselt), einen Rauchsensor in Destiny (ausgetauscht) eine Batterieladeeinheit im Ausstiegmodul Quest (ausgetauscht) und das Kohlenstoffdioxidabsorbersystem im US-Labormodul. Hier wurde zunächst ein Absorberbett gewechselt. Als dies nicht den gewünschten Erfolg brachte, machte man sich auf die Suche nach einem Leck in den Zuleitungen. Peggy Whitson konnte es am 16. September aufspüren und abdichten. Der Defekt in einem der beiden Absorber in Destiny war bereits kurz nach dem Start des Labormoduls im Februar 2001 festgestellt worden. Ein baugleiches Zweitgerät und ein Absorber im russischen Servicemodul sorgten aber dafür, dass die Kohlenstoffdioxidkonzentration immer im normalen Bereich blieb. Nicht erfolgreich dagegen war ein Versuch, die automatische Einheit beim Sauerstoffgenerator Elektron im Servicemodul Swesda zu reaktivieren. So baute man erneut die manuell zu steuernde Einheit ein. Neben dem Betreuen der Experimente, den Reparaturen und zwei Stunden Sport täglich wurden von den Raumfahrern auch reguläre Wartungsarbeiten ausgeführt. Dazu gehörten das Aufladen von Batterien (Messgeräte, Raumanzüge) und der Austausch einer Energieverteilereinheit im Labormodul. Außerdem wurden mehrfach Notfallübungen durchgeführt. Dabei wurde sowohl das Verhalten bei medizinischen Notfällen als auch bei technischen Problemen bis hin zum Brand oder zur Dekompression trainiert. Erstmals wurden auch Ultraschallbilder des Körpers von Peggy Whitson zu diagnostischen Zwecken an ein Ärzteteam auf der Erde übermittelt.

In Vorbereitung auf die beiden Ausstiege wurden regelmäßig Lungenfunktionstests vorgenommen. Bei Außenbordmanövern atmen die Raumfahrer ein verändertes Luftgemisch bei vermindertem Druck (russische Raumanzüge: ca. 390 hPa, amerikanische Raumanzüge: ca. 300 hPa). Ob dabei bleibende Schäden auftreten, ist bisher nicht bekannt. Deshalb werden Lungenfunktionstests jetzt auch bei Langzeitaufenthalten in der Schwerelosigkeit durchgeführt, insbesondere kurz vor und nach Außenbordaktivitäten. Den ersten Ausstieg absolvierten Korsun und Whitson am 16. August (4:25 h). Dabei installierten sie 6 Schutzschilde gegen Triebwerksabgase und Staubpartikel am Modul Swesda. Am 26. August arbeiteten Korsun und Treschtschow für 5 Stunden und 21 Minuten im All. Dabei tauschten sie einen Teil eines japanischen Materialexperimentes aus (HPAC/SEED), installierten ein weiteres russisches Materialexperiment (Platan), befestigten mehrere Halterungen und montierten zwei weitere Antennen für ein Amateurfunksystem. Beide Ausstiege wurden vom russischen Kopplungsmodul Pirs aus durchgeführt.

Am 24. September koppelte das unbemannte Transportraumschiff Progress-M 46 vom Heck der Station ab und verglühte wenig später in dichten Schichten der Erdatmosphäre. Zuvor war es mehrfach dafür benutzt worden, die Bahn der Station um insgesamt etwa 10 Kilometer anzuheben. Einen Tag später startete der nächste Frachter, Progress-M1 9, und dockte am 29. September automatisch an. Mit ihm kamen 2,6 t Treibstoff, Lebensmittel, Ausrüstungsgegenstände und Experimente zur Station. Am 2. Oktober wurde wegen des Wirbelsturmes Lili nicht nur der Start der Raumfähre Atlantis verschoben, sondern auch das Kontrollzentrum in Houston für knapp 2 Tage abgeschaltet. Die wichtigsten Operationen der NASA wurden während dieser Zeit von einem „Backup“-Kontollzentrum bei Moskau aus geleitet. Sicherheitshalber wurden aber die großen Solarzellenpaneele der Station in einer feste Position verankert. Dadurch konnte nicht mehr die volle Energiemenge zur Verfügung gestellt werden, weshalb mehrere Geräte abgeschaltet wurden. Nach erfolgreicher Reaktivierung startete die Atlantis am 7. Oktober zur Station. Mit ihr kamen Versorgungsgüter, Experimentiermaterialien und Ausrüstungsgegenstände. Außerdem wurde am 10. Oktober das zweite Element der zentralen Gitterstruktur an der Station montiert. Während dreier Ausstiege wurden Energie-, Daten- und Kühlmittelleitungen installiert, eine zusätzliche Antenne angebracht und ein Handkarren einsatzbereit gemacht. Außerdem wurde das Laufband im Modul Swesda repariert.

Die Atlantis koppelte am 17. Oktober von der ISS ab und kehrte zur Erde zurück. Anschließend wurden weitere materialwissenschaftliche und medizinische Experimente durchgeführt. Sie betrafen das Wachstum von Zeolitkristallen, Untersuchungen zur Entstehung und Verteilung von Hohlräumen beim Erstarren verschiedener, transparenter Materialien sowie Lungenfunktionstests und psychologische Forschungen. Außerdem wurden interessante Phänomene auf der Erde beabachtet und fotografiert.

Am 1. November koppelte das zwei Tage zuvor gestartete Raumschiff Sojus-TMA 1 am Modul Pirs mit der Station. Während des fast neuntägigen gemeinsamen Fluges, standen vor allem wissenschaftliche Experimente auf dem Programm. So wurden Untersuchungen zur Lärmbelastung innerhalb der Station, zum Wasser-Salz-Haushalt des menschlichen Körpers und dessen hormoneller Steuerung, zu optischen Phänomenen in der Atmosphäre, zur Erarbeitung von Sicherheitskonzepten, zur Vorhersage von Katastrophen auf der Erde, zur Kartografierung biologisch produktiver Gebiete der Weltmeere, zu Auswirkungen der Schwerelosigkeit auf die Aktivität eines Vitamins, zu funktionalen Veränderungen im Energiestoffwechsel des Menschen, zu Auswirkungen schwerer Teilchenstrahlung auf lebendes Gewebe, zum Einfluss des Weltraumes auf Beweglichkeit und Erbsubstanz von Bakterien, zum Wachstum von Proteinkristallen, zu Veränderungen im Herzgefäßsystem des Menschen in der Schwerelosigkeit, zum Zusammenspiel von optischen und Bewegungsreizen auf die räumliche Orientierung des Menschen, zu Veränderungen in der Nervenaktivität, zur Häufigkeit der Reaktivierung latenter Viren, zu Effekten von Raumflügen auf den Schlaf, zu Bewegungen innerhalb von temperaturkonstanten Mischungen aus zwei bzw. drei verschiedenen Stoffkomponenten, zur Selbstorganisation von Nanostrukturen aus Zeolitkristallen, zur Verbindung und Bewegung von Nanopartikeln und zum Ablauf von Verbrennungsprozessen durchgeführt. Schließlich wurde ein ARIS-Vibrationsdämpfungssystem in Express-Rack 3 installiert.

