Experimente von Forschern – und Kindern – für die Horizons-Mission des deutschen ESA-Astronauten Alexander Gerst fliegen gerade im Cygnus zur Internationalen Raumstation ISS.
Die Experimente befinden sich in dem privaten Transporter, der an Bord einer Antares-Rakete von Orbital ATK am 21. Mai 2018 um 10:44 Uhr mitteleuropäischer Sommerzeit (04:44 Uhr Ortszeit) von Wallops Island, Virginia (USA) zur ISS gestartet ist.
Cygnus fliegt im Auftrag der NASA
Der private Raumfahrtanbieter baut mit Cygnus den derzeit größten privaten Frachter für die ISS und hat einen Vertrag mit der NASA zur Versorgung der ISS über insgesamt 30.000 kg. So soll Cygnus nach sieben Wochen ca. 3.200 kg Müll von der Raumstation aufnehmen und abdocken. Cygnus ist bei diesem Flug zum ersten Mal mit einem neuen Kommunikationssystem unterwegs, das der Hersteller als Common Communication for Visiting Vehicles (C2V2) bezeichnet.
Cygnus soll am 23. Mai um 23:20 Uhr (MEZ) an die ISS andocken. Gerst soll am 06. Juni 2018 mit einer Sojus-Rakete vom Startplatz Baikonur zur Mission Horizons zur ISS starten und bis zum 13. Dezember auf der Raumstation stationiert sein. „Alexander Gerst hat bei dieser Mission eine ganz besondere Aufgabe“, erklärt Volker Schmid, Horizons-Missionsmanager im Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR). „Er wird als erster Deutscher und zweiter Europäer von Anfang Oktober bis Mitte Dezember als Kommandant für die Raumstation und ihre Besatzung verantwortlich sein.“
Kinder reichen wieder Experimente ein
Eine Experiment-Idee einzureichen für die Forschungen an Bord der Internationalen Raumstation – dazu hatte Alexander Gerst gemeinsam mit dem DLR die Maus-Zuschauer aufgerufen. Von den vielen spannenden Vorschlägen, die von den Kindern eingereicht wurden, soll nun folgende Experimentfrage beantwortet werden: Kann man auf der ISS eine mit Luft angetriebene Mini-Rakete fliegen lassen? Um zu klären, ob das Experiment auch im Weltraum durchgeführt werden kann, wurde es vorab beim DLR getestet. Als Materialien sollen nur Dinge verwendet werden, die ohnehin auf der ISS vorhanden sind.
Als „Rakete“ wird daher eine der Plastikspritzen verwendet, welche die Astronauten für Experimente verwenden. Diese wird mit einer zerkleinerten Brausetablette und Wasser gefüllt, so dass sich Sprudel bildet und sich ein Gasdruck aufbaut. Ist dieser Druck hoch genug, kann die Rakete starten. Damit dieses Mini-Geschoss kontrolliert durch den Raum fliegt, wird an der Spritze ein Kunststoff-Röhrchen befestigt, durch das eine Schnur geführt wird. Entlang der aufgespannten Schnur kann die Rakete dann sicher durch die Raumstation gleiten. Als zusätzliches Mini-Experiment will Alexander Gerst testen, ob man sich mit Schwimmbewegungen in der Schwerelosigkeit vorwärtsbewegen kann.
Planeten auf der ISS simulieren
Das Exerpiment MagVector/MFX untersucht die Wechselwirkungen des Erdmagnetfeldes mit einem variablen elektrischen Leiter. Die Anlage wurde im Rahmen der Blue-Dot-Mission im Jahr 2014 im COLUMBUS-Labor installiert und hat seither über 2.000 Betriebsstunden erfolgreich absolviert. Nun werden mit dem Experiment MFX-2 zwei neuen Sensorboxen mit jeweils 16 Sensoren eingebaut
In diese Boxen werden anschließend elf neue Materialproben eingesetzt werden, wie etwa Meteoritenstücke, die von verschiedenen Fundorten in Europa stammen. So wird MagVector zum ersten Planetensimulator auf der ISS. Mit ihm können die Wissenschaftler modellhaft Himmelskörper und deren Effekte beim Durchfliegen des Sonnenmagnetfelds simulieren. Die Proben werden vom DLR-Institut für Planetenforschung in Berlin-Adlershof wissenschaftlich betreut.
