Aktuelle Debatte | 06.03.2008 | Drucken | Teilen

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ATV - Lastesel fürs All

Am 9. März ist Europas erster Weltraum-Transporter erfolgreich gestartet. Das "Automated Transfer Vehicle" (ATV) könnte die Vorstufe zu einer bemannten Raumfähre sein.
Frank Schubert
Das ATV "Jules Verne" beim Anflug auf die ISS
Das ATV ist ein unbemannter Schwerlast-Transporter und das komplexeste Raumfahrzeug, das je in Europa entwickelt wurde. Es soll die Internationale Raumstation ISS mit Gütern versorgen. Der Frachter fliegt selbstständig zur Station, dockt automatisch an sie an, dient dort monatelang als Vorratslager und Müllcontainer und stürzt schließlich kontrolliert ab.

"Das sind äußerst komplexe Aufgaben, und der Transporter muss sie so zuverlässig erfüllen, dass die Sicherheit der ISS-Besatzung jederzeit gewährleistet ist", sagt Martin Zell vom Esa-Direktorat für bemannten Raumflug, Schwerelosigkeitsforschung und Exploration. Das ATV zu entwickeln, sei eine der bislang größten Herausforderungen des europäischen Raumfahrtprogramms gewesen.

"Ab 2009 soll die ständige Besatzung der ISS auf sechs Personen aufgestockt werden, auch deshalb, um mehr Forschung im All betreiben zu können", berichtet Lionel Ferra, Astronauten-Ausbilder am Europäischen Astronautenzentrum, "ohne den neuen europäischen Frachter wäre das nicht machbar."

Mit zehn Metern Länge und viereinhalb Metern Durchmesser ist das ATV etwa so groß wie ein Londoner Doppelstockbus. Seine Leermasse beträgt mehr als zehn Tonnen, seine Nutzlast von siebeneinhalb Tonnen übertrifft die des russischen Frachtschiffs Progress um mehr als das Doppelte. Voll betankt und voll beladen wiegt der europäische Raumtransporter zwanzig Tonnen, das ist die größte Last, die seine Trägerrakete Ariane-5 bisher ins All hieven musste.

In den nächsten Jahren will die Europäische Raumfahrtorganisation Esa vier weitere ATV bauen lassen. Für die Raumfahrtindustrie ein lukratives Geschäft: Die Gesamtkosten für den ersten Frachter, der auf den Namen "Jules Verne" getauft wurde, beliefen sich auf 1,3 Milliarden Euro. Der Großteil davon floss in die Entwicklung; bei der Produktion von weiteren Exemplaren sinkt der Stückpreis. "Es ist schwer zu schätzen, welche Kosten die nächsten Transporter verursachen werden", erläutert Ferra, "ursprünglich waren 100 bis 150 Millionen Euro pro Start angepeilt, aber ob das exakt so kommt, wissen wir noch nicht."

Am ATV-Programm beteiligen sich zehn europäische Länder, Russland und die USA. "Die Entwicklung findet vor allem in Frankreich statt, die Produktion hauptsächlich in Deutschland", sagt Ferra. Künftig soll etwa alle achtzehn Monate ein ATV vom Weltraumbahnhof Französisch-Guayana (Südamerika) ins All starten. Eine spezielle Version der Ariane-5, die Ariane-5-ES, wird den Koloss in den Weltraum schießen.

Siebzig Minuten nach dem Abheben trennt sich der Transporter von seiner Trägerrakete. Dann werden seine Navigationssysteme aktiviert, was ihn zu einem selbstständigen Raumschiff macht. Nach bis zu zehn Flugtagen kommt er in Sichtweite der Raumstation. Seine Computer leiten nun eine Abfolge von Manövern ein, die ihn immer näher an die Station führen.

Schließlich dockt der Frachter automatisch an die ISS an. Er schafft das mit Hilfe von Laserleitsystemen und Kameras, die ihm seine Position, Geschwindigkeit und räumliche Lage laufend übermitteln. "Das Besondere des ATV ist, dass es diese Manöver völlig autonom durchführt", sagt Zell, "eine Kollision mit der Station hätte katastrophale Folgen."