Bis zur Ankunft der Endeavour am 26. November wurde mit dem Stationsmanipulator das Andocken des dritten Gitterstrukturelements P1 trainiert, Vorbereitungen für die Außenbordarbeiten zweier Shuttle-Astronauten getroffen, Wartungsarbeiten ausgeführt und Materialien für den Rücktransport zur Erde vorbereitet.

_{Der vorliegende Artikel wurde 2002 für www.raumfahrt.de bzw. www.raumfahrtgeschichte.de geschrieben und nach Schließung der Seiten 2008 vom Autor (GG) in die Wikipedia eingetragen. Es handelt sich also nicht um eine Kopie aus der Wikipedia sondern im Gegenteil um die Vorlage. Der Originalartikel ist noch abrufbar auf den Seiten der HTWK Leipzig.}

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Der Beitrag Expedition 5 erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Autor: Günther Glatzel.

Zu Beginn der Mission standen Entladearbeiten im Vordergrund. Neben dem Lastenmodul Raffaello waren auch Experimente vom Mitteldeck der Endeavour und aus einem angedockten Progress-Raumschiff in die Station zu transportieren. Bursch und Walz unterzogen sich ersten medizinischen Tests. Dazu gehörte die Untersuchung eines Muskelreflexes (Hoffman Reflex Experiment) und der Lungenfunktion (Pulmonary Function in Flight). Dabei wurden fünf Tests nacheinander vorgenommen, bei denen der Gasaustausch und die Atmungsmuskulatur untersucht wurden. Diese Tests wurden während der Mission regelmäßig durchgeführt, u.a. auch vor und nach Außenbordeinsätzen.

Über Weihnachten und den Jahreswechsel konnten die drei Raumfahrer zwei Tage entspannen. Danach trainierten sie am kanadischen Manipulatorarm für zukünftige Montagearbeiten. Dabei testeten sie auch eine neue Technik, mit der große mechanische Spannungen an den Befestigungspunkten vermieden werden sollen. Außerdem wurden Vorbereitungen für die ersten Außenbordeinsätze im Januar getroffen. Mit dem Cellular Biotechnology Operations Support System (CBOSS) wurde das Wachstum von Blut-, Nieren- und Mandelzellen über 12 Tage untersucht. Dazu hatten die Astronauten zunächst vorbereitete Zellen in 32 Probenbehälter mit Nährlösung zu injizieren. Anschließend wurden diese in einem Inkubator verstaut. An den folgenden Tagen wurden einige Proben in verschiedenen Stadien ihres Wachstums eingefroren. In der Schwerelosigkeit wächst Zellgewebe dreidimensional. Dadurch kann man es zu funktionierenden Organteilen heranziehen. Auf der Erde hingegen ist ein dreidimensionales Wachstum bisher nur mit Stützstrukturen aus Fremdgewebe zu erreichen. Mit CBOSS sollten im weiteren Verlauf verschiedene, vor allem Krebs-Gewebe gezüchtet werden (u.a. Nieren-, Dickdarm- und Eierstockgewebe). Nach der Rückkehr auf die Erde wurden diese Gewebeteile dann genau untersucht.

Ende Dezember wurden auch erste Messungen der kosmischen Hintergrundstrahlung vorgenommen. Im Rahmen des Experiments Extry Vehicular Activity Radiation Monitoring (EVARM) wurde erstmals eine genaue Bestimmung der Strahlendosis verschiedener Organe (Augen, innere Organe, Haut), die während eines Ausstiegs auf einen Raumfahrer wirkt, vorgenommen. Ein weiteres medizinisches Experiment war die Untersuchung des Risikos zur Bildung von Nierensteinen während längerer Raumflüge. Dazu wurden von einem Astronauten Urinproben gesammelt, während er sich an eine spezielle Diät hielt. Dadurch lassen sich Auswirkungen bestimmter Nahrungsinhaltsstoffe auf den Stoffwechsel analysieren.

Zu den Wartungsarbeiten im Januar gehörte auch der Austausch der bisherigen Festplatten gegen Halbleiterfestwertspeicher in den drei Kommunikations- und Steuerungscomputern. Im Mai 2001 waren mehrere Datenspeicher offenbar beim Ankoppeln der Raumfähre Atlantis beschädigt worden, wodurch die Computer ausfielen. Deshalb ging man zu mechanisch robusten Massenspeichern über. Gleichzeitig kam eine verbesserte Software zum Einsatz.

Fortgesetzt wurden physikalische Experimente zur Schwingungsdämpfung (ARIS-ICE) und zum Verhalten von Partikel-Flüssigkeitsgemischen (Experiment on Physics of Colloids in Space) in der Schwerelosigkeit. ARIS ist eine kleine Plattform innerhalb eines Racks. Auf der Plattform befinden sich Systeme, mit denen Schwingungen gedämpft werden, die durch die Bewegung der Raumfahrer in der Station, durch Steuer- oder Andockmanöver verursacht werden. Mit einer neuen Software wurde der operationelle Einsatz des Systems vorbereitet. Bei den Colloiden ging man vom Partikelgemisch AB-6 zu einem Gel über, das zu 99,992% aus Wasser und nur zu 0,008% aus Partikeln besteht. Damit wurde die Bildung selbstähnlicher Strukturen (Fraktale) untersucht. Dazu wurde das Gemisch zunächst verflüssigt. Beim Erstarren bildeten die Partikel Strukturen, die dann in stroboskopischem Laserlicht erkennbar wurden. Die Experimente liefen selbstständig ab, wurden von einer Bodenstation aus überwacht und dauerten mehrere Wochen an. Von Interesse war dabei auch, wie sich das Verhalten der Colloide innerhalb dieser Zeit veränderte (Alterung des Gels).