Funken um die Erde: das Experiment MacronISSta
Das Experiment MarconISSta von Wissenschaftlern am Institut für Luft- und Raumfahrt der TU Berlin analysiert die Auslastung von Funkfrequenzen weltweit. Diese Frequenzen werden benötigt, um Satelliten zu steuern oder deren Daten herunterzuladen. Die Auslastung einiger Frequenzbänder ist bereits heute so hoch, dass der Funkverkehr zunehmend gestört wird. Für die Messungen nutzt das Experiment die ARISS-Antenne auf der Raumstation, die dort im Oktober 2007 installiert wurde.
Die Daten werden in regelmäßigen Abständen an die Bodenstation der TU Berlin gesendet, wo dann erstmalig eine detaillierte Analyse der Funkfrequenzbänder schnell und aktuell erfolgen kann. So können die Wissenschaftler nicht nur ermitteln, welche Frequenzen tatsächlich belegt sind, sondern auch mögliche Störquellen erkennen. Dadurch können sowohl die Wahrscheinlichkeit von Funkstörungen besser vorhergesagt als auch ungenutzte Frequenzbänder besser eingebunden werden. In der Raumfahrt wird es dann zukünftig möglich sein, Satellitenmissionen besser zu koordinieren, während auf der Erde der Funkverkehr – etwa in Luft- und Seefahrt – verbessert werden kann.
Drahtlose Kommunikation für Weltraummissionen
Wie kann die drahtlose Kommunikation auf Weltraummissionen verbessert werden? Diese Frage wollen Wissenschaftler mit dem Technologie-Experiment Wireless Compose (Wireless Communication and Positioning Experiment) beantworten. Das Netzwerk besteht aus fünf fest installierten Sensoren, einer Basisstation, sowie zwei mobilen Sensoren für die Bewegungsverfolgung. Ab Anfang Juni soll das System im Columbus-Modul der ISS getestet werden. Während der Testphase wird auf der Erde ein Referenzsystem im DLR EDEN-ISS Gewächshaus, einem Experimentallabor in der Antarktis, betrieben werden. Entwickelt und gebaut wurde die Anlage vom DLR-Institut für Raumfahrtsysteme in Bremen.
EML: Neuartige Materialien und Bauteile
Mit an Bord ist außerdem ein wichtiges technisches Upgrade für den Elektromagnetischen Levitator EML. Dieser wurde von Alexander Gerst während seiner Blue Dot-Mission im Oktober 2014 erfolgreich im Columbus-Modul installiert und in Betrieb genommen. Mit EML werden metallische Proben in der Schwebe gehalten (elektromagnetisch levitiert), so dass sie nicht in Kontakt mit anderen Materialen kommen, und auf ihre Eigenschaften untersucht. Man vermeidet so Verunreinigungen der Schmelze, die im irdischen Labor beim Kontakt mit einem Behälter entstehen würden. Diese einzigartigen Bedingungen ermöglichen hochgenaue Untersuchungen zum flüssigen Zustand und der Erstarrung von Metallen.
Mit dem jetzt zur ISS geschickten Upgrade, das Austauschkomponenten für die Elektronik sowie ein Software-Update beinhaltet, soll die Hochgeschwindigkeitskamera von EML effizienter genutzt werden und dadurch zukünftig bis zu fünfmal mehr Experimentdurchläufe in gleicher Zeit ermöglichen. Somit erhoffen sich die Wissenschaftler noch mehr der offenen Fragestellungen zu den grundlegenden physikalischen Eigenschaften metallischer Legierungen klären zu können. Langfristig sollen diese Erkenntnisse dazu führen, neue Materialien und Bauteile für die Industrie fertigen zu können, welche leichter und stabiler sind oder gänzlich neue Eigenschaften aufweisen.
Auf den Bildern
- Start Antares-Trägerrakete: Am 21. Mai 2018 um 10:44 Uhr mitteleuropäischer Sommerzeit startete eine Antares-Rakete von Wallops Island, Virginia (USA) mit neuen Experimenten für die horizons-Mission an Bord.
- Einblick ins Herzstück der MagVector/MFX-Hardware: Im Bild sind die Vakuumpumpe und der variable elektrische Leiter zu sehen.
- Alexander Gerst am Schmelzofen der EML-Anlage: Während der Blut-Dot-Mission baute der deutsche ESA-Astronaut Alexander Gerst neue Komponenten in den Schmelzofen der EML-Anlage an Bord der ISS ein.
