ATV-4: On duty at the International Space Station (German/Deutsch)

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Mission overview: The flight of ATV Albert Einstein 2013. (German/Deutsch) Published by the Strategic Planning and Outreach Office of the ESA Directorate of Human Spaceflight and Operations.

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ATV-4: On duty at the International Space Station (German/Deutsch)

  1. 1. 1ATV Albert Einstein→ IM DIENST DER INTERNATIONALEN RAUMSTATION ISS
  2. 2. 2European Space AgencyVom Beginn des so genannten Raumzeitalters anspielte Europa in der Raumfahrt eine aktive Rolle.Heute betreibt die EuropäischeWeltraumorganisationESA (European Space Agency) Erdbeobachtungs-,Navigations-, Telekommunikations- und Astronomie-satelliten, schickt Raumsonden in die Weiten desSonnensystems und beteiligt sich an der bemanntenExploration des Weltraums.Der Weltraum ist für Europa eine überaus wichtigeRessource, denn er liefert essenzielle Informationenals Entscheidungsgrundlagen für die Bewältigungglobaler Herausforderungen. Die Weltraumforschungist eine Quelle wertvoller Technologien und Diensteund verschafft uns neue Erkenntnisse über unserenPlaneten und das Universum. Seit ihrer Gründung imJahr 1975 entwickelt die ESA europäischeRaumfahrtkapazitäten.In der ESA fließen die Ressourcen von 20Mitgliedsstaaten zusammen. So kann sie Programmeund Tätigkeiten durchführen, die weit über dieMöglichkeiten eines einzelnen europäischen Landeshinausgehen, und Europa durch die Entwicklungneuer Trägerraketen, Raumfahrzeuge undBodenanlagen einen Platz an der Spitze derinternationalen Weltraumforschung sichern.Derzeit hat die ESA 20 Mitgliedsstaaten: 18 EU-Länder(Belgien, Dänemark, Deutschland, Finnland, Frankreich,Griechenland, Großbritannien, Irland, Italien,Luxemburg, Niederlande, Österreich, Polen, Portugal,Rumänien, Schweden, Spanien und TschechischeRepublik) sowie Norwegen und die Schweiz.Weitere acht EU-Länder haben Kooperationsabkommenmit der ESA unterzeichnet: Estland, Lettland, Litauen,Malta, die Slowakei, Slowenien, Ungarn und Zypern. MitBulgarien laufen zurzeit Verhandlungen über einKooperationsabkommen. Auch Kanada nimmt imRahmen eines Kooperationsabkommens anbestimmten Programmen der ESA teil.Titelbild:ESA–K.Lochtenberg
  3. 3. Veröffentlicht vom Strategic Planning andOutreach Office des Directorate of HumanSpaceflight and Operations der ESA.ESTEC, PO Box 2992200 AG NoordwijkNiederlandeE-Mail: hsocom@esa.intESA und das ESA-Logo sind Markenzeichender European Space Agency.Die Genehmigung zur Reproduktion oderDistribution von Material, für das einDritter das Urheberrecht besitzt, muss vondem betreffenden Urheberrechtsinhabereingeholt werden.Erscheinungsdatum: April 2013Copyright © 2013 European Space Agency4 ÜBERBLICK ÜBER DIE MISSION Der Flug des ATV Albert Einstein10 DIE VERSORGUNG DER INTERNATIONALEN RAUMSTATION Nachschub für die ISS18 DER WEG ZUM ZIEL Die Flugbahn zur Raumstation22 TEAMGEIST ATV-Bodenkontrolle25 ENDE DER MISSION Abfallentsorgung26 WAS KOMMT ALS NÄCHSTES? ATV Georges Lemaîtrewww.esa.int/atvwww.youtube.com/ESA@esa@esaoperationsblogs.esa.int/atvwww.flickr.com/europeanspaceagency
  4. 4. 4→ ÜBERBLICK ÜBER DIE MISSIONDer Flug des ATV Albert EinsteinESA/NASA
  5. 5. 5Das ATV (Automated Transfer Vehicle) ist eins der zuverlässigsten und technisch anspruchsvollsten Raumfahrzeuge, dieje in Europa gebaut wurden. Das ATV-4, benannt nach Albert Einstein, wird schon bald seine Reise zur InternationalenRaumstation ISS antreten. Damit leistet es einen unverzichtbaren Beitrag zur Versorgung der Raumstation und ihrersechsköpfigen Langzeitbesatzung.ATV-4 Albert Einstein soll im Juni 2013 vom europäischenWeltraumbahnhof Kourou in Französisch-Guyana anBord der europäischen Schwerlastrakete Ariane 5 ESstarten. Das ATV spielt eine wichtige Rolle für die Logistikder Raumstation, denn es fungiert als Frachter, Lagerund Antriebsmodul. Wie seine Vorgänger wird es 6,6Tonnen Fracht zur ISS bringen und sechs Monate langdurch Bahnkorrekturmanöver zur Einhaltung der ISS-Umlaufbahn beitragen.Von allen Versorgungsfahrzeugen, die die ISS besuchen,hat das ATV die größte Frachtkapazität. Das vierteRaumfahrzeug