Im Januar wurden die ersten beiden Außenbordeinsätze der vierten Stammbesatzung absolviert. Beim ersten Ausstieg von Onufrijenko und Walz am 14. Januar (6:03 h) wurde ein Lastenkran (Strela 1) vom Verbindungstunnel zwischen Unity und Sarja (PMA 1) zum Sarja-Modul transportiert und dort montiert. Dazu wurde der zweite Strela-Kran benutzt, der sich auf dem Ausstiegsmodul Pirs befand. Strela (zu deutsch: Pfeil) sind von Hand bedienbare Kräne mit einem teleskopartig ausfahrbaren Kranarm, der drehbar auf einem fest installierten Mast gelagert ist. Derartige Kräne wurden bereits auf der russischen Raumstation Mir verwendet. Weiterhin montierten die beiden Raumfahrer eine Amateurfunkantenne an der Außenseite des Moduls Swesda. Vier derartige Antennen sollen es ermöglichen, Kontakte zu Amateurfunkern weltweit vom Wohnmodul aus aufnehmen zu können.

Beim zweiten Außenbordeinsatz am 25. Januar (Onufrijenko und Bursch, 5:59 h) wurde eine zweite Antenne montiert. Zuvor installierten die beiden Raumfahrer 6 Ablenkschilde, die Triebwerksabgase von den außen an der Station angebrachten Experimenten fern halten sollen. Gleichzeitig wechselten sie einen Detektor (Kromka), mit dem bisherige Schäden durch Triebwerksabgase und Partikel dokumentiert wurden. Danach wurde ein physikalisches Experiment (Platan-M) ausgetauscht, mit dem schwere Kerne von der Sonne oder von interstellaren Quellen aufgefangen wurden. Beide Apparaturen wurden später zur Erde transportiert. Zusätzlich wurden drei Materialexperimente (SKK) am Modul Swesda installiert. Danach wurden halboffene Kabelhalterungen montiert, durch die die Halteseile der Raumfahrer bei Ausstiegen von den Experimenten fern gehalten werden sollen. Abschließend wurde die gesamte Arbeit durch Fotos dokumentiert.

Der Februar begann mit kleineren Problemen. So fiel ohne erkennbaren Grund ein Computer aus, der für die Lageregelung der gesamten Station zuständig ist. Dadurch konnten die Solarzellen nicht mehr optimal auf die Sonne ausgerichtet werden, die Energieversorgung war nicht mehr sichergestellt. In einem solchen Falle schalten sich automatisch verschiedene Systeme ab. Andere wurden von der Besatzung deaktiviert. Nach reichlich 4 Stunden funktionierte die Steuerung wieder einwandfrei. Die Klimasysteme verschiedener Experimente wurden zuerst reaktiviert. Offenbar war die Temperatur in einem Kühlschrank (Biotechnologie Refrigerator), der die Resultate bereits durchgeführter Experimente enthält, noch nicht so weit angestiegen, dass deren Zerstörung zu befürchten war. Außerplanmäßige Reparaturen fielen auch beim Vibrationsdämpfungsexperiment ARIS und in einem Energieconverter an.

Im Mittelpunkt der experimentellen Arbeit standen Erderkundung, medizinisch-biologische und physikalische Experimente. Beobachtungsobjekte im Rahmen der Crew Earth Observation waren u.a. Trockengebiete in der Kongo-Simbabwe-Region, Korallenriffe und Atolle des Tuamotu-Archipels (Südpazifik) und in Malaysia, der tropische Zyklon „Francesca“, Gletscher in Patagonien, die Großstadt Bombay, das Mekongdelta, Feuergebiete und Staubstürme in der Sahel-Zone, Smog über dem Mittelmeer, der Fuego-Vulkan in Guatemala und Packeis im St. Lawrence-Strom. Im Servicemodul Swesda war für mehrere Tage das System EarthKAM montiert. Mit diesem konnten Schüler weltweit Aufnahmen ausgewählter Gebiete der Erdoberfläche anfertigen. Bei der Aufnahmeserie im Februar, an der auch eine deutsche Schule beteiligt war, kam erstmals ein 180-mm-Objektiv zum Einsatz, wodurch detailliertere Aufnahmen möglich wurden. Mit Hilfe medizinischer Instrumente in der Human Research Facility (HRF) und spezieller Trainingsgeräte wurden Lungenfunktions- und Fitnesstests vorgenommen. Außerdem wurde das abbildende Ultraschallgerät getestet. Im Mini-Gewächshaus Advanced Astroculture (ADVASC) wurde zum zweiten Mal Arabidopsis Thaliana ausgesät. Der Samen wurde bereits im Weltraum gewonnen. Somit gediehen die Pflanzen, die zur gleichen Familie wie Kohl und Rettich gehören, bereits in zweiter Generation in der Schwerelosigkeit. Fortgeführt wurden das Experiment zur Physik von Colloiden im Weltraum zur Untersuchung fraktaler Strukturen und das Züchten von Proteinkristallen für kommerzielle Auftraggeber (Protein Crystal Growth – Single Termal Enclosure System). Außerdem wurde ein Schmelzofen zur Bildung reiner, großer und stabiler Zeolitkristalle getestet. Zeolite sind wabenartige Kristalle, die Flüssigkeiten und Gase über längere Zeit speichern können. Sie kommen bisher vor allem in der Petrolchemie und in der Elektronik zum Einsatz.

Am 20. Februar verließen Bursch und Walz für 5 Stunden und 47 Minuten über das Ausstiegsmodul Quest die Station. Dabei testeten sie ein neues Verfahren zur schnellen Verringerung des im Blut gelösten Stickstoffs. In US-Raumanzügen wird reiner Sauerstoff unter vermindertem Druck geatmet. Dabei kann es aber zur Bildung von Stickstoffbläschen im Blut kommen, was lebensgefährlich ist. Um dieser Gefahr vorzubeugen, wird der Körper langsam an die veränderte Atemluft gewöhnt.