Alle kritischen Flugphasen werden von sechzig Experten am ATV-Kontrollzentrum im französischen Toulouse überwacht. Sollten beim Andocken Probleme auftreten, leitet der Frachter ein Ausweichmanöver ein. Misslingt das, interveniert die Bodenkontrolle. Im äußersten Fall kann die ISS-Besatzung das Vehikel per Knopfdruck auf einen programmierten Ausweichkurs dirigieren.

Sobald der Schwerlasttransporter an die Station gekoppelt ist, können ihn die Astronauten betreten und entladen. Sie räumen seine acht Schränke aus, in denen Wartungsmaterial, Lebensmittel, Forschungsgeräte und Post von Angehörigen verstaut sind. Die Treibstoff-, Wasser- und Atemluft-Tanks des Versorgungsschiffs werden mit den ISS-Anlagen verbunden. Bis zu sechs Monate bleibt das ATV mit der Station verbunden; während dieser Zeit entnimmt die Besatzung nach und nach seine Fracht und belädt es im Gegenzug mit den Abfällen der Station.

Gelegentlich zündet der Transporter seine Haupttriebwerke und hebt die Station damit auf eine höhere Umlaufbahn. Das ist nötig, weil auf dem Niveau der ISS – etwa 350 Kilometer über dem Boden – eine dünne Restatmosphäre vorhanden ist. Wegen der ständigen Luftreibung darin verliert die ISS kontinuierlich an Fahrt und sinkt ab. Sie muss also von Zeit zu Zeit beschleunigt werden, damit sie wieder an Höhe gewinnt. ATV ist mit seinen relativ schubstarken Triebwerken dafür gut geeignet.

Am Ende der Andockphase verriegeln die Raumfahrer die Luke des ATV wieder und die Bodenkontrolle trennt ihn von der Raumstation. Der Transporter zündet seine Bremstriebwerke und steuert auf programmiertem Kurs mit gewollt starker Luftreibung in die Erdatmosphäre. Über dem Pazifik verglüht er – mitsamt dem darin eingeschlossen Müll von der Station. "Ein paar Teile kommen vielleicht unten an, aber sie werden in einem vorher bekannten, entlegenen Gebiet des Südpazifiks niedergehen", beschreibt Zell.

Für die Europäer bringt das ATV-Programm einen strategischen Nutzen mit sich. Die Esa beteiligt sich zu 8,3 Prozent an den Betriebskosten der Raumstation – dieses Geld müsste sie der Nasa überweisen. Stattdessen verrechnet sie den Betrag mit den Transportleistungen des ATV. Das hat den Vorteil, dass Europa nicht einfach nur zahlt, sondern Sachleistungen einbringt, die von der Raumfahrtindustrie des Alten Kontinents entwickelt und umgesetzt werden.

"Die Technologie des ATV könnte zudem als Grundlage dienen, um künftig neue europäische Raumfahrzeuge zu entwickeln", sagt Zell. Denkbar ist etwa, die Druckkabine des Frachters durch eine Rückkehrkapsel mit einem Hitzeschild zu ersetzen. Damit ließe sich Nutzlast zur Erde zurück bringen. Möglich ist auch, das ATV zu einem unbemannten Weltraumlabor, zur Basis einer Mini-Raumstation oder zu einem Mondfrachter weiter zu entwickeln. Zudem denkt die Esa darüber nach, eine eigene bemannte Raumfähre zu entwerfen – allerdings müsste die ATV-Technik dafür stark verändert werden.

Der große Wunsch der Europäer lautet, irgendwann aus eigener Kraft Astronauten ins All zu schicken. Darauf arbeiten sie seit Jahrzehnten hin – mal in nationaler Initiative, mal in internationalen Kooperationen. Europas neuer Raumtransporter könnte sich als wichtige Etappe auf diesem Weg erweisen.
© Spektrum.de
Das ATV "Jules Verne" beim Anflug auf die ISS

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