der ATV-Serie befördert eine größereMenge an Trockenfracht zur ISS als seine drei Vorgängerund leistet so einen größeren Beitrag zum Betrieb der ISS.Außerdem fungiert es, beladen mit 2.380 kgTreibstoff, alsAntriebsmodul und führt Manöver zur Bahnanhebungder ISS aus, um die atmosphärische Bremswirkungauszugleichen, die die ISS täglich bis zu 100 m weit sinkenlässt. Droht der ISS Gefahr durch Weltraumschrott,kann das ATV die nötigen Ausweichmanöver ausführen.Darüber hinaus sorgt es bei der Annäherung andererRaumfahrzeuge an die ISS für die Positionskontrolle.Als Raumfrachter transportiert das ATV 2.700 kgTrockenfracht, unter anderem Experimente, Ersatzteile,Lebensmittel und Kleidung für die Besatzung. Dazukommen 100 kg Gas, über 500 l Trinkwasser und etwa800 kg Treibstoff, die in die Tanks der ISS umgefülltwerden sollen.Der Bedarf der ISS ändert sich mit jeder Mission undjedes Mal gibt es in letzter Minute eine Reihe vonAnforderungen. Das ATV Albert Einstein ist mit einerneu entwickelten Hebeplattform für späte Frachtausgestattet, dem so genannten Late Cargo AccessMeans, mit der noch in den letzten Wochen vor demStart sehr große und schwere Taschen verladen werdenkönnen. Diese Liftanlage verleiht dem ATV eine noch nieda gewesene Flexibilität, gerade wenn es sich bereits aufder Ariane 5 Rakete befindetBei der Annäherung an die ISS wird Albert Einsteinvom verantwortlichen russischen Kosmonauten PavelVinogradov überwacht, wobei das 20 Tonnen schwereRaumfahrzeug jedoch eigenständig navigiert undautomatisch an der ISS andockt.Danach dient Albert Einstein den Astronauten an Bordals zusätzliches Modul. Nach etwa sechs Monatendockt es wieder von der ISS ab, angefüllt mit mehrerenTonnen Abfall – Wasser, trockenem Abfall und nicht mehrbenötigter Ausstattung. Seine Reise endet mit einemkontrollierten Wiedereintritt in die Erdatmosphäre, in deres verglüht.
  6. 6. 6ATV-Rekorde• Schwerstes je von der ESA gestartetesRaumfahrzeug• Schwerstes je mit der Ariane-Rakete gestartetesRaumfahrzeug• Nutzlast etwa dreimal so hoch wie beim russischenRaumfrachter Progress und etwas höher als beimjapanischen H-II Transfer Vehicle (HTV)• Größte Schubkraft zur Bahnanhebung der ISS unterallen Raumfahrzeugen, die die ISS besuchen• Kann automatisch und mit einer Genauigkeit vonweniger als sechs Zentimetern an der ISS andocken• Ausgestattet mit der bisher umfassendsten undmodernsten Flugsoftware, die die ESA je entwickelt hatT +00:00:00StartT + 00:02:18Abtrennung derersten StufeT + 00:03:29Abtrennung derVerkleidungT + 00:09:01Abtrennung derzweiten StufeT + 01:06:39Abtrennungdes ATV00Höhe:Geschwindigkeit:kmkm/h618300kmkm/h10710 100kmkm/h13326 100kmkm/h27327 800kmkm/hZiel: Die Internationale RaumstationESA
  7. 7. Die wichtigsten FaktenStartbasis Kourou, Französisch-GuyanaStartdatum 5. Juni 2013Rakete Ariane 5 ESKopplung 2. Junihälfte 2013Abkopplung Herbst 2013ATV-4Max. Durchmesser 4,5 mLänge 9,8 mFahrzeugmasse 12.039 kgSolarmodule (entfaltet) 22,3 mTrägerrakete Ariane 5 ESHöhe 50,5 mDurchmesser 5,4 mStartmasse 760 tNutzlast nach dem Start 19,8 tAnzahl der Missionen 69. Flug der Ariane 5Stand April 2013.Das genaue Datum für Start und Kopplung kann sich noch ändern.Annäherungund KopplungBis zu zwei WochenDas gekoppelteRaumfahrzeugSechs MonateStart in 3DEine der kritischsten Phasen, die Trennung desATVAlbertEinsteinvonseinerTrägerraketeAriane5, soll in einem 3D-Video festgehalten werden– eine Premiere beim Start eines europäischenRaumfahrzeugs. Unter der Verkleidung wird einKamerapaar in Stereokonfiguration montiert,um das ATV und seine Trägerrakete aus nochnie gesehener Perspektive aufzunehmen.Das 3D-Video soll neue Erkenntnisse über dieAbläufe beim Start liefern.ESA–G.AnticoESA–I.Baroncini7