Während ihres Außenbordeinsatzes führten die Astronauten verschiedene Arbeiten durch. So überprüften sie die korrekte Funktion aller Systeme von Quest, verlegten probeweise ein Stromkabel, das später an die zentrale Gitterstruktur angeschlossen werden soll, demontierten überflüssig gewordene Halterungen, sicherten lockere Verriegelungen an Sauerstoff- und Stickstofftanks und legten Werkzeuge bereit, die bei der Montage des ersten Gitterstrukturelements S0 benötigt werden. Zusätzlich fotografierten sie MISSE, ein Experiment, mit dem verschiedene Werkstoffe auf ihre Verwendbarkeit unter den harten Bedingungen des Weltraums getestet werden (Material ISS Experiment). Offenbar befürchtete man, dass sich ein Teil der Materialien von der Struktur lösen könnte. Vor und nach dem Ausstieg führten Walz und Bursch Lungenfunktionstests durch. Während ihres Aufenthalts außerhalb der Station wurde mit speziellen Detektoren die Strahlenbelastung verschiedener Körperteile präzise gemessen (MOSFET-Detektoren im Rahmen des Experiments EVA-Radiation Monitoring). Die Beschleunigungsmessapparaturen MAMS und SAMS waren währenddessen ebenfalls in Betrieb.

Noch einmal erneuert wurden Teile der Software mehrerer Computer an Bord der Station. Außerdem wurde mit den Triebwerken des angedockten Progress-Transporters die Bahn um ca. 5 Kilometer angehoben. Schließlich wurde für Bildungszwecke ein Video gedreht, in dem die Raumfahrer durch geeignete Experimente den Unterschied zwischen Masse und Gewicht sowie das Verhalten von Flüssigkeiten in der Schwerelosigkeit verdeutlichten. Diese Aktivitäten wurden auch im März fortgesetzt. Im Rahmen des Bildungsprogramms wurden insgesamt 1.269 Bilder interessanter Gebiete der Erdoberfläche mit dem EarthKAM-System angefertigt. Dabei steuern Schüler auf der Erde die in einem Fenster der Station befestigte Digitalkamera und arbeiten an der Auswertung der Bilder.

Am 19. März legte das zuvor mit Abfall beladene unbemannte Transportraumschiff Progress-M1 7 von der Station ab. Es setzte einen kleinen Forschungssatelliten aus und verglühte anschließend in der Erdatmosphäre. Am 21. März startete Progress-M1 8 und dockte 3 Tage später an der Station an. Mit ihm gelangten 2,4 Tonnen Treibstoff, Experimente, Ersatzteile, Nahrung, Kleidung und Dokumente zur Station. Anschließend war die Crew mit dem Entladen des Frachters und mit einer weitgehenden Inventur beschäftigt. Des Weiteren wurden die laufenden Experimente betreut. So wurde im Rahmen von Protein Crystal Growth – Single Thermal Enclosure System (PCG-STES) eine zweite Serie von Kristallisationsexperimenten (Zylinder 7 bis 12) durchgeführt. Dabei kam es vor allem darauf an, die günstigste Kristallisationsrate zu bestimmen. Fortgesetzt wurden auch medizinische Untersuchungen (Hoffman-Reflex, Lungenfunktion, Strahlenbelastung), Erdbeobachtung, Beschleunigungsmessungen (insbesondere niederfrequente Vibrationen), Schwingungsdämpfung (ARIS) und die Untersuchung des Verhaltens von Colloiden in der Schwerelosigkeit. Mehrere Computerpannen und mechanische Defekte mussten hierbei behoben werden. Mehrfach wurde der kanadische Manipulatorarm getestet. Wieder gab es Probleme mit der ersten Steuerungseinheit. Mit Hilfe des vollwertigen, zweiten Systems konnten aber alle Bewegungsabläufe für die im April anstehende Montage des zentralen Gittersegments S0 trainiert werden. Dabei wurde außerdem eine komplette Videoinspektion der Station von außen vorgenommen.

Vom 10. bis 17. April arbeitete die Crew mit der Besatzung der angedockten Raumfähre Atlantis zusammen. Hauptaufgabe der Shuttle-Besatzung war die Montage des ersten, zentralen Elements der Gitterstruktur der Station, wobei die ISS-Crew assistierte. Starboard Zero (S0) wurde mit dem ISS-Manipulator am 10. April aus der Ladebucht des Shuttle gehoben und auf der Oberseite von Destiny befestigt. An den folgenden Tagen wurden Energie-, Daten- und Kühlmittelleitungen installiert und die korrekte Funktion aller Systeme von S0 überprüft. Selbstverständlich wurden auch Ausrüstungsgegenstände, Versorgungsgüter und Experimente in die Station transportiert. Neu waren das Photosynthesis Experiment and System Testing Operation (PESTO), Protein Crystal Growth – Enhanced Gaseous Nitrogen Dewar (PCG-EGND), Commercial Generic Bioprocessing Apparatus (CGBA) und Commercial Protein Crystal Growth – High density (CPCG-H). Resultate wissenschaftlicher Forschungen wurden im Shuttle deponiert. Dazu gehörten Proteinkristallproben (PCG-STES) und biologische Zellkulturen (ADVanced AStroCulture). Dekativiert wurde ein Gefrierschrank für Versuchsproben, nachdem eine von drei Kühleinheiten irreparabel ausgefallen war. Er wurde durch ein neues Gerät ersetzt. ARCTIC 1 kann Proben mit einem Gesamtvolumen von 18,97 Litern aufnehmen.

Am 20. April stiegen die drei Raumfahrer in ihr Sojus-Raumschiff und koppelten dieses bei einem 21-minütigen Flug zum Pirs-Modul um. Damit wurde der Andockplatz an der Unterseite des Sarja-Moduls frei für ein neues Raumschiff. Dieses koppelte am 27. April an die Station. Gemeinsam unternahmen die sechs Raumfahrer aus 4 Nationen wissenschaftliche Untersuchungen. Dazu gehörten Forschungen zur Arbeitsfähigkeit von Raumfahrern, die Erprobung einer neuen, zweckmäßigeren Arbeitskleidung, die Erforschung des Einflusses kosmischer Strahlung auf das zentrale Nervensystem, die Erprobung eines verbesserten Blutdruckmessgerätes in der Schwerelosigkeit, die Durchführung einer weiteren Versuchsserie des Plasmakristall-Experiments, die Ermittlung der Konzentration von Hormonen und anderer biochemischer Indikatoren im Blut der Raumfahrer während der Anpassung an die Schwerelosigkeit, die Messung der Effekte der Schwerelosigkeit auf das kardiovaskuläre System insbesondere den Wasserhaushalt des Körpers, die Züchtung besonders reiner Proteinkristalle, die Vermehrung von Kulturen embryonaler und adulter Zellen (darunter Stammzellen) von Mäusen und Schafen in einem Inkubator sowie die Erforschung der Auswirkungen verschiedener atmosphärischer, hydrophysikalischer und geologischer Faktoren auf die biologische Produktivität des Ozeans in der Region Südafrika. Die Gastbesatzung kehrte mit dem Raumschiff Sojus-TM 33 zur Erde zurück und überließ der Stammbesatzung ein frisches Rettungsfahrzeug.

