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Missions-Broschüre Mission Brochure The ASTROLABMission Die MissionASTROLAB Germany ontheISS Deutschland aufderISS 20022_Bro_ISS_0409_fuerPDF 04.09.2006 16:08 Uhr Seite 2
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Inhalt Inhalt
Die Internationale Raumstation ISS The International Space Station (ISS)
Das Labor im All ...... 6 The Laboratory in Space Forschung unter Weltraumbedingungen ...... 7 Research under Space Conditions Vom Kalten Krieg zur Internationalen Kooperation – Geschichte der ISS . . . . 14 From the Cold War to International Cooperation – the History of the ISS
Die Mission ASTROLAB The ASTROLAB Mission
Erster Langzeitaufenthalt eines Westeuropäers auf der ISS ...... 42 First Long-term Stay of a West European on the ISS
Deutsche Experimente auf ASTROLAB German Experiments on ASTROLAB
Lebenswissenschaften – Humanphysiologie ...... 52 Life Sciences – Human Physiology Lebenswissenschaften – Strahlenbiologie ...... 56 Life Sciences – Radiation Biology Physik ...... 58 Physics Industrie und Technologie ...... 60 Industry and Technology Neues, innovatives Funksystem für die Erde: GTS ...... 61 A new innovative Radio System for Earth: GTS Schulexperiment ...... 63 A School Experiment Weiterhin aus Deutschland an Bord der ISS ...... 66 What else from Germany is there on Board the ISS?
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DIE INTERNATIONALE RAUMSTATION ISS THE INTERNATIONAL SPACE STATION (ISS)
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Das Labor im All The Laboratory in Space
16 Nationen betreiben derzeit ein For more than five years, 16 nations gemeinsames Großforschungslabor are jointly operating a large research im Weltall, die Internationale Raum- laboratory in space – the International station ISS. Es ist das größte wissen- Space Station (ISS). It is the greatest schaftlich-technische Projekt in der science and engineering project in the Geschichte der Menschheit. Es beweist, history of mankind, eliving evidence dass eine friedliche internationale that the peaceful international utili- Nutzung des Weltraums zum Vorteil zation of space to the advantage of aller Partner möglich und sinnvoll all partners is both possible and sen- ist. Daran haben auch die zeitlichen sible. This is true in spite of the delays Verzögerungen und technischen Pro- and technical problems that beset the bleme beim Aufbau der ISS nichts construction of the ISS, for despite geändert. Im Gegenteil: Das ambi- all this, the project is being pursued tionierte Projekt wird mit großem with great commitment. Ever since Engagement fortgeführt. Seit dem the first occupants “moved in” on „Erstbezug“ am 2. November 2000 November 2, 2000, astronauts have forschen Astronauten auf der ISS, been conducting research on the ISS, darunter auch an exzellenten Experi- including excellent experiments from menten aus Deutschland. ISS-Partner Germany. The ISS partners include sind die USA, Russland, elf Mitglied- the USA, Russia, eleven ESA member staaten der ESA, Kanada und Japan. states, Canada, and Japan.
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Forschung unter Weltraumbedingungen Research under Space Conditions
Die Schwerkraft oder Gravitation ist Gravity is omnipresent on Earth. All auf der Erde allgegenwärtig. Alle physical, chemical, and biological physikalischen, chemischen und bio- processes on our planet are subject logischen Vorgänge laufen auf der to this condition. In many ways, the Erde unter dieser Bedingung ab. effect of gravity is there for all to Häufig spielt die Schwerkraft eine see: Things fall to the ground, water unübersehbare Rolle: Alles fällt zu flows downhill, and houses collapse Boden, Wasser fließt ins Tal und bei when disasters strike. However, Naturkatastrophen stürzen Häuser ein. there are many natural and technical Bei vielen Vorgängen in Natur und processes in which the influence of Technik ist der Einfluss der Schwer- gravity is not immediately distinguish- kraft jedoch nicht unmittelbar zu able, although it is as fundamental erkennen. Die Schwerkraft ist aber here as elsewhere. auch hier von grundsätzlicher Bedeutung. As a perpetual constant, gravity has been a key factor in evolution: For four billion Als immer konstante Größe hat die Gra- years, life on our planet has been inextri- vitation maßgeblich auch die Evolution cably interwoven with the force of gravity. beeinflusst: Schwerkraft und Leben sind auf unserem Planeten seit vier Milliarden Jahren untrennbar miteinander verbunden.
Aus diesen Gründen ergibt sich für wichtige Forschungsfelder in der Medizin, der Biologie, der Physik und in den Mate- rialwissenschaften der Bedarf, unter Welt- raumbedingungen zu forschen.
Weltraumbedingungen bedeuten hier insbesondere Schwerelosigkeit oder allgemeiner: veränderte Schwerkraft- bedingungen.
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Das Programm der DLR-Raumfahrt- For these reasons, basic research in a Agentur „Forschung unter Weltraum- number of important fields, including bedingungen“ als Teil des Deutschen medicine, biology, physics, and materials Raumfahrtprogramms fördert Unter- science, needs to be conducted under suchungen zum Einfluss der veränderten space conditions, which specifically Schwerkraftbedingungen auf bestimmte means microgravity or, more generally, Phänomene in den Bio- und den Material- modified gravity in this context. wissenschaften. Hierdurch können neue Erkenntnisse in Wissenschaft und Tech- Forming part of Germany’s Space Pro- nologie gewonnen und dann in innovative gramme, a programme of the DLR Space Anwendungen für die Menschen auf der Agency entitled Research under Space Erde umgesetzt werden. Im Einzelnen Conditions supports investigations into the verfolgt das DLR mit der Forschung unter influence of modified gravity conditions Weltraumbedingungen vier Ziele: on various phenomena in life and physical sciences. The insights thus gained by - Erforschung grundlegender science and technology may then be Lebensfunktionen translated into innovative applications for the people on Earth. Specifically, the - Entwicklung neuer Diagnostik- DLR’s research under space conditions methoden und Therapien in der serves four objectives: Medizin - Erweiterung der Horizonte in der Physik - To investigate basic vital functions; - Innovative Materialforschung - To develop new methods of diagnosis and therapy in medicine; - To expand the horizons of physics; and - To conduct innovative materials research.
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Die Internationale Raumstation ISS > Forschung unter Weltraumbedingungen The International Space Station (ISS) > Research under Space Conditions
Erforschung Investigation of grundlegender Basic Vital Functions Lebensfunktionen As life on Earth is subject to the influence of gravity, some life functions can be Da das Leben auf der Erde unter dem explored only in its absence, when scien- Einfluss der Schwerkraft abläuft, lässt tists may observe how organisms live sich ihre Bedeutung für viele Funktionen and what course biological processes des Lebens nur in Schwerelosigkeit erfor- take without that factor. From these schen. Dabei beobachten die Wissen- observations, conclusions may be drawn schaftler, wie Organismen reagieren und about how gravity is perceived and re- wie biologische Vorgänge unter diesen sponded to by all living beings, protozoa Bedingungen ablaufen. Hieraus ziehen as well as humans. Such insights are of sie Rückschlüsse über die Mechanismen great importance in basic research, for der Wahrnehmung und Verarbeitung von they help us to improve our understand- Erforschung des Gleichgewichtsorgans an Fischen Schwerkraft vom Einzeller bis zum ing of how signals are processed, and Investigation of the Vestibular System Menschen. Derartige Erkenntnisse sind how life on our home planet originated, in Fish von großer Bedeutung für die Grund- spread, and developed. lagenforschung, so etwa für das Ver- ständnis der Verarbeitung von Signalen ganz allgemein. Sie helfen auch, die Entstehung, Verbreitung und Entwick- Developing new lung des Lebens auf unserem Heimat- planeten besser zu verstehen. Methods of Diag- nosis and Therapy Neue Diagnostik- in Medicine
methoden und Furthermore, these investigations are of eminent importance in biotechnology Messung von schnellen Flüssigkeits- Therapien für die and medicine. They provide us with fresh verschiebungen beim Menschen knowledge about the interaction be- Measurement of rapid Body Fluid Shifts Medizin tween the various systems of the human in Humans body, such as muscles and bones, the Die Untersuchungen sind außerdem heart, the cardiovascular system, and the von herausragendem Interesse für die immune system. This knowledge, in turn, Medizin und Biotechnologie. Sie liefern is incorporated in the diagnosis and ther- neue Erkenntnisse über das Zusammen- apy of the sick. Thus, research under spiel der verschiedenen Systeme des space conditions has brought forth inno- menschlichen Körpers, etwa der Muskeln vative therapies to treat osteoporosis as und Knochen, des Herzens und Kreis- well as new instruments to measure eye laufs sowie des Immunsystems. Dieses movements and intraocular pressure – to Wissen fließt in die Diagnostik und The- name only a few. rapie kranker Menschen ein. So konnten durch die Forschung unter Weltraum- bedingungen beispielsweise neuartige Therapien für die Behandlung von Osteo- porose oder Instrumente zur Messung des Augeninnendrucks und der Augen- bewegungen entwickelt werden.
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Beide Ziele, die Erforschung grundlegen- Both these goals, investigating basic vital der Lebensfunktionen wie die Entwicklung functions and developing new methods neuer Diagnostik- und Therapiemethoden of diagnosis and therapy in medicine, für die Medizin, werden zukünftig auch will play a crucial role in securing the eine entscheidende Rolle spielen, wenn fundamental prerequisites for conducting es darum geht, die grundlegenden Vor- long-term exploratory missions in the aussetzungen für exploratorische Lang- future. zeitmissionen zu schaffen. Expansion of the Erweiterung der Horizons of Physics Horizonte in der Materialforschung mit der TEMPUS- Space conditions facilitate new insights Apparatur auf Parabelflügen Physik in basic research. So-called plasma crys- Materials Science Research on the TEMPUS tals are a case in point. Because of the Equipment during Parabolic Flights Unter Weltraumbedingungen lässt sich influence of gravity, only two-dimensional neues Wissen für die Grundlagenfor- crystalline structures can be produced on schung gewinnen. Dies trifft etwa bei so Earth, while three-dimensional crystals genannten Plasmakristallen zu. Aufgrund may be studied only in space. Next to der Schwerkraft lassen sich diese auf their importance in basic research, there der Erde nur zweidimensional erzeugen. are signs indicating that, in the long run, Unter Weltraumbedingungen können die these crystallization processes may be Forscher auch dreidimensionale Kristalle used in practice to coat electronic micro- untersuchen. Neben der Bedeutung für chips, for instance. Further examples of die Grundlagenforschung zeichnen sich basic research include the exploration of hierfür langfristig auch praktische An- certain quantum phenomena and the wendungen ab, etwa zur Beschichtung investigation of the early phases of plan- von elektronischen Mikrochips. Weitere etary development. Beispiele für die Grundlagenforschung sind die Erkundung gewisser Quanten- phänomene oder die Erforschung von Frühphasen der Planetenentstehung.
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Die Internationale Raumstation ISS > Forschung unter Weltraumbedingungen The International Space Station (ISS) > Research under Space Conditions
Innovative Innovative Materialforschung Materials Research
Metallische und halbleitende Werkstoffe Most metallic and semi-conducting werden überwiegend aus dem flüssigen materials are produced from the liquid Zustand mittels schmelztechnischer state by melt technologies. Eliminating Verfahren hergestellt. Schwerelosigkeit disturbing forces in melts, weightlessness bietet durch das Ausschalten von Stör- offers crucial advantages in analyzing kräften in der Schmelze entscheidende the interaction between the solidification Vorteile, um die Wechselbeziehung zwi- conditions, the micro-structure, and the schen Erstarrungsbedingungen, Werk- properties of a material. Furthermore, stoffgefüge und den Eigenschaften eines by means of containerless processing in Werkstoffs aufzuklären. Weiterhin lassen weightlessness important melt properties, sich durch behälterfreie Verfahren in such as surface tension and viscosity, can Schwerelosigkeit wichtige schmelzflüssige be measured much more precisely than Eigenschaften, wie zum Beispiel Ober- in terrestrial laboratories. These findings, flächenspannung und Zähigkeit, wesent- in turn, serve to improve the realism of lich genauer bestimmen als in irdischen computer simulations. This numerical Labors. Solch präzise Daten sind wichtig modelling plays an increasing role in indu- für möglichst realitätsnahe Computer- stry to develop new materials in a more simulationen. Diese gewinnen in der efficient, energy-saving and environ- Industrie stetig an Bedeutung und er- ment-friendly way. möglichen eine effiziente, energie- und damit umweltschonende Entwicklung neuer Werkstoffe.
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Umsetzung des Implementation of Programms the Programme
In dem Programm „Forschung unter Through its “Research under Space Weltraumbedingungen“ unterstützt die Conditions” programme, the DLR Space Raumfahrt-Agentur im DLR deutsche Agency assists German scientists in inves- Wissenschaftler, damit sie diesen und tigating these and other questions of a ähnlichen Fragen nachgehen können. similar nature. The DLR supports scien- Das DLR fördert hierbei Biologen, Medi- tists working at universities, Max Planck ziner, Physiker und Materialwissenschaftler Institutes, and other research institutions aus Universitäten, Max-Planck-Instituten in the fields of biology, medicine, physics, und anderen Forschungseinrichtungen. and materials science.
Zudem werden im Auftrag des DLR speziell In addition, the DLR gives contracts to für den Einsatz im Weltraum notwendige the space industry for the development Geräte von der Raumfahrtindustrie ent- of equipment specifically designed for wickelt. Hieraus ergeben sich nicht selten use in space. Not infrequently, the inno- innovative Technologien auch für die An- vative technologies thus developed are wendung auf der Erde. So trugen Ergeb- found suitable for use on Earth. Thus, nisse aus Weltraumexperimenten dazu bei, results of experiments conducted in Gussverfahren im Automobil- und Flug- space were instrumental in improving zeugbau zu verbessern oder neue Medi- the production process of castings for zingeräte zu entwickeln. motor vehicles and airplanes as well as in developing new medical devices. Um den Einfluss des Faktors Schwerkraft untersuchen zu können, muss man die To investigate the influence of the param- Größe dieses Faktors verändern. In Zen- eter “gravity”, you need to modify its trifugen lässt sich über die Fliehkraft die intensity. The centrifugal force generated lokale Beschleunigung und damit die in a centrifuge permits changing the Schwerkraft erhöhen; Schwerelosigkeit acceleration and, by the same token, lässt sich im freien Fall realisieren und varying local gravity. Weightlessness can kann auf der Erde nur für kurze Zeit, be realized in free fall; on Earth, it can beispielsweise in einem Fallturm, erreicht be achieved only for short periods. On werden. Auf Raumstationen und Satel- space stations and satellites, on the other liten lassen sich hingegen naturwissen- hand, scientific phenomena may be schaftliche Phänomene für längere Zeit investigated under microgravity for pro- in Schwerelosigkeit untersuchen. longed periods. 20022_Bro_ISS_0409_fuerPDF 04.09.2006 16:08 Uhr Seite 13
Die Internationale Raumstation ISS > Forschung unter Weltraumbedingungen The International Space Station (ISS) > Research under Space Conditions
Je nach der für ein Experiment benötigten Depending on the time required for an Zeitdauer bietet die Raumfahrt-Agentur experiment, the Space Agency has a variety den Wissenschaftlern die entsprechenden of flight options to offer to scientists. Fluggelegenheiten. Für automatisch ab- Facilities for automatic tests include laufende Versuche stehen - the Bremen drop tower - der Fallturm in Bremen (5 to 9 seconds of microgravity), (5 bis 9 Sekunden Schwerelosigkeit), - the TEXUS (6 minutes) and MAXUS - die Forschungsraketen TEXUS (12 minutes) sounding rockets, and (6 Minuten) und MAXUS (12 Minuten) - Russian research satellites such as sowie FOTON (several weeks). - russische Forschungssatelliten wie FOTON (mehrere Wochen) zur Experiments that require people as oper- Verfügung. ators or subjects may be conducted by scientists or astronauts on Für Experimente, die den Menschen als Experimentator oder als Testperson - Parabolic flights (up to 31 times 22 benötigen, können Wissenschaftler bzw. seconds per flight day) or Astronauten: - the International Space Station (ISS; several months or years). - Parabelflüge (bis zu 31 mal 22 Sekunden pro Flugtag) und - die Internationale Raumstation ISS (mehrere Monate bis Jahre) als Fluggelegenheit nutzen.
Fluggelegenheiten für Schwerelosigkeitsforschung / Flight Opportunities for Research under Space Conditions
Unbemannt / Unmanned Bemannt / Manned
Fallturm 9 sec Forschungsrakete 6–12 min Satellit < 1 Monat Parabelflüge 22 sec Raumstation > 1 Monat Drop Tower 9 sec Sounding Rocket 6–12 min Satellite < 1 Month Parabolic Flights 22 sec International Space Station ISS > 1 Month
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Vom Kalten Krieg zur internationalen Kooperation – Geschichte From the Cold War to International Cooperation – the History
Anfang der 1980er Jahre hatte In the early 1980s, Europe had finally Europa seinen Zugang zum Weltall secured its own access to space. The gesichert. Die Trägerrakete ARIANE ARIANE launcher was a great success, war ein großer Erfolg und das in and SPACELAB, the space laboratory Deutschland entwickelte und gebau- developed and built in Germany te Raumlabor SPACELAB für das ame- for the American space shuttle, was rikanische Space Shuttle war einsatz- ready for launching. What is more, bereit. Zudem hatten die Mitglieder the member states of the European der Europäischen Weltraumorgani- Space Agency ESA had impressively sation ESA ihre Kompetenz bei Bau demonstrated their competence in und Betrieb von Forschungssatelliten building and operating research eindrucksvoll unter Beweis gestellt. satellites. The Soviet Union had al- Der nächste „logische Schritt“ war ready gone ahead and taken the von der Sowjetunion bereits demons- next “logical step”: A space station triert worden: eine mit Astronauten permanently manned by astronauts dauerhaft besetzte Raumstation im in orbit around Earth. The idea of Erdorbit. Sowohl in Deutschland building a European space station was als auch in Frankreich wurde die Idee being discussed both in Germany einer europäischen Raumstation and in France. erörtert. The USA, too, were thinking along similar Auch in den USA dachte man ähnlich. lines. While activities there focussed on ARIANE 1 Dort hatte man sich zunächst auf die the development of the space shuttle at ARIANE 1 Entwicklung des Space Shuttles konzen- first, the construction of a space station triert, den Bau einer Raumstation aber had been considered even in the 1970s. schon in den 1970er Jahren ins Auge Now, this was the last remaining field of gefasst. Nun war dies der letzte Bereich astronautics in which the USA had not der Raumfahrt, in dem die USA noch yet drawn level with the USSR or over- nicht mit der UdSSR gleichgezogen oder taken it. diese überholt hatten.
