Sonstige

ATV Johannes Kepler beim automatischen Andocken an ISS © NASA 2011

Bis 2014 werden bei Astrium in Bremen noch zwei weitere ATV-Raumtransporter gebaut und mit einer Ariane 5 ES Rakete vom europäischen Weltraumbahnhof Kourou (Französisch–Guayana) in eine Umlaufbahn um die Erde geschickt.

Die Ariane 5 ist eine zweistufige Trägerrakete, die aus einer Hauptstufe mit zwei Boostern und einer Oberstufe besteht, wobei die Oberstufe immer die Nutzlast ins Weltall bringt. Etwa acht Minuten nach dem Start wird die ausgebrannte Hauptstufe der Rakete abgesprengt und die Oberstufe gezündet. Nach einer ballistischen Flugphase von ca. 45 Minuten zündet die Oberstufe ein zweites Mal und setzt das ATV nach weiteren 15 Minuten in einer Erdumlaufbahn in Höhe von 260 Kilometern ab.

Die vier Sonnensegel mit einer Spannweite von 22 Metern werden ausgefahren, die Triebwerke gezündet, alle Bordsysteme geschaltet. Die Solarkollektoren liefern Strom bis zu 4800 Watt und sichern die Energieversorgung während der gesamten Mission.

Das Antriebssystem des ATV setzt sich aus vier Haupttriebwerken mit je 490 Newton Schub und 28 Steuerdüsen mit je 220 Newton Schub zusammen. Die Flugsteuerung wird von der ATV-Software, die auf in Bremen entwickelten, fehlertoleranten Computern installiert ist, übernommen. In acht Treibstofftanks kann das ATV bis zu sieben Tonnen Treibstoff an Bord nehmen.

Mit eigenem Navigationssystem, das GPS-gestützt ist, fliegt das ATV zur ISS. In einer Entfernung von 250 Metern wird das Navigationssystem auf optische Relativnavigation umgeschaltet und das ATV navigiert nun mit optischen Sensoren.

Nach Freigabe durch die Bodenstationen nähert sich das ATV der ISS bis auf zwölf Meter und steuert mit einer relativen Geschwindigkeit von höchstens zehn Zentimetern pro Sekunde den Docking-Adapter der ISS an, während das ATV und die ISS mit einer Geschwindigkeit von 28.000 Kilometern pro Stunde die Erde umkreisen.

Die Andocksonde des ATV hat einen Durchmesser von 15 Zentimetern und muss einen Trichter mit einem Durchmesser von 90 Zentimetern am russischen Swesda-Modul der ISS erreichen, um vollautomatisch andocken zu können.

ATV Johannes Kepler angedockt an ISS Foto © NASA 2011 (Spaceflight Discovery)

Danach werden alle elektrischen und mechanischen Anschlüsse und Flüssigkeitsleitungen zwischen ISS und ATV automatisch verbunden. Durch eine Ladeluke mit einem Durchmesser von einem Meter wird das ATV von Astronauten entladen.

Zur Fracht des ATV Johannes Kepler gehörten zum Beispiel Treibstoff für die ISS, Wissenschaftliche Experimente (Geoflow II), Ersatzteile, Atemluft, Wasser, Stickstoff, Lebensmittel, Kleidung, Post, Mitbringsel für die jeweils sechs Astronauten der ISS.

„So etwas wie das europäische ATV aus Bremen hat derzeit keine andere Raumfahrtnation zu bieten“; sagt Dr. Menking und weist darauf hin, dass nur das ATV autonom und voll automatisch andocken kann.

Nach Ausmustern der amerikanischen Space Shuttle Flotte im Jahre 2011 haben die Russen mit ihren Sojus-Kapseln den Transfer der Astronauten zur und von der ISS übernommen, während die Europäer, Japaner und Russen mit ihren Raumtransportern die Versorgung der ISS sicherstellen. Das ist eine logistische und technologische Meisterleistung, die vom ATV Kontrollzentrum in Toulouse in Kooperation mit den ISS- Kontrollzentren Houston/Texas und Moskau koordiniert und überwacht wird.

„Bremen ist das Zentrum für bemannte Raumfahrt in Europa. Diese Entwicklung hat der Bremer Senat schon frühzeitig durch entsprechende Infrastrukturmaßnahmen unterstützt und dazu beigetragen, dass Astrium in Bremen in der Raumfahrt seit fünf Jahrzehnten weltweit einen hervorragenden Ruf hat.“, sagt Dr. Menking.

Astrium ist eine Tochtergesellschaft der EADS und spezialisiert auf zivile und militärische Raumfahrtsysteme. Das internationale Unternehmen beschäftigt rund 17000 hoch motivierte Mitarbeiter in Frankreich, Deutschland, Großbritannien, Spanien und den Niederlanden und hat in 2010 einen Umsatz von 5 Milliarden Euro erwirtschaftet. Das Kerngeschäft gliedert sich in die Bereiche Astrium Space Transportation, Astrium Satellites und Astrium Services. Astrium ist weltweit Marktführer im kommerziellen Satellitentransport und führend in der europäischen Raumfahrtindustrie.

Deshalb hat die ESA mit Astrium ein Rahmenabkommen für den Betrieb und die Nutzung der europäischen Anteile an der Internationalen Raumstation ISS für die geplante Flugzeit bis 2020 unterzeichnet, d. h. Astrium ist verantwortlich für Missionskontrolle des Columbuslabors, Astronauten-Training, Weiterentwicklung der Experimente, Wartung und Logistik, Bodenstationen, Datentransfer etc. Immerhin beträgt das Auftragsvolumen 240 Millionen Euro für die Jahre 2011/2012.

Damit die ISS nicht in der Erdatmosphäre verglüht, wird sie immer wieder von den Raumtransportern ATV und Progress in sog. Re-boost-Manövern auf die vorgesehene Erdumlaufbahn gebracht. Jedes ATV führt genügend Treibstoff mit, um die Raumstation bis zu 30 Kilometer anzuheben. Bei Bedarf wird das ATV auch für Ausweichmanöver eingesetzt, wenn die ISS gefährdet ist.

Das ATV kann bis zu sechs Monaten an die ISS angedockt werden, ist dann ein Modul der ISS und wird von den Astronauten benutzt. Da das ATV keine dauernd eingeschaltete Innenbeleuchtung und keine Klimaanlage besitzt, ist es dort relativ leise und wird zum Beispiel von Astronauten zum Schlafen genutzt.

Die Mission des ATV Johannes Kepler war besonders ereignisreich, weil die ISS in der Andockphase des ATV von den beiden US-amerikanischen Raumfähren Discovery und Endeavour, einem unbemannten japanischer HTV-Versorger, einem unbemannten russischem Progress-Transporter und zwei bemannten Sojus-Raumfähren besucht wurde.

Am 20.Juni 2011 wurde das ATV Johannes Kepler mit 1200 Kg Abfall an Bord von der ISS abgedockt und verglühte am 21. Juni beim Wiedereintritt in die Atmosphäre über dem Südpazifik.

Ein „Reentry Breakup Recorder“ (Black Box) hat erstmals Positions- und Flugdaten, Temperatur- und Druckmesswerte über die letzte Flugphase gesammelt und diese Daten automatisch via Satellit in 18 Kilometer Höhe zur Kontrollstation gesendet.