Experiment auf der ISS Raumstation soll zum kältesten Punkt des Weltalls werden

Am Wochenende startet der private Raumfrachter Cygnus mit Nachschub zur ISS. Mit an Bord: ein Experiment, das die Raumstation zum kälteste Punkt im Universum macht.
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Darstellung eines Experimentaufbaus im Cold Atom Laboratory (CAL) der Nasa. Ein Chip und eine elektromagnetische Kammer helfen, Atome auf ein milliardstel Grad über dem absoluten Nullpunkt herunterzufrieren. Quelle: dpa
Cold Atom Laboratory

Darstellung eines Experimentaufbaus im Cold Atom Laboratory (CAL) der Nasa. Ein Chip und eine elektromagnetische Kammer helfen, Atome auf ein milliardstel Grad über dem absoluten Nullpunkt herunterzufrieren.

(Foto: dpa)

WashingtonKalt, kälter, ISS: Mit einem Eisschrank-großen Labor will die US-Raumfahrtbehörde Nasa die Raumstation zum kältesten Punkt des Universums machen. Das Cold Atom Laboratory (CAL) soll am Sonntag an Bord des privaten Raumfrachters Cygnus vom US-Bundesstaat Virginia aus zur Internationalen Raumstation ISS starten.

In dem vom Nasa-Team im kalifornischen Pasadena entwickelten, rund 83 Millionen Dollar teuren Labor befinden sich Laser, eine Vakuum-Kammer und eine Art elektromagnetisches Messer. Damit sollen Gas-Partikel auf ein milliardstel Grad über dem absoluten Nullpunkt (-273 Grad Celsius) heruntergefroren werden. Das ist kälter als in den Tiefen des Universums.

Wenn Atome so stark heruntergekühlt werden, können sie einen extremen Aggregatzustand annehmen – das sogenannte Bose-Einstein-Kondensat. Sie benehmen sich dann weniger wie Partikel, sondern eher wie Wellen. Bislang haben Wissenschaftler diesen Zustand nie bei derart kalten Temperaturen beobachten können, wie sie sie sich von CAL erhoffen – und nie in der Schwerelosigkeit.

Alkoholverbot und ein sündhaft teures Kosmos-Klo
Internationale Raumstation (ISS)
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Was macht die Besatzung eigentlich die ganze Zeit?

Ein normaler Tag auf der ISS beginnt mit einer Morgentoilette mit feuchten Tüchern, denn eine Dusche gibt es nicht. Nach einem meist bescheidenen Frühstück widmet sich die Crew der Forschung sowie der Pflege der Bordanlagen – mit der Faustregel, dass viele Arbeiten im All doppelt so lange dauern wie auf der Erde. Je nach Tagesprogramm stehen zwei Stunden Fitness auf dem Plan, etwa das Strampeln auf Standfahrrädern, um dem Muskelabbau entgegenzuwirken. Freizeit gibt es kaum während der sechs Monate im All. „Jede Sekunde ist verplant, man hechelt fast dem Plan hinterher“, sagt Kosmonaut Sergej Wolkow.

Internationale Raumstation (ISS)
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Könnten die Experimente auch ohne Crew funktionieren?

Theoretisch könnten Raumfahrer durchaus Bakterienkulturen oder Materialproben kurz zur ISS bringen und nach einigen Monaten wieder abholen. Das würde den Kritikern der Station gefallen, die die ständige Anwesenheit einer mehrköpfigen Mannschaft als überflüssig und teuer monieren. Der US-amerikanische Chef des ISS-Programms, Michael Suffredini, warnt aber vor einer längeren Abwesenheit von Raumfahrern. Immer wieder seien Probleme bei den Experimenten aufgetreten, die nur von Astronauten an Bord gelöst werden könnten. Sollte die ISS tatsächlich nach 2020 verschrottet werden, wollen die Partner aber stattdessen kleinere unbemannte Labore im All betreiben.

The Soyuz TMA-09M capsule carrying the International Space Station (ISS) crew of U.S. astronaut Karen Nyberg, Russian cosmonaut Fyodor Yurchikhin and
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Wie retten sich die Raumfahrer im absoluten Notfall?

Aus einem Brand 1997 auf der mittlerweile versenkten russischen Raumstation Mir haben die ISS-Betreiber nach eigenen Angaben viel gelernt. Die Station durchziehen mittlerweile Sprinklersysteme mit Kohlenstoffdioxid und Schaum, die notfalls Flammen löschen sollen. Zudem können Schleusen zwischen den Forschungsmodulen geschlossen werden. Als „Rettungsboote“ bei einer Evakuierung fungieren die Sojus-Kapseln, die an der Station angedockt und für die reguläre Rückkehr von Raumfahrern zur Erde gedacht sind. Der Platz ist knapp bemessen: Drei Menschen passen in eine Sojus.

Thomas Reiter in der ISS
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Alkoholverbot im All: Das ist doch nur ein Mythos, oder?

Offiziell gilt auf der ISS die Null-Promille-Grenze – zum Verdruss mancher Raumfahrer. „Zwei Gläser Wein täglich, wie bei U-Boot-Matrosen, würden das Leben an Bord komfortabler machen“, sagt etwa der Kosmonaut Salischan Scharipow. Experten warnen aber: Alkohol wirke im All viel stärker, weil der Körper in der Schwerelosigkeit Substanz abbaut. „Im Kosmos muss man alle Sinne beisammen haben“, sagt der deutsche Raumfahrer Thomas Reiter (im Bild 2006 auf der ISS). Die Alkoholregelung sei aber eher Richtlinie als Verbot. „Es gibt hin und wieder Anlässe, bei denen ein kleiner Tropfen dazu gehört...“, räumt Reiter ein.

Toilette der Internationalen Raumstation ISS
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Wie funktioniert eigentlich die Toilette an Bord der ISS?

Wegen der Schwerelosigkeit müssen Raumfahrer ihre Beine an der Toilette festklemmen. Was auf der Erde mit Wasser weggespült wird, saugt Unterdruck zunächst in einen 20-Liter-Behälter. Von dort werden die Stoffe weitergepumpt in leere Wassertanks des angedockten „Progress“-Raumtransporters, der als Müllcontainer dient. Der Frachter wird später zum Absturz gebracht und verglüht in der Atmosphäre. Das rund 14 Millionen Euro teure Kosmo-Klo der ISS kann zudem Urin zu Trinkwasser aufbereiten. Dies sei aber nur für den Notfall gedacht und bei den Raumfahrern „nicht besonders beliebt“, sagt der Ex-Chef der Raumfahrtbehörde Roskosmos, Wladimir Popowkin.

Die Erdanziehungskraft zieht die Partikel herunter, so dass Forscher sie auf der Erde bislang immer nur für Bruchteile von Sekunden beobachten konnten. Auf der ISS könnten extrem kalte Atome ihre Wellenform der Nasa zufolge bis zu zehn Sekunden lang beibehalten.

„Diese extrem kalten Atome zu erkunden könnte unser Verständnis von Materie und der fundamentalen Natur der Erdanziehung verändern“, sagte Nasa-Projektmanager Robert Thompson.

Fünf Teams von Wissenschaftlern haben Forschungen mit dem CAL angekündigt. Darunter ist auch der Physiknobelpreisträger Eric Cornell, der die Auszeichnung 2001 für frühe Forschungen zum Bose-Einstein-Kondensat erhalten hatte. Die CAL-Mission ist zunächst auf ein Jahr angelegt, könnte aber auf bis zu fünf Jahre ausgeweitet werden.

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  • dpa
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