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Die Internationale Raumstation ISS operation – Geschichte der ISS The International Space Station (ISS) operation – the History of the ISS
Die ersten The Early Space Raumstationen – Stations – from von SALJUT bis MIR SALYUT to MIR
Die erste Idee für eine „Raumwarte“ im All The first concept of a “space observa- hatte der Raumfahrttheoretiker Hermann tory” was sketched out by the theorist Noordung 1929 in seinem Buch „Das Hermann Noordung in 1929 in his book Problem der Befahrung des Weltraums“ “The Problem of Space Travel: The skizziert. Sie diente 40 Jahre später Stanley Rocket Motor”. Forty years later, it was Kubrick als Vorlage für seinen Kultfilm used by Stanley Kubrick as a model for „2001: A Space Odyssey“. his cult film “2001: A Space Odyssey”.
Bereits am 19. April 1971 brachte die As early as April 19, 1971, the Soviet Sowjetunion mit SALJUT 1 ihre erste Or- Union launched its first orbital station, bitalstation in den Weltraum. Ihr gelang SALYUT 1, marking the successful comple- damit ein bedeutender Schritt hin zu tion of a major step towards establishing Hermann Noordung erdachte in den einer permanenten Präsenz des Menschen man permanently in orbit around Earth. 1920er Jahren die erste Raumstation Hermann Noordung designed the first im Erdorbit. Mit SALJUT 6 wurde 1977 In 1977, SALYUT 6 followed, representing Space Station in the 1920s dann die nächste Generation von Raum- the next generation of space stations stationen gestartet, die mit einem zwei- which, equipped with a second docking ten Andockring für Versorgungsschiffe port for supply ships, could remain much ausgestattet worden war und daher longer in space. From August 27 to wesentlich länger im All bleiben konnte. September 3, 1978, Sigmund Jähn was Vom 27. August bis 3. September 1978 the first German cosmonaut to work on arbeitete hier Sigmund Jähn im Rahmen SALYUT 6 under the INTERCOSMOS coop- der INTERKOSMOS-Kooperation zwi- eration between the GDR and the USSR. schen der DDR und der UdSSR als erster In April 1982, SALYUT 7 was launched, deutscher Kosmonaut. Im April 1982 where two months later, Jean-Loup folgte SALJUT 7, auf der sich zwei Monate Chrétien, a Frenchman, became the first später der Franzose Jean-Loup Chrétien astronaut from the West to stay on board als erster westlicher Astronaut an Bord a Soviet space station. Noordungs Raumwarte umgesetzt im Film einer sowjetischen Raumstation aufhielt. „2001: Odyssee im Weltraum“ © Warner Bros. Noordung’s Space Lookout as implemented in the film “2001: A Space Odyssey” © Warner Bros.
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In der Sowjetunion wurde währenddessen Meanwhile, a third generation of space die dritte Generation von Raumstationen stations was being designed in the Soviet konzipiert, die schließlich am 20. Februar Union, embodied in the multi-modular 1986 erfolgreich in einen Orbit auf space laboratory MIR which was finally ungefähr 300 Kilometer Höhe gebracht launched into orbit on February 20, 1986 wurde: das multi-modulare Raumlabor at an altitude of about 300 kilometres. MIR, das mit seinen fünf Forschungsseg- With its five research segments that were menten, die später an das Basismodul later docked on to the base module, it angekoppelt wurden, eine Masse von über reached a mass of more than 120 tons. 120 Tonnen erreichte. Ausgelegt für eine Designed for a life of twelve years, it Lebensspanne von zwölf Jahren, über- actually lived far beyond the collapse of stand es den Zusammenbruch der öst- the leading power of the East. Hanging lichen Führungsmacht bei Weitem. Nach on after the end of the Cold War until der Überwindung des Kalten Kriegs, bis its final controlled crash in the Pacific on hin zu ihrem kontrollierten Absturz in March 23, 2001, MIR offered scientists den Pazifik am 23. März 2001, bot die from the West as well as from the East SALJUT 1 MIR über 15 Jahre hinweg auch west- opportunities to conduct long-term SALYUT 1 lichen Wissenschaftlern die Chance zur research in space for 15 years. Langzeitforschung im All. The first countermove of the USA was Die USA hatten dem zunächst SKYLAB SKYLAB. Installed in the third stage of the entgegengesetzt. Eingerichtet in der last SATURN V ever launched, it offered dritten Stufe der letzten gestarteten a crew of three an opportunity to stay SATURN V bot es 1973 dreimal einer drei- on board three times for a total of 171 köpfigen Besatzung insgesamt 171 Tage days in 1973 to conduct scientific and Aufenthalt für wissenschaftliche und technical experiments in solar and comet technische Experimente in den Bereichen research, materials science, medicine, der Sonnen- und Kometenforschung, pharmacology, Earth observation, meteo- Materialkunde, Medizin und Pharmazie, rology, biology, and chemistry. Erdbeobachtung, Meteorologie, Biologie und Chemie. SKYLAB, aufgenommen von der Besatzung der Mission SKYLAB 4 am 8. Februar 1974 SKYLAB photographed by the Crew of the SKYLAB 4 Mission on February 8, 1974
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Die Internationale Raumstation ISS > Geschichte The International Space Station (ISS) > History
Schon einmal reiste „Columbus“ zum Kennedy-Space-Center: Zum 500. Jahrestag von Christopher Columbus’ Entdeckung segelten 1992 drei Nachbauten der legendären Schiffe hinter der Startrampe der Space Shuttles in Florida. “Columbus” travelled to the Kennedy Space Center once before: to celebrate the 500th Anniversary of Christopher Columbus’ Discov- ery, Replicas of his three legendary Ships sailed behind the Space Shuttle Launching pad in Florida in 1992.
Eine Raumstation A Space Station des Westens – of the West – FREEDOM FREEDOM
In den 1980er Jahren suchte die NASA In the 1980s, NASA was looking for längerfristige Erfahrungen im Orbit sowie ways to prolong the crew’s orbital expe- wissenschaftliche Experimentiereinrich- rience, new scientific experiments, and tungen und kommerzielle Einsatzmöglich- commercial applications. In addition, a keiten. In der sich mit der atomaren space station owned by the Western Aufrüstung zuspitzenden politischen Aus- nations was conceived as symbolizing einandersetzung zwischen Ost und West peaceful cooperation as well as the tech- sollte eine Raumstation der westlichen nological dominance of the “free world” Nationen zudem ein Zeichen der friedli- at a time when the nuclear arms race chen Zusammenarbeit, aber auch der was exacerbating the political confronta- technologischen Dominanz der „freien tion between East and West. Welt“ sein. In 1983, the USA began to consider 1983 begannen die USA, mit ihren Part- building a space station together with their nern in Europa, Japan und Kanada über partners in Europe, Japan, and Canada. eine gemeinsame Raumstation nachzu- In the summer of that year, MBB/ERNO denken. Im Sommer des Jahres legten and Aeritalia presented the first industrial die Firmen MBB/ERNO und Aeritalia eine study dealing with Europe’s contribution erste Industriestudie COLUMBUS für die under the name of COLUMBUS. It con- europäische Beteiligung vor. Sie sah ein sisted of a module that would be firmly fest an die Kernstation andockendes docked on to the core of the station and Modul vor sowie ein frei von dieser schwe- a free-floating research laboratory. bendes Forschungslabor.
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Am 25. Januar 1984 beauftragte US- On January 25, 1984, President Reagan Präsident Reagan die NASA mit der commissioned the NASA to develop a Entwicklung einer dauernd besetzten permanently-manned space station that Raumstation, die für Wissenschaft und was to be used for scientific and industrial industrielle Forschung sowie für die research as well as for the production of Herstellung von besonderen Werkstoffen special materials and medicines. It was to und Arzneien eingesetzt werden sollte. be launched in 1992, the jubilee year of Geplanter Start war 1992, das Jubiläums- the rediscovery of America by Christopher jahr der Wieder-Entdeckung Amerikas Columbus. durch Christoph Columbus. In the time that followed, the new large- In der Folge waren es insbesondere scale space programmes in Western Der europäische Raumgleiter HERMES vor Deutschland, Italien und Frankreich, wel- Europe were dominated by Germany, dem Wiedereintritt über Europa che die neuen Großvorhaben der west- Italy, and France. France concentrated on The European HERMES orbital Glider shortly before its re-entry above Europe europäischen Raumfahrt bestimmten. developing ARIANE 5 from the European Frankreich konzentrierte sich auf die launcher and designing a manned Euro- Weiterentwicklung der Trägerrakete zur pean orbital glider to be named HERMES. ARIANE 5 sowie auf die Konzipierung Germany focussed on COLUMBUS togeth- eines europäischen, bemannten Raum- er with Italy. Those responsible in politics gleiters HERMES. Deutschland legte mit and industry expected all this to provide Italien den Schwerpunkt auf COLUMBUS. a boost to technological development Die Verantwortlichen in Politik und because of the unprecedented require- Industrien erhofften sich hiervon einen ments that would have to be met with Technologieschub aufgrund von bisher regard to the reliability, precision, and nicht gekannten Anforderungen an controllability of complex technical systems. Zuverlässigkeit, Präzision und Beherrsch- Engineers and researchers were looking barkeit komplexer technischer Systeme. forward to powerful impulses in the fields Starke Impulse erwarteten die Ingenieure of automation and robotics, materials und Forscher vor allem in den Bereichen research, process and production techno- der Automation und Robotertechnik, der logy, data processing, and telecommuni- Materialforschung, Verfahrens- und cations. Fertigungstechnik, der Datenverarbeitung und der Telekommunikation.
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Die Internationale Raumstation ISS > Geschichte The International Space Station (ISS) > History
1985 verabschiedete der ESA-Ministerrat In 1985, the ESA Council of Ministers, in Rom die europäische Beteiligung an meeting in Rome, approved Europe’s der amerikanischen Raumstation. Die contribution towards the American space Bedingungen der europäischen Teil- station. The conditions that would govern nahme wurden während der folgenden Europe’s participation were negotiated europäisch-amerikanischen Gespräche during subsequent European-American ausgehandelt. Auf dem folgenden ESA- talks. When the ESA Council of Ministers Ministerrat in Den Haag 1987 wurde das met next at The Hague in 1987, the Euro- COLUMBUS-Programm von den europäi- pean Ministers endorsed the COLUMBUS schen Fachministern bestätigt und eine programme and approved another three- weitere, dreijährige Vorbereitungsphase year phase of preparation. At the time, verabschiedet. Ziel war es damals noch, the objective was to launch COLUMBUS COLUMBUS mit ARIANE 5 zu starten. on ARIANE 5. According to plan, Europe’s Der europäische Beitrag zur internationa- contribution towards the international len Raumstation sollte jetzt aus einem space station now included a module fest mit der Kernstation verbundenen firmly docked to the core station, a tem- Modul, einem zeitweilig bemannbaren, porarily manned free-flying laboratory, frei fliegenden Labor, einer polaren, an unmanned research platform on a unbemannten Forschungsplattform und polar orbit, and a data relay satellite. einem Datenrelaissatelliten bestehen. While the space-station programme was Während das Raumstationsprogramm in growing apace in Europe, more and more Europa wuchs, gab es in den USA zu- problems arose in the USA: On the one nehmend Probleme: Zum einen führten hand, delays were caused by the compli- die komplizierten jährlichen Budgetver- cated annual negotiations about the Konzeptzeichnungen für die internationale handlungen im Kongress zu Verzöge- budget in Congress. On the other, further Raumstation FREEDOM 1989-90 rungen. Zum anderen sorgten die unter- delays were caused by differences of Concept Drawing for the International Space schiedlichen Auffassungen über den opinion about whether the space station Station FREEDOM, 1989-90 Charakter der Raumstation als Forschungs- should be a research laboratory or an labor oder als orbitaler „Bahnhof“ für orbital ‘way station’ for the future astro- die künftige, astronautische Erforschung nautical exploration of space. Most im- des Weltraums für Verzug. Vor allem aber portant of all, the loss of the Challenger der Verlust des Space Shuttles Challenger space shuttle on January 28, 1986 stretch- am 28. Januar 1986 streckte die zeitliche ed the time required to implement the Umsetzung des Programms um mehrere programme by several years. At least, Jahre. 1987 wurde der Station immerhin the station was given its first, politically ein erster, politisch motivierter Name motivated name in 1987: FREEDOM. gegeben: FREEDOM (Freiheit).
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Das Unterfangen einer internationalen There were many reasons why an inter- Raumstation war aus vielen Gründen national space station was a difficult nicht einfach, denn sie bedeutete etwas undertaking, for it constituted an entirely gänzlich Neues für die Zusammenarbeit novel problem in cooperation within the in der Völkergemeinschaft. Die Partner- community of nations. Partner states staaten mussten sich nicht nur auf ein had to agree not only on a technological technologisches Konzept und die Nutzung concept and the way in which the sta- der Station einigen, sondern auch über tion was to be used but also on a legal den rechtlichen Rahmen. Wem würde das framework. Who should hold the intel- Urheberrecht für neue Entwicklungen lectual property rights on new develop- gehören? Wie gelangten Versuchsproben ments? Which penal code should apply ohne Verletzung dieses Rechts an die in a place outside any national territory? Space Shuttle Wissenschaftler? Welches Zivil- und Straf- How would the cost of operation be Space Shuttle recht gilt an einem Ort, der sich auf shared out and the management of the keinem nationalen Territorium befindet? station coordinated? Regulations cover- Wie werden die Betriebskosten getragen ing these questions were encoded in an und das Stationsmanagement koordiniert? intergovernmental agreement in 1988. 1988 wurden diesbezügliche Regelungen Called a “treaty without precedent”, it is in einem internationalen Regierungs- one of the most voluminous documents abkommen festgeschrieben. Es wurde als in international cooperation. Among „Vertrag ohne Vorbild“ bezeichnet und other things, it sets out that research zählt zu den umfangreichsten Dokumen- shall be free, and that the station shall ten der internationalen Zusammenarbeit. be used for peaceful purposes by agree- Es hielt etwa die Freiheit der Forschung ment. und die Verständigung auf die friedliche Nutzung der Station fest.
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Zeitenwende: The Turn of the Ost und West ge- Tide: East and meinsam im All – West in Space die ISS together – the ISS
Dann fiel 1989 die Berliner Mauer – und Then, in 1989, the Berlin Wall came wenig später gab sich Russland eine down, and only a little later, Russia adopt- demokratische Verfassung. Mit der Über- ed a democratic constitution. As the windung des Kalten Kriegs zwischen Ost Cold War between East and West ended, und West schwand auch die politische the political importance of keeping the Bedeutung einer rein westlichen Raum- space station a purely Western affair station. Kooperation ersetzte Konkurrenz. dwindled. Cooperation supplanted com- Die russische Raumstation MIR Russland wurde 1993 von den USA ein- petition. In 1993, the USA invited Russia The Russian Space Station MIR geladen, sich am Programm einer inter- to participate in the international space nationalen Raumstation zu beteiligen. station programme. The other partner Dem stimmten 1994 auch die anderen countries assented to this proposal in Partner zu, denn dies versprach viele 1994, for it promised many advantages: Vorteile: Russland hatte mit Abstand Russia led the world by a wide margin die meiste Erfahrung bei Konstruktion, in terms of its experience in designing, Errichtung und Management von Raum- building, and managing space stations. stationen. Zudem gab es in Russland Moreover, there were engineers in Russia hoch erfahrene Ingenieure mit sensiblem who, highly experienced in sensitive fields Wissen, etwa über Raketentechnologien, such as rocket technology but lacking die mangels Arbeit in Drittstaaten wie employment, threatened to emigrate to Iran, Irak oder China abzuwandern droh- third countries, such as Iran, Iraq, or China, ten. Das aber konnte nicht im Sicherheits- an eventuality which certainly did not interesse des Westens liegen. Schließlich suit the security interests of the West. würde ein weiterer Partner die Kosten Finally, another partner would offer anoth- auf mehr Schultern verteilen, etwa durch er shoulder to bear the financial burden die Bereitstellung der Trägersysteme by, for instance, providing the SOYUZ and SOJUS und PROTON. In den 1990er PROTON launchers. As an added benefit, Jahren nutzen die Partnerstaaten zudem the Russian space station, MIR, was used die russische Raumstation MIR, um auf by the partner states in the 1990s to train zahlreichen Missionen die gemeinsame astronauts in working together in space. Arbeit im Weltraum zu trainieren.
