1. Versorgung einer Raumstation

ATV bei letzten Vorbereitungen in Kourou

Um das Leben einer Besatzung in der Umlaufbahn aufrechterhalten zu können, bedarf es aufwändiger Lebenserhaltungs- und Betriebssysteme sowie ausgeklügelter Logistik. Auf der Erde sind hunderte Menschen ständig für ihre außerirdischen Botschafter tätig: in Kontrollzentren, Forschungseinrichtungen, Unternehmen sowie auf Weltraumflughäfen. Ihre gemeinsame Aufgabe: Den Außenposten der Menschheit im All regelmäßig durch entsprechenden Nachschub betriebsfähig halten.

Alle Dinge, die für das Leben der Astronauten, den Betrieb der Station und die Forschungsarbeiten nötig sind, müssen mit Transportern ins All befördert werden. Gleichzeitig fällt wie in jedem Haushalt Abfall an. Da aber in über 300 Kilometer Höhe keine wöchentliche Leerung der Mülltonnen zu erwarten ist, muss das Problem anders gelöst werden.

Was wird benötigt?

Der Gesamtbedarf zu transportierender Güter hängt von verschiedenen Parametern ab. Hierzu gehören die Anzahl der Astronauten und ihre Aufenthaltsdauer, der Bedarf an Treibstoff für die Lage- und Bahnregelung, Forschungsarbeiten, Reparaturen und die Größe der Raumstation selbst. Autark ist die Station nur im Bereich der Energieversorgung.

Durch den langjährigen Betrieb russischer Raumstationen konnten bezüglich des Logistikbedarfs wertvolle Erfahrungen gesammelt werden, die jetzt Prognosen für die ISS ermöglichen. Während die MIR-Raumstation jährlich rund zehn bis zwölf Tonnen Nachschub benötigte, rechnet man für die voll ausgebaute ISS mit 42 bis 45 Tonnen Versorgungsgütern.

Der Netto-Tagesbedarf an flüssigen, gasförmigen und festen Stoffen liegt – statistisch gesehen – bei durchschnittlich 14,6 Kilogramm pro Astronaut, wobei der größte Posten auf „Wasser“ entfällt. Für die auf der voll ausgebauten ISS ab 2009 anzutreffende sechsköpfige Besatzung würde der Netto-Jahresbedarf dann etwa 32 Tonnen betragen.

„Netto“ bedeutet, die dem System zuzuführende Nachschubmenge. Die Masse von jährlich netto 5,3 Tonnen je Crewmitglied lässt sich durch das schrittweise Schließen von Stoffkreisläufen reduzieren. Das betrifft die Wiederverwertung von Abwasser, die regenerative CO2-Filterung und die Sauerstoffrückgewinnung.
In den genannten Nachschubmengen sind keine Experimente, Forschungsgeräte, Verbrauchsgüter, Ersatzteile für regenerative Anlagen, Reparaturen sowie Treibstoffe für die Lage- und Bahnregelung enthalten.

Frachtraumschiffe: Lebensader einer Raumstation

Jules Verne wird aufgetankt

Bei den ersten experimentellen Raumstationen (Saljut 1 bis 5, Skylab) wurde alles Nötige bereits beim Start der Station ins Weltall mitgenommen. Das erlaubte jedoch nur den begrenzten Aufenthalt von Besatzungen und widersprach eigentlich dem Gedanken langfristig aktiver Außenposten im All. Mit dem Start von Saljut 6 (1977) begann das Zeitalter langlebiger Raumstationen. Sie verfügte erstmals über einen zweiten Kopplungsstutzen für Transportfrachter. Am 22. Januar 1978 dockte dort der weltweit erste Frachter Progress 1 an.

Egal ob Treibstoff, Wasser, Luft, Lebensmittel, Wäsche, Geräte oder einfach nur Post von den Lieben auf der Erde: Seit nunmehr 30 Jahren versorgen die russischen Progress-Frachter zuverlässig die Besatzungen der Raumstationen mit allem Notwendigen, seit dem Jahr 2000 gehört hierzu auch die ISS. Obwohl mehrfach modernisiert – Progress M und Progress M1 stellen bereits die zweite und dritte Generation dar – können sie nur 2,5 Tonnen Fracht zu einer Raumstation bringen.

Neue Logistik-Lösungen gefragt

Gemeinsam mit den Sojus-Raumschiffen und den US-Shuttles sichern sie so den Pendelverkehr von Menschen und Material zwischen Erde und ISS. Im Gegensatz zu den russischen Raumfahrzeugen können die US-Raumfähren auch große Strukturen und Güter ins All befördern. Speziell für den ISS-Betrieb wurden in Europa mit Leonardo, Raffaello und Donatello drei MPLM-Logistik-Module (Multi-Purpose Logistics Module) gebaut. Sie werden im Laderaum der Shuttles platziert und transportieren Versorgungsgüter, Forschungsmaterialien, Geräte und Ersatzteile unter irdischen Umweltbedingungen zur Station. Anschließend können mit ihnen Güter unterschiedlichster Art – Experimente, Proben, recycelbare Geräte – zur Erde zurückgebracht werden.

Doch dieser zweite Versorgungsstrang der ISS endet mit Stilllegung der Shuttle-Flotte in diesem Jahr. Dann müssen neue Logistiklösungen gefunden werden. Eine davon ist das ATV, die zweite der ähnlich aufgebaute japanische Transporter HTV, der bereits zweimal zum Einsatz kam.

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