  8. 8. 8Albert Einstein im WeltraumIn seiner Abhandlung „Die formale Grundlage derallgemeinen Relativitätstheorie“ stellte Albert Einsteindie Hypothese auf, dass Lichtstrahlen von massereichenObjekten abgelenkt werden. Bewiesen wurde dieseHypothese, als der britische Astronom Arthur Eddingtonbei einer Sonnenfinsternis im Jahr 1919 beobachtenkonnte, wie das Licht ferner Sterne tatsächlich von derSonne abgelenkt wurde. Diese Beobachtung galt alsschlüssiger Beweis für die Richtigkeit der Theorie.Mit seinen wissenschaftlichen Arbeiten revolutionierteEinstein unsere Auffassung vom Universum. SeineErkenntnisse spielen bis heute bei der Steuerung vonRaumfahrzeugen eine wichtige Rolle. Einstein wurde1879 in Deutschland geboren, verbrachte seine Studien-und frühen Berufsjahre aber in der Schweiz, wo er imBerner Patentamt arbeitete. Hier entwickelte er seineumwälzenden Ideen und publizierte vier grundlegendewissenschaftliche Abhandlungen zum photoelektrischenEffekt, zur brownschen Molekularbewegung, zurspeziellen Relativitätstheorie und zur Äquivalenz vonMasse und Energie.Mit seiner speziellen und allgemeinen Relativitätstheorieund seiner Gleichung E=mc2über den Zusammenhangzwischen Masse und Energie gehört Einstein zu dengroßen Ikonen des 20. Jahrhunderts. Mit 42 Jahren erhielter den Nobelpreis für Physik.Auch beim ATV Albert Einstein gibt es eine engeVerbindung zur Schweiz: Teile seiner Strukturund seiner Subsysteme werden von SchweizerIndustrieunternehmen gebaut, darunter dieNutzlastmodule, die Liftanlage für späte Fracht, derMikrometeoritenschild sowie kritische Komponentender Elektronik.Links: Albert Einstein bei einem Vortrag in Frankreich in den 1920er JahrenRechts: Erste Seite des Manuskripts von „Die formale Grundlage der allgemeinenRelativitätstheorie“ (Albert-Einstein-Archiv der Hebräischen UniversitätJerusalem)
  9. 9. Mit seinen wissenschaftlichenArbeiten revolutionierteEinstein unsere Auffassungvom Universum.9
  10. 10. 10→ DIE VERSORGUNG DER INTERNATIONALEN RAUMSTATIONNachschub für die ISSESA/NASA
  11. 11. 11Mit einer Mission pro Jahr und ihrer großenNutzlastkapazität leisten die europäischen ATVseinen unverzichtbaren Beitrag zur Versorgung der ISS.Außerdem unterstützen sie mit ihrer Schubkraft mehrals alle anderen Raumfrachter, die die InternationaleRaumstation besuchen, die Bahnanhebung der ISS. Mitdem ATV leistet Europa seinen Beitrag zu Betrieb, Ausbauund Unterhalt der ISS.Die Internationale Raumstation ist ein leuchtendesBeispiel weltweiter Kooperation: In einer der größtenPartnerschaften in der Geschichte von Wissenschaft undTechnik arbeiten Europa, die USA, Russland, Japan undKanada zusammen. Als Außenposten der Menschheitin der Erdumlaufbahn fungiert die ISS zugleich alsSprungbrett für die weitere Erkundung des Weltraums.Auf der ISS leben und arbeiten Wissenschaftler aus allerWeltinwechselnderBesetzungseitübereinemJahrzehntzusammen. Die 450 Tonnen schwere ISS hat die Größeeines Fußballfelds. Damit bietet sie reichlich Platz für dieCrew und eine Vielzahl wissenschaftlicher Experimente.Nirgendwo auf der Erde gibt es einen vergleichbarenLaborkomplex.Die ISS ist als internationales Labor im Orbit mitForschungseinrichtungenausgestattet,diezudentechnischanspruchsvollstenderGegenwartgehören.SieermöglichenForschung in unterschiedlichen Wissenschaftsgebieten,unter anderem im Bereich der Physiologie und der Biologiedes Menschen, der Grundlagenforschung in der Physik,der Flüssigkeitslehre und Materialwissenschaft sowie derErdbeobachtung und Weltraumforschung.Schon gewusst?• In der Morgen- oder Abenddämmerung kannman die ISS bei klarem Himmel mit bloßemAuge von der Erde aus erkennen.• Die ISS ist mit ihren Fitnesseinrichtungen,zwei Toiletten und der so genannten Cupola,einem kuppelförmigen Beobachtungsturmmit Rundumsicht, größer als ein Haus mit 6Zimmern.• 1998 begann der Ausbau der ISS in derErdumlaufbahn. Seit dem Jahr 2000 istsie permanent bemannt. Keine andereRaumstation war jemals länger bewohnt.• Die Uhr auf der ISS tickt etwa 0,0000000014%langsamer als eine Uhr auf der Erde. Grunddafür ist die Zeitdilatation, ein von AlbertEinstein vorausgesagtes Phänomen derRelativitätstheorie.• Für den Ausbau und die Wartung derISS wurden bereits 130 Raumflüge und170 Außenbordeinsätze (Weltraumspazier-gänge) absolviert.• DieVersorgungderISSübernehmenunbemannteRaumfrachter:daseuropäischeATV, der russischeRaumfrachter Progress, das japanische HTV(H-II Transfer Vehicle), der US-amerikanischeRaumtransporter Dragon und bald auch derzweite kommerzielle Raumfrachter Cygnus.Als Außenposten derMenschheit in derErdumlaufbahn fungiertdie ISS als Sprungbrettfür die weitere Erkundungdes Weltraums.