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Etwa 160 Außenbordeinsätze sind zum Bau der ISS notwendig. Die Kosten für die neuen Vorhaben waren The cost of the new projects was grow- Approximately 160 Extra Vehicular Activities (EVA) are needed to complete the ISS. gestiegen, ebenso die technologischen ing, as were the technological problems Probleme bei HERMES, der 1993 einge- besetting HERMES, which had to be stellt werden musste. Dies, die Weltwirt- abandoned in 1993. Together with the schaftskrise zu Beginn der 1990er Jahre worldwide economic crisis in the early und der Beitritt Russlands zur – nun poli- 1990s and the participation of Russia tisch unverfänglicher „ALPHA“ oder „ISS“ in the international space station project, genannten – Internationalen Raumstation now given the politically more innocuous bedingte eine grundlegende Umkonzi- name of “ALPHA” or “ISS”, this called for pierung. Denn die Russen wollten ihre a fundamental reformulation of the con- Entwicklungen für die zuvor geplante cept. After all, the Russians wanted to Station MIR 2 einbringen, die sie alleine contribute their own developments for kaum hätten finanzieren können. Durch the MIR 2 station which they had planned den Ausfall von HERMES hätte das frei to build but could hardly have financed fliegende europäische Labor nicht mehr on their own. Now that HERMES had gewartet werden können; es wurde been abandoned, the free-flying European gestrichen. Das angedockte Labor laboratory could no longer be serviced, Europas, das in der Folge den Namen so it was cancelled as well. Furthermore, des gesamten europäischen Programms the docking European laboratory, now COLUMBUS erhielt, wurde zudem auf- called by the name formerly used to grund neuer amerikanischer Pläne ver- designate the entire European programme, kleinert. Die polare Plattform hingegen COLUMBUS, was reduced in size to suit new American plans. The polar platform, on the other hand, was detached from the European programme and used as a basis for building the complex environ- mental satellite ENVISAT, which was
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wurde aus dem europäischen Programm launched in 2002. In 1995, the ESA ausgeklammert und auf ihrer Basis der Council of Ministers, meeting in Toulouse, komplexe Umweltsatellit ENVISAT (Start: voted to include the European orbital 2002) gebaut. 1995 nahm der ESA- transfer vehicle ATV in the programme Ministerrat in Toulouse das europäische to transport payloads to the ISS. From orbitale Transferfahrzeug ATV zum Trans- 2007 onwards, ATV launches will cover port von Nutzlasten zur ISS in das Pro- Europe’s share in the cost of operation. gramm auf. Mit den Starts der ATVs wird ab 2007 der europäische Teil der Betriebs- Because of these concept changes and kosten gedeckt. the new geopolitical situation that arose in the 1990s, the timeframe of the pro- Diese konzeptionellen Umstellungen und gramme was stretched further. In the die neue weltpolitische Situation in den process, manned spaceflight lost some of Grafik der Internationalen Raumstation nach 1990er Jahren waren für eine weitere its strategic importance for the autonomy ihrer Fertigstellung zeitliche Streckung des Programms ver- of Europe, becoming instead a field for Diagram of the International Space Station after its Completion antwortlich. Die astronautische Raum- international cooperation. By the same fahrt verlor in diesem Zusammenhang an token, the station became an important strategischer Bedeutung für die europäi- element in East-West relations, a stabiliz- sche Autonomie und wurde zu einem ing factor between the old superpowers, Feld internationaler Kooperation. Die and a means to defuse tension. Station wurde dabei zu einem bedeuten- den Instrument der Ost-West-Beziehun- According to a statement of principle gen, ein stabilisierender Faktor zwischen signed by ESA and NASA in 1997, Europe den alten Supermächten und ein Mittel will supply additional equipment to the zum Abbau von Spannungen. USA, including laboratory systems and two nodes to connect the stations’ 1997 unterzeichneten ESA und NASA ein modules. In return, the USA agreed to Grundsatzabkommen, wonach Europa launch COLUMBUS on a space shuttle. zusätzliches Gerät, wie zwei Verbindungs- A treaty concluded with Russia provided knoten für die Stationsmodule und Labor- for the duty-free entry and exit of goods geräte, an die USA liefern wird. Im Gegen- within the framework of the ISS cooper- zug sollte COLUMBUS nunmehr mit ation as well as for the delivery of a dem Space Shuttle gestartet werden. Ein European robot arm and a data manage- Vertrag mit Russland regelte die zollfreie ment system for the Russian ISS segment. Ein- und Ausreise von Gütern im Rahmen Another agreement on the exchange of der ISS-Zusammenarbeit sowie die Liefe- hardware was concluded with Japan. rung eines europäischen Roboterarms und eines Datenmanagement-System für das russische ISS-Segment. Auch mit Japan vereinbarte die ESA den Austausch von Hardware.
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Am 29. Januar 1998 trafen sich die On January 29, 1998, the ministers re- verantwortlichen Minister der Partner- sponsible in the partner states met in staaten in Washington, um der ISS mit der Washington to sign a new intergovern- Unterzeichnung eines neuen Regierungs- mental agreement so as to provide a basis übereinkommens den völkerrechtlichen in international law for the ISS. While it Rahmen zu geben. Mehr als das Ab- gave more emphasis to the principle of kommen von 1988 basierte es auf dem equal partnership than the agreement of Grundsatz gleichberechtigter Partner- 1988, the USA retained its leading role schaft, die Führung der USA bei Konstruk- in design and building. The station now tion und Bau wurde jedoch fortgeschrie- fundamentally differed from that envis- ben. Gegenüber 1988 hatte sich die aged in 1988. When finished, its configu- Station grundlegend verändert. Ihre Kon- ration was to include more than 100 com- figuration sollte nach Abschluss der Auf- ponents, and its interior volume would bauarbeiten aus über 100 Komponenten be approximately that of a jumbo jet. It bestehen und ein Innenvolumen ver- will incorporate six research laboratories gleichbar dem eines Jumbo Jets besitzen. (two American, two Russian, one Europe- Darunter werden sich sechs Forschungs- an, and one Japanese) and four service labore (zwei aus USA, zwei aus Russland, modules. Three robot arms will be availa- eins aus Europa und eins aus Japan) ble for extra-vehicular activities (EVAs). und vier Versorgungsmodule befinden. Für Außenbordaktivitäten (EVAs) sollen The launch of the Russian Zarya (dawn) drei Roboterarme zur Verfügung stehen. module on November 20, 1998 at Baikonur rang in the most intense flight Mit dem Start des russischen Moduls Zarja activities in the history of space flight. (Morgenröte) am 20. November 1998 von However, the destruction of the American Baikonur begann die intensivste Flug- space shuttle Columbia on February 1, phase in der Geschichte der Raumfahrt. 2003 caused yet another delay of more Das Unglück des amerikanischen Space than three years as well as a marked Shuttles Columbia am 1. Februar 2003 cutback in the number of shuttle flights führte dann jedoch erneut zu einer Ver- scheduled before their termination in zögerung von über drei Jahren und einer 2010. Now that shuttle flights have been deutlichen Reduzierung der noch geplan- successfully resumed in the summer of ten Shuttle-Flüge bis zur Einstellung dieses 2005 and the STS-121 mission has been Trägersystems 2010. Mit der erfolgrei- completed in July 2006, the further con- chen Wiederaufnahme der Shuttle-Flüge struction of the space station appears im Sommer 2005 sowie der Mission STS- secure. 121 im Juli 2006 ist der weitere Aufbau der Raumstation jedoch gesichert.
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Frühe wissenschaft- Early Scientific liche Nutzung der Utilization of the Raumstation Space Station
Deutsche Forscher sind seit Beginn der German researchers had been in on the wissenschaftlichen Nutzung im Jahr 2001 scientific utilization of the station ever mit von der Partie. Sie haben seither since it began in 2001. In the time that bereits 17 Experimente/Experimentserien followed, they ran a total of 17 experi- auf der ISS durchgeführt. Diese dienten ments dedicated to investigating the insbesondere der Untersuchung des human vestibular system, breeding pro- menschlichen Gleichgewichtssystems, tein crystals, performing basic research in der Züchtung von Proteinkristallen, der physics (plasma), and studying scientific Grundlagenphysik (Plasmaforschung) problems in radiation biology. While und strahlenbiologischen Fragestellungen. some serial experiments of the total of Von diesen 17 Experimenten laufen 17 are still going on, others have been Die Experimentanlage PK-3 Plus untersucht einige Serienexperimente derzeit noch, concluded. komplexe Plasmen in der Schwerelosigkeit. andere sind bereits abgeschlossen. (Kayser-Threde) Thus, for example, a total of seven ex- The PK-3 Plus Experimental Equipment serves So konnten zum Beispiel im Bereich Pro- periments in protein crystallization that to examine complex Plasmas in Microgravity. (Kayser-Threde) teinkristallisation insgesamt sieben Expe- were coordinated by German scientists rimente unter deutscher Federführung were completed between May 2001 and zwischen Mai 2001 und Juni 2002 June 2002 in the American as well as sowohl im amerikanischen als auch im in the Russian section of the ISS. Some russischen Teil der ISS abgeschlossen experiments yielded marked improve- werden. Dabei wurde bei verschiedenen ments in our understanding of the struc- teilweise pharmazeutisch wichtigen ture of certain molecules, some of which Molekülen die Strukturaufklärung deut- are of great pharmaceutical importance; lich verbessert, in einigen Fällen gelang others resulted in the first successful sogar zum ersten Mal überhaupt eine crystallization ever achieved such as in Kristallisation. Ebenfalls abgeschlossen ist the case of certain surface layer proteins. das Strahlendosimetrie-Experiment DOS- Conducted from April to June 2001 in MAP des DLR Instituts für Luft- und cooperation with various German and Raumfahrtmedizin zur Messung verschie- European research institutes in the dener Komponenten der Weltraum- American section of the ISS, the DOS- strahlung, das von April bis Juni 2001 in MAP radiation-dosimetry experiment Kooperation mit verschiedenen deutschen has been successfully concluded as well. und europäischen Forschungsinstituten DOSMAP was conceived by the DLR Ins- erfolgreich im US-Teil der ISS durchge- titute of Aerospace Medicine to measure führt wurde. various components of cosmic radiation inside the ISS. Herausragende Bedeutung kommt dem so genannten „Plasmakristall-Experiment“ des Max-Planck-Instituts für extraterrestrische Physik in Garching und des Instituts für Hochenergiedichte der Russischen Aka- demie der Wissenschaften in Moskau zu, dessen Entwicklung und Bau vom DLR
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unterstützt wurden. Tatsächlich handelt es Eminent importance is attributed to the sich um eine Experimentserie zur Physik so-called “plasma crystal experiment” Komplexer Plasmen in deutsch-russischer conducted jointly by the Max Planck Zusammenarbeit, die im Februar 2001 Institute for Extraterrestrial Physics in die naturwissenschaftliche Forschung auf Garching and the Institute for High der Raumstation einleitete. Sie wird bis Energy Density at the Russian Academy heute mit immer neuen wissenschaft- of Sciences in Moscow, the development lichen Fragestellungen fortgesetzt. Die and construction of which were support- erste Experimentanlage PK-3 wurde im ed by DLR. Actually, this series of Dezember 2005 durch die weiterentwi- experiments in complex plasma physics ckelte Anlage PK-3 Plus ersetzt, die neue in German-Russian cooperation raised Experimentiermöglichkeiten eröffnet. Die the curtain for scientific research on the zahlreichen, zum Teil völlig überraschen- space station in February 2001 and con- den Ergebnisse und Erkenntnisse auf tinues to this day. dem hochaktuellen, innovativen Gebiet der Komplexen Plasmen – einem bis vor The first experimental installation, PK-3, wenigen Jahren unbekannten Materie- was replaced in December 2005 by a zustand – führten bereits zu mehr als 30 refined facility called PK-3 Plus which Veröffentlichungen. Bei der ASTROLAB- opened up new experimental options. Mission werden diese Untersuchungen The numerous results and insights, some mit der neuen Anlage PK-3 Plus um das of them perfectly surprising, discovered hochaktuelle Gebiet der Phasenüber- in the highly topical and innovative field gänge in komplexen Plasmen erweitert. of complex plasmas – a state of matter that was utterly unknown only a few Weitere fast 100 Experimente deutscher years ago – have been described in more Wissenschaftler vor allem aus den Berei- than 30 publications so far. During the chen Biologie, Medizin, Materialforschung ASTROLAB mission, the scope of investiga- und Physik sind ausgewählt und befinden tions on the new PK-3 Plus facility will be sich derzeit in verschiedenen Stadien der enlarged by the similarly topical field of Vorbereitung. phase transitions in complex plasmas.
Numbering almost 100, further experi- ments designed by German scientists in biology, medicine, materials research, physics, and other fields have been se- lected and are currently in various stages of preparation.
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Ausbauprojekt ISS The ISS Extension
Der gegenwärtige Status des ISS- The Current Status of ISS Aufbaus Construction
Der erste Flug des amerikanischen Space The first flight of an American space Shuttles nach dem Unglück der Columbia shuttle after the Columbia accident on am 1. Februar 2003 fand vom 26. Juli bis February 1, 2003 took place from July zum 9. August 2005 statt. Die Mission 26 to August 9, 2005. While the mission verlief insgesamt erfolgreich, jedoch lös- was successful overall, pieces of foam ten sich trotz intensiver vorhergehender once again separated from the insulation Überarbeitung des externen Shuttle-Tanks of the external shuttle tank despite its erneut Stücke des Isolationsschaums. extensive overhaul before the launch. To Um die Probleme dauerhaft zu beseiti- deal with these problems once and for gen, verschob die NASA daraufhin den all, the NASA deferred the next space Der europäische Verbindungsknoten 2 zum nächsten Flug des Space Shuttles auf den shuttle flight to July 2006. Andocken von COLUMBUS und KIBO Juli 2006. The European Connecting Node 2 where Until the shuttles are finally decommis- COLUMBUS and KIBO will dock Bis zur Außerdienststellung der Shuttles sioned in 2010, NASA plans another im Jahr 2010 plant die NASA hiernach 16 flights to the ISS and a maintenance 16 weitere Flüge zur ISS sowie eine mission to the Hubble Space Telescope. Wartungsmission zum Hubble-Weltraum- Flights that serve the construction of the teleskop. Dabei sollen die dem Aufbau ISS will have priority. After all, the Euro- der ISS dienenden Flüge mit Priorität pean space laboratory COLUMBUS, the durchgeführt werden. So warten beispiels- Japanese experimental module KIBO, and weise das europäische Weltraumlabor two nodes are all waiting to be launched COLUMBUS, das japanische Experiment- into space. Once node 3 has docked on, Modul KIBO und zwei Verbindungs- which offers additional sleeping and elemente auf ihren Start ins All. Nach living accommodation, it will be possible dem Andocken des Verbindungselements to increase the permanent crew to six 3, das zusätzliche Schlaf- und Wohn- astronauts. This will happen approximately möglichkeiten bietet, wird die Besatzung in 2009. auf permanent sechs Astronauten ver- stärkt werden können. Dies wird etwa According to schedule, the new American Das Crew Exploration Vehicle der NASA soll 2009 erfolgen. Crew Exploration Vehicle (CEV) that will ab 2014 einsatzbereit sein und das Space Shuttle ablösen replace the space shuttle will be available Scheduled to be ready from 2014 onwards, Nicht später als 2014 soll das neue ame- for carrying astronauts to the ISS no later NASA’s Crew Exploration Vehicle will replace rikanische Crew Exploration Vehicle (CEV), than 2014. the Space Shuttle welches das Space Shuttle ablösen wird, auch für den Transport von Astronauten zur ISS zur Verfügung stehen.
