{"id":9332,"date":"2014-02-02T00:01:41","date_gmt":"2014-02-01T23:01:41","guid":{"rendered":"http:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/blog\/?p=9332"},"modified":"2014-02-01T23:51:44","modified_gmt":"2014-02-01T22:51:44","slug":"moeglichkeiten-fuer-den-iss-ausbau-und-weiterbetrieb","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/blog\/2014\/02\/02\/moeglichkeiten-fuer-den-iss-ausbau-und-weiterbetrieb\/","title":{"rendered":"M&ouml;glichkeiten f&uuml;r den ISS-Ausbau und Weiterbetrieb"},"content":{"rendered":"<p>Die NASA hat vom wei&szlig;en Haus ein Okay bekommen die ISS weiter zu betreiben bis 2024. (Wichtig weil die Station rund ein Viertel des NASA Haushaltes ausmacht). Ich will an dieser Stelle mal das diskutieren.<\/p>\n<p>Gehen wir zuerst mal vom Zustand der Station aus. Der sieht nach NASA Angaben sehr gut aus. Bisher sieht man bei den Fernsehaufnahmen auch keine mit Algen zugewachsenen Fenster wie bei Mir. Man hat aber auch Lehren aus dieser Station gezogen und schon im Vorfeld die Labore und Module so konzipiert, dass dort keine Fallen gibt wo sich Kondensationswasser sammeln kann. Ob ein Modul von einem St&uuml;ck Weltraumschrott, Mikrometeoriten getroffen wird kann man nicht vorhersehen. Nat&uuml;rlich veraltet alles, doch kann man kleinere Teile mit jedem Transporter transportieren und gro&szlig;e Teile mit einem HTV, bedingt auch mit der Cygnus. So kann man nach und nach defekte oder veraltete Systeme austauschen.<!--more--><\/p>\n<p>Etas anders sieht es bei der Stromversorgung aus. Diese ist nicht einfach so austauschbar. Allerdings ist sie recht gro&szlig;z&uuml;gig ausgelegt und wenn die Zellen innerhalb der nun zweiten Verl&auml;ngerung rund 10% an Leistung verlieren so ist das nicht kritisch. Man wird die Batterien austauschen m&uuml;ssen, die 14-mal pro Tag aufgeladen und entladen werden. Aber diese sind sowieso so ausgelegt, dass man sie austauscht als ORU (Orbital Replacement Unit). Regul&auml;r sollten sie sowieso alle 5 Jahre ersetzt werden.<\/p>\n<p>Etwas schwieriger ist es mit dem K&uuml;hlk&ouml;rper. An den Solarpanels ist im Schatten derer ein gro&szlig;er K&uuml;hlk&ouml;rper angebracht der von Ammoniak durchstr&ouml;mt wird. Das Gas verdampft durch die W&auml;rme in der Station und kondensiert in der K&auml;lte des Weltraums aus und gibt dabei W&auml;rme ab. eine K&uuml;hlung ist notwendig, weil die Station zum einen Sonnenw&auml;rme aufnimmt (sie bekommt rund 30% mehr als die Erdoberfl&auml;che am &Auml;quator) und der verbrauchte Strom letztendlich auch in W&auml;rme umgewandelt wird. Trifft ein Mikrometeorit die Solarzellen, so ist das nicht so schlimm. An der Einschlagsstelle fallen Zellen aus, doch weil die Paneele aus &uuml;ber 100.000 Zellen bestehen hat das nur geringe Auswirkungen. Beim K&uuml;hler verliert die Station dagegen K&uuml;hlmittel. Bisher war die Strategie sehr einfach. Bei kleinen Lecks nahm man die Verluste in Kauf und f&uuml;llte K&uuml;hlmittel nach. Bei einem gro&szlig;en Leck das im Mai letzten Jahres auftauchte war es nur eine Pumpe die ausgetauscht werden konnte, nicht der K&uuml;hlk&ouml;rper selbst. Wenn einer ausf&auml;llt gibt es nur einen zweiten als Ersatz was dann &uuml;ber l&auml;ngere Zeit kritisch wird. Diese K&ouml;rper sind wegen ihrer Gr&ouml;&szlig;e nicht so einfach zu ersetzen.