  12. 12. 12GPS-AntennenSchutzsystem vor Mikrometeoroidenund Weltraumschrott8 Nutzlastmodule alsStauraumStartracker(Sternsensor)KopplungssystemESA–I.Baroncini
  13. 13. 4 Hauptantriebsdüsen28 Manövrier- undBremstriebwerkeSolarzellenAvioniksystemeTreibstofftanksWasser- und GastanksDie Hauptmodule des ATV1 ICC (Integrated Cargo Carrier) Im integrierten Frachtraum ICC wird die gesamteNutzlast zur ISS transportiert. Er bietet Platz fürfast 7 Tonnen Trocken- und Flüssiglast.2 Avionikmodul Im Flugmodul befindet sich das „Gehirn“ desATV mit verschiedenen wichtigen Komponentenwie Computern, Gyroskopen, Navigations- undKontrollsystemen sowie den Stromverteilungs-und Kommunikationseinrichtungen.3 Antriebsmodul Mit diesem Modul können Bahnanhebungs-und bei Gefahr durch Weltraumschrott auchAusweichmanöver durchgeführt werden. SeineTriebwerke bringen das ATV nicht nur auf denWeg zur Raumstation, sondern am Ende derMission auch wieder auf den Weg zurück.13
  14. 14. 14Start in den Weltraum• Es ist der 4. Starteines ATV an Bord einer Ariane 5 ES alsTrägerrakete• Die Ariane 5 ist 52 mhoch. Das entspricht einem 15-stöckigenGebäude• Beim Start von der Startrampe wiegt die Ariane über760Tonnen. Das entspricht etwa 500 Autos• Die Ariane 5 befördert das ATV in eine kreisförmige Umlaufbahnin 260 kmHöhe, 20-malhöher als die Reisehöhe einesPassagierflugzeugs• In das Druckmodul des ATV würde Albert Einstein selbst etwa100-malhineinpassenAutomatisierung im Weltraum• Ein Startracker (Sternsensor) und ein GPS-Empfängerbilden zusammen die moderneVersion jahrhundertealterNavigationstechniken• Das ATV dockt an der ISS an, indem es mit einer Genauigkeit von 6cm ein 60 cmbreites Zielfeld ansteuert, während beide Objektedie Erde in einer Höhe von etwa 400 kmmit rund28.000 km/humkreisen• Zwei Astronauten überwachen die Annäherung des ATV an die ISS• Die von den vier Solarmodulen erzeugten 4.800 Wreichen fürden gesamten Betrieb des ATV aus. Das entspricht in etwa der voneinem normalen Warmwasserboiler benötigen LeistungBahnanhebung der ISS• Täglich sinkt die ISS zwischen 50 und 100 m• DieTriebwerke desVorgängers Johannes Kepler erreichten diestärkste Bahnanhebung in der Geschichte der Raumfahrt seit denApollo-Mondmissionen: 40 kmauf einen Schlag• Triebwerks-Combo: Das ATV hat 32Triebwerke, 4Haupttriebwerkeund 28kleinereTriebwerke für Brems- und LageregelungsmanöverEin rund um die Uhr besetztesKontrollzentrum• Im ATV-Kontrollzentrum arbeitet ein spezialisiertes Teamvon 60Personen↑ Ingenieure testen das Kopplungssystem des ATV-4 inKourou, Französisch-Guyana↑ Start der Ariane 5 mit dem ATV Edoardo Amaldi an Bord vomeuropäischen Weltraumbahnhof in Französisch-Guyana↑ Blick auf die ISS mit dem ATV Johannes Kepler vom SpaceShuttle Discovery im Jahr 2011ESA/CNES/Arianespace–OptiqueVideoduCSGESA–S.CorvajaESA/NASA
  15. 15. 15Welche Rolle spielt das ATV für die ISS?Die 450 Tonnen schwere Raumstation brauchtregelmäßigen Nachschub, um voll funktionsfähig zubleiben. Seit dem letzten Flug des amerikanischenSpace Shuttle im Jahr 2011 muss das ATV entsprechendmehr Trocken- und späte Fracht transportieren. NeueNutzlasten, Experimente für die wissenschaftlicheForschung und Ersatzteile stehen auf der Ladeliste.Die gesamte Trockenfracht, darunter Lebensmittel,Experimente, Werkzeuge und Kleidung, befindet sich inmit Barcodes versehenen Spezialtaschen. Die Markierungmit Barcodes erleichtert das Ausladen der Fracht aufder ISS und auch die Arbeit des Bodenteams, das denÜberblick über das Inventar der ISS behalten muss.Die Tanks des ATV werden mit Trinkwasser und Gas fürdas Leben an Bord gefüllt (Sauerstoff, Stickstoff und Luft,je nach Bedarf der ISS). Während Albert Einstein an die ISSangekoppelt ist, kann die Besatzung das Gas in mehrerenDurchläufen direkt der abgeschlossenen Atmosphäre anBord der ISS zuführen.Auch Wasser für die technischen Systeme der ISSwird in den Tanks des ATV transportiert. Außerdemkönnen vom ATV aus auch die Tanks im russischenSarja-Modul mit Treibstoff für Positionierungs- undBahnanhebungsmanöver befüllt werden.Schwere FrachtSpäte FrachtFür jede Mission wird der europäische RaumtransporterATV weiterentwickelt, um die Fracht noch flexibler anden Bedarf der ISS anpassen zu können. Das ATV AlbertEinstein beispielsweise kann dank einer integriertenLiftanlage mit drehbarer Plattform mehr späte Frachtaufnehmen als seine Vorgänger. Mit einem neuenLadearm können Frachttaschen von bis zu 75 kgverladen werden – dreimal mehr als mit dem früherenZugangssystem für späte Fracht.Dank der neuen Plattform lässt sich selbst dann nochjeder Winkel im Druckmodul des ATV erreichen, wennsich dieses bereits auf der Trägerrakete befindet. Dasheißt, es steht mehr Platz für späte Fracht zur Verfügung.Die letzten Taschen können noch wenige Wochen vordem Start verladen werden, zum Beispiel die „Care-Pakete“ mit kleinen Aufmerksamkeiten der Angehörigenfür die Astronauten.↑ Die NASA-Astronauten Cady Coleman und Scott Kelly beimAusladen der „Care-Pakete“ von den Angehörigen derAstronauten aus dem ATV Johannes Kepler im Jahr 2011↓ Das für die Fracht zuständige Team verstaut jedeeinzelne Tasche so sicher und platzsparend wie möglichESA–K.MacDonnellESA/NASAFLÜSSIGLAST3.910 kg GESAMTNUTZLAST6.607 kgTROCKENLAST2.697 kgTreibstoff für ISS-Bahnkorrekturen 2.380 kgTreibstoff zum Nachtanken 860 kgWasser 570 kgGas 100 kgHaupttrockenlast 1.412 kgSpät verladene Trockenlast 1.285 kg