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Bauelemente der ISS
Modul Beschreibung Flug Startdatum Länge (m) Ø (m) Masse (kg)
Zarja - Functional Russisches Fracht- und 1A/R – PROTON-K 20.11.1998 12,60 4,10 19.323 Cargo Block (FGB) Kontrollmodul Unity - Node 1 Verbindungsknoten 2A – STS-88 04.12.1998 5,49 4,57 11.612 Zwesda Wohnmodul 1R – PROTON-K 12.07.2000 13,10 4,15 19.050 Z1 - Integrated Gitterstruktur 3A – STS-92 11.10.2000 4,90 4,20 8.755 Truss Zenit 1 P6 - Integrated Gitterstruktur und 4A – STS-97 30.11.2000 73,20 10,70 15.900 Truss Portside 6 Solarmodul Destiny Labormodul der USA 5A – STS-98 17.02.2001 8,53 4,27 14.515 Canadarm2 Kanadischer Robotergreifarm 6A – STS-100 19.04.2001 17,60 0,35 4.899 Quest - Joint Airlock Luftschleuse 7A – STS-104 12.07.2001 5,50 4,00 6.064 Pirs - Docking Andockmodul und 4R – SOJUS-U 14.08.2001 4,10 2,60 3.900 Compartment 1 Luftschleuse S0 - Integrated Gitterstruktur 8A – STS-110 08.04.2002 13,40 4,60 13.970 Truss Starboard 0 S1 - Integrated Gitterstruktur 9A – STS-112 07.10.2002 13,70 3,90 12.598 Truss Starboard 1 P1 - Integrated Gitterstruktur 11A – STS-113 23.11.2002 13,70 3,90 12.598 Truss Portside 1 P3/4 - Integrated Gitterstruktur + Solarmodul 12A – STS-115 geplant 2006 73,20 10,70 15.900 Truss Portside 3/4 P5 - Integrated Gitterstruktur 12A.1 – STS-116 geplant 2006 13,70 3,90 12.598 Truss Portside 5 S3/4 - Integrated Gitterstruktur + Solarmodul 13A – STS-117 geplant 2007 73,20 10,70 15.900 Truss Starboard 3/4 S5 - Integrated Gitterstruktur 13A.1 – STS-118 geplant 2007 13,70 3,90 12.598 Truss Starboard 5 Node 2 Verbindungsknoten 10A – STS-120 geplant 2007 6,10 4,20 13.608 (Fertigung in Europa) Columbus Europäisches Labormodul 1E – STS-122 geplant 2007 6,87 4,49 19.300 Experiment Logistics Unter Druck stehender Teil 1J/A – STS-123 geplant 2007 3,90 4,40 4.200 Module (ELM) und des japanischen Japanese Canada Hand Experiment Module (JEM) Kibo und zweiarmiger, kanadischer Roboter Pressurized Module (PM) Teil des japanischen JEM Kibo 1J – STS-124 geplant 2007 11,20 4,40 15.900 S6 Truss Solarmodul 15A – STS-119 geplant 2008 73,20 10,70 15.900 Multipurpose Laboratory Russisches Fracht- und 3R – PROTON-M geplant 2008 13,00 4,10 20.300 Module (MLM) mit dem Labormodul und europäischer European Robotic Arm Roboterarm (ERA) Exposed Facility (EF) Teil des japanischen JEM Kibo 2J/A geplant 2008 - - - Node 3 und Cupola Verbindungsknoten und 20A geplant 2009 1,50 2,95 1.880 Aussichtsmodul der USA (beide in Europa gefertigt)
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Moduls of the ISS
Module Description Flight Launch on Length (m) Ø (m) Mass (kg)
Zarja - Functional Russian cargo and control 1A/R – PROTON-K Nov 20, 1998 12.60 4.10 19,323 Cargo Block (FGB) module Unity - Node 1 Connecting node 2A – STS-88 Dec 4, 1998 5.49 4.57 11,612 Zwesda Living module 1R – PROTON-K July 12, 2000 13.10 4.15 19,050 Z1 - Integrated Integrated truss 3A – STS-92 Oct 11, 2000 4.90 4.20 8,755 Truss Zenit 1 P6 - Integrated Integrated truss and solar 4A – STS-97 Nov 30, 2000 73.20 10.70 15,900 Truss Portside 6 module Destiny US laboratory module 5A – STS-98 Feb 17, 2001 8.53 4.27 14,515 Canadarm2 Canadian robot arm 6A – STS-100 Apr 19, 2001 17.60 0.35 4,899 Quest - Joint Airlock Airlock 7A – STS-104 July 12, 2001 5.50 4.00 6,064 Pirs - Docking Docking module and airlock 4R – SOJUS-U Aug 14, 2001 4.10 2.60 3,900 Compartment 1 S0 - Integrated Integrated truss 8A – STS-110 Apr 8, 2002 13.40 4.60 13,970 Truss Starboard 0 S1 - Integrated Integrated truss 9A – STS-112 Oct 10, 2002 13.70 3.90 12,598 Truss Starboard 1 P1 - Integrated Integrated truss 11A – STS-113 Nov 23, 2002 13.70 3.90 12,598 Truss Portside 1 P3/4 - Integrated Integrated truss 12A – STS-115 scheduled 2006 73.20 10.70 15,900 Truss Portside 3/4 + solar module P5 - Integrated Integrated truss 12A.1 – STS-116 scheduled 2006 13.70 3.90 12,598 Truss Portside 5 S3/4 - Integrated Integrated truss 13A – STS-117 scheduled 2007 73.20 10.70 15,900 Truss Starboard 3/4 + solar module S5 - Integrated Integrated truss 13A.1 – STS-118 scheduled 2007 13.70 3.90 12,598 Truss Starboard 5 Node 2 Connecting node 10A – STS-120 scheduled 2007 6.10 4.20 13,608 (made in Europe) Columbus European laboratory module 1E – STS-122 scheduled 2007 6.87 4.49 19,300 Experiment Logistics Pressurized segment of the 1J/A – STS-123 scheduled 2007 3.90 4.40 4,200 Module (ELM) and Japanese Experiment Module Canada Hand (JEM) Kibo and double Canadian robot arm Pressurized Module (PM) Part of the Japanese Kibo JEM 1J – STS-124 scheduled 2007 11.20 4.40 15,900 S6 Truss Solar module 15A – STS-119 scheduled 2008 73.20 10.70 15,900 Multipurpose Laboratory Russian cargo and laboratory 3R – PROTON-M scheduled 2008 13.00 4.10 20,300 Module (MLM) and module and European robotic European Robotic Arm arm (ERA) Exposed Facility (EF) Part of the Japanese Kibo JEM 2J/A scheduled 2008 - - - Node 3 and Cupola US connecting node and view 20A scheduled 2009 1.50 2.95 1,880 module (both made in Europe)
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Germany’s great Contribution – the European Research Laboratory COLUMBUS, and more
COLUMBUS is a multi-purpose laboratory for multi-disciplinary research in micro- gravity. It is 6.9 metres in length and 4.5 metres in diameter. Research conducted in it will cover materials and life sciences, the investigation of fluids, and the devel- Europas Raumlabor COLUMBUS nach opment of new technologies. Plans for der Ankunft in den USA Großer deutscher Anteil – Das euro- the future provide for industrial and Europe’s Space Laboratory, COLUMBUS, päische Forschungslabor COLUMBUS commercial use as well. The laboratory after its Arrival in the USA und mehr will be the main workplace of the Euro- pean astronauts. Platforms attached to COLUMBUS ist ein Mehrzwecklabor für its outer wall offer opportunities to con- die multidisziplinäre Forschung unter duct experiments in the hard vacuum Schwerelosigkeit. Es ist 6,9 Meter lang of space. Operations will be directed by und hat einen Durchmesser von 4,5 the European COLUMBUS Control Centre Metern. Forschungsgebiete werden die at the DLR’s Space Operations Centre in Material- und Lebenswissenschaften, Oberpfaffenhofen. die Flüssigkeitsforschung und die Ent- wicklung neuer Technologien sein. Für As the principle contractor for COLUMBUS, die Zukunft wird auch die industrielle, EADS Space Transportation in Bremen kommerzielle Nutzung des Labors ange- leads a consortium of 41 companies from strebt. Das Labor wird der Hauptarbeits- 14 countries which is responsible for de- platz für die europäischen Astronauten veloping, building, integrating, and testing sein. An der Außenwand des Labors bie- the laboratory. A fixed-price contract on ten Plattformen Möglichkeiten für the development of COLUMBUS was sign- Experimente, die dem freien Weltraum ed in March 1996. The overall cost of ausgesetzt sind. Der Betrieb des Labors the module amounts to 880 million Euros, wird vom europäischen COLUMBUS- test facilities included, of which about Kontrollzentrum innerhalb des deutschen 450 million Euros will go to the German Raumfahrtkontrollzentrums des DLR in industry. Oberpfaffenhofen geleitet. On May 28, 2006, COLUMBUS took off Als Hauptauftragnehmer für COLUMBUS for the Kennedy Space Center in a Beluga führte EADS Space Transportation in Airbus, and it is now ready to be trans- Bremen ein Konsortium von 41 Unter- ported to the ISS. All rework and system nehmen aus 14 Ländern an, das für die tests necessitated by the delays in its Entwicklung, Fertigung, Integration und construction have been concluded success- die Tests verantwortlich ist. Der Fest- fully, and its internal payload has been preisvertrag für die Entwicklung von integrated. COLUMBUS is scheduled for COLUMBUS wurde im März 1996 unter- launching late in September 2007. zeichnet. Die Gesamtkosten für das Modul betragen einschließlich der Test- Moreover, the German industry has been einrichtungen 880 Millionen Euro. Hiervon playing a crucial role in the development fielen etwa 450 Millionen Euro für die and production of technically sophisticat- deutsche Industrie an. ed items of laboratory equipment. Thus, for example, EADS and OHB act as system managers for the development of the
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COLUMBUS startete am 28.5.2006 following experimental facilities: BIOLAB mit einem Beluga-Airbus zum Kennedy (for biological research, EADS), EPM Space Center und steht nun für den (European physiology modules for medi- Transport zur ISS bereit. Alle aufgrund cal research, OHB), and MSL (materials des verzögerten Aufbaus notwendig science laboratory, EADS). Other German gewordenen technischen Nachbesserun- companies are involved as subcontractors gen und Systemtests wurden bereits in the development of essential compo- erfolgreich abgeschlossen und die inter- nents. There are other devices that mostly nen Nutzlasten integriert. Der Start von originated from Germany, such as the COLUMBUS ist für Ende September 2007 MELFI sample freezer (down to -80 vorgesehen. degrees centigrade; mainly developed by Linde) and the scientific sample-handling Zudem spielt die deutsche Industrie eine device called microgravity science glove- Künstlerische Darstellung des europäischen entscheidende Rolle bei der Entwicklung box (MSG, Astrium Friedrichshafen). In Roboterarms ERA bei der Beförderung eines Astronauten und beim Bau von technisch anspruchs- addition, Germany was responsible for Artist’s Impression of the European Robotic vollen Laborausrüstungsgegenständen. the development and production of the Arm (ERA) transporting an Astronaut So hat sie beispielsweise die System- ISS data management system (DMS-R) führerschaft bei der Entwicklung der which, equipped with fault-tolerant Experimentieranlagen BIOLAB (für biolo- computers supplied by EADS, “controls” gische Forschung; EADS), EPM (European the ISS from the Russian service module. Physiology Modules für medizinische Installed on the ISS in 2000, DMS-R has Forschung; OHB) und MSL (Materials been working reliably since the beginning Science Lab für materialwissenschaftliche of 2001. Forschung; EADS). Weitere deutsche Firmen sind als Unterauftragnehmer an Germany’s commitment further extends der Entwicklung wesentlicher Kompo- to control elements for the European nenten beteiligt. Auch die Proben- robotic arm (ERA) and for two important Gefriereinrichtung MELFI (bis -80 Grad connecting nodes, 2 and 3. Node 2 was Celsius; maßgebliche Entwicklung durch delivered to the NASA as early as 2003. die Firma Linde) oder die wissenschaftli- The ERA will be transported to the ISS in che Probenhantiereinrichtung Micro a Russian Proton launcher late in 2007. Gravity Science Glovebox (MSG; Astrium Friedrichshafen) stammen im Wesentlichen aus Deutschland. Zudem war Deutschland für die Entwicklung und Fertigung des ISS Data-Management-Systems (DMS-R) verantwortlich, welches von EADS mit fehlertoleranten Rechnern ausgestattet wurde und die „ISS-Kontrolle“ vom russi- schen Service-Modul aus durchführt. Das DMS-R wurde bereits 2000 auf der ISS installiert und arbeitet seit Anfang 2001 zuverlässig.
Beteiligt ist Deutschland ebenfalls mit Elementen zur Steuerung beim Euro- päischen ISS-Roboterarm (ERA) und den wichtigen Verbindungsknoten 2 und 3. Der Knoten 2 wurde bereits 2003 an die NASA ausgeliefert. ERA wird Ende 2007 mit einem russischen Proton-Transporter zur Station gebracht.
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Bodenbetriebsinfrastruktur: Das The operational Infrastructure on COLUMBUS-Kontrollzentrum beim the Ground: The COLUMBUS Control DLR in Oberpfaffenhofen Centre at DLR’s Oberpfaffenhofen Facility Das COLUMBUS-Kontrollzentrum ist im Deutschen Raumfahrt-Kontrollzentrum The COLUMBUS Control Centre is housed des DLR in Oberpfaffenhofen unterge- at DLR’s Space Operations Centre in bracht. Hierüber werden etwa 75 Wissen- Oberpfaffenhofen. It will be used by about schaftler und Ingenieure die europäischen 75 scientists and engineers to control Aktivitäten auf der Internationalen European activities on the International Raumstation steuern. Space Station.
Hierzu gehören: This includes
- Training für Betriebspersonal sowie - training personnel and preparing and Vorbereitung und Durchführung von implementing mission simulations, Missionssimulation - monitoring and controlling the technical - die Überwachung und Steuerung der systems installed in the COLUMBUS technischen Systeme des COLUMBUS- laboratory and the experiments on the Labors und der Experimente an Bord space station, der Raumstation - managing communications between - die Kommunikation zwischen ISS, the ISS and ground stations or control Bodenstationen und Kontrollzentren centres, - Empfang, Verarbeitung, Verteilung und - receiving, processing, distributing, Auswertung von Daten sowie and evaluating data, and - die Betriebsablaufplanung an Bord und - scheduling workflows on board and am Boden (Missionsplanung) on the ground (mission planning).
Der Auftrag an das DLR zum Aufbau des DLR was commissioned to set up the COLUMBUS-Kontrollzentrums erfolgte COLUMBUS Control Centre by the durch die Europäische Weltraumorgani- European Space Agency (ESA). In dealing sation (ESA). Das DLR kann für diese with this new task, DLR relied on years neue Aufgabe auf langjährige Betriebs- of in-house experience as well as on erfahrungen und Kompetenzen bei der its competence in the implementation Durchführung von Raumflugmissionen of space missions; this installation at zurückgreifen: Bei neun bemannten und Oberpfaffenhofen, situated around 25 40 unbemannten wissenschaftlichen und kilometres to the southwest of Munich, kommerziellen Satellitenmissionen hat acquired an outstanding reputation by sich der DLR-Standort Oberpfaffenhofen, managing nine manned and 40 auto- rund 25 Kilometer südwestlich von mated scientific and commercial satellite München gelegen, in den vergangenen missions in the last four decades. Most eminent among these are the German missions on the American space shuttle, the flights of German cosmonauts to the Russian space station, MIR, and the ex- periments they conducted there.
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vier Jahrzehnten einen guten Namen Inaugurated on October 19, 2004, the gemacht. Zu den herausragenden Missio- new COLUMBUS Control Centre was first nen zählen die deutschen D-Missionen actively involved in a mission when the mit dem amerikanischen Space Shuttle Italian ESA astronaut, Roberto Vittori, sowie Flüge deutscher Kosmonauten zur flew to the ISS for one week in April und deren Experimente auf der russi- 2005. It also played a major role during schen Raumstation MIR. the long-term mission of the German ESA-Astronaut Thomas Reiter in 2006. Das neue COLUMBUS-Kontrollzentrum wurde am 19. Oktober 2004 eröffnet From 2007 onwards, the COLUMBUS und war erstmals beim einwöchigen Flug Control Centre will be involved in the des italienischen ESA-Astronauten Roberto missions of the unmanned Automated Vittori im April 2005 zur ISS in eine Mission Transfer Vehicle (ATV) to the ISS. In the eingebunden. Auch bei der Langzeit- future, ATV flights will supply the space mission des deutschen ESA-Astronauten station with food, water, fuel, and oxy- Thomas Reiter übernahm das COLUMBUS- gen, in addition to transporting new COLUMBUS-Kontrollzentrum beim DLR in Oberpfaffenhofen Kontrollzentrum wichtige Aufgaben. scientific experiments to the ISS. For this The COLUMBUS Control Centre at DLR’s purpose, the COLUMBUS Control Centre Oberpfaffenhofen Facility Ab 2007 wird das COLUMBUS-Kontroll- will provide the infrastructure required zentrum dann an den Missionen des for communication between the control unbemannten europäischen Raumtrans- centres at Toulouse, Houston, and Moscow porters ATV zur ISS beteiligt sein. Dieser while the ATV is in operation in orbit. wird die Raumstation künftig unter anderem mit Lebensmitteln, Wasser, Finally, the centre will control all opera- Treibstoff und Sauerstoff versorgen sowie tions in the COLUMBUS laboratory from neue wissenschaftliche Experimente an 2007/2008 onwards. As soon as the Bord der ISS bringen. Das COLUMBUS- module has docked at the ISS, the Kontrollzentrum stellt hierfür die Kom- COLUMBUS Control Centre will assume munikations-Infrastruktur zwischen den responsibility for the European space Kontrollzentren in Toulouse, Houston und laboratory as well as for the coordination Moskau während des gesamten ATV- of its scientific programme. Betriebs im Orbit zur Verfügung.
Ab 2007/2008 soll das Zentrum schließ- lich den Betrieb im COLUMBUS-Labor kontrollieren. Sobald das Modul an die ISS angekoppelt ist, übernimmt das COLUMBUS-Kontrollzentrum die Verant- wortung für das europäische Weltraum- labor sowie die Koordinierung des wis- senschaftlichen Programms.
Der Einsatz des COLUMBUS-Kontrollzent- rums ist für die gesamte COLUMBUS- Betriebsphase von 15 Jahren geplant. Finanziert wurde der Aufbau des neuen Kontrollzentrums von der ESA, dem Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) und dem Freistaat Bayern. Der Betrieb des Zentrums wird durch die europäischen ISS-Mitglied- staaten finanziert. COLUMBUS bei der Integration in Bremen COLUMBUS during Integration in Bremen
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Ab 2007 – das europäische ATV als The COLUMBUS Control Centre is sched- schwerer Transporter für die ISS uled to operate throughout the entire 15-year life of COLUMBUS. The construc- Das ATV (Automated Transfer Vehicle) ist tion of the new control centre was fi- der europäische Beitrag zur Versorgung nanced by ESA, the Federal Ministry for der ISS. Der größte Teil der europäischen Education and Research (BMBF), and the Betriebskosten wird hierdurch abgeleistet. government of Bavaria. The operation Das ATV wird auf einer ARIANE 5 Träger- of the centre is financed by the European rakete mit einer wiederzündbaren Ober- ISS member states. stufe (EPS-V) von Kourou aus gestartet. Nach Trennung von der Oberstufe wird das ATV – Europe’s Logistics Carrier for Das ATV-Versorgungsraumschiff korrigiert ATV die erforderlichen Rendezvous- und the ISS die ISS-Bahnhöhe, die aufgrund des Andockmanöver mit der Raumstation, Luftwiderstandes durch die Restatmosphäre kontinuierlich abnimmt überwacht vom ATV-Kontrollzentrum in The ATV (Automated Transfer Vehicle) Docked on the ISS, the ATV Transfer Vehicle Toulouse, autonom durchführen. Die ATVs is Europe’s contribution to the Internatio- corrects the orbital Height of the Station, können bis zu 6 Monate an der ISS ange- nal Space Station ISS and its logistics. which declines continuously because of the dockt bleiben. ATV will also offset the European part upper Atmosphere’s Air Drag of the common system operations cost which is shared among all ISS partners. The ATV spacecraft will be launched with an ARIANE 5 launcher from Kourou in French Guyana. After separation from the launch vehicle, the re-ignitable upper stage EPS-V will insert ATV properly into the orbital plane of the ISS. During the autonomous phasing of ATV to the ISS the ATV-control centre in Toulouse will monitor each step of the flight sequence. The vehicle is able to stay docked at the ISS up to six months.
The ATV is 10 metres long and has a diameter of 4.5 metres. The unfolded solar arrays of the vehicle span over 22.3 metres. The mass of the fuelled and equipped ATV will achieve up to 20.75 tons.
