FLUG REVUE März 1979: Spacelab wird vorbereitet

SPACELAB IM EINSATZ

Europas Raumlabor auf dem Weg ins Weltall

In diesem zweiten Teil über das europäische Weltraumlabor Spacelab (Teil 1 in FR 2/79 S. 41) geben wir einen Überblick über das weitgespannte Anwendungsspektrum und zeigen einige Zukunftsaspekte sowie den Stand der Entwicklung. Ob hier allerdings Wunsch zu Wirklichkeit wird, wird in den nächsten Jahren und Jahrzehnten offenkundig.

Wenn sich ein Kunde mit der Absicht trägt, das europäische Weltraumlabor Spacelab in Anspruch zu nehmen, muß er zunächst entscheiden, ob er einen Platz im bemannten Modul oder auf der Palette benötigt. Das hängt natürlich in erster Linie von der Art des Experiments bzw. von dessen relativer Eigenständigkeit ab. Zur Klärung dieser Frage kann er sich z. B. an ERNO wenden und Informationen oder detaillierte Beratung erhalten. Er kann seinen
Versuch aber auch komplett von Firmen, die sich mit Raumfahrt befassen, wie z. B. ERNO, MBB, Dornier oder anderen, entwickeln und vorab betreuen lassen.

Ist das Experiment soweit gediehen, wird es zur eigentlichen „Integration" gebracht, die entweder bei ERNO in Bremen oder bei der NASA erfolgt. Integration bedeutet: Einbau in den Regalschrank (Back), sofern das bemannte Modul beansprucht werden soll. Durchtesten der entstehenden Anschlußstellen, Verträglichkeitstests usw. Diese Untersuchungen werden aber nicht im Spacelab direkt betrieben, sondern durch Simulatoren abgewickelt. Die Paletten-Integration läuft entsprechend ab.

Daran anschließend kommt der komplette Experimentenzug zum Kennedy Space Center der NASA, wo die Racks in das Zylindermodul eingefahren werden und das gesamte Spacelab in den Space Shuttle Orbiter montiert wird. Nun steht dem Start ins Weltall nichts mehr im Wege. In der Erdumlaufbahn angekommen, werden die Ladeluken der Raumfähre geöffnet. Die Nutzlast-Experten, die zuvor natürlich mit den Experimenten vertraut gemacht wurden, steigen in das Labor, das im Orbiter verankert bleibt, und das Forschungsprogramm kann beginnen.

Nach dessen Beendigung (Flugdauer zunächst sieben Tage) werden die Ladeluken wieder geschlossen. Der Orbiter kehrt im Gleitflug zur Erde zurück, das Experiment wird ausgebaut und dem Kunden zur Auswertung übergeben. Nach Wartung und Überholung des Labors und des Orbiters kann die nächste Experimentenfolge gestartet werden.

Spacelab-Nutzung

Um sich eine ungefähre Vorstellung von der Vielseitigkeit der möglichen Anwendung des Spacelab machen zu können, muß man sich vor Augen führen, daß das gesamte Labor nicht nur in den klassischen Bereichen Weltraumforschung und Erderkundung - die ja auch mit Hilfe von Satelliten abgedeckt werden können, wenn auch in wesentlich eingeschränkter Form - sondern z. B. in hervorragender Weise in der Werkstoffkunde (speziell in der Materialforschung) Anwendungsmöglichkeiten bietet: Es stellt ein komplettes Labor dar, das in puncto Ausstattung mit einem Erdlabor durchaus vergleichbar ist. Nur bietet es eben die unschätzbaren Vorteile der Schwerelosigkeit und des Hochvakuums. Gerade dies läßt die Wissenschaftler auf völlig neue Erkenntnisse bei der Werkstoff-Herstellung und -Verarbeitung hoffen, die nur unter den genannten Weltraumbedingungen optimal erzielt werden können.