In den folgenden Wochen standen weitere wissenschaftliche Experimente und turnusmäßige Wartungsarbeiten auf dem Programm. Neue Experimente behandelten u.a. die Aufzucht von Weizen und Rübsen (Brassica rapa) unter definierten Bedingungen, wobei der Ablauf der Photosynthese bzw. des gesamten Pflanzenstoffwechsels untersucht wurde (Photosynthesis Experiment and System Testing Operation im Biomass Production System), die Messung der Strahlenbelastung innerhalb der Station (BraDos), die Erstellung eines biochemischen Profils eines Besatzungsmitgliedes (BioTest), die Erprobung von Medikamenten gegen die Degeneration der Skelettmuskulatur (Profilaktika), die Herstellung verschiedener Proteinkristalle (Commercial Protein Crystal Growth, KAF, Vakzina K), die Isolation von Glykoproteiden (Glikoproteid) und Antikörpern (Mimetik K), Untersuchungen an wabenförmigen Zeolitkristallen (Zeolite Crystal Growth Furnace – ZCG) und die Herstellung von Antibiotika (Commercial Generic Bioprocessing Apparatus – CGBA). Fortgeführt wurden u.a. Experimente zur Messung der Mikrogravitation an Bord der Station (MAMS und SAMS), zur Beständigkeit von Materialien im freien Weltraum (MISSE), zur Produktion von Proteinkristallen (DCPCG), zur Erdbeobachtung (CEO, Uragan und EarthKAM), zur Interaktion mit der Bodenstation (Crew Interactions), zum Knochenverlust (Bone Loss), zur Langzeitwirkung von Pharmaka in der Schwerelosigekeit (Farma), zum Blutfluss im Körper insbesondere bei der Rückanpassung an die Schwerkraft (Xenon 1), zu Herzaktivität und Blutzirkulation (Kardio-ODNT) sowie zum erhöhten Nierensteinrisiko (Renal Stone Experiment).

Im Rahmen des Photosynthese – Experiments PESTO wurden in insgesamt 4 Kammern ein schnell wachsender Weizen sowie die rapsähnliche Pflanze Brassica rapa angebaut. Beim Weizen ging es vor allem um die Untersuchung des Stoffwechsels und Veränderungen im Wachstum bei Pflanzen, deren Samen bereits in der Schwerelosigkeit entstanden war. Es wurden also mehrere aufeinanderfolgende Wachstumszyklen durchlaufen. Mit dem Anbau der relativ unempfindlichen Rübsen (Brassica rapa) wurde dagegen vor allem die Effektivität des „Gewächshauses“ untersucht. Nach Ausfall der Feuchtigkeitsregelung in einer Weizenkammer wurden die Rübsen in diese Kammer verlegt, was kaum Einfluss auf deren Wachstum hatte. Die Raumfahrer mussten vor allem bei der Aussaat, der Kontrolle der Umweltbedingungen (Wasser, Nährstoffe, Licht, Wärme), der Entnahme von Wasser- und Luftproben, der Bestäubung der blühenden Pflanzen sowie bei der Ernte selbst Hand anlegen. Das Biomass Production System wurde als Vorläufer eines ständig im Einsatz befindlichen Gewächshauses angesehen.

Das Wachstum von Zeolitkristallen wurde in einem speziellen Schmelzofen vorgenommen. Dieser war auf der Schwingungsdämpfungsplattform ARIS montiert. Bei einem 14-tägigen Testlauf wurde prinzipiell das Funktionieren des Gesamtsystems nachgewiesen. Zeolite sind wabenartige Kristalle, in deren Innerem Flüssigkeiten oder Gase festgehalten werden können. Diese geben die Zeolite bei Erwärmung oder Drucksenkung schrittweise wieder ab. Zeolite besitzen beispielsweise in der Petrolchemie eine große Bedeutung.

Mehrfach wurde auch mit dem Extra Vehicular Activity Radiation Monitoring Experiment (EVARM) gearbeitet. Nicht nur die Raumfahrer der Stammbesatzung trugen spezielle Dosimeter in ihrer Bekleidung im Verlaufe von Außenbordarbeiten. Vor und nach den Ausstiegen wurden die Dosimeterwerte abgelesen, so dass sich die Strahlenbelastung genau bestimmen ließ. Die einzelnen Messgeräte wurden an verschiedenen Stellen des Körpers getragen, so dass sich die Belastung einzelner Körperteile abschätzen ließ.

Ab Mitte Mai wurden verschiedene Experimente deaktiviert und deren Ergebnisse verstaut. Außerdem wurden noch einmal medizinische Untersuchungen vorgenommen (Hoffman Reflex, Lungenfunktion). Nach dem Andocken der Raumfähre Endeavour wurden umfangreiche Materialien ins Shuttle transportiert und gelangten mit diesem zur genaueren Untersuchung auf die Erde. Kleinere Defekte betrafen einen Sauerstoffgenerator vom Typ Elektron (defekter Sensor) und den Datenrekorder MCOR (Medium-rate Communication Outage Recorder), wodurch Messwerte des Vibrationsmesskomplexes MAMS nur eingeschränkt zur Erde übermittelt werden konnten. Erwähnenswert ist noch ein kurzzeitiger Defekt an einem Steuerungscomputer des Kühlsystems im russischen Swesda-Modul. Die drei Raumfahrer der vierten Stammbesatzung der Internationalen Raumstation landeten nach knapp 196 Tagen mit der Raumfähre Endeavour (STS 111), was für die beiden US-Amerikaner einen Langzeitrekord bedeutete.