Das ATV-Versorgungsraumschiff The ATV Transfer Vehicle
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Das ATV ist ca. 10 Meter lang und hat The ATV consists of a propulsion module, einen Durchmesser von 4,5 Meter. Die an avionics module and an integrated entfalteten Solarpaneelen haben eine pressurized cargo carrier module, in Spannweite von 22,3 Metern. Die Gesamt- which up to 5.5 tons of cargo could be masse des startbereiten und beladenen stowed. The overall payload capacity is Fahrzeugs beträgt 20,75 Tonnen. 7.7 tons for dry cargo, air, fuel and water. The cargo loading depends on each mis- Das Fahrzeug ist „modular“ aufgebaut sion and will vary. ATV will also carry und verfügt neben einem Antiebs- und spare parts and scientific instruments to Avionikmodul über ein druckbeauf- the ISS. schlagtes Nutzlastmodul, in dem bis zu 5,5 Tonnen Fracht untergebracht werden Another task for ATV is the re-boost ATV versorgt die Internationale Raumstation können. Die gesamte Nettonutzlast- of the International Space Station. The mit Ausrüstung, Treibstoff zur Anhebung ihrer Bahnhöhe, Ersatzteilen sowie Proviant, kapazität beträgt 7,7 Tonnen für Fracht, European logistics carrier will use its Sauerstoff- und Wasservorräten für die Gase, Wasser und Treibstoff. Die Zusam- main engines to periodically rise the alti- Mannschaft menstellung der Fracht wird von Mission tude of the ISS every 10 to 45 days. The ATV provides the International Space zu Mission variieren. So werden die ATVs Close to the end of the ATV mission the Station with Equipment, Fuel to increase its orbital Height, and Spare Parts as well as auch wissenschaftliche Ausrüstung und astronauts will store the waste inside the with Provisions, Oxygen, and Water for Experimente zur ISS transportieren. vehicle, which could be up to 6.5 tons. the Crew After de-docking the ATV will loiter and Angedockt an den russischen Stationsteil finally perform its destructive re-entry dient es mit seinen Haupttriebwerken, over the pacific. neben dem russischen Progressfahrzeug, auch zur Bahnanhebung der ISS in Inter- ATV is the most complex vehicle ever vallen von 10 bis 45 Tagen. Nach Been- built in Europe. Its level of automation digung der Mission nimmt das ATV noch is about 4 times higher than on SOYUZ die Abfälle (bis zu 6,5 Tonnen) der ISS or Progress vehicles. Besides ATV only the auf. Nach dem Abdocken wird es in die Russian PROGRESS and SOYUZ vehicles Erdatmosphäre zurückgeführt und are able to dock autonomously to the ISS. schließlich über dem Pazifik verglühen. Since July 2004 the ATV-1 “Jules Verne” underwent extensive testing at ESTEC in Das ATV ist das komplexeste Raumfahr- Noordwijk (Netherlands). The flight of zeug, das jemals in Europa gebaut wurde. “Jules Verne” is scheduled for May 2007. Sein Automationsgrad ist etwa 4-mal Four additional ATV flights are planned höher als bei den russischen Sojus- oder until 2013. Progressfahrzeugen. Außer Russland ver- fügt somit nur Europa über ein autono- mes Raumfahrzeug, das in der Lage ist, sich automatisch an die ISS anzunähern und anzudocken. Seit Juli 2004 wurde das ATV-1 „Jules Verne“ bei ESTEC in Noordwijk (Niederlande) getestet. Der Erstflug des ATV ist für Mai 2007 geplant. Bis 2013 sind noch 4 weitere ATV-Flüge vorgesehen.
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Das Europäische The European Astronauten- Astronaut Centre zentrum (EAC) (EAC) and the ESA und das ESA- Astronaut Corps Astronauten-Corps In 1998, the ESA began pooling the astronautical activities of its European 1998 begann die ESA, die astronautischen member states and setting up a joint Aktivitäten der einzelnen europäischen European corps of astronauts. The ESA ESA-Mitgliedstaaten zusammenzuführen astronaut centre on DLR’s premises in und ein gemeinsames europäisches Astro- Cologne became the home base of the Im EAC in Köln trainieren Astronauten für ihren Einsatz auf der ISS. nauten-Corps aufzubauen. Zur Heimat- European Astronaut Corps. At the EAC in Cologne Astronauts are being basis des Europäischen Astronauten-Corps trained for their Work aboard the ISS. wurde das Astronautenzentrum der ESA Next to preparing the currently 12 mem- auf dem Gelände des DLR in Köln. bers of the ESA Astronaut Corps for space missions, the Cologne EAC also Neben der Vorbereitung des zur Zeit trains astronauts of the international ISS 12-köpfigen ESA-Astronauten-Corps für partners, the USA, Russia, and Japan, in Weltraummissionen am EAC in Köln handling the European modules of the werden auch die Astronauten der inter- space station such as, for instance, the nationalen ISS-Partner USA, Russland COLUMBUS space laboratory and the und Japan im Umgang mit den europäi- ATV transfer vehicle. schen Modulen der Raumstation, wie etwa dem COLUMBUS-Raumlabor und dem Nutzlasttransporter ATV, ausgebildet.
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Integrierte Nutzer- Integrated User unterstützung für Support for Forscher auf der Researchers on Raumstation the Space Station
Die ISS ist die größte Forschungsplattform The ISS is the largest research platform für Experimente unter Schwerelosigkeit. for experiments in microgravity. To pre- Zur Vorbereitung und Durchführung ihrer pare and implement its utilization for wissenschaftlichen Nutzung sind in Europa scientific purposes, nine user-support neun Nutzerunterstützungszentren centres (USOCs) were created in Europe (USOCs) für die europäischen Wissen- for European scientists. Entrusted with schaftler eingerichtet worden. Sie sind the planning and implementation of ex- mit der Planung und Durchführung von periments, these centres are responsible Experimenten betraut und verantwortlich for the European experimental facilities für die europäischen Experimentanlagen on the space station. Their infrastructure auf der Raumstation. Ihre Infrastruktur consists of a monitoring and control sys- besteht aus einem Überwachungs- und tem for remote experiment control. En- Steuerungssystem für die Fernlenkung gineering models of the facilities installed der Experimente. Hierfür stehen auch on the ISS are available for preparing, entsprechende Ingenieurmodelle der qualifying, and simulating experiments. Anlagen auf der ISS zur Vorbereitung, Qualifizierung und Simulation der Expe- rimente bereit.
Zusätzlich verfügen einige Zentren über Hochgeschwindigkeitsnetze (ATM bis 32Mbps) für die schnelle Datenkommu- nikation und Archive zur Langzeitsiche- rung der wissenschaftlichen Daten. Die Kommunikationsinfrastruktur bietet eine enge Kopplung zum Experimentablauf an Bord und erlaubt eine interaktive Experimentdurchführung aus den Nutzer- zentren oder den Heimlabors der Wissen- schaftler.
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Alle Zentren sind über das europäische In addition, some centres are equipped ISS-Bodennetz mit den internationalen with high-speed networks (up to 32Mbps Missionszentren in den USA und Russland in ATM) for fast data communication, verbunden. Das Bodensegment in Europa and with archives where scientific data wird vom COLUMBUS-Kontrollzentrum may be stored permanently. This commu- des DLR in Oberpfaffenhofen im Auftrag nication infrastructure permits tracking der ESA geleitet. experiments on board as well as control- ling them interactively from user centres In Deutschland ist das Microgravity User or scientists’ laboratories. The European Support Center (MUSC) im DLR in Köln ISS ground network connects all centres als das nationale Nutzerzentrum in das to the international mission centres in the Bodennetz der Raumstation integriert. USA and Russia. The European ground MUSC hat seine operativen Arbeiten segment is managed by DLR’s COLUMBUS für die ISS mit der Inbetriebnahme des Control Centre in Oberpfaffenhofen on Experimentes Matroshka im Februar behalf of ESA. 2004 aufgenommen. Seit diesem Zeit- punkt werden Daten aus der Station The Microgravity User Support Centre im Zentrum in Köln empfangen und (MUSC) at DLR in Cologne forms an Experimente auf der Station überwacht integral part of the space station’s ground und gesteuert. Parallel läuft der Ausbau network as Germany’s national user der Infrastruktur für den zukünftigen centre. The MUSC began working ope- Betrieb des europäischen Forschungs- ratively for the ISS when the Matroshka moduls COLUMBUS. Mit der Inbetrieb- experiment was started in February 2004. nahme von COLUMBUS wird der voll- Since that time, the centre in Cologne has ständige Betrieb in allen Nutzerzentren been receiving data from the station and Europas beginnen. monitoring and controlling experiments on it. In parallel, the infrastructure was upgraded for the future operation of the European research module COLUMBUS. Full-scale operations in all European user centres will commence as soon as COLUMBUS becomes operational.
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Die Internationale Raumstation ISS, Status: Juli 2006 The International Space Station (ISS), status: July 2006
System bei Fertigstellung System on completion Spannweite 109 m Span 109 m Länge 80 m Length 80 m Tiefe 88 m Depth 88 m (mit ATV/Progress) (with ATV/Progress) Höhe 45 m Height 45 m Masse 450 t Mass 450 t Elektrische Leistung 110 kW Power generation 110 kW Nutzlastanteil 46 kW Payload 46 kW Wohn- und Arbeitsraum 1.200 m3 Living and working space 1,200 m3 Mikrogravitationsbedingungen 10-6 g Microgravity conditions 10-6 g Betriebsumlaufbahn Operational orbit Bahnhöhe ca. 360 km Altitude c. 360 km Bahnneigung 51,6° Inclination 51.6° Umlaufzeit 90 Minuten Orbital period 90 minutes Bauphase 1998-2010 Construction phase 1998-2010 Montageflüge Assembly flights USA ~ 34 USA ~ 34 Russland ~ 5 Russia ~ 5 Flüge mit europäischer Hardware ~ 15 Flights with European hardware ~ 15 EVAs ~ 160 EVAs ~ 160 EVA-Stunden ~ 1920 EVA hours ~ 1,920 Betriebsdauer (min.) 15 Jahre Service life (min.) 15 years Flugbetrieb Flight operation Umlaufbahnkorrektur ~ 5 pro Jahr Orbit corrections ~ 5 per year Astronautenaufenthalt (bis zu) ~ 6 Monate Astronaut stays (up to) ~ 6 months Mannschaft Crew Ab 2000 3 From 2000 3 nach Columbia-Unfall (2003) 2 post-Columbia (2003) 2 Seit Juli 2006 3 From July 2006 3 Ab 2009 6 From 2009 6 Nutzung Utilization Humanphysiologie, Biologie ~ 45 % Human physiology, biology ~ 45 % Materialforschung, Fluidphysik ~ 35 % Materials research, fluid physics, ~ 35 % u. Physikalische Chemie physical chemistry Technologie, Telekomm. ~ 5 % Technology, telecommunication ~ 5 % Extraterrestrik ~ 5 % Extraterrestrial research~ 5 % Erderkundung ~ 5 % Earth exploration ~ 5 % Industrie ~ 5 % Industry ~ 5 % Bodenbetrieb Ground operations Missionskontrolle primär Houston Primary mission control Houston alternativ und für russisches Segment Moskau Alternatively and for the Russian segment Moscow Japan / Europa nation MCC’s Japan / Europe national MCCs (COLUMBUS von Oberpfaffenhofen) (COLUMBUS from Oberpfaffenhofen) Versorgungsflüge ~ 4 pro Jahr Supply flights ~ 4 per year
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DIE MISSION ASTROLAB THE ASTROLAB MISSION
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Erster Langzeitaufenthalt eines Westeuropäers auf der ISS First Long-term Stay of a West European on the ISS
Im April 2001 startete der Italiener An Italian, Umberto Guidoni, was Umberto Guidoni als erster Europäer the first European to take off for mit einem Space Shuttle zur Inter- the International Space Station in a nationalen Raumstation. Ihm folgten space shuttle in April 2001. He was sieben weitere Missionen europäischer followed by seven other European Astronauten von durchschnittlich astronauts on missions with an aver- zehntägiger Dauer. age duration of ten days.
Der deutsche ESA-Astronaut Thomas Reiter The German ESA astronaut Thomas ist der erste Europäer, der zu einem Lang- Reiter is the first European to travel to zeitaufenthalt auf die Internationale the International Space Station (ISS) for Raumstation ISS reiste. Gleichzeitig ist er a long-term stay. At the same time, he der erste Deutsche, der die ISS besucht. is the first German to visit the ISS. On Reiter startete am 4. Juli mit dem ameri- July 4, Mr Reiter took off on the American kanischen Space Shuttle Discovery (STS- space shuttle Discovery (STS-121) for a 121) zu seiner sechs bis sieben Monate mission of six to seven months. dauernden Mission. Here are the reasons why Thomas Reiter’s Die Langzeit-Mission von Thomas Reiter long-term mission constitutes a major stellt insofern einen wichtigen europäischen milestone for Europe in the use of the ISS: Meilenstein in der Nutzung der ISS dar. For the first Time, Erstmals wird ein a European joins Europäer Mitglied the ISS Expedition der ISS Expedition Crew Crew Two days after his arrival on the ISS, Mr Zwei Tage nach der Ankunft auf der ISS Reiter took up his duties as second flight übernahm Reiter seine Aufgabe als zwei- engineer of the 13/14 expedition crew. ter Flugingenieur der Expedition 13 und Among others, they include checking 14 Crew. Seine Tätigkeiten umfassen and servicing the space station, monitor- unter anderem: Kontrolle und Wartung ing its environmental and life-support der Raumstation, Überwachung der systems, supervising the health and safe- Umwelt- und Lebenserhaltungssysteme, ty of the crew, extra-vehicular activities Gesundheit und Sicherheit der Crew, (EVAs, also known as “space walks”), and Außenbordaktivitäten (EVAs, so genannte handling the logistics of the Progress „Weltraumspaziergänge“) und Logistik- transports. handling der Progress-Transporter.
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Die Mission ASTROLAB teuropäers auf der ISS The ASTROLAB Mission European on the ISS
Erstes europäisches Europe’s first Programm für Programme for Langzeitforschung Long-term Research auf der ISS on the ISS
Thomas Reiter wird rund 30 wissen- Thomas Reiter will conduct around 30 schaftliche und technologische Experi- scientific and technological experiments mente an Bord der ISS durchführen. on board the ISS. While eight of these Acht Experimente kommen hierbei aus experiments come straight from Germany, Deutschland, an weiteren sind deutsche German researchers are involved in others. Forscher beteiligt. Es ist das erste Mal, This is the first-ever opportunity for dass europäische Wissenschaftler ein auf European scientists to develop a volumi- die Möglichkeiten der ISS ausgerichtetes, nous experimental programme specifically umfangreiches Experiment-Programm designed to utilize the options available erstellen und über eine längere Zeit on the ISS and carry it out over a pro- durchführen können. Hierzu zählt auch longed period. The programme includes die Installation und Inbetriebnahme von installing and commissioning of three re- drei eigens für die ISS entwickelten search facilities specifically developed for Forschungseinrichtungen. Bisherige euro- the ISS. Until now, European experiments päische Experimente wurden von ameri- were conducted either by American or kanischen oder russischen Astronauten Russian astronauts or by ESA astronauts betrieben oder von ESA-Astronauten on taxi missions to the ISS that lasted auf nur wenige Tage dauernden Taxi- only for a few days. Now, however, it Missionen zur ISS durchgeführt. Nun has become possible for the first time aber kann erstmals intensiv wie in einem to conduct test series and vary specific irdischen Labor mit unterschiedlichen parameters as thoroughly as in any ter- Versuchsreihen und mit Variationen restrial laboratory. bestimmter Parameter geforscht werden. The scientific experiments that will be Bei den wissenschaftlichen Experimenten run by European researchers during the europäischer Forscher steht die medizi- ASTROLAB mission focus on medical nische Forschung im Mittelpunkt der research. Designed to answer questions ASTROLAB-Mission. So sollen Fragen zur about the regulation of the cardiovascu- Regulation des Kreislaufs, der Atmung, lar, respiratory, vestibular, and immune des Gleichgewichts- und des Immun- systems, the results expected from these systems beantwortet werden; die erwar- experiments might open up new options teten Ergebnisse können neue Diagnose- in diagnosis and therapy. The programme und Therapiemöglichkeiten eröffnen. will be complemented by experiments in Experimente zur Strahlen- und Gravita- radiation and gravitational biology as well tionsbiologie sowie zur Plasmaphysik as in plasma physics. runden das Programm ab. In addition to scientific experiments, sev- eral commercial experiments, technology demonstrations, and school experiments will be conducted by the astronauts.
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Rückkehr zur Drei- Return of the ISS to Mann-Besatzung a Three-man Crew der ISS After the tragic loss of the American space shuttle Columbia on February 1, Seit dem Absturz der amerikanischen 2003, the crew of the ISS was restricted Raumfähre Columbia am 1. Februar to two members because of the limited 2003 war die Besatzung der ISS auf supply capability of the Russian Progress Grund der eingeschränkten Versorgungs- transfer vehicle. Since the beginning of möglichkeiten mit dem russischen the ASTROLAB mission, three astronauts ISS Expedition 13 Crew Progress-Transporter auf zwei Astronau- do duty in space once again, a fact from ISS Expedition 13 Crew ten begrenzt worden. Mit der Mission which research on board the ISS stands ASTROLAB verrichten erstmals wieder to benefit most of all. drei Astronauten ihren Dienst im All, was insbesondere der Forschung auf der ISS zugutekommt.