  16. 16. 16Ein keimfreies ATVSobald die Astronauten auf der ISS das ATV betreten, wirdsein Druckmodul zu einem bemannten Modul. Diesesmuss vor dem Start gründlich desinfiziert werden, um denHygieneanforderungen der ISS zu genügen.Ohne Desinfektion könnten Mikroorganismen wie Bakterienund Pilze, menschlichen Ursprungs oder aus der Umwelteingeschleppt, als blinde Passagiere auf dem ATV Albert Einsteinzur ISS gelangen und würden in deren feuchter Atmosphärebestens gedeihen. Dies jedoch wäre problematisch – nicht nurfür die Besatzung, sondern auch für die technische Ausstattungan Bord. Auf der Mir beispielsweise wurden Stromkreise vonPilzen besiedelt, was Kurzschlüsse auslöste und die Besatzung inGefahr brachte.Das Desinfektionsteam der ESA sperrt einen Bereich von 5–10 mum das Druckmodul des ATV ab. In sterilen weißen Kitteln undmit Wischtüchern und Wattestäbchen bewaffnet desinfiziert dasTeam das ATV Albert Einstein vor und nach der Beladung.DabeiwirdnichtnurdasInneredesDruckmodulsselbstdesinfiziertund durch Probenentnahme auf seinen Kontaminationsgradgetestet, sondern auch jeder einzelne Artikel, der mit dem ATVtransportiert werden soll. In einem Labor prüfen Wissenschaftlerdie Proben. Sie analysieren sie und suchen mittels DNA-Analysennach Spuren mikrobieller Kontamination. Auch auf Schadstoffe inder Luft wird getestet, damit die Astronauten saubere Luft atmen,wenn sie die Luke zum ATV das erste Mal öffnen. Dazu werdenLuftproben genommen und auf schädliche chemische Stoffe inder Atmosphäre geprüft. Die Qualität von rund 560 l Wasser auseiner Quelle in Italien wird ebenfalls sorgsam überwacht.Nach der Desinfektion ist das ATV Albert Einstein nahezusteril und enthält fast keine Mikroorganismen mehr. Zielder Desinfektionsmaßnahmen ist es, in einer Umgebung, inder sich Menschen aufhalten werden, ein möglichst hohesMaß an Keimfreiheit zu erreichen. Dabei gibt es Synergienmit den Hygieneprogrammen in Krankenhäusern und derpharmazeutischen Industrie.Mehr Platz für das Leben an BordEigentlich ist Albert Einstein ein unbemannter Raumtransporter.In den sechs Monaten aber, die er an die ISS angekoppelt ist,können Astronauten ohne spezielle Schutzanzüge, also innormaler Kleidung, das Druckmodul betreten. In dieser Zeitfungiert es als temporäres bewohnbares Modul und bietet derBesatzung 45 m³ zusätzlichen Raum zum Leben und Arbeitenauf ihrem Außenposten in der Erdumlaufbahn. Bei früherenMissionen nannte die Crew das ATV „den ruhigsten Ort auf dergesamten ISS“ und nutzte es oft und gern als Arbeitsplatz.Probenentnahme zur Prüfung desKontaminationsgrads im ATV Albert Einstein
  17. 17. 17Mehr Platz, mehr ForschungDie Nutzlast von Albert Einstein umfasst einige sehr nützliche Elemente für die Forschung.Unter anderem ist zusätzliches Material für die folgenden beiden ESA-Experimente an Bord:EnergyFürdiesesExperimentwerdenLebensmittelund Auffangbehälter für menschlicheAusscheidungen zur ISS gebracht. Zieldes Experiments ist es, herauszufinden,wie eine negative Energiebilanz währenddes Aufenthalts im All verschiedeneKörperfunktionen beeinträchtigt. Die dabeigewonnenen Daten sollen unter anderemhelfen künftige Lebensmittellieferungenangemessen zu planen, damit nicht zu vielund nicht zu wenig Fracht befördert wird.MSL (Material Science Laboratory –Labor für Werkstoffkunde)Das MSL ist eine europäische Anlage, inder Materialien unter Mikrogravitationerhitzt und gekühlt werden können.Das ATV liefert eine Kartusche (SampleCartridge Assembly, SCA) mit einerAluminiumlegierung, die Temperaturenvon etwa 900  °C ausgesetzt werdensoll. Zurück auf der Erde werdenWissenschaftler die Proben analysierenund Möglichkeiten untersuchen, dieseLegierung industriell zu nutzen.ESA