_{Der vorliegende Artikel wurde 2002 für www.raumfahrt.de bzw. www.raumfahrtgeschichte.de geschrieben und nach Schließung der Seiten 2008 vom Autor (GG) in die Wikipedia eingetragen. Es handelt sich also nicht um eine Kopie aus der Wikipedia sondern im Gegenteil um die Vorlage. Der Originalartikel ist noch abrufbar auf den Seiten der HTWK Leipzig.}

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Der Beitrag Expedition 4 erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Autor: Günther Glatzel.

Nach dem Tausch der Schalensitze in der Sojus-Rettungskapsel und der Übergabe der Station wurden zunächst die gelieferten Versorgungsgüter verstaut und die neuen Experimente eingebaut. Gleichzeitig wurden noch laufende Untersuchungen betreut. Zu den neuen Anlagen gehörten zwei Experimente zur Kristallisation von Proteinen (APCF, DCPCG), ein Komplex zur Erforschung des Zellwachstums (CBOSS) und ein hochauflösendes Kamerasystem (Dreamtime). Kurz nach dem Abkoppeln der Discovery wurde auch der unbemannte Frachter Progress-M1 6 von der Station gelöst. Bereits am 23. August dockte Progress-M 45 mit 2,5 Tonnen Treibstoff, wissenschaftlichen Geräten, persönlichen Sachen der Stationsbesatzung, Nahrungsmitteln, Sauerstoff, Datenträgern, medizinischer Ausrüstung und Ersatzteilen für verschiedene Stationssysteme am hinteren Kopplungsaggregat der Station an.

Ende August wurden mehrere neue Experimente begonnen. So wurde ein Analysegerät für flüchtige organische Substanzen (Volatile Organic Analyzer) installiert. Damit wurden täglich Luftproben auf organische Kontaminationen untersucht. Außerdem begann eine Testreihe mit einem Medikament, das der Bildung von Nierensteinen vorbeugen soll (Experiment Renal Stone). Die Wirkung des Medikaments soll mit Urinproben untersucht werden. Die Videokamera Dreamtime lieferte hochauflösende Aufnahmen von Experimenten, Teilen der Erdoberfläche sowie den Einrichtungen und Arbeiten in der Station.

Mit CBOSS (Cellular Biotechnology Operations Support System) wurden Zellkulturexperimente in der Internationalen Raumstation durchgeführt. In einer ersten Versuchsserie wurden 32 Proben mit Nieren-, Eierstock- und Dickdarmzellen vermehrt. Unter ihnen befand sich auch eine Vielzahl von Krebszellen. In der Schwerelosigkeit wächst Krebsgewebe in drei Dimensionen ungehindert. Die Untersuchung der Zellkomplexe soll neue Erkenntnisse über das Wachstum von Krebszellen ermöglichen. Nach der Wachstumsphase bei konstant 36 °C wurden die Proben kurz analysiert, chemisch fixiert und anschließend eingefroren. CBOSS verfügt über eine ausgeklügelte Temperatursteuerung, eine Anlage zum Einfrieren der fertigen Proben, ein System zur Regulation der Gaszufuhr sowie einen Behälter zur Aufnahme von bis zu 48 Proben. Zur Züchtung von Proteinkristallen höchster Reinheit wurden die Advanced Protein Crystallisation Facility (APCF) sowie das Dynamic Controlled Protein Crytal Growth Experiment (DCPCG, beide im EXPRESS-Rack 1) genutzt. Beide Anlagen können von Wissenschaftlern von der Erde aus überwacht und gesteuert werden. Im September begannen die Untersuchungen zur Lungenfunktion. Dabei wurden die Atemgase unter Belastung analysiert (Gas Analyzer System for Metabolic Analysis Physiology = GASMAP) und das Lungenvolumen gemessen. Während der ISS-3-Mission waren fünf Testserien geplant.

Beim Schwingungsdämpfungsexperiment ARIS kam erstmals die Shaker-Unit zum Einsatz. Mit ihr wurden hochfrequente Vibrationen in allen Dimensionen erzeugt. Sie wurde zudem an verschiedenen Stellen der ARIS-Plattform befestigt. ARIS versuchte dann, mit Hilfe von Schwingungsdämpfern, diese Vibrationen zu mindern. Viele Experimente reagieren sehr empfindlich auf kurzzeitige Beschleunigungen. In Zukunft sollen derartige Störungen vermieden werden. Deshalb wird an schwingungsdämpfenden Systemen wie ARIS gearbeitet.

Fortgeführt wurden Experimente zur Physik von Flüssigkeits-Partikel-Gemischen (EXPPCS), zur Messung der Beschleunigungen innerhalb der Station bei Bahnmanövern (MAMS, SAMS), zur Ermittlung der Strahlenbelastung (BBND), zur Interaktion zwischen Raumfahrern und Bodenpersonal (Interactions) zur Veränderung von Reflexen (Hoffman Reflex Experiment) sowie zur Erdbeabachtung (Crew Earth Observation). Beobachtungsziele waren z.B. Eis und Schnee in den Rocky Mountains und den Anden, Buschfeuer in Südafrika, Umweltbelastungen über Europa und den USA, Auswirkungen landwirtschaftlicher Aktivitäten im nahen Osten sowie Flussläufe in Asien, Afrika und Südamerika. Ebenfalls beobachtet wurden die Auswirkungen eines Taifuns über Japan und der Terroranschläge in New York und Washington am 11. September.

Im August und September waren zunächst nur kleinere Wartungsarbeiten erforderlich. So wurden turnusmäßig Rauchdetektoren gewechselt. Außerdem wurden Reparaturen an einem Stromkonverter, am Laufband, am Klimasystem, einem Videorekorder sowie der Sauerstoffversorgung durchgeführt. Im EXPRESS-Rack 2 wurde ein Software-Update notwendig, da es Probleme beim Booten der Systeme gab. Deshalb mussten mehrer Experimente für einige Tage abgeschaltet werden.