Expedition 13 Crew Expedition 13 Crew
Kommandant Pavel Vinogradov (RUS) Commander Pavel Vinogradov (RUS) 1. Flugingenieur Jeffrey N. Williams (USA) First flight engineer Jeffrey N. Williams (USA) 2. Flugingenieur Thomas Reiter (D) Second flight engineer Thomas Reiter (D)
Expedition 14 Crew Expedition 14 Crew
Kommandant Michael Lopez-Alegria (USA) Commander Michael Lopez-Alegria (USA) 1. Flugingenieur Michail Tjurin (RUS) First flight engineer Michail Tjurin (RUS) 2. Flugingenieur Thomas Reiter (D) / Sunita Williams (USA); Second flight engineer Thomas Reiter (D) / Sunita Williams Austausch gegen Thomas Reiter (USA), who will arrive on STS-116 to re- mit STS-116 im Dezember 2006 place Thomas Reiter in December 2006
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Die Mission ASTROLAB > Erster Langzeitaufenthalt eines Westeuropäers auf der ISS The ASTROLAB Mission > First Long-term Stay of a West European on the ISS
Erste Langzeit- The first Long-term mission für das Mission for the COLUMBUS- COLUMBUS Kontrollzentrum in Control Centre in Oberpfaffenhofen Oberpfaffenhofen
Bezüglich der Bodeneinrichtungen stellt Regarding facilities on the ground, the die Mission ASTROLAB die erste Mission ASTROLAB mission is the first during dar, bei der ein europäisches Kontroll- which a European control centre will be zentrum für eine astronautische Lang- responsible for an astronautical long-term ISS Expedition 13 Crew Pavel Vinogradov zeitmission verantwortlich ist. ASTROLAB mission. Acting on behalf of ESA, DLR’s (links), Thomas Reiter und Jeff Williams ver- wird vom DLR im Auftrag der ESA vom COLUMBUS Control Centre in Ober- abschieden die STS-121 Crew. COLUMBUS-Kontrollzentrum in Ober- pfaffenhofen will direct the ASTROLAB ISS Expedition 13 Crew Pavel Vinogradov (left), Thomas Reiter and Jeff Williams wave pfaffenhofen aus gelenkt. Von hier aus mission. From here, Thomas Reiter’s activ- to the departing STS-121 Crew. werden die Tätigkeiten von Thomas ities will be coordinated and observed in Reiter koordiniert und beobachtet. Dies cooperation with the mission control geschieht in Zusammenarbeit mit den centres in Houston and Moscow, the Missionskontrollzentren in Houston und European Astronaut Centre in Cologne, Moskau sowie dem Europäischen Astro- and divers user-support centres in Europe. nauten Zentrum in Köln und diversen ASTROLAB furnishes Europe with an op- Nutzerunterstützungszentren in Europa. portunity to acquire experience that is Durch ASTROLAB erhält Europa wichtige important for the implementation of astro- Erfahrungen in der Durchführung astro- nautical long-term missions, and to pre- nautischer Langzeitmissionen und berei- pare itself for directing the mission of the tet sich so auf die Missionsführung des European research laboratory COLUMBUS, europäischen Forschungslabors COLUM- which is scheduled to dock at the ISS BUS vor, das Ende September 2007 an late in September 2007. die ISS angekoppelt werden soll. The ASTROLAB mission is financed by Die Mission ASTROLAB wird aus dem funds from ESA’s current budget. In laufenden Haushalt der ESA finanziert. addition, Germany will furnish another Zusätzlich beteiligt sich Deutschland mit 2.2 million Euros for the mission. For weiteren 2,2 Millionen Euro an der ASTROLAB, Europe has concluded an Mission. ASTROLAB läuft im Rahmen agreement with Russia which regulates einer europäisch-russischen Vereinbarung, the flight of an ESA astronaut in place die den Flug des ESA-Astronauten auf of a Russian cosmonaut. The agreement einem ursprünglich russischen Kosmo- was concluded trilaterally between ESA, nautenplatz regelt. Diese Vereinbarung Roscosmos, and NASA. erfolgte in trilateralem Einverständnis zwischen ESA, Roscosmos und NASA.
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Der deutsche Thomas Reiter, ESA-Astronaut German ESA Thomas Reiter Astronaut
Thomas Reiter wurde am 23. Mai 1958 Thomas Reiter was born on May 23, in Frankfurt/Main geboren, ist verheiratet 1958 in Frankfurt/Main. He is married, und hat zwei Söhne. Seine Hobbys sind with two sons. His hobbies are fencing, Fechten, Badminton, Kochen und Gitarre badminton, cooking, and playing the spielen. guitar.
Thomas Reiter ist Diplomingenieur der Holding a diploma in aerospace engineer- Luft- und Raumfahrttechnik und Offizier ing, Thomas Reiter is a commissioned der Luftwaffe. 1977 erlangte er am officer in the German Air Force. Having Goethe-Gymnasium in Neu-Isenburg das passed his A-levels at the Goethe Gymna- Abitur, schloss im Dezember 1982 sein sium of Neu-Isenburg in 1977, he gra- Studium der Luft- und Raumfahrttechnik duated in aerospace engineering at the an der Universität der Bundeswehr in University of the German Armed Forces Neubiberg ab und absolvierte im Dezem- in Neubiberg in 1982 and completed his ber 1992 die Empire Test Pilots School training at the Empire Test Pilots School (ETPS) in Boscombe Down, England. (ETPS) in Boscombe Down, England, in December 1992.
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Die Mission ASTROLAB > Erster Langzeitaufenthalt eines Westeuropäers auf der ISS The ASTROLAB Mission > First Long-term Stay of a West European on the ISS
Nach Abschluss der Ausbildung zum Having completed his jet-pilot training at Jet-Piloten auf der amerikanischen Luft- the American Sheppard airbase in Texas, waffenbasis Sheppard in Texas war Thomas Reiter went to join the 43rd Thomas Reiter im Jagdbombergeschwa- fighter-bomber squadron in Oldenburg der 43 in Oldenburg stationiert, wo er to fly Alpha Jet aircraft. At Oldenburg, auf Flugzeugen des Typs Alpha Jet flog. he was involved in the development of Dort wirkte er an der Entwicklung eines a computer-assisted flight-scheduling rechnergestützten Flugplanungssystems system, besides working as a flight op- mit und war in der Funktion als Flug- erations officer and deputy wing com- einsatzoffizier und stellvertretender Staf- mander. Having completed his training felchef eingesetzt. Nach Absolvierung as a second class test pilot at the der Ausbildung zum Testpiloten 2. Klasse Manching flight test facility in 1990, bei der Flugerprobungsstelle in Manching Mr Reiter worked on a variety of experi- im Jahre 1990 wurde Reiter im darauf mental flight projects in the following folgenden Jahr in verschiedenen Flug- year. In 1992, he completed his training erprobungsprojekten eingesetzt. 1992 as a first class test pilot at the ETPS in durchlief er die Ausbildung zum Test- Boscombe Down, England. His flight piloten 1. Klasse an der englischen Test- experience runs to more than 2,000 pilotenschule ETPS in Boscombe Down. hours on more than 15 different types Seine Flugerfahrung beläuft sich auf of military combat aircraft. mehr als 2000 Stunden auf über 15 ver- schiedenen Typen von militärischen Besides all this, Thomas Reiter was part Kampfflugzeugen. of the team set up by the European Space Agency ESA to develop a manned space Darüber hinaus arbeitete Thomas Reiter vehicle (HERMES). bei der Europäischen Weltraumorgani- sation ESA im Entwicklungsteam für ein bemanntes Raumfahrzeug (HERMES) mit.
1992 wurde er in das im Europäischen Astronautenzentrum (EAC) in Köln an- sässige Astronautenkorps der ESA beru- fen. Nach Abschluss der Grundausbil- dung erfolgte seine Auswahl für die Mission EUROMIR 95. Die entsprechende Ausbildung hierfür begann im August 1993 in Swjosdny Gorodok („Sternen- städtchen“) in der Nähe von Moskau.
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Hier wurde er für den Einsatz an Bord der In 1992, he was co-opted into ESA’s Raumstation MIR als Bordingenieur-, für astronaut corps domiciled at the European Außenbordeinsätze im freien Weltraum- Astronaut Centre (EAC) in Cologne. Having sowie für die Bedienung der SOJUS- completed his basic training, he was Kapsel ausgebildet. Das Training des wis- selected to participate in the EUROMIR 95 senschaftlichen Programms der Mission mission. In August 1993, he began to train EUROMIR 95 wurde hauptsächlich unter for the mission at Svyosdny Gorodok Federführung des EAC durchgeführt. (“Star City”) near Moscow. His training covered the duties of a flight engineer Im März 1995 wurde er zum Bordinge- on board the MIR space station, extra- Thomas Reiter arbeitet auf der ISS. nieur für die Mission EUROMIR 95 nomi- vehicular activities in space, and the Thomas Reiter at Work on the ISS. niert, der mit 179 Tagen bis dahin längs- operation of the SOYUZ capsule. For the ten bemannten Weltraummission der scientific programme of the EUROMIR 95 ESA (3. September 1995 bis 29. Februar mission he was trained mainly under the 1996). Im Rahmen dieser Mission führte direction of the EAC. er zwei Außenbordeinsätze (EVAs) durch und war damit der erste Deutsche, der In March 1995, he was nominated flight sich im freien Weltraum befand. engineer for the EUROMIR 95 mission, at 179 days ESA’s longest manned space Zwischen Oktober 1996 und Juli 1997 mission ever (September 3, 1995, to absolvierte Reiter die Ausbildung für das February 29, 1996). The two extra- Rendezvous und Andocken an die Raum- vehicular activities (EVAs) he undertook station sowie für die Rückkehr aus dem during this mission made him the first Orbit zur Erde mit dem Raumfahrzeug German to enter open space. SOJUS-TM. Between October 1996 and July 1997, Mr Reiter was trained to pilot the SOYUZ TM space vehicle during rendezvous and docking manoeuvres at the space station as well as during its return to Earth from orbit.
He was awarded the Russian SOYUZ Return Commander certificate which en- titles him to pilot a SOYUZ capsule with a crew of three during its return from space.
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Die Mission ASTROLAB > Erster Langzeitaufenthalt eines Westeuropäers auf der ISS The ASTROLAB Mission > First Long-term Stay of a West European on the ISS
Ihm wurde das russische Zertifikat als From September 1997 to March 1999, „SOYUZ Return Commander“ verliehen, Mr Reiter was detailed to the German welches ihn dazu berechtigt, eine SOJUS- Air Force to command the flying group Kapsel mit drei Besatzungsmitgliedern of a Tornado fighter-bomber squadron. während ihrer Rückkehr aus dem Welt- raum zu steuern. After his return to the ESA, he supported the ATV team, joined in the work on the Von September 1997 bis März 1999 war ERA robotic-arm project, and continued Reiter als Kommandeur der Fliegenden his training for the Russian segments of Gruppe eines Tornado-Jagdbomber- the International Space Station at the geschwaders zur Deutschen Luftwaffe Russian cosmonaut training centre “Star abkommandiert. City” from June 1999 to March 2000. From September 2001 to September Nach seiner Rückkehr zur ESA unter- 2004, Thomas Reiter worked on the stützte er das ATV-Team, arbeitete an COLUMBUS project team, preparing the Thomas Reiter bei seinem Außenbordeinsatz dem Robotikprojekt ERA mit und setzte European research module. am 3. August 2006 von Juni 1999 bis März 2000 im russi- Thomas Reiter during his EVA on schen Kosmonautenausbildungszentrum Since April 2001, Thomas Reiter has been August 3, 2006 im „Sternenstädtchen“ sein Training für undergoing several ISS training phases die russischen Segmente der Internatio- to prepare himself for Europe’s first long- nalen Raumstation fort. Von September term mission to the International Space 2001 bis September 2004 arbeitete Station. The ASTROLAB mission will Thomas Reiter im COLUMBUS-Projektteam extend over approximately six months. an der Vorbereitung des europäischen On 4 August 2006, Thomas Reiter beat Forschungsmoduls. the record of his French colleague Jean- Pierre Haigneré (209 days) being ESA’s Seit April 2001 bereitet sich Thomas astronaut with the longest time in space. Reiter im Rahmen mehrerer ISS-Trainings- After his mission, Thomas Reiter will be phasen auf seinen Einsatz für die erste one of only a few astronauts or cosmo- europäische Langzeitmission zur Interna- nauts worldwide with a cumulative stay tionalen Raumstation vor. Die Mission of more than one year in space. He is ASTROLAB wird etwa 6 Monate dauern. scheduled to return on space shuttle flight Am 4. August brach Thomas Reiter den STS-116 in December 2006. Rekord seines französischen Kollegen Thomas Reiter bewegt sich zum amerika- Jean-Pierre Haigneré (209 Tagen) als ESA- nischen Labor DESTINY. Astronaut mit der längsten Aufenthalts- Thomas Reiter moves towards the american Laboratory DESTINY. zeit im All. Nach seiner Mission wird Reiter einer der wenigen Astronauten bzw. Kosmonauten weltweit sein, der kumuliert über ein Jahr im Weltraum verbrachte. Sein Rückflug ist mit dem Space Shuttle Flug STS-116 im Dezember 2006 geplant.
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DEUTSCHE EXPERIMENTE AUF ASTROLAB GERMAN EXPERIMENTS ON ASTROLAB
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Deutsche Experimente German Experiments
Bei der ASTROLAB-Mission haben German researchers coordinate eight deutsche Forscher bei acht der 30 of the 30 scientific experiments of the wissenschaftlichen Experimente die ASTROLAB mission and are involved Federführung, an weiteren gibt es in others. These experiments are eine Beteiligung. Bei diesen Experi- concerned with investigating the menten geht es um die Untersuchung function of the vestibular and immune des Gleichgewichts- und des Immun- systems of astronauts in weightless- systems in Schwerelosigkeit, um die ness, documenting cosmic radiation Erfassung der Weltraumstrahlung and its biological effects, and plasma und ihre biologische Wirksamkeit physics. sowie um Plasmaphysik. Life Sciences – Lebenswissen- Human Physiology schaften – Hormonal and immunological Humanphysiologie Changes in Astronauts during and after Space Flights – IMMUNO Hormonelle und immunologische Veränderungen von Astronauten Coordinator: während und nach Weltraumflügen – A. Chouker (Ludwig Maximilians IMMUNO University, Munich)
Koordinator: The IMMUNO experiment opens up a A. Chouker (Ludwig-Maximilians- new chapter in Germany’s space life Universität, München) sciences research. While it has been known for a long time that the immune Mit dem Experiment IMMUNO wird ein system of astronauts is impaired by their neues Kapitel deutscher biowissenschaft- stay in space, the precise causes and licher Weltraumforschung aufgeschla- mechanisms of this impairment remain gen. Zwar ist seit langem bekannt, dass largely unknown. German scientists now das Immunsystem von Astronauten plan to remedy this situation. Towards durch den Weltraumaufenthalt beein- this end, the DLR Space Agency has trächtigt wird, die genauen Ursachen made immune research one of the focal und Mechanismen sind jedoch weitge- points of its life sciences programme. hend unbekannt. Dem wollen jetzt deut- sche Wissenschaftler abhelfen. Die DLR The deterioration of the immune system in astronauts is probably caused by a wide variety of stress factors, such as iso- lation, heavy workload, and a disturbed sleep pattern. Further contributions may
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Deutsche Experimente auf ASTROLAB > Experimente German Experiments on ASTROLAB > Experiments
Raumfahrt-Agentur hat dazu in ihrem come from the special conditions in biowissenschaftlichen Programm einen space, such as weightlessness and radia- Schwerpunkt zur Immunforschung ein- tion exposure. People who are seriously G gerichtet, zu dem auch das Experiment ill on Earth struggle against similar prob- IMMUNO gehört. lems with their immune system, trigger- ed in part by the same stress factors. In L L Vielfältige Stressfaktoren, wie Isolation, both cases, the immune system should Arbeitsbelastung und Störungen des be powerful enough to defend the body Schlafrhythmus gehören wahrscheinlich against biological and chemical pathogens G zu den Auslösern der Schwächung des but should not be overloaded either. Immunsystems bei Astronauten. Aber auch die besonderen Bedingungen des Scientists from the LMU in Munich are Weltraums wie Schwerelosigkeit und currently conducting comprehensive bio- Strahlung tragen möglicherweise zu die- chemical analyses supplemented by psy- ser Beeinträchtigung bei. Mit vergleich- chological tests to investigate immune- baren Problemen des Immunsystems, system changes in ISS long-term crews. ausgelöst teilweise durch dieselben From comparing these data to studies Stressfaktoren, haben Schwerkranke auf of patients who are isolated or confined der Erde zu kämpfen. In beiden Fällen to bed, they expect insights into the role sollte einerseits eine ausreichende of the various factors that weaken the Abwehrkraft zum Schutz vor Krankheits- immune system as well as into the keimen vorhanden sein, andererseits darf mechanism of immune defence. Such das Immunsystem auch nicht überbean- knowledge constitutes the foundation sprucht werden. for the development of new preventive or therapeutic methods, which may then Blutausstriche mit weißen Blutzellen des Immunsystems: Granulozyten (G) und Mit umfangreichen biochemischen be equally used on astronauts and on Lymphozyten (L) Analysen, ergänzt durch psychologische critically ill patients in intensive care. Blood Smears showing white Blood Cells of Tests, untersuchen Wissenschaftler der the Immuno System: Granulocytes (G) and LMU München die Veränderungen des Lymphocytes (L) Immunsystems der ISS Langzeit-Crews. Aus Vergleichen mit Isolations- und Bettruhestudien erwarten sie Aufschlüsse über die Rolle der einzelnen Faktoren, die das Immunsystem schwächen, sowie über den Mechanismus der Immun- abwehr. Diese Kenntnisse sind die Vor- aussetzung für die Entwicklung neuer vorbeugender oder therapeutischer Maß- nahmen für den Einsatz gleichermaßen beim Astronauten wie beim Schwer- kranken in der Intensivmedizin.
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Orientierung des Menschen im Raum Human Orientation in Space during während längerer Schwerelosigkeit - prolonged Periods of Weightlessness; ETD ETD
Koordinator: Coordinator: A. Clarke (Charité Berlin) A. Clarke (Charité Berlin)
Die Probleme der Bewegungskrankheit, The problems arising from motion sick- auch Kinetose genannt, bestehen aus ness, also known as kinetosis, comprise a einer Reihe von Symptomen, wie etwa number of symptoms such as pallor, out- Hautblässe, kaltem Schweißausbruch, breaks of cold sweat, nausea, and vomit- Übelkeit und Erbrechen. Zusätzlich stellt ing. Frequently, a feeling of lethargy and sich oft ein Gefühl von Lethargie und lassitude appears as well. As these prob- Müdigkeit ein. Diese Phänomene treten lems often occur during shipboard jour- häufig bei Schiffsreisen auf und werden neys, they are generally designated as daher auch als See- oder Reisekrankheit seasickness or travel sickness. In astro- bezeichnet. Bei Astronauten, bei denen nauts, who often show the same symp- gleiche Symptome aufgrund von verän- toms because of changes in gravity, the derten Schwerkraftbedingungen auftreten condition is called space sickness. Der ESA-Astronaut André Kuipers trainiert mit den ETD. können, spricht man von Raumkrankheit. ESA Astronaut André Kuipers during Training It is generally accepted today that kinet- with ETD. Die heutzutage allgemein anerkannte osis is caused by a sensory conflict that Ursache für die Kinetose ist dabei ein is due mainly to two different body sys- sensorischer Konflikt, bei dem vorwie- tems “competing” with each other. The gend zwei verschiedene Systeme des first is the sense of balance (the vestibu- Körpers „konkurrieren”. Da ist einerseits lar system in the inner ear) which con- der Gleichgewichtssinn (vestibuläres stantly monitors the attitude of the head System im Innenohr), der zu jeder Zeit relative to the force of gravity, while the die Orientierung des Kopfes zur Schwer- other is the visual or optical system. kraft erfasst, und andererseits das visuelle, optische System. If we are provided with contradictory information by these two systems, a sen- sory conflict may result. Under micrograv- ity conditions, for instance, our visual system may supply us with the same information as before, while the vestibu- lar system is no longer stimulated by our habitual orientation towards the force of gravity.