  18. 18. 18Der große Raumtransporter nähert sich mit einer Reihevordefinierter Manöver langsam an die Raumstationan und durchläuft dabei mehr Missionsphasen als diemeisten anderen Raumfahrzeuge. Ausgestattet miteigenen Flugkontroll- und Antriebssystemen manövriertdas ATV Albert Einstein auch in kritischen Phasenautonom und kann bei Bedarf für bis zu drei Wochen inder Freiflugphase verbleiben.Da Weltraumschrott den Erfolg der Missiongefährden könnte, verfolgt die Flugkontrolle im ATV-Kontrollzentrum (ATV-CC) in Toulouse, Frankreich,ständig die Raumüberwachungsdaten, um möglicheGefahrenquellen aufzuspüren. Besteht die Gefahr, dassDas ATV Albert Einstein dockt automatisch an der ISS an, während beide Objekte die Erdemit rund 28.000 km/h umkreisen. Dabei muss das ATV ein Zielfeld treffen, das nichtgrößer ist als ein Autoreifen.→ DER WEG ZUM ZIELDie Flugbahn zur Raumstationein Objekt Albert Einstein trifft, wird automatisch eineneue Flugbahn berechnet. In der Freiflugphase könnenSonneneruptionen die robuste Software des ATV nichtstören.ATVs sind sehr sicher konzipiert und lassen sich ebensosicher bedienen. Dabei sind die ISS und die Menschen anBord durch mindestens drei Sicherheitssysteme jederzeitgeschützt. Bei kurzfristig auftretenden Problemenkönnen der Computer des ATV, die Bodenkontrolle inToulouse und die Astronauten auf der ISS die Annäherungabbrechen und das Raumfahrzeug auf eine sichereFlugbahn ablenken.ESA/NASA
  19. 19. ↑ Auf den letzten 250 Metern vor dem Andocken an derISS aktiviert das ATV vier optische Sensoren↑ Das Foto zeigt, wie sich die Entfernung zwischen ATVund ISS in der Andockphase mit einem„Entfernungsmesser“ aus Kunststoff bestimmen lässt↑ Daumen hoch! Der Kosmonaut Oleg Kononenko undder ESA-Astronaut André Kuipers freuen sich über daserfolgreiche Andockmanöver des ATV Edoardo Amaldi↑ Der ESA-Astronaut Paolo Nespoli entfernt denKopplungsstutzen, um Zugang zur Luke des ATVJohannes Kepler zu bekommenESA/NASAESA/NASAESA/NASAESA/NASA19
  20. 20. 20Die kritischen Phasen einer ATV-MissionEine Frage des AntriebsDas ATV verfügt über das komplexeste Antriebssystem,das je von der ESA konzipiert und im All eingesetztwurde. Seine Triebwerke bringen es nicht nur auf denWeg zur Raumstation, sondern am Ende der Missionauch wieder auf den Weg zurück. Nach dem Andockenkann das europäische Raumfahrzeug zum einen die ISSbei der Positionierung und Bahnanhebung unterstützenund zum anderen Ausweichmanöver durchführen, wennGefahr durch Weltraumschrott droht.Bahnkorrekturen der ISS sind gerade in der erwartetenPeriode verstärkter Sonnenaktivitäten im Jahr 2013essenziell. Während dieser Zeit erhöht sich der Druck indemBereichderAtmosphäre,indemsichdieISSbefindet.Dies führt zu einem stärkeren Strömungswiderstand,den das ATV Albert Einstein durch die Bahnanhebungaktiv kompensiert.Das Antriebssystem des ATV funktioniert nahezuautomatisch und einige Triebwerke sind während dergesamten Mission in Gebrauch. Die Leermasse desAntriebssystems beträgt 1,5 Tonnen. Es umfasst 32Triebwerke, 68 elektrische Ventile, 84 Drucksensorensowieknapp200TemperatursensorenundHeizelemente.Für den Antrieb des ATV Albert Einstein ist einegroße Menge an Treibstoff erforderlich. So bestehtseine Hauptnutzlast aus über drei Tonnen Treibstoffunterschiedlicher Art. Von allen Frachtern, die die ISSbesuchen, fasst das ATV die größte Treibstoffmenge.StartDieTrägerraketeAriane5startetvomeuropäischen WeltraumbahnhofKourou in Französisch-Guyana. Siewiegt 760 Tonnen. Das Zeitfensterfür den Start beträgt 15 Tage.Trennung von derTrägerraketeRund eine Stunde nach dem Starttrennt sich das ATV Albert Einsteinvon der Raketenoberstufe undwird von seinem leistungsfähigenNavigationssystem auf eineFlugbahn zur Annäherung an dieRaumstation geführt.FreiflugphaseEin Startracker (Sternsensor)berechnet anhand unterschiedlicherSternenkonstellationen die Richtungund kalkuliert mithilfe eines GPS-Empfängers die Position. DieFreiflugphase dauert mehrere Tage.ESA–S.Corvaja
  21. 21. 21TreibstoffeTreibstoff für ISS-Bahnkorrekturen (2.380 kg) für:• Positionskontrolle• Beibehaltung der ISS-Umlaufbahn• ISS-Ausweichmanöver wegen WeltraumschrottTreibstoff zum Nachtanken (860 kg) für die ISS, sodass sie auch dann Manöver zur Positionierungund Bahnanhebung ausführen kann, wenn keinRaumfahrzeug angekoppelt ist. Dieser Treibstoffwird in die Tanks im Sarja-Modul umgefüllt.Frühphase der AnnäherungMittels einer präzisen Abfolge vonTriebwerkzündungen erreicht AlbertEinstein einen Haltepunkt rund 30km von der ISS entfernt.Von dort ausführt es eine Reihe von Manövernzur relativen Positionierung undAnnäherung an die ISS aus.AnnäherungAuf den letzten 250 Metern aktiviertdas hochmoderne automatischeAnnäherungssystem des ATVdie augenähnlichen Sensorendes Videometers, um Abstand,Geschwindigkeit und Richtung zumKopplungselement des russischenModuls „Swesda“ zu berechnen.KopplungDer zwanzig Tonnen schwereFrachter führt das Andockmanöveran die Internationale Raumstationselbsttätig auf weniger als 6Zentimeter genau aus. Insgesamtdauert die Annäherungsphase etwadreieinhalb Stunden.
