Mitte Februar startet der weltweit erste vollautomatische Flug eines europäischen Raumtransporters zur Weltraumstation. Die neue Antriebs- und Steuerungstechnik könnte den Betrieb der ISS deutlich billiger machen - und auch noch bei ganz anderen Missionen zum Einsatz kommen.
Der Transporter wurde bei EADS in Bremen entwickelt. Bild: eads.net
BERLIN. Die Startvorbereitungen für den unbemannten Raumtransporter ATV (Automated Transfer Vehicle) am europäischen Weltraumbahnhof Kourou laufen auf Hochtouren: 280 Liter Trinkwasser, 1 300 Kilo Nahrungsmittel, Bekleidung, Geräte und Ersatzteile für die Besatzung der ISS sind bereits geladen. Im Februar wird der Transporter voraussichtlich zu seinem Jungfernflug starten – und eine einzigartige Premiere hinlegen: Der Transporter wird nach dem Start und der Trennung von einer Ariane 4-Rakete völlig selbstständig den Weg zur Internationalen Raumstation ISS finden und dort automatisch andocken. So etwas gab es bisher noch nie.
„Das ist eine der anspruchsvollsten technischen Herausforderungen, die wir bisher zu lösen hatten“, sagt Michael Menking, Direktor für orbitale und wiederverwendbare Systeme bei EADS Astrium in Bremen. Dort wurde das innovative Gefährt entwickelt, dem Fachleute eine große Zukunft voraussagen. „ATV ist das komplexeste Weltraumfahrzeug, das Europa je gebaut hat. Es vereint drei Geräte in einem: ein Fluggerät, einen Satellit und ein Modul einer Raumstation“, sagt Menking.
Der Transporter ist zehn Meter lang, hat einen Durchmesser von 4,5 Metern und kann 9,5 Tonnen Ladung befördern. Vier Sonnensegel mit 22 Metern Spannweite versorgen ihn während der sechsmonatigen Mission mit Energie. Im wesentlichen besteht er aus einem Antriebs- und einem Frachtmodul. Das Kunststück: Das Gefährt der Größe eines Linienbusses muss beim Andocken bis auf zehn Zentimeter genau den Anlegestutzen der ISS treffen und darf dabei maximal zehn Zentimeter pro Sekunde schnell sein.
Damit das gelingt, muss der komplexe Antrieb mit vier Haupttriebwerken und 27 Düsen hochpräzise gesteuert werden, wofür eigens entwickelte Bordrechner und eine spezielle Software sorgen. Das Programm verarbeitet die Daten der GPS-Satellitennavigation, von Radarsensoren und Laserstrahlen. Ist die Kapsel auf zwölf Meter angenähert, beginnt die Feinarbeit, für die im Wesentlichen die optischen Sensoren zuständig sind. Die Crew der ISS schaut dabei nur zu.
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Sollte etwas schief gehen, lässt sich das Manöver abbrechen und neu starten. Dafür sorgt das sogenannte „intelligente autonome Sicherheitssystem“: Es fährt den ATV bei kleinsten Abweichungen automatisch in seine letzte Position zurück und lässt ihn dort so lange verharren, bis eine Systemprüfung abgeschlossen ist. Erst dann kann ein neuer Annäherungsversuch starten. Ist das Manöver geglückt, verbinden sich alle elektrischen und mechanischen Anschlüsse sowie die Flüssigkeitsleitungen zwischen ISS und ATV – womit der Transporter zum Bestandteil der Raumstation wird.
Nachdem die Astronauten die Fracht über die Luke von einem Meter Durchmesser in die ISS entladen haben, bekommt der leere ATV-Frachter eine neue Funktion: Die leere Riesenbüchse wird zum orbitalen Müllschlucker für alte Teile und was sonst noch beim Leben im All anfällt. 6,5 Tonnen an verbrauchtem Material kann die Tonne von der ISS wegtransportieren. „Zum Abschluss seiner Mission wird der Raumtransporter von der Station abgetrennt. Beim Wiedereintritt in die Erdatmosphäre verbrennt er dann“, erläutert Menking. Müllschlucken und Müllverbrennen geschehen quasi in einem Aufwasch.
Die Entwicklung des ATV hat etwa eine Milliarde Euro gekostet. Die Europäische Weltraumorganisation Esa hat bereits sechs Raumtransporter bestellt. Es wird erwartet, dass auch die amerikanische Weltraumorganisation Nasa nach dem Ende der Shuttle-Flüge 2010 Interesse zeigt, denn die ISS muss weiter mit Teilen, Wasser, Treibstoff, Lebensmitteln und wissenschaftlichem Gerät versorgt werden.
Bislang werden dafür russische Progress-Transporter und recht teure und anfällige US-Raumfähren eingesetzt. Ein Shuttle kann neben der Besatzung zwar noch 20 Tonnen Nutzlast befördern, dafür kostet ein Start aber etwa eine Milliarde US-Dollar. Ein Progress-Flug schlägt nur mit einem Zehntel zu Buche, doch dafür gelangen mit ihm nur 2,3 Tonnen ins All. Das Euro-Vehikel schafft das Dreieinhalbfache davon und dürfte nur unwesentlich teuerer sein als ein russischer Transporter. „Neben dem Forschungslabor Columbus kann Europa mit dem ATV künftig einen wichtigen Beitrag für die internationale Raumstation leisten“, sagt Menking. Und mehr noch: Die neue Antriebs- und Steuerungstechnik ließe sich auch für andere Flüge, etwa als Teil einer Mondmission, einsetzen.