The problem of how to treat or prevent kinetosis adequately remains unsolved to this very day. While certain symptoms may be partially suppressed by medica- tion, this does not solve the problem itself.
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Liefern uns die beiden Systeme wider- To study the vestibular system, the eye sprüchliche Informationen, kann es zu movements of the astronauts on the ISS einem sensorischen Konflikt kommen. So are tracked by a 3-D ETD (eye tracking übermittelt das visuelle System beispiels- device) specifically developed for use on weise in der Schwerelosigkeit die glei- the space station. This helps researchers chen Informationen wie bisher, während improve their understanding of the pro- das Gleichgewichtsorgan keine Reizung cesses that may lead to kinetosis, a sine über unsere gewohnte Ausrichtung zur qua non for finding better methods for Schwerkraft erfährt. diagnosing and treating balance disor- ders and motor disturbances both in Eine angemessene Behandlung bezie- space and in clinical practice. hungsweise Vermeidung der Kinetose ist ein noch immer ungelöstes Problem. Meanwhile, two spin-off companies have Zwar ist es möglich, gewisse Symptome been founded in Berlin which successful- durch Medikamente teilweise zu unter- ly market the eye tracking device in a drücken, eine Lösung stellt dies jedoch variety of commercial configurations. nicht dar. Applications differ widely, ranging from detecting tiredness in truck and bus driv- Zur Untersuchung des Gleichgewichts- ers to checking the progress of ablative systems werden auf der ISS Messungen laser surgery on the cornea in the treat- der Augenbewegungen mit dem für ment of myopia, the diagnosis of a mul- die ISS neu entwickelten 3D ETD (Eye titude of neurological diseases including Tracking Device) vorgenommen. Die dizziness, and tracking the eye and head Forscher lernen hierdurch die Vorgänge, movements of test subjects in advertising die zu einer Kinetose führen können, impact research. genauer zu verstehen. Dieses Verständnis ist die Voraussetzung, um bessere Diag- nose- und Therapiemöglichkeiten von Gleichgewichts- und Bewegungsstörungen sowohl für den Weltraum als auch für den klinischen Alltag entwickeln zu können.
Inzwischen wird das Eye Tracking Device in verschiedenen kommerziellen Aus- gestaltungen von zwei Firmenausgrün- dungen in Berlin erfolgreich vermarktet. Die Anwendungen sind höchst unter- schiedlich. Sie reichen von der Feststellung der Müdigkeit von LKW- und Busfahrern über die Verlaufskontrolle bei der Laser- Hornhautabtragung zur Behandlung von Kurzsichtigkeit bis zur Diagnose einer Vielzahl von neurologischen Erkrankun- gen, etwa auch von Schwindel. Auch zur Verfolgung der Kopf- und Augenbewe- gung von Probanden bei der Werbewir- kungsforschung wird das ETD erfolgreich eingesetzt. 20022_Bro_ISS_0409_fuerPDF 04.09.2006 16:09 Uhr Seite 56
Lebenswissen- Life Sciences – schaften – Radiation Biology Strahlenbiologie A Phantom on the ISS – MATROSHKA: Measuring Cosmic Radiation and its Ein Phantom auf der ISS – Effects MATROSHKA: Messung der Welt- raumstrahlung und ihrer Wirkung Coordinator: G. Reitz (DLR, Cologne) Koordinator: G. Reitz (DLR Köln) From February 2004 to August 2005, a phantom was attached to the outer wall Von Februar 2004 bis August 2005 of the International Space Station (ISS). befand sich ein Phantom an der Außen- Now, it is inside to keep the crew com- wand der Internationalen Raumstation pany. However, we are not looking at a ISS. Jetzt leistet es der Besatzung in der peculiar kind of space ghost but at a Station Gesellschaft: Hierbei handelt serious experiment called Matroshka, es sich jedoch nicht um eine besondere which measures radiation exposure both Art von Weltraum-Spuk, sondern um inside and outside the ISS. The ‘phan- ein ernsthaftes Experiment namens tom’ really is a special dummy that was Matroshka zur Messung der Strahlen- developed and built by the DLR Institute of Aerospace Medicine. ISS-Außenbordeinsatz am 18./19. August 2005: belastung innerhalb und außerhalb der Matroshka wird „abmontiert“. ISS. In Wirklichkeit ist das „Phantom“ EVA on the ISS on August 18/19, 2005: eine Spezialpuppe, entwickelt und Consisting of a head and upper torso, “Dismantling” Matroshka. gebaut vom DLR Institut für Luft- und the “phantom dummy” itself resembles a Raumfahrtmedizin. human body. Inside, it is equipped with more than 800 active and passive radia- Die „Phantompuppe“ selbst – mit Kopf tion detectors widely distributed also at und Oberkörper – ähnelt einem mensch- the locations of various simulated human lichen Torso. Innerhalb der Puppe befin- organs. The valuable data already deliver- den sich an über 800 Positionen, unter ed by these sensors are now being evalu- anderem auch in verschiedenen simulier- ated by participating scientists. To simu- ten menschlichen Organen, aktive und late the protective effect of a space suit, passive Strahlungsdetektoren. Diese the dummy was encased in a carbon- Sensoren haben bereits wertvolle Daten fibre container during its stay outside the geliefert, die jetzt von den beteiligten ISS. Wissenschaftlern ausgewertet werden. Um die Schutzwirkung des Raumanzugs Equipped with advanced sensors, zu simulieren, umgab die Puppe wäh- Matroshka is currently busy measuring rend ihres Aufenthalts außerhalb der ISS radiation exposure inside the ISS. Further ein Behälter aus Kohlefaser. so-called active dosimeters will be install- ed in October 2006 during the ASTROLAB Mit weiterentwickelten Sensoren aus- mission. 2007 Matroshka will be re- gestattet, misst Matroshka derzeit die installed outside the ISS during an EVA Strahlenbelastung im Innern der ISS, to resume its measurements. weitere so genannte aktive Dosimeter werden während der ASTROLAB-Mission By measuring the radiation doses to which astronauts are exposed inside and outside the ISS, the risks of cosmic radia- tion for the human body can be assess- ed. The results of this experiment may
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im Oktober 2006 ergänzt. 2007 soll contribute towards the development of Matroshka nach einem Außenbord- countermeasures that afford adequate einsatz (EVA) die Messungen außerhalb protection from cosmic radiation. der ISS wieder aufnehmen. Radiation Exposure of Astronauts – Durch die Messung der Strahlendosis, CHROMOSOME-2 die auf die Astronauten inner- und außerhalb der ISS einwirkt, lassen sich Coordinator: die Risiken kosmischer Strahlung für den C. Johannes (Essen University) menschlichen Körper einschätzen. Die Erkenntnisse aus diesem Experiment Exposure to cosmic radiation may en- könnten dazu beitragen, Gegenmaß- hance the chromosome mutation rate in Lymphozyten-Chromosome eines nahmen zu entwickeln, die einen geeig- humans who stay in space for prolonged Kosmonauten neten Schutz gegen die kosmische periods. On the bottom line, this implies Chromosomes of a Lymphocyte from Strahlung darstellen. an enhanced risk of cancer. Indeed, the a Cosmonaut results obtained so far from astronauts Strahlenbelastung von Astronauten – and cosmonauts on the ISS show signifi- CHROMOSOME-2 cantly enhanced mutation rates in mem- bers of the long-term crews, whereas no Koordinator: changes were found in short-term crew C. Johannes (Universität Essen) members. Luckily, blood samples taken after the flight indicated that the cells Langzeitaufenthalte des Menschen im had their own effective repair mecha- Weltraum können aufgrund der Welt- nisms, so that the radiation risk for the raumstrahlung zu erhöhten Mutations- astronauts may be considered acceptable. raten von Chromosomen führen. Dies ist letztendlich ein Indiz für ein erhöhtes Using new methods, scientists from Krebsrisiko. Die bisherigen Ergebnisse Essen University now intend to obtain von ISS-Astronauten und Kosmonauten even more precise information about zeigen in der Tat eine signifikante the mutagenic effect of radiation on ISS Erhöhung der Mutationsrate für die astronauts. For this purpose, they use Langzeitbesatzung, während für die enhanced cytogenetic methods to look Kurzzeitcrews keine Veränderungen fest- for changes in the chromosomes of gestellt wurden. Nachfluguntersuchun- specific defence cells in the astronauts’ gen der Blutproben ergeben Hinweise blood. On Earth, the same method is auf effektive Reparaturmechanismen in already being used to detect the muta- den Zellen, so dass das Strahlenrisiko für genic effect of environmental poisons in die Astronauten akzeptabel ist. humans.
Mit Hilfe neuer Methoden wollen die Wissenschaftler von der Universität Essen nun noch genauere Erkenntnisse über die Mutationen auslösende (mutagene) Strahlenbelastung von ISS-Astronauten gewinnen. Hierzu werden die Chromo- somen von bestimmten Abwehrzellen im Blut der Astronauten mit erweiterten cytogenetischen Methoden auf Verän- derungen untersucht. Diese Methodik findet auf der Erde bereits Anwendung zur Erfassung der mutagenen Belastung durch Umweltgifte beim Menschen.
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Physik Physics
Erstes wissenschaftliches Experiment The first Scientific Experiment on the auf der ISS kam und kommt aus ISS was and is from Germany – PKE-3 Deutschland – PKE-3 Plus: Phasen- Plus: Phase Transitions in Plasma übergänge in Plasma-Kristallen Crystals
Koordinatoren: Coordinators: G. Morfill (Max-Planck-Institut für G. Morfill (Max Planck Institute for extraterrestrische Physik, Garching) Extraterrestrial Physics, Garching) V. Molotkov (Institut für V. Molotkov (Institute for High Energy Hochenergiedichte der RAdW, Moskau) Density, Academy of Sciences, Moscow) Unter den Bedingungen der Schwerkraft sammeln sich die Partikel im unteren Bereich, der entstandene Plasmakristall ist gestaucht. Ein komplexes Plasma besteht aus einem A complex plasma consists of an electri- Under terrestrial Gravity Conditions the Niedertemperatur-Plasma, das heißt einem cally charged gas containing free elec- Particles occupy the lowest possible Area. elektrisch geladenen Gas mit freien Elek- trons and ions such as found in lumines- Such a Plasma Crystal is “stressed”. tronen und Ionen, wie es etwa als Leucht- cent lamps, and small particles (“dust”) mittel in einer Leuchtstoffröhre vor- ranging between 1 and 20 µm in size. kommt, und kleinen Partikeln („Staub“) These particles are electrostatically charg- von 1-20 µm Größe. Die Partikel werden ed in the gas and interact; gas and par- in dem Gas elektrostatisch aufgeladen und ticles together behave like a single sub- treten miteinander in Wechselwirkung. stance. Depending on the experiment Gas und Partikel verhalten sich dann wie conditions, namely the strength of the ein Stoff. Abhängig von den Experiment- electric field that generates the plasma bedingungen – variiert werden das plas- and the gas pressure, such a complex maerzeugende elektrische Feld und der plasma will change its structure and Gasdruck – verändert ein solches kom- behave like a liquid, a gas, or a metallic plexes Plasma seine Struktur und verhält crystal, in which case the dust particles sich wie eine Flüssigkeit, ein Gas oder will be arranged regularly in a three- mit dreidimensionaler regelmäßiger An- dimensional pattern. This highly-ordered ordnung der Partikel wie ein metallischer structure is also known as “plasma crystal”. Unter Schwerelosigkeit können sich die Kristall. Diese hochgeordnete Struktur It was first demonstrated experimentally Partikel des Plasmakristalls frei im Raum verteilen und so große, dreidimensionale wird auch als „Plasmakristall“ bezeichnet. in 1994. Strukturen bilden. Sie konnte erstmals 1994 experimentell In Weightlessness the Particles of a Plasma nachgewiesen werden. Common plasmas take little notice of crystal can distribute in all Directions. Large gravity. However, as the mass of the three-dimensional Crystalline Structures become available. Für ein gewöhnliches Plasma ist die micro-particles introduced in the gas is a Schwerkraft von untergeordneter hundred billion times greater than that Bedeutung. Aufgrund der hundert of the electrons and ions, a complex Milliarden mal größeren Masse der ein- plasma is sensitive to gravity. Particles gebrachten Mikropartikel im Vergleich settle, so that a plasma crystal is com- zu Elektronen und Ionen reagiert ein pressed in the direction of the force of komplexes Plasma jedoch empfindlich gravity and restricted to a few lattice lay- auf Schwerkraft wegen des Absinkens ers. Large three-dimensional structures der Partikel: Das komplexe Plasma wird can be built up and explored without damit in Richtung der Schwerkraft distortion only under microgravity condi- gestaucht. Daher ist ein Plasma-Kristall tions. On the one hand, scientists are auf nur wenige Gitterebenen begrenzt. interested in the physical properties of Nur unter Schwerelosigkeit können the complex plasma itself. On the other, its behaviour makes it a model for “nor- mal” materials because unlike these, it permits observing structural changes “from atom to atom”. Thus, researchers
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Deutsche Experimente auf ASTROLAB > Experimente German Experiments on ASTROLAB > Experiments
große dreidimensionale Strukturen unge- would like to know how waves propa- stört kreiert und erforscht werden. Hier- gate and liquids mix, how a vortex devel- bei interessieren die Wissenschaftler ein- ops in a liquid, or how a crystal melts. erseits die physikalischen Eigenschaften des komplexen Plasmas selbst. Anderer- During the ASTROLAB mission, several seits dient es wegen seines Verhaltens als series of experiments will be run to study Modell für „normale“ Materialien, da “phase transitions” in complex plasmas. strukturelle Veränderungen anders als Scientists are particularly interested in dort von „Atom“ zu „Atom“ beobachtet the transition from the liquid to the werden können. So interessieren sich die gaseous state, and in finding the critical Forscher dafür, wie sich Wellen ausbreiten, point at which the differences between wie sich Flüssigkeiten mischen, wie ein liquid and gas disappear. For this purpose, Flüssigkeitswirbel entsteht oder wie ein Thomas Reiter will prepare the PK-3 Plus Kristall schmilzt. equipment for operation, initiate the auto- matic experiment, and look at a screen Während der ASTROLAB-Mission occasionally to check what is happening werden mehrere Experimentläufe zur in the plasma chamber. In consultation Untersuchung von „Phasenübergängen“ with scientists on the ground, he can in Komplexen Plasmen durchgeführt. interfere manually to optimize the course Insbesondere interessiert die Wissen- of an experiment. Image and measurement schaftler der Übergang von flüssig zu data will be stored automatically on hard gasförmig und der kritische Punkt, an discs, which will then be transported dem die Unterschiede zwischen Flüssig- back to Earth for evaluation by a SOYUZ keit und Gas aufhören. Hierfür wird capsule. Thomas Reiter die Apparatur PK-3 Plus zum Betrieb vorbereiten, den automati- Complex plasmas are widespread in schen Ablauf starten und gelegentlich nature, occurring, for example, in inter- auf einem Bildschirm die Vorgänge in stellar molecular clouds, planetary ring der Plasmakammer kontrollieren. In Ab- systems such as that of Saturn, or the tails stimmung mit den Wissenschaftlern am of comets. In plasma technology, they Boden können manuelle Eingriffe zur frequently appear as contamination. Next Optimierung des Experimentablaufs to their importance for basic research in vorgenommen werden. Alle Bild- und fluid, solid-state, and astrophysics, future Messdaten werden automatisch gespei- practical applications are beginning to chert und auf wechselbaren Festplatten emerge for complex plasmas in, for mit der SOJUS-Versorgungskapsel zur instance, the coating of electronic micro- Auswertung am Boden zurückgeführt. chips and the production of solar cells and flat monitors. Komplexe Plasmen sind in der Natur weit verbreitet. Sie treten etwa in inter- stellaren Molekülwolken, planetaren Ringsystemen wie beim Saturn oder in Kometenschweifen auf. In der Plasma- technologie sind sie häufig als störende Verunreinigungen anzutreffen. Neben der Bedeutung für die Grundlagen- forschung in der Flüssigkeits-, Festkörper- und Astrophysik zeichnen sich für Kom- plexe Plasmen langfristig auch praktische Anwendungen ab, etwa zur Beschichtung von elektronischen Mikrochips, bei der Fertigung von Solarzellen und Flachbildschirmen.