  22. 22. 22→ TEAMGEISTBereits zwei Monate nach dem Ende der Mission vonEdoardo Amaldi waren die Verantwortlichen im ATV-Kontrollzentrum schon wieder mit der Vorbereitung undSimulation der Ablaufszenarien für die Nachfolgemissionbeschäftigt. Das ATV-Kontrollzentrum befindet sichauf dem Gelände der französischen RaumfahrtbehördeCNES in Toulouse, Frankreich, und ist zuständig für dieFlugkontrolle und die Koordination der Ressourcen aufdem Boden. Das ATV wird im Auftrag der ESA von einemeuropäischen Konsortium unter der Führung der EADS-Tochter Astrium entwickelt und gebaut.ATV-BodenkontrolleDas ATV Albert Einstein navigiert selbstständig zur ISS und dockt dort an. Dennoch kommtes nicht ganz ohne Unterstützung von der Erde aus. Während der gesamten Mission wirdes permanent vom ATV-Kontrollzentrum (ATV-CC) überwacht, dessen Team rund um dieUhr eng mit den anderen Kontrollzentren in Russland und den USA zusammenarbeitet.StartbasisKourou, Französisch-GuayanaNASA-KontrollzentrumHouston, USAATV-KontrollzentrumToulouse, FrankreichRussisches KontrollzentrumKoroljow, RusslandWährend der aktiven Phasen einer ATV-Mission, alsovom Start bis zum Ankoppeln und später vom Abkoppelnbis zum Wiedereintritt, sind 60 Personen ausschließlichmit der Steuerung aller Abläufe beschäftigt. Über5.000 Befehle können an das ATV geschickt werden,das seinerseits bis zu 35.000 Telemetrieparameterübertragen kann. Ein so umfangreicher Datenaustauscherfordert mehrere Telekommunikationssystemesowie eine ständige Kommunikation zwischen demATV-Kontrollzentrum, den Missionskontrollzentren inHouston und Moskau sowie der ISS selbst.
  23. 23. 23Das ATV ist als einziges Raumfahrzeug, dasdie ISS besucht, das Werk eines trilateralenTeams. Die Koordination ist nicht einfach,aber es ist etwas Besonderes in Bezug aufdie ISS und eine Ehre für uns alle. Beikomplexen Projekten wie dem ATV entwickeltman automatisch eine starke, grenzüber-schreitende Teamkultur. Ich bin immerwieder begeistert von der schierenMotivation des Teams.Alberto Novelli, Missionsleiter für das ATV-4Beim ATV-Projekt hatten wir die Möglichkeit,gemeinsame Strategien für die Konzeption, den Bauund die Steuerung dieses komplexen Raumfahrzeugszu entwickeln. Die enge Zusammenarbeit zwischenIngenieuren und Teams aus verschiedenen Kulturenwar eine unbezahlbare Erfahrung und beweist, dassgemeinsame, komplexe Projekte in der bemanntenExploration des Weltraums möglich sind.Vladimir DaneevLeiter des ATV-Programms beim russischenRaumfahrtkonzern RKK EnergijaDer trilaterale Charakter des Projekts − drei beteiligteWeltraumorganisationen, drei verschiedene kulturelle Hintergründe− sorgt dafür, dass man Probleme aus drei verschiedenenBlickwinkeln betrachtet. Man lernt, vorgefasste Meinungen fallenzu lassen, und bekommt gleichzeitig mehr Chancen, alternativeLösungen zu finden. Man bleibt aufgeschlossen.Jerry JasonLeitender Flugdirektor für das ATV-4 bei der NASAESA/CNES–S.Girard
  24. 24. 24Als Biologin war ich sehr beeindruckt,als ich das ATV zum ersten Mal imReinraum zu sehen bekam. Die guteAtmosphäre im Team macht dieStartkampagnen zu einer wahrenFreude. Die Meinung von uns Expertenfindet immer Gehör.Stephanie RaffestinMikrobiologinWir sorgen dafür, dass alle ATV-Systeme wie geplantfunktionieren. Damit stellen wir den Erfolg der Missionsicher. Wir lernen jedes Detail des ATV kennen. Ich binbegeistert davon, wie das ATV aus dem Nichts entstehtund dann als komplexes Raumfahrzeug ins Weltallfliegt. Und wenn es darum geht, Lösungen zu finden,so geschieht das im Team mit Fachleuten der ESA, dereuropäischen Industrie und der ISS-Partner.Sonia FerrerProduktkontroll- und SicherheitsingenieurinIch arbeite schon seit Jahren am ATV-Projekt mit.Es ist ein Teil von mir, ich kann nicht einfachabschalten. Unser Team ist das erste, das sichmit Problemen auseinandersetzt und Lösungensucht. Wir arbeiten streng nach Vorschrift undüberprüfen jeden Ablauf zweimal. Der Drucksteigt noch, wenn das ATV erst auf dem Weg insWeltall ist − dann muss man jede Anomalieumgehend in den Griff bekommen.Eric Joseph-GabrielPrüfingenieur für das integrierte AvioniksystemDas ATV-Team ist etwas Besonderes. Als ichzum Team dazustieß, sagte jemand zu mir: „Dasist das beste Team, mit dem ich je gearbeitethabe.“ Und heute kann ich bestätigen, das warkein leeres Gerede. Es gibt einen ausgeprägtenSinn für Kooperation und es ist zutiefstbefriedigend, zusammen mit den ISS-Partnernan diesem wunderbaren Abenteuer mitarbeitenzu dürfen.Adam WilliamsLeiter des Trainings- und SimulationsprogrammsESA/NASA