<\/p>\n<p>So gesehen kann man die Station noch lange betreiben. Doch sollte man es dabei belassen? Meine Ansicht nach nein. Die heutige Station ist ja schon kleiner als geplant. Als der Aufbauplan nach dem Verlust der Columbia ge&auml;ndert (j&auml;rte sich gestern zum 11-ten mal) wurden fielen drei Dinge weg:<\/p>\n<ul>\n<li>Das US-Habitation Module: das einzige Modul das wirklich als Besatzungsquartier vorgesehen war<\/li>\n<li>Das Zentrifugenmodul f&uuml;r Experimente mit Tieren und Pflanzen, aber auch Werkstoffen mit einstellbarer Gravitation zwischen 0 und 2 g.<\/li>\n<li>Das Rettungsvehikel CRV<\/li>\n<li>Ein Besatzungsmitglied (regul&auml;re Besatzung 6 anstatt 7 Personen)<\/li>\n<\/ul>\n<p>Wenn die neuen US-Zubringer kommen, so ab 2018 kann jeder 6 (CST-100) bis 7 (Dragon, Dream Chaser) Personen transportieren. Selbst wenn sie eine der Sojus ersetzen (sicher nicht beide, da Russland seine Astronauten sicher mit der Sojus startet) steigt die Besatzungsst&auml;rke auf 9 bis 10. Das sind 3-4 Personen mehr als heute. Es gibt zwar nominell gen&uuml;gend Platz (916 m\u00b3) aber wegen der kleinen Module mit der Bauweise von Racks welche die ganzen W&auml;nde belegen, ist das Wohnvolumen deutlich kleiner (388 m\u00b3) und nicht viel gr&ouml;&szlig;er als bei Skylab f&uuml;r 3 Astronauten.<\/p>\n<p>Was fehlt ist ein eigener abgeschlossener Wohnbereich, der ruhig ist mit Aufenthaltsraum. Das sollte das Habitatmodul sein mit Crewquartieren und einer Messe und einer kleinen K&uuml;che. Derzeit haben die Besatzungsmitglieder Schlafkojen die in einem Standardrack untergebracht sind, in drei Modulen: Swesda und den beiden Verbindungsknoten. Also bequem ist das nicht. Bei mehr Besatzungsmitgliedern w&auml;re es daher sinnvoll das Habitatmodul fertigzustellen und zu starten.<\/p>\n<p>Ob man auch das Zentrifugenmodul starten sollte? Denkbar, aber nicht n&ouml;tig. Man hat die Zeit die f&uuml;r Laborexperimente zur Verf&uuml;gung steht weit &uuml;bersch&auml;tzt. Jedes Labor hat genug Racks und Platz um mindestens drei Personen das gleichzeitige Arbeiten zu erm&ouml;glichen. Doch die Besatzung verbringt heute schon nur einen Bruchteil ihrer Zeit in den Labors. Selbst wenn sie Vollzeit genutzt w&uuml;rden, g&auml;be es gen&uuml;gend Arbeit f&uuml;r 9 Astronauten. Daher sehe ich auch nicht den Bedarf weiter auszubauen und das ist ja auch nicht geplant. Wenn, dann w&auml;ren aber neue russische Module die sinnvollste Erweiterung. Zum einen sind sie erheblich preiswerter als die US-Module. Zum anderen haben sie einen eigenen Antrieb. Ein Modul nach westlichen Standard (wozu auch die von ESA und JAXA geh&ouml;ren) muss aktiv in den Nahbereich der Station gebracht werden. Dazu braucht man dann ein Servicemodul (vom ATV oder HTV, die Cygnus scheidet aus, weil sie nicht auf so hohe Nutzlasten