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Europäische Raumfahrt: Höhepunkte der Weltraumforschung

Thomas Reiter, Leiter des Europäischen Satellitenkontrollzentrums ESOC in Darmstadt und ESA-Direktor für Bemannte Raumfahrt und Missionsbetrieb, stellte am 21. Januar die Höhepunkte des europäischen Raumfahrtjahres 2015 vor.
Die Höhepunkte des Raumfahrtjahres 2015Laden...

Nach dem für die Europäische Raumfahrtorganisation ESA äußerst erfolgreichen Jahr 2014 stehen auch für 2015 besondere wissenschaftliche, technologische und wirtschaftliche Herausforderungen an. So wird die Kometenmission Rosetta weitergeführt, und der fast halbjährige Einsatz des deutschen ESA-Astronauten Alexander Gerst muss nachbereitet werden. Auch die Starts neuer ESA-Satelliten für die Erdbeobachtung, die Weltraumwissenschaft und die Navigation sind geplant. Thomas Reiter, der selbst über Astronautenerfahrung verfügt, stellte zudem die Pläne zur weiteren wissenschaftlichen Nutzung der Internationalen Raumstation ISS vor und gab Einblicke in die längerfristigen Vorhaben zur Erkundung des Monds und des Mars.

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Thomas Reiter, Leiter des ESOC

Vorgaben des ESA-Ministerrats

Einleitend blickte Reiter zunächst kurz auf die Entscheidungen der ESA-Ministerratskonferenz im Dezember 2014 zurück. Der Ministerrat, dem Delegierte aller Mitgliedsstaaten angehören, ist das oberste Gremium der ESA und beschließt das grundsätzliche Programm und das Budget. Die während der letzten Konferenz getroffene Entscheidung, eine neue Familie von Trägerraketen zu entwickeln, habe laut Reiter dazu geführt, dass das für den Betrieb der Internationalen Raumstation ISS für die nächsten drei Jahre beantragte Budget nicht in vollem Umfang bewilligt werden konnte. Man müsse nun sehen, wo man im Programm noch Einsparungsmöglichkeiten habe, ohne den grundlegenden Betrieb und die Weichenstellungen für die Zukunft zu beeinträchtigen.

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ESA-Ministerratskonferenz im Dezember 2014

Eingeschlossen im bewilligten Budget sei die Entwicklung des Servicemoduls für die von der NASA gebaute Orion-Kapsel, die künftig Astronauten zur ISS bringen solle. Außerdem habe der Ministerrat Mittel für die Entwicklung von Technologien bewilligt, die ausgehend von dem niedrigen Erdorbit, in dem sich auch die ISS bewege, den Zugang zum Mond und zum Mars eröffnen. Dieser Punkt freut Reiter ganz besonders. Denn hatte der Ministerrat 2012 noch eine Mondmission aus Kostengründen abgelehnt, bietet sich nun die Gelegenheit, dass sich die ESA an der russischen Luna-Resurs-Mission beteiligt. Auch der Start der ersten Marssonde ExoMars könne nun Anfang&nb;2016 mit einer russischen Proton-Rakete erfolgen. "Der Mars wartet nicht", so Reiter. "Denn wenn wir diesen Starttermin nicht einhalten können, dauert es zwei Jahre, bis der Mars wieder in der richtigen Position steht."

Nutzung der Internationalen Raumstation

Ausführlich ging Reiter auf die gegenwärtige und künftige Nutzung der Internationalen Raumstation ISS ein. Im Jahr 2009 hatte die ESA eine neue Gruppe von sechs Astronauten ausgewählt – fünf Männer und eine Frau. Zwei haben ihre Missionen von jeweils sechs Monaten Dauer bereits beendet: der Italiener Luca Parmitano (2013) und der Deutsche Alexander Gerst (2014). Gegenwärtig ist die Italienerin Samantha Cristoforetti ebenfalls für sechs Monate an Bord der ISS; sie wird im Mai dieses Jahres zur Erde zurückkehren.

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Europäische ISS-Missionen 2013-2017 | Eine Astronautin und fünf Astronauten der ESA sind von 2013 bis 2017 an Bord der Internationalen Raumstation ISS im Einsatz.

Mit Stolz betonte Reiter, dass es diesen drei Astronauten – unterstützt durch die Kommunikationsabteilung der ESA am Boden – durch Einsatz neuer Medien gelungen sei, die Öffentlichkeit "viel stärker mit an Bord zu nehmen". Das sei eine fantastische Entwicklung. Zwar hätten auch die Kollegen, die früher auf der ISS waren, schon Twitter und Facebook genutzt, aber Luca Parmitano und Alexander Gerst hätten "fast täglich ihre Bilder und Eindrücke mit uns auf der Erde geteilt". "Ich kann Ihnen versichern", so Reiter, der mit 350 Tagen Aufenthalt auf Raumstationen so lange im Weltraum war wie kein anderer europäischer Astronaut, "auch ich, der ich das dort oben selbst erlebt habe, habe das mit großem Interesse verfolgt. Die Bilder waren auch für mich einfach faszinierend. Wir möchten das in der Zukunft so fortführen. Deshalb nutzt Samantha intensiv Twitter, um über ihre Arbeit dort oben zu berichten."

Im September wird der Däne Andreas Mogensen für zehn Tage auf der ISS Dienst tun. Reiter: "Eine solche Kurzzeitmission können wir nutzen, da sich unsere beiden Partner NASA und Roskosmos auf eine Langzeitmission von einem Jahr mit einem amerikanischen Astronauten und einem russischen Kosmonauten geeinigt haben. Das erfordert, dass beim Austausch einer Sojus-Kapsel ein Platz frei ist." Diesen freien Platz werde Mogensen einnehmen. Jetzigen Plänen zufolge wird Mogensen am 1. September 2015 mit der Sojus TMA-18M zur ISS fliegen. Die Rückkehr ist für den 11. September mit der Kapsel Sojus TMA-16M vorgesehen.

In der Tat ist der Austausch der ISS-Astronauten noch etwas komplizierter als von Reiter beschrieben. Die beiden Raumfahrer, die ein Jahr auf der ISS verbringen sollen, um Erfahrungen mit Langzeitaufenthalten im All zu sammeln, sind der US-Amerikaner Scott Kelly und der Russe Michail Kornijenko. Die beiden sollen am 27. März 2015 gemeinsam mit Gennadi Padalka mit der Mission Sojus TMA-16M zur ISS starten. Damit Padalka, der sich nur sechs Monate an Bord der Raumstation aufhalten wird, am 11. September 2015 nicht allein mit der dreisitzigen Sojus zurückfliegen muss, sind zwei Plätze zu füllen. Einen dieser beiden Plätze nimmt Mogensen ein, der zuvor – am 1. September – in der vom Kommandanten Sergei Wolkow geleiteten Mission Sojus TMA-18M zur ISS fliegt. Das Ticket für den zweiten freien Platz hat Roskosmos an die britische Sängerin Sarah Brightman verkauft, die sich ebenso lange wie Mogensen auf der ISS aufhalten wird – allerdings nur als Weltraumtouristin. Während dieses Zeitraums von zehn Tagen befinden sich insgesamt neun Menschen an Bord der ISS. Wolkow wird dann im März 2016 mit den beiden Langzeit-Raumfahrern Kelly und Kornijenko zur Erde zurückkehren.

Mogensen, der "ESA-Astronaut dänischer Nationalität", wie es im offiziellen ESA-Jargon heißt, wird aus dem Team der aktuellen europäischen Raumfahrer also am kürzesten auf der ISS weilen. Dennoch wird auch er mithelfen, einen beachtlichen Teil der 66 wissenschaftlichen Experimente im diesjährigen ESA-Programm durchzuführen. Allein 19 dieser Experimente entfallen auf den kurzen Zeitraum seiner Mission. Alle ISS-Partner zusammen haben für das Jahr 2015 insgesamt 450 Experimente auf der ISS vorgesehen.

Mogensens Nachfolger, die ESA-Astronauten Timothy Peake aus Großbritannien und Thomas Pesquet aus Frankreich, werden jeweils wieder sechs Monate auf der ISS arbeiten. Reiter hofft, dass es nach Abschluss von Pesquets Mission noch zwei weitere Fluggelegenheiten auf der ISS geben wird: "Von der Entscheidung der nächsten Ministerratskonferenz 2016 wird es abhängen, ob wir noch zwei ESA-Astronauten zur ISS senden können. Angesichts unserer Investitionen und der Tatsache, dass die ISS in bestem Zustand ist, würde das auch Sinn machen."

Raumtransport

Einer der wesentlichen Beiträge Europas zur ISS war die Entwicklung des unbemannten Raumfrachters ATV (kurz für Automated Transfer Vehicle). Das fünfte und letzte der gebauten Versorgungsraumschiffe hatte im August 2014 rund 20 Tonnen Fracht zur ISS gebracht. Das ATV-5 befindet sich gegenwärtig noch an der Raumstation und kann als Antrieb verwendet werden, um die Bahn der ISS anzuheben. Am 14. Februar 2015 soll das ATV-5, beladen mit Abfall, abdocken und einige Tage später in der Erdatmosphäre verglühen.

"Eine sehr erfolgreiche Mission geht zu Ende", kommentierte Reiter etwas wehmütig den Abschluss des reibungslos verlaufenen ATV-Projekts. Gegenüber den vier Vorgängermodellen weist das ATV-5 aber durchaus noch Neuerungen auf. So wurden am Versorgungsschiff spezielle Sensoren angebracht, mit denen das Andocken an, so Reiter, "nichtkooperativen Zielen" geübt wurde. Damit sollten Erfahrungen für künftige Missionen gesammelt werden. Auch wird das ATV-5 auf einer deutlich flacheren Bahn in die Erdatmosphäre eintreten als die früheren Einmal-Raumfrachter. Dadurch möchte die ESA Erkenntnisse gewinnen, die für das spätere Entsorgen der ISS nützlich sind. Damit die Besatzung der ISS von oben das Verglühen des ATV-5 beobachten kann, erfolgt der Wiedereintritt auf der Nachtseite der Erde zu einem Zeitpunkt, zu dem sich die Raumstation direkt über dem ATV befindet.

Die Technologie der ATV-Frachtschiffe wird die ESA nutzen, um daraus ein Servicemodul für die US-amerikanische Orion-Kapsel zu entwickeln. Der Zeitplan ist ausgesprochen eng. Während sich die Ingenieure und Techniker in diesem Jahr auf die Projektarbeit konzentrieren, wird es Ende 2015 ein "critical design review" geben. Bereits im Januar 2017 soll das erste Exemplar, ESM-1, in die USA geliefert werden. Der Jungfernflug des Servicemoduls ist für Anfang 2018 vorgesehen.

Missionsbetrieb

Die Hauptaufgabe des Europäischen Satellitenkontrollzentrums ESOC in Darmstadt steht eher selten im Blickpunkt der Öffentlichkeit. Gegenwärtig betreut das ESOC 14 aktive Satelliten. Diese Aufgabe teilen sich die ESOC-Mitarbeiter mit Kolleginnen und Kollegen von Vertragspartnern, die in Darmstadt angesiedelt sind. Mehr als 20 weitere Missionen sind in Vorbereitung, so dass sich die Anzahl der vom ESOC kontrollierten Satelliten in den kommenden Jahren weiter erhöhen wird.

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Vom ESOC kontrollierte Satellitenmissionen | Das Europäische Satellitenkontrollzentrum ESOC in Darmstadt kontrolliert bis zu zwei Dutzend Missionen gleichzeitig.

Zu den für 2015 geplanten Satellitenstarts gehört die Technologiemission IXV (Intermediate Experimental Vehicle), mit der die Phasen des Wiedereintritts eines Raumschiffs in die Erdatmosphäre erforscht werden sollen. Auf dem Plan stehen auch sechs Galileo-Satelliten zum weiteren Aufbau eines europäischen Navigationssystems. Mit Sentinel-2 und -3 werden Erdbeobachtungssatelliten aus dem Copernicus-Programm der ESA in eine Erdumlaufbahn gebracht. Aus wissenschaftlicher Sicht ist Lisa Pathfinder hervorzuheben. Dieser Satellit, dessen Start für den 31. Juli vorgesehen ist, wird Technologien erproben, mit denen eine Nachfolgemission Gravitationswellen im Universum nachweisen soll.

Fortführen der Rosetta-Kometenmission

Spannend bleibt es bei der Rosetta-Mission, mit der es der ESA im November 2014 gelang, erstmals einen Lander auf dem Kern eines Kometen abzusetzen. Reiter ist seine Begeisterung anzumerken, als er sagt: "Es ist für mich immer noch faszinierend: Der Lander wurde aus einer Entfernung von 22 Kilometern von Rosetta abgesetzt. Es war eine rein ballistische Flugbahn. Nach dem Absetzen konnte nichts mehr korrigiert werden. Der Lander ist innerhalb von 120 Metern vom Zielpunkt auf der Oberfläche niedergegangen. Der Komet rotiert alle zwölf Stunden einmal. Es hat über sieben Stunden gedauert, bis der Lander nach dem Absetzen auf der Oberfläche war. Der Touchdown war für 17:03 Uhr geplant, der tatsächliche Touchdown hat um 17:03:33 Uhr stattgefunden. Das muss uns erst mal einer nachmachen – in einer Entfernung von 510 Millionen Kilometern. Wir sind da alle mächtig stolz drauf."

Reiter betonte damit zu Recht die unglaubliche Meisterleistung dieser Mission. In der Öffentlichkeit wird meist nur wahrgenommen, dass die Verankerung des Landers Philae auf dem Kometen nicht funktionierte und das waschmaschinengroße Gerät mehrmals über die Kometenoberfläche hopste und wohl in einer schattigen Region zur Ruhe kam. Nachdem sich die Batterien erschöpft hatten, brach der Kontakt zum Lander ab.

Komet 67P/Tschurjumow-Gerasimenko am 16. Januar 2015Laden...
Komet 67P/Tschurjumow-Gerasimenko am 16. Januar 2015 | Im Bereich des Halses von 67P lassen sich auf diesem Bild deutliche Strahlen aus Gas und Staub ausmachen, die vom Kern ausgehen. Zum Zeitpunkt der Aufnahme trennten Rosetta rund 28 Kilometer vom Zentrum des Kometenkerns. Die Auflösung beträgt 2,4 Meter pro Bildpunkt.

Im Februar wird sich die Muttersonde Rosetta, die den Kometen 67/Tschurjumow-Gerasimenko gegenwärtig in einem Abstand von 28 Kilometern umkreist, der Oberfläche auf nur sechs Kilometer annähern. Werden die Aufnahmen der hochauflösenden OSIRIS-Kamera dann den Standort von Philae enthüllen? Reiter ist vorsichtig zuversichtlich: "Es gibt zwar keine Garantie, aber: Wir erwarten zwischen Mai und Juli ein Wiederaufwachen von Philae. Die Batterien laden wieder, wenn die Temperatur auf über null Grad steigt." Philae könnte dann wertvolle Daten von der Oberfläche des Himmelskörpers liefern, denn die Aktivität des Kometen wird bei seiner weiteren Annäherung an die Sonne um das 100-Fache steigen. Bis August nimmt der Abstand des Kometen von der Sonne auf 200 Millionen Kilometer ab, danach entfernt er sich wieder von ihr.

Für Dezember 2015 ist das Ende der Rosetta-Mission vorgesehen. Aber, so Reiter, im Juni werde das Science Programme Committee der ESA über eine mögliche Verlängerung entscheiden.

Weltraumlageerfassung

Von wachsender Bedeutung sind die Aktivitäten der ESA zur Space Situational Awareness – auf Deutsch: zur Weltraumlageerfassung. Darunter versteht man die Beobachtung von Phänomenen, die Raumfahrtmissionen stören können, sowie eventuelle Gegenmaßnahmen. Dies beginnt beim Weltraumwetter, das maßgeblich durch die Wechselwirkung des Sonnenwinds mit der irdischen Magnetosphäre verursacht wird, und geht über die Beobachtung von künstlichem Weltraumschrott in der Erdumlaufbahn bis hin zur Erfassung und Verfolgung von Asteroiden, die der Erde bedrohlich nahe kommen können.

Das ESOC muss, wie Reiter ausführte, Sorge dafür tragen, dass die kontrollierten Satelliten vor Kollisionen mit Fragmenten geschützt sind. Gerade vor wenigen Tagen habe man zwei Ausweichmanöver fliegen müssen – dies betraf den Erdbeobachtungssatelliten Sentinel 1A und den wissenschaftlichen Satelliten Kryosat, die mit Trümmern eines chinesischen beziehungsweise eines amerikanischen Satelliten zusammenzustoßen drohten. Reiter zusammenfassend: "Die Zahl von solchen Ausweichmanövern steigt leider ständig an."

Politische Perspektiven

Thomas Reiter hob am Ende seiner Ausführungen hervor, dass die Zusammenarbeit zwischen der ESA und der russischen Partnerorganisation Roskosmos auf der Arbeitsebene hervorragend laufe. Die Ukraine-Krise und die Sanktionen der EU gegen Russland wirkten sich bisher nicht auf den Betrieb der Internationalen Raumstation oder auf die Planung künftiger Projekte aus. "Ich hoffe, dass wir da ungeschoren bleiben." Bereits in den nächsten Tagen werde er mit Vertretern von Roskosmos Gespräche über die nächsten Schritte bei den gemeinsamen Missionen Luna-Resurs und ExoMars führen. "Was wir verfolgen, dient dem Wohl aller, dem Wohl der gesamten Menschheit. Das machen wir ja nicht im Interesse einzelner Mitgliedsländer: Die Erkenntnisse gerade im wissenschaftlichen Bereich landen nicht in der Schublade, sondern sind allgemein öffentlich zugänglich."

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