  25. 25. 25→ ENDE DER MISSIONWährend der Frachter an die ISS angekoppelt ist, entlädtihn die Besatzung nach und nach und ersetzt dasgelieferte Material durch flüssigen und trockenen Abfall,um auf der ISS mit ihrem begrenzten Raum etwas Platzzu schaffen. Wenn die gesamte Fracht umgeladen istund die Bahnanhebungsmanöver abgeschlossen sind, istAlbert Einstein zum Abkoppeln bereit.Der Rückflug beginnt mit der Reaktivierung der Avionik-und Flugkontrollsysteme. Die Besatzung versiegelt dieLuke. Strom- und Datenkabel werden getrennt und AlbertEinstein koppelt sich per Bodenbefehl von der ISS ab.Dann manövriert das ATV mithilfe von Steuerdüsenrückwärts und weg von der ISS. Nach etwa 24 Stundenbringen die Triebwerke das Raumfahrzeug auf einemsteilen Flugwinkel abwärts, sodass es auseinanderbrichtund über einem menschenleeren Teil des Südpazifikrisikolos verglüht.AbfallentsorgungFür bis zu sechs Monate fungiert das ATV Albert Einstein als zusätzliches Modul der ISS.Nach Abschluss der Nachschubmission verlässt es die ISS mit bis zu sechs Tonnen Abfall.Sein letzter Reiseabschnitt ist der kontrollierte Wiedereintritt in die Erdatmosphäre imHerbst 2013, bei dem es verglüht.ESA–D.Ducros
  26. 26. ATV Georges LemaîtreDer nächste und letzte Raumtransporterder ATV-Familie der ESA ist nachdem belgischen Astronomen undKosmologen Georges Lemaître benannt.Er entdeckte mehrere Lösungen fürEinsteins Relativitätsgleichungen, diedas Universum als expandierend undnicht als statisch beschreiben, und gabdie erste auf Beobachtungen beruhendeSchätzung der Hubble-Konstanteab. Seine Theorie wurde später alsUrknalltheorie bekannt.Das ATV Georges Lemaître soll 2014starten und könnte bei der Entwicklung von Systemenfür Rendezvous mit nicht steuerbaren Objekten wieWeltraumschrott oder Asteroiden eine Rolle spielen.Außerdemwirdesvielleichtauchals„Prüfstand“füreineReihe von Prototypen optischer Zielführungssystemedienen, bestehend aus einer Infrarotkamera für langeDistanzen und einem 3D-Bildsensor für kurze Distanzen.Ein Genie aus Belgien und der Beginnder ZeitAls Georges Lemaître 1894 im belgischen Charleroigeboren wurde, glaubten die meisten Wissenschaftler, dasUniversum sei unendlich alt und in seinem generellenAufbau konstant. Georges Lemaître jedoch – Astronom,Professor der Physik und katholischer Priester – stellte dieTheorie auf, das Universum habe einen klar definiertenAnfang. Masse und Energie seien zu diesem Zeitpunkt ineiner Singularität konzentriert gewesen. Damit hatte erdie Urknalltheorie formuliert.Georges Lemaître trug sein Leben lang zum Fortschritt derWissenschaft bei. Er studierte die kosmische Strahlungund arbeitete am Dreikörperproblem, also der Berechnungder Bahnen dreier sich gegenseitig anziehender Körper imRaum. Georges Lemaître starb 1966 im Alter von 71 Jahrenin der belgischen Stadt Löwen.5KatholiekeUniversiteitLeuven26→ WAS KOMMT ALS NÄCHSTES?
  27. 27. Blick in die ZukunftESA–S.CorvajaESA–D.DucrosServicemodul der ESARaumschiff Orion der NASADas ATV wird nach dem Ende seinerNachschubmission zur ISS weiterleben. Denn dieESA arbeitet bereits an einem Nachfolger, einemauf dem ATV basierenden Servicemodul zurUnterstützungvonOrion,einemneuartigenKonzeptder NASA für ein bemanntes Raumfahrzeug. Diesessoll Astronauten den bisher weitesten Vorstoß inden Weltraum ermöglichen.Die Bereitstellung dieses Servicemoduls ist derletzte ausstehende Beitrag der ESA zum ISS-Programm. Damit eröffnet die ESA ein neuesKapitel internationaler Zusammenarbeit beider Erforschung des Weltraums jenseits derErdumlaufbahn.Beim Servicemodul handelt es sich um dieerste Kooperation von ESA und NASA an einembemanntenTransportschiff.EswerdenTechnologienzum Einsatz kommen, die vom ATV abgeleitetsind. Europa stellt damit einmal mehr seineZuverlässigkeit als Partner in einem internationalenRaumfahrtprogramm unter Beweis. Im Rahmen desProjekts werden hochqualifizierte Arbeitsplätze ineinem innovativen Sektor entstehen und das Projektwird darüber hinaus künftigen Weltraummissionenden Weg ebnen.27
  28. 28. 28An ESA Human Spaceflight and Operations productionCopyright © 2013 European Space AgencyCONTACTeSA/eStecCommunication office+31 71 565 3009hsocom@esa.int

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