ausgelegt ist) und dessen 4-5,5 t Gewicht gehen von der Startmasse ab, dazu kommt noch Treibstoff. Da ist man dann bei maximal 14 t f&uuml;r ein Modul. Das reicht dann gerade noch f&uuml;r die Leermasse ohne jede Installation. Russland hatte ja mal vor, sich mit mehr Modulen zu beteiligen. Drei weitere waren vorgesehen, darunter ein Dockingmodul das es erlaubt h&auml;tte die Station um f&uuml;nf Module zu erweitern oder alternativ bis zu 5 Sojus\/Progress anzukoppeln. Es ist aber angesichts der Erfahrungen die man bei der ISS-Zusammenarbeit mit Russland gemacht hat nicht damit zu rechnen, dass die NASA diese finanziert und Russland bringt ja nicht mal Nauka auf den Weg, das urspr&uuml;nglich 2007 gestartet werden sollte. Inzwischen redet man von 2015.<\/p>\n<p>Das leitet &uuml;ber zu der internationalen Zusammenarbeit. Die NASA will die Station. Doch wie sieht es bei den Partnern aus? Von der JAXA wei&szlig; man wenig. Wenn die Raumfahrtagentur wie die ESA eine limitierte Anzahl an HTV in Auftrag gegeben hat dann d&uuml;rfte sie die gleichen Probleme wie die ESA haben &#8211; Ab 2016 fehlen dann Transporter f&uuml;r die Kompensationszahlungen. Die ESA k&ouml;nnte ja noch zwei ATV bauen (einige Elektronikbauteile werden nicht mehr gebaut, aber man hat noch Reserven f&uuml;r zwei ATV) ab dann m&uuml;sste sie entweder ein ATV 2.0 bauen oder eine andere L&ouml;sung anstreben. Derzeit will man das letztere, n&auml;mlich zwei Servicemodule f&uuml;r die Orion, obwohl das teurer wird, aber weil offensichtlich mehr z&auml;hlt dass man was neues entwickelt, als dass man Geld spart ist das der favorisierte Weg. Ein ganz anderes Problem sind die nationalen Interessen. Von den drei Hauptbeteiligten der ESA will eigentlich nur Deutschland eine Verl&auml;ngerung des ISS Betriebs und tr&auml;umt inzwischen schon vom Start des Dream Chaser mit europ&auml;ischer Beteiligung auf einer Ariane 5. Frankreich und Italien haben schon angek&uuml;ndigt ihre Budgets zu reduzieren und &uuml;ber 2016 hinaus ist nichts beschlossen. Frankreich w&auml;re bereit wenn Deutschland bei der Ariane 6 einsteigt bis 2020 sich zu beteiligen, doch das sind immer noch 4 Jahre zu wenig wenn es tats&auml;chlich zum Beschluss des Betriebs bis 2024 kommt. Dann fehlt nat&uuml;rlich auch eine Kompensation f&uuml;r diese 4 zus&auml;tzlichen Jahre. So spricht einiges daf&uuml;r das die ESA sp&auml;testens ab 2020 aussteigt.<\/p>\n<p>Russland d&uuml;rfte schon aus Prestigegr&uuml;nden sich beteiligen, aber ob sie ihr Engagement ausbauen d&uuml;rfte zu bezweifeln sein. Eher kann man davon ausgehen, dass sie die nun freiwerdenden Sojus Sitze f&uuml;r Touristen nutzen, etwas was die NASA gar nicht gern sieht. Dabei wird man mehr brauchen &#8211; mehr Versorgungsg&uuml;ter wenn die Besatzungst&auml;rke um 50-60% ansteigt. Vor allem wenn ab 2017 die ATV wegfallen und es so mindestens drei zus&auml;tzliche US-Fl&uuml;ge geben wird. Mit drei weiteren Astronauten ist man mit 12 t mehr Material, das entspricht sechs Cygnus\/Dragon Starts oder 5 Progress pro Jahr dabei. Das d&uuml