Und noch ein weiterer interessanter Nutzungsaspekt kommt in Betracht: der der Testplattform. Sowohl die Palette als auch das bemannte Modul erlauben es, Geräte aufzunehmen, die in späteren kommerziellen und wissenschaftlichen Satelliten zur Anwendung kommen sollen und im Spacelab schon im voraus auf ihre Tauglichkeit bzw. Funktion hin geprüft werden können. Dies verbilligt die spätere Anwendung und kann zu erheblich gesteigerter Zuverlässigkeit der Satelliten führen, da alle Schwachstellen vorher erkannt und ausgemerzt werden können.

Nicht zu vergessen ist ferner die medizinisch-biologische Nutzung. Einer der Hauptvorteile gegenüber Satelliten ist die Möglichkeit der direkten Überwachung und Steuerung der Experimente, da das Modul ja bemannt ist. Ferner kann eine Vielzahl verschiedener Experimente unterschiedlicher Größe mitgeführt werden, so daß ein sehr breit gestreuter wissenschaftlicher Nutzen erzielbar ist.

Da die Experimente wieder auf die Erde zurückgebracht werden, können sie für eventuelle weitere Einsätze wiederverwendet werden, was ebenfalls zu Kostenersparnissen führt. Dies trifft z. B. auf spezielle Schmelzöfen zu.

Die erste Spacelab-Mission soll - bestehend aus einem bemannten Langmodul und einer Palette zum einen das Funktionieren des ganzen Systems unter Beweis stellen, zum anderen aber auch aufgrund der Vielzahl der sich an Bord befindlichen Experimente eine Reihe technologischer und wissenschaftlicher Daten erbringen. Sie wird gemeinsam von der ESA und der NASA durchgeführt. Daneben sind auf europäischer Seite zunächst vier weitere Einsätze in der konkreten Planung:
* D 1 und DM 1 mit den Wissenschaftsbereichen Materialforschung, Werkstoff-Verfahren im Weltraum, Biomedizin und Raumfahrttechnik,
* DM 2 als erdorientierte Mission und
* D 4 für die Erforschung des fernen Weltraumes.

Die erste und die letzte Mission werden von der Bundesregierung durchgeführt, die beiden anderen von der ESA.

Pilot-Projekte

Zur Vorbereitung dieser Einsätze haben unter anderem die Bundesregierung und ERNO verschiedene Pilot-Projekte durchgeführt bzw. geplant. Eines davon ist das TEXUS-Programm (Technologische Experimente unter Schwerelosigkeit). Dabei handelt es sich um materialwissenschaftliche und technologische Versuche, die mit Hilfe von Höhenforschungsraketen des Typs Skylark in Kiruna in Schweden durchgeführt werden und bei denen während des Parabelfluges eine ca. sechsminütige Schwerelosigkeit erreicht werden kann, während der das Experiment völlig autonom abläuft. Nach der Fallschirmlandung wird es geborgen und ausgewertet.

Die so gewonnenen wissenschaftlichen Erkenntnisse können für die Vorbereitung und Optimierung der eigentlichen Spacelab-Experimente herangezogen werden. Eine Erweiterung soll das TEXUS-Programm durch das Projekt MAUS (Materialwissenschaftliche autonome Experimente unter Schwerelosigkeit) erfahren. Hierbei werden in Kleincontainern Nutzlasten bei den ersten Space Shuttle-Flügen mit in den Weltraum genommen. Sie arbeiten - ähnlich wie bei TEXUS-ebenfalls autonom und sind an den Seitenwänden des Orbiters befestigt. Die maximale Nutzlast-Kapazität dieser Container liegt bei 91 kg. Dies bringt gegenüber TEXUS den Vorteil der längeren Schwerelosigkeit (bis zu sieben Tage) und der größeren Kapazität.

Zukunftsaspekte

Die sich jetzt in der konkreten Planung befindlichen Spacelab-Missionen stellen nach Meinung und Hoffnung der beteiligten Stellen noch nicht das Ende des ganzen Unternehmens dar, sondern erst den Anfang einer langen Kette. Ein erster Schritt in Richtung auf eine solche Einsatzausdehnung wäre die sogenannte Solar Power Station, da die jetzt zur Verfügung stehende Energie aus dem Orbiter stark limitiert ist und daraus Schwierigkeiten bei energie-intensiven Experimenten entstehen könnten. Eine solche Station würde aus paarweise angeordneten Sonnenzellen-Kollektoren bestehen und bis zu 25 kW zusätzlicher Leistung bringen.