Mitte September wurde die Lagekontrolle probeweise an den russischen Teil der Station übergeben. Der Test verlief erfolgreich. Am 17. September dockte das Ausstiegs- und Kopplungsmodul Pirs am unteren Stutzen des Wohn- und Steuermoduls Swesda an. Es war mit einem modifizierten Progress-Transporter am 14. September gestartet worden. Wenige Stunden nach der Kopplung betraten die Mitglieder der ISS-Besatzung das Modul, aktivierten Belüftung und Beleuchtung und entluden die zusätzlich im Innenraum verstaute Fracht. Dazu gehörten wissenschaftliche und technische Ausrüstungen, Sanitärmaterial, Datenträger und Ersatzteile, insgesamt etwa 800 kg. Später wurden außerdem 870 kg Treibstoff in die Tanks von Sarja gepumpt. Des Weiteren wurde der Führungskonus des Kopplungssystems demontiert und die Software des Computers im Modul aktualisiert. Das Antriebsteil wurde am 26.9. abgestoßen und verglühte in der Erdatmosphäre.

Kleinere „Events“ waren die Neuorientierung der Station nach dem Sonnenstand, um die Solarzellen optimal ausrichten zu können sowie die Aufzeichnung eines Ausstoßes von etwa 19 Litern Brauchwasser (5 Gallonen) mit den Kameras des kanadischen Manipulatorarms. Hierbei sollte festgestellt werden, inwieweit eine derartige Abfallentsorgung Schaden an der Station anrichten kann.

Auch im Oktober wurden die wissenschaftlichen Experimente fortgeführt. Mit Experiment on Physics of Colloids in Space (EXPPCS) erfolgten Tests an einem Colloid-Polymer-Gel und einer Colloid-Glas-Probe. Beim Erstarren werden die Strukturen, welche die Partikel in der Schwerelosigkeit einnehmen, fixiert und können später eingehender untersucht werden. Das Erstarren kann unter den Bedingungen der Mikrogravitation mehrere Tage dauern. Die Colloide bestanden dabei entweder aus einem großen Teilchen mit 6 kleineren ringsum oder aus einem größeren Partikel mit 13 umgebenden kleineren.

Die Vibrationsdämpfungseinheit ARIS wurde mit dem Hammer-Test auf eine harte Probe gestellt. Bis dahin wurde die Dämpfung von Schwingungen im Bereich unter 1 Hz und zwischen 30 und 300 Hz untersucht. Ab März 2002 sollte ARIS operationell eingesetzt werden. Nach einem Umbau erneut aktiviert wurde EarthKAM, ein Kamerasystem, mit dem amerikanische Schüler vom Boden aus arbeiten konnten. Die Bilder wurden danach im Internet veröffentlicht. Mit der Human Research Facility wurden Lungenfunktionstests durchgeführt. Dies geschah vor allem im Hinblick auf die bevorstehenden Außenbordarbeiten.

Diese begannen am 8. Oktober (Deschurow, Tjurin für 4:58 h). Dabei wurde zunächst ein Telemetrie- und Datenkabel zwischen Swesda und Pirs gezogen. Es diente vor allem der Kommunikation der Bodenstation mit den Weltraumarbeitern und der Überwachung ihrer Lebensfunktionen. Danach wurden Haltegitter, eine Leiter und ein Kranmast vom Typ Strela montiert. Es folgten eine Zielmarke und eine Navigationsantenne für das automatische Kopplungssystem. Ein Test der Stabilität des Kranarms musste aus Zeitgründen zunächst entfallen. Beim zweiten Ausstieg (Deschurow, Tjurin) am 15. Oktober (5:52 h) wurden drei wissenschaftliche Experimente an der Außenhaut von Swesda montiert. Mit Kromka werden Partikel gesammelt, die sich von den Triebwerken des Moduls Swesda lösen. Deren Analyse soll später zur Konstruktion besserer Antriebssysteme führen. Die NASDA-Experimente MPC (Micro Particles Capturer) und SEED (Space Environment Exposure Device) dienten zum einen dem Sammeln von natürlichen Mikrometeoriten und durch die Raumfahrt verursachten Staubpartikeln bzw. sollten zum anderen verschiedene Materialien unter den harten Umweltbedingungen des Weltraums testen. Zu diesen Materialien gehören u.a. Farbstoffe, Isolationsmaterialien und feste Schmierstoffe.

Weitere Experimente im Rahmen eines internationalen Forschungsprogramms unter russischer Leitung betrafen die Untersuchung der Herzaktivität bei sportlicher Belastung (Experiment Cardio-ODTN), die Erforschung gesundheitlich bedeutsamer Veränderungen im Mundraum (Parodont), Veränderungen im Flüssigkeits- und Elektrolyt-Stoffwechsel (Diures), die Erprobung von Therapien gegen Muskel- und Knochenabbau in der Schwerelosigkeit (Profilaktika), Volumenbestimmung intra- und interzellulärer Körperflüssigkeiten (Sprut-MBI), die Entwicklung einer Echtzeit-Vorhersagemethode sowie genaue Messungen der Strahlenbelastung (Prognos, Brados und Poligen), die Effizienz von Medikamenten in der Schwerelosigkeit (Farma), die Erprobung boden- und weltraumgestützter Systeme zur Vorhersage natürlicher oder vom Menschen verursachter Katastrophen auf der Erde (Uragan), das Aufspüren bioproduktiver Zonen in den Ozeanen (Diatomeja), die Ermittlung struktureller Belastungen der Station bei Kopplungsmanövern, Kurskorrekturen, sportlichen Aktivitäten und Außenbordarbeiten (Identifikazija) und die Erprobung neuer Techniken, die Bewegungscharakteristik der ISS genauer zu bestimmen (Tensor und Vektor T).

Die Qualität der Mikrogravitation an Bord wurde beim Experiment Isgib untersucht, während sich Priviazka mit Formveränderungen der Station befasste. Bei Iskaschenije waren magnetische Interferenzen und ihre möglichen Auswirkungen auf die Durchführung von Experimenten sowie die Orientierung am Erdmagnetfeld Untersuchungsgegenstand. Ziel des Experimentes Skorpion war die Entwicklung eines verbesserten Systems zur Erfassung von Umweltparametern. Dazu gehören Mikrogravitation, elektromagnetische Felder, Teilchenstrahlung sowie klimatische Bedingungen. Für viele Experimente ist es wichtig, die genauen Umweltbedingungen zu kennen, um die erreichten Resultate richtig bewerten zu können. Mit dem Experimentierkomplex CPCF 2 wurden Proteinkristalle hoher Reinheit hergestellt (Glikoproteid und Mimetik K). An der Außenseite des Moduls Swesda befanden sich Detektoren, durch welche sich die Häufigkeit und Beschaffenheit von Mikrometeoriten mit Durchmessern von 10 bis 60 Mikrometern erfassen lassen. Ziel des Experiments Meteoroid war eine Vorhersage der zu erwartenden Erosion der Außenhaut des Service Moduls in den kommenden Jahren. Mit dem Global Time System der ESA wurde ein Verfahren erprobt, bei dem die Zeitsignale zur Synchronisation von Uhren aus der Internationalen Raumstation kommen. Sie wurden auf Frequenzen im Bereich von 400 MHz und 1,5 GHz ausgestrahlt. Schließlich wurde im Auftrag der japanischen Raumfahrtagentur eine hochauflösende Videokamera getestet.

Am 19. Oktober stiegen die drei Raumfahrer in ihr Sojus-Raumschiff, koppelten ab und legten 16 Minuten später am neuen Modul Pirs wieder an. Damit wurde nicht nur das Kopplungsaggregat getestet. Wenn das Ersatzraumschiff am Sarja-Modul angedockt ist, kann der dritte Mann während eines Ausstieges in der Station bleiben, da die Rettungskapsel dann auch im Falle einer Enthermetisierung des Kopplungsmoduls für ihn erreichbar bleibt. Am 23. Oktober koppelte das zwei Tage zuvor gestartete Raumschiff Sojus-TM 33 am unteren Stutzen von Sarja an. Beide Besatzungen führten gemeinsame Arbeiten aus. Dazu gehörten 12 wissenschaftliche Experimente auf den Gebieten Biomedizin, Biotechnologie, Geologie und Technik. Die Gastbesatzung kehrte am 31. Oktober mit dem Raumschiff Sojus-TM 32 zur Erde zurück.

Die folgenden Wochen waren erneut mit Montage-, Wartungs- und Forschungsarbeiten gefüllt. So lieferte EXPPCS weitere Daten über das Verhalten von Colloiden in der Schwerelosigkeit. Das Experiment lief weitgehend automatisch ab. Dabei ließ sich die Verteilung der Partikelcluster in der langsam erstarrenden Flüssigkeit mit einem Laser aus verschiedenen Winkeln beleuchten. Damit können eventuell auftretende Strukturen besser erkannt werden. Ebenfalls automatisch liefen Experimente zur Herstellung von Proteinkristallen (APCF, DCPCG), Materialforschungen (MISSE) und Messungen der Mikrogravitation (SAMS, MAMS) ab. Die Crew war während dessen mit Fragebogen zur Interaktion mit der Bodenstation, medizinischen Untersuchungen (Lungenfunktion, Hoffman-Reflex) und Erdbeobachtungen beschäftigt. Beobachtungsziele waren beispielsweise nordamerikanische Städte (Cleveland, Detroit, Pittsburg, Washington), Korallenriffe (Samoa, Malaysia) und Gebirgsketten (Appalachen, Anden). Mehrmals mussten kleinere Reparaturen am experimentellen Dämpfungssystem ARIS (Active Rack Isolation System) durchgeführt werden. Ebenso wurde die Steuersoftware den ersten Erkenntnissen angepasst. So hatte man herausgefunden, dass Vibrationen teilweise über im Boden verlegte Stromkabel übertragen wurden.

Am 12. November arbeiteten Deschurow und Culbertson 5 Stunden und 4 Minuten außenbords. Sie montierten 7 Telemetriekabel des automatischen Kopplungssystems KURS, beendeten die Montage des Gitterkrans Strela (dt. Pfeil) und inspizierten ein nicht exakt ausgeklapptes Solarzellenpaneel am Swesda-Modul. Michael Tjurin bediente derweil den Manipulator der Station, um das Arbeitsfeld zu beleuchten und eine Videoübertragung der Montagearbeiten zur Bodenstation zu ermöglichen.

Ab Mitte November wurden Vorbereitungen zum Schichtwechsel getroffen. Unter anderem wurden der Bio Technology Refrigerator von Express-Rack 1 und ein Experiment zur Messung der Mikrogravitation (MAMS) von Rack 2 in Rack 4 verlegt. Außerdem wurde Progress-M 45 mit Abfällen und nicht mehr benötigten Materialien gefüllt und am 22. November von der Station abgekoppelt. 4 Tage später startete mit Progress-M1 7 ein neuer Transporter, der am 28. November am Heck der Station ankoppelte. Aufgrund eines Dichtgummirestes im Verschlussmechanismus des Kopplungssystems konnte aber zunächst keine feste Verbindung zwischen dem Transportraumschiff und der Station etabliert werden. Deshalb stiegen die Kosmonauten Deschurow und Tjurin am 3. Dezember (2:46 h) erneut aus, um den Fremdkörper zu entfernen. Der Start der Raumfähre Endeavour mit der neuen Stammbesatzung wurde aus diesem Grunde auch um einige Tage verschoben, bis das Problem gelöst war. Er erfolgte am 5. Dezember.

Nach der Ankopplung der Endeavour und der obligatorischen Begrüßungszeremonie wurden zunächst Ausrüstungsgüter aus dem Shuttle in die Station gebracht. Danach fand die offizielle Übergabe an die neue Stammbesatzung statt. Die folgenden Tage waren mit den Vorbereitungen auf die Rückkehr zur Erde angefüllt. Nach der Landung fanden medizinische Untersuchungen u.a. zur Blutdruckregulation durch den Venen-Arterien-Reflex (Experiment Xenon 1) statt. In der Schwerelosigkeit ist dieser Reflex, bei dem sich kleinere Blutgefäße in Haut- und Muskelgewebe zur Aufrechterhaltung des Blutdrucks kurzzeitig zusammenziehen, vermindert (orthostatische Intolleranz). Weitere Untersuchungen galten dem Gleichgewichtssinn sowie dem Knochen- und Muskelabbau.

_{Der vorliegende Artikel wurde 2001 für www.raumfahrt.de bzw. www.raumfahrtgeschichte.de geschrieben und nach Schließung der Seiten 2005 vom Autor (GG) in die Wikipedia eingetragen. Es handelt sich also nicht um eine Kopie aus der Wikipedia sondern im Gegenteil um die Vorlage. Der Originalartikel ist noch abrufbar auf den Seiten der HTWK Leipzig.}

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