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Industrie und Industry and Technologie Technology
Physiologische Untersuchung der Physiological skin examinations Haut im Weltraum – SKIN in space – SKIN
Koordinator: Coordinator: Dr. M. Massow, ISS Lab Ruhr GmbH Dr. M. Massow, ISS Lab Ruhr GmbH Investigatoren: Investigators: normal, normal DermaTronnier GmbH, Courage + Derma Tronnier GmbH, Courage + Khazaka electronic GmbH, Degussa Khazaka electronic GmbH, Degussa
Aus bisherigen Beobachtungen der From past observations of the human menschlichen Haut unter den Bedingun- skin in weightlessness, we know that it gen der Schwerelosigkeit ist bekannt, tends to dehydrate faster and grow thin- dass diese stärker austrocknet und dün- ner. The skin ages in “quick motion”, so ner wird. Es erfolgt eine „Alterung“ der to speak. Both the dermatological and Haut quasi im Zeitraffer. Die Erforschung the cosmetics industry are particularly gerade dieser Alterungsprozesse der interested in investigating these ageing Haut und die Entwicklung möglicher processes in the skin and in developing Gegenmaßnahmen sind ein Schwerpunkt preventive options. in der dermatologischen und kosmeti- trocken, dry schen Industrie. Under this heading, the participating industrial consortium from North Rhine- Typische Oberflächenstrukturen In diesem Zusammenhang möchte das Westphalia intends to use modern, menschlicher Haut beteiligte Industrie-Konsortium aus NRW externally-applied methods to measure Typical surface Structures of human Skin systematisch verschiedene Werte der various skin values systematically. This Haut mit Hilfe moderner äußerlich ange- should permit a detailed characterization wendeter Messverfahren erfassen. Damit of the manner in which the skin adapts wird es möglich sein, die Anpassung der to altered conditions in microgravity and Haut an die veränderten Bedingungen re-adapts after the return to Earth. On der Schwerelosigkeit bzw. deren erneute that basis, the consortium hopes to be Anpassung nach der Rückkehr auf die able to draw general conclusions regard- Erde detailliert zu charakterisieren. Das ing skin ageing processes, which should Konsortium erhofft sich daraus generelle yield new approaches for developing Rückschlüsse auf Alterungsprozesse der effective countermeasures. Haut und damit neue Ansätze zur Entwicklung von effektiven Gegenmaß- nahmen.
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Neues, innovatives A new Innovative Funksystem für die Radio System for Erde: GTS Earth: GTS
Global Transmission Services (GTS) ist ein Global transmission services (GTS) is a zukünftiges System zur Übertragung von forward-looking system for transmitting Funksignalen von der Internationalen radio signals from the International Raumstation (ISS). Es wird im Rahmen Space Station (ISS). Currently tested in eines Pilotexperimentes erprobt und soll a pilot experiment, it will be marketed bald darauf als neue Dienstleistung an- as a new service soon afterwards. GTS is geboten werden. GTS ist das erste kom- the first commercial experiment on the merzielle Experiment auf der Raum- space station. The new concept involves station. Das neue System arbeitet mit a computer system and a transmitter Hilfe eines Computersystems und installed on board the ISS. It is controlled Senders an Bord der ISS. Es wird direkt from a separate ground control centre, von einem eigenen Bodensteuerzentrum which also monitors and edits the data kontrolliert. Im Steuerzentrum erfolgt radioed by the transmitter in space. die Überwachung und Aufarbeitung der gesendeten Daten, die dann vom Sender Compared to other satellites, the ISS flies im All abgestrahlt werden. in an orbit that is very low (about 400 kilometres) and highly inclined towards GTS-Antenne an der ISS Im Vergleich zu anderen Satelliten fliegt the equator (51.6 degrees). From that GTS Antenna at ISS die ISS auf einer sehr niedrigen Flughöhe orbit, any place on Earth located between von etwa 400 Kilometer bei einer hohen 70 degrees northern and 70 degrees Bahnneigung gegenüber dem Äquator southern latitude can be reached by von 51,6 Grad. Damit kann jeder Ort der radio five to seven times a day. GTS is Erde innerhalb der Breitengrade 70 Grad designed to facilitate transmitting com- Nord und 70 Grad Süd per Funk fünf bis mercial data packages to mobile miniature sieben Mal pro Tag erreicht werden. GTS receivers located anywhere in the world. soll es in Zukunft ermöglichen, kommer- Related services include global radio- zielle Datenpakete weltweit an beliebige clock synchronization; paging; car, credit- mobile Miniaturempfänger zu verteilen. card, and mobile-phone theft protection; Hierzu gehören unter anderem Globale car recalls; traffic emergency calls; remote Funkuhrsynchronisation, Personenruf- controlling; container tracking; and fleet dienste (Paging), Diebstahlsicherungen management. To ensure data privacy, the für Kraftfahrzeuge, Scheckkarten oder system uses a specific encoding algorithm Mobiltelefone, Autorückruf und -notruf, (cryptographic modulation). Remote-Controlling, Container-Verfolgung und Flotten-Management. Das System arbeitet zum Schutz der Daten mit einer spezifischen Verschlüsselungstechnik (kryptographische Modulation).
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Durch die Miniaturisierung des Empfän- In the future, miniaturized receivers will gers wird es in Zukunft möglich sein, permit protecting even relatively small auch kleinere Gegenstände wie Uhren, objects from misuse, including watches, Funktelefone, elektronische Fahrzeug- mobile phones, electronic car keys, and schlüssel und Chipkarten vor Missbrauch chip cards. In addition, the experiment is zu schützen. Im Experiment soll erprobt designed to check whether these and werden, ob außerdem bei Diebstahl die similar but larger objects of great value Position dieser oder größerer hochwerti- (containers, semi-trailers) can be localized ger mobiler Geräte (Container, Lkw- at least roughly, i.e. down to a few hun- Auflieger) zumindest grob bis auf einige dred metres, in the event of their being hundert Meter bestimmt werden kann. stolen. Equipping miniaturized receivers Dies wäre bei einer Sendeleistung von with a back-channel transmitter of a few einigen 100 mW vom Miniaturempfänger hundred milliwatts to connect it to the mit einem Rückkanal zur Raumstation space station would permit just that. möglich. In March 2002, the transmitters were Die erste Aktivierung der Sender und der activated, and time data were received Empfang der Zeitdaten mit der eigenen by the ground station for the first time. Bodenstation erfolgten im März 2002. The first experimental phase was conclud- Die erste Experimentierphase wurde im ed in December 2004, and the scientific Dezember 2004 abgeschlossen und die data recorded during that period were während dieser Zeit gemessenen wissen- used to optimize the signals transmitted, schaftlichen Daten wurden verwendet, and to develop an all-digital receiver um die Sendesignale zu optimieren und with a hardware-integrated decoding um einen volldigitalen Empfänger zu ent- algorithm. wickeln, der den Dekoder-Algorithmus direkt in Hardware ausführt. For the second experimental phase, the modulation of the transmitter, which is Für die zweite Experimentierphase wurde generated by software alone, was modi- die Modulation der Sender, die rein in fied so that signal attenuation is com- Software erzeugt wird, so angepasst, pensated on board the ISS, at least in part. dass auf der ISS entstehende Signal- In addition, some electronic replacement verluste zumindest teilweise kompensiert components were updated to state-of- werden. Zusätzlich wird die bisherige the-art level, and the upgraded system Ersatzelektronik durch Aktualisierung ein- was installed on board the ISS. Now that zelner Komponenten auf den neuesten the electronics have been replaced by Stand der Technik gebracht und an Bord the ISS crew in the autumn of 2005, der ISS zum Einsatz kommen. Nach Aus- the system will go into semi-commercial tausch der Elektronik im Herbst 2005 operation, a company will be established durch die ISS-Besatzung geht das System to operate it, and receivers on the ground in einen semikommerziellen Betrieb über, will be miniaturized further. The system die Betreibergesellschaft wird gegründet will be ready for full-scale operation by und die Bodenempfänger werden weiter the time the ISS is complete. miniaturisiert. Parallel zur Fertigstellung der ISS kann dann der volle Betrieb auf- genommen werden.
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Schulexperiment A School Öl-EMULSION im Weltall Experiment
Koordinatoren: OIL EMULSION in Space Y. Nini, H.W. Ripken (beide DLR Raumfahrt-Agentur, Bonn) Coordinators: Y. Nini, H.W. Ripken Im Rahmen dieses Experimentes sollen (both DLR Space Agency, Bonn) Unterstufenschüler zum ersten Mal eine wissenschaftliche Hypothese bilden. This experiment is designed to lead lower- Hierzu führen Thomas Reiter im Welt- grade pupils towards formulating their raum und die Lehrer und Schüler auf der first scientific hypothesis. For this purpose, Erde ein gleichartiges Experiment durch – Thomas Reiter in space and teachers and einmal in Schwerelosigkeit, einmal unter pupils on Earth will conduct the same dem Einfluss der Schwerkraft. Das Expe- experiment, one in weightlessness, the riment basiert auf Wasser und Öl in others under the influence of gravity. The Das deutsche Schulexperiment: Gefärbtes einem durchsichtigen und abgedichteten experiment involves water and oil sealed Wasser und Öl vermischen und entmischen Behälter. inside a transparent container. sich – aber wie? ©Kayser-Threde The German School Experiment: Dyed Water Astronaut sowie Schüler schütteln den The astronaut and the pupils will keep and Oil blend and segregate again – but how? ©Kayser-Threde Behälter, bis sich Öl und Wasser entspre- shaking the container until the water chend vermischt haben. Zunächst beob- and the oil have mixed. First off, the achten die Schüler hierbei, wie unter dem pupils will observe how water and oil Einfluss der Schwerkraft die Mischung mix and separate again under the und Entmischung von Wasser und Öl influence of gravity. Secondly, they will stattfindet. Daraufhin bilden sie ihre Hypo- form their own hypothesis about the these, wie der Vorgang unter Schwere- course the process will take in microgra- losigkeit abläuft. Die Auflösung erfolgt vity. The answer will be given later on in später im Kinder- und Jugendprogramm the children’s and youth programme of des Zweiten Deutschen Fernsehens (ZDF), the Second Channel of German Television wo Thomas Reiter zeigen wird, was unter (ZDF), when Thomas Reiter will demon- Schwerelosigkeit passiert. Nach einer strate what happens in weightlessness. gewissen Ruhezeit der Mischung beider After the mix of the two liquids has been Flüssigkeiten werden die verschiedenen left to stand for some time, the different Grade der Entmischung (Segregation) degrees of segregation will begin to sichtbar. Die unterschiedlichen Ergebnisse emerge. The differences observed in the beim Verhalten dieser beiden Flüssig- behaviour of the two liquids in space and keiten – jeweils im All und auf der Erde – on Earth will form the basis for school sind die Basis für Unterrichtseinheiten zu lessons on subjects like buoyancy, density, Themen wie beispielsweise Auftrieb, and – for the older pupils – viscosity, sur- Dichte, und – für die älteren Schüler – face tension, and wetting characteristics. auch Viskosität, Oberflächenspannung oder Benetzungsverhalten.
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Für die Lehrkräfte wird Begleitmaterial Teachers will be supplied with documen- zur Verfügung gestellt, das modular auf- tation containing modular learning units gebaute Lerneinheiten bietet, mit denen which they may use to introduce and das Experiment im Unterricht eingeführt elaborate the experiment in their lessons. und begleitet werden kann. Für die On the Internet, pupils will find similar Schüler stehen ebenfalls als Begleit- material designed to arouse their curiosi- material Seiten im Internet, die ihre ty and interest by providing additional Neugier und ihr Interesse wecken sollen, background information. One of the indem sie ihnen zusätzliche Hintergrund- main purposes of the experiment is to informationen liefern. Anhand dieses introduce pupils to the fundamental ele- Versuchs sollen den Schülern vor allem ments of scientific investigation: Precisely auch die Grundlagen des wissenschaft- and carefully documenting the setup of lichen Arbeitens nahegebracht werden: an experiment, forming and substantiat- Genauigkeit und sorgfältige Dokumen- ing a hypothesis and, ultimately, com- tation beim Aufbau eines Experiments, paring that hypothesis with the results die Bildung von Hypothesen und deren obtained, and drawing the necessary Begründung und letztlich vor allem der conclusions. Vergleich des erzielten Ergebnisses mit der eigenen aufgestellten Hypothese, Getting these four fundamental elements aber auch die sich daraus ergebenden across, namely observing a process, de- Schlussfolgerungen. scribing it precisely and in detail, forming a hypothesis, and substantiating it, is one Gerade die Vermittlung der „vier B“ – of the major concerns of the DLR Space Beobachtung eines Vorgangs, dessen Agency. Moreover, the experiment is genaue und detaillierte Beschreibung, designed as an experience with a positive die Bildung einer Hypothese sowie deren impact on the pupils’ minds: Research is Begründung – ist der Raumfahrt-Agentur thrilling, and it is our future. des DLR ein wichtiges Anliegen. Durch das Experiment soll zudem eine positiv prägende Erfahrung verknüpft werden: Forschung ist spannend und Forschung ist Zukunft. 20022_Bro_ISS_0409_fuerPDF 04.09.2006 16:09 Uhr Seite 65
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Übersicht über die Anzahl Experimente auf der Mission ASTROLAB
Disziplin Experimente D-Experimente*
Lebenswissenschaften 13 4 Physik (Fundamental~) 1 1 Schul-Experimente 7 1 Kommerzielle Experimente, 4 2 Technologie-Demonstration Inbetriebnahmen von 3 - neuer Hardware NASA-Experimente 2 -
Summe 30 8
*nur Experimente mit deutschem Koordinator; zusätzlich sind dt. Wissenschaftler an anderen Experimenten als Co-Investigator beteiligt.
Overview of the Number of Experiments on the ASTROLAB Mission
Discipline Experiments German Experiments*
Life Sciences 13 4 Physics (fundamental) 1 1 School experiments 7 1 Commercial experiments, technology demonstrations 4 2 Commissioning new hardware 3 - NASA experiments 2 -
Total 30 8
*Only experiments with a German coordinator; German scientists are involved in other experiments as co-investigators.
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Weiterhin aus What else from Deutschland an Germany is there Bord der ISS: on Board the ISS?
ROKVISS – Der intelligente Roboter ROKVISS – the Intelligent Robot
Das deutsche Technologie-Experiment The German technology experiment ROKVISS (Robotik-Komponenten-Verifi- called ROKVISS (robotics component veri- kation auf der ISS) dient dem Test von fication on the ISS) serves to test highly- hoch integrierten, modularen Roboter- integrated modular robotic components Komponenten unter den Bedingungen des in space conditions. At the same time, freien Weltraums. Gleichzeitig werden it serves to demonstrate a variety of new verschiedene neue Kontrollverfahren, control methods in automatic as well sowohl im automatischen wie auch im as in the so-called telepresence mode. Roboterarm ROKVISS im Weltraum so genannten Tele-Präsenz-Betrieb, ROKVISS was developed by DLR’s The ROKVISS Robotic Arm in Space demonstriert. Entwickelt wurde ROKVISS Oberpfaffenhofen Institute of Robotics vom DLR im Oberpfaffenhofener Institut and Mechatronics in cooperation with für Robotik und Mechatronik sowie der the German industry (Astrium, Kayser- deutschen Industrie (Astrium, Kayser- Threde, von Hoerner & Sulger). Launched Threde, von Hoerner & Sulger). Nach into orbit on December 24, 2004, the dem Start am 24. Dezember 2004 wurde robotic arm was mounted on the outer der Roboterarm im Februar 2005 an der wall of the ISS in February 2005. The Außenwand der ISS installiert. Dort wird experiment has been running for around das Experiment nun rund zwei Jahre two years now, with the arm being lang betrieben – gesteuert nicht von den controlled not by the astronauts on Astronauten an Bord, sondern von einem board but by an experimental computer Experimentcomputer im Inneren der ISS installed inside the ISS and/or directly beziehungsweise direkt von den Forschern by researchers on Earth. The mission is auf der Erde. Die Mission wird in Zusam- carried out in collaboration with the menarbeit mit der russischen Raumfahrt- Russian ROSKOSMOS Space Agency agentur ROSKOSMOS und der russischen and the Russian company RKK Energia. Firma RKK Energia durchgeführt. It mainly aims to promote the develop- Das Hauptziel des Experimentes ist der ment of new complex robots for service Entwurf neuer komplexer Roboter für in space. Work will continue, and there Servicearbeiten im freien Weltraum. Die are plans to use the system in future in- Weiterführung der Arbeiten und der orbit service missions. Einsatz der Systeme ist im Rahmen von On-Orbit Service-Missionen geplant.
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Impressum Imprint
Herausgeber Published by Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V.
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Anschrift Address Bonn-Oberkassel Königswinterer Straße 522-524 53227 Bonn Germany
Redaktion Editor Dr. Niklas Reinke
Gestaltung Design CD Werbeagentur GmbH, Troisdorf
Druck Printing Druckerei Thierbach KG, Mülheim/Ruhr
Drucklegung Press date Köln, September 2006
Abdruck (auch von Teilen) oder sonstige Verwendung nur nach vorheriger Absprache mit dem DLR gestattet.
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Das DLR im Überblick
Das DLR ist das nationale Forschungszentrum der Bundesrepublik Deutschland für Luft- und Raumfahrt. Seine umfangreichen For- schungs- und Entwicklungsarbeiten in Luftfahrt, Raumfahrt, Verkehr und Energie sind in nationale und internationale Kooperationen eingebunden. Über die eigene Forschung hinaus ist das DLR als Raumfahrt-Agentur im Auftrag der Bundesregierung für die Planung und Umsetzung der deutschen Raumfahrtaktivitäten sowie für die internationale Interessenswahrnehmung zuständig. Das DLR fun- giert als Dachorganisation für den national größten Projektträger.
In 27 Instituten und Einrichtungen an den acht Standorten Köln- Porz, Berlin-Adlershof, Bonn-Oberkassel, Braunschweig, Göttingen, Lampoldshausen, Oberpfaffenhofen und Stuttgart beschäftigt das DLR ca. 5.100 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter. Das DLR unterhält Außenbüros in Brüssel, Paris und Washington, D.C.
DLR at a Glance
DLR is Germany´s national research centre for aeronautics and space. Its extensive research and development work in aeronautics, space, transportation and energy is integrated into national and internatio- nal cooperative ventures. As Germany´s space agency, DLR has been given responsibility for the forward planning and the implementation of the German space program by the German federal government as well as for the international representation of German interests. Furthermore, Germany’s largest project-management agency is also part of DLR.
Approximately 5,100 people are employed in DLR´s 27 institutes and facilities at eight locations in Germany: Koeln-Porz (headquarters), Berlin-Adlershof, Bonn-Oberkassel, Braunschweig, Goettingen, Lampoldshausen, Oberpfaffenhofen, and Stuttgart. DLR also ope- rates offices in Brussels, Paris, and Washington, D.C.
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