Weitere mögliche Schritte bestehen in der zeitlichen Ausdehnung der Missionen über 15, 30 oder 90 Tage bis hin zu Permanent-Stationen, die dann natürlich als „Freeflyer", also losgelöst vom Orbiter, fungieren würden. Sie könnten aus einer Reihe bemannter Moduln zusammenge setzt sein, von denen eines oder mehrere als reine Wohn-Einheiten ausgerüstet wären, da die psychologische Belastung der Besatzung ohne solche Ruheräume zu groß würde.

Zunächst kommen allerdings wohl eher kombinierte Wohn-/ Arbeits-Einheiten in Betracht, die für kürzere Einsätze (bis 15 oder 30 Tage) und bei relativ kleiner Mannschaft (bis zu vier Wissenschaftler) noch akzeptabel sind. Erst bei ausgedehnteren Missionen müßte eine Trennung Wohnen-Arbeiten erfolgen. Tatsächlich arbeitet man bei ERNO schon ausführlich an solchen Wohneinheiten, die auf dem Spacelab-Modul basieren. Sie könnten im Einsatz praktisch beliebig gekoppelt werden. Auch andere Einheiten wären auf dieser Basis denkbar, wie z. B. eine Werkstatt, das Modul als Montageplattform oder eine medizinische Einheit. Bei der Auslegung der Habitat-Stationen griff man auch auf Erfahrungen mit Skylab zurück.

Für die fernere Zukunft sehen die Wissenschaftler und Techniker sogar schon riesige Raumstationen mit mehreren Kilometern Ausdehnung voraus, deren Grundlage Variationen des bemannten Spacelab-Moduls wären.

Stand der Entwicklung

Bis zu solchen Anlagen müssen allerdings noch zahlreiche Probleme technischer, finanzieller und nutzungsseitiger Art überwunden werden. Der derzeit aktuelle Stand der Entwicklung weist wesentlich kleinere und erdnähere Dimensionen auf: Nach der Verschiffung der ersten Hardware - der Palette als Ingenieur-Modell - an die NASA, die Ende Dezember 1978 erfolgte, steht als nächstes die Ablieferung des Ingenieurmodells des bemannten Moduls bevor. Sie ist für den 18. April 1980 vorgesehen. Beide Systemteile sind aber noch nicht für den eigentlichen Spacelab-Einsatz gedacht, sondern dienen bei vorangehenden Space Shuttle-Flügen als Testnutzlasten und zwar unter anderem auch in tragender Funktion, indem sie Testgeräte für diese Flügeaufnehmen.

Erst die sogenannte „Flight Unit", also die Flugeinheit, deren Ablieferung am 4. Juli 1980 ansteht, wird dann voll als Labor eingesetzt. Der Start dieses vorläufigen Spacelab-„Höhepunktes" soll im August 1981 erfolgen. Inwieweit sich die neuerlichen Probleme mit der Kraftstoffpumpe der Orbiter-Haupttriebwerke allerdings auf diese Terminplanung auswirken, bleibt abzuwarten. Spacelabseitig jedenfalls steht der Zeitpunkt derzeit nicht inFrage.

Ein weiterer noch nicht geklärter Faktor ist das Spacelab 2 (SL-2). Ober dieses zweite Labor der Spacelab-Reihe hat ERNO der ESA ausführliches Material übermittelt und befindet sich gegenwärtig mit der europäischen Behörde in Detailverhandlungen bezüglich der weiteren Abwicklung. Auch die NASA - letztlich der Käufer - scheint die Anschaffung eines zweiten Labors für notwendig zu halten, da in deren Finanzbudget schon die Gelder für die langfristig zu beschaffenden Teile für SL 2 enthalten sind. Man ist daher bei den beteiligten Stellen sehr zuversichtlich, daß es zu einer Realisierung dieses Folgeprojektes kommt. Eine Entscheidung darüber wird bis spätestens zum Herbst oder bis Ende dieses Jahres erwartet.
Text: Odilo Mühling

Letzte Änderung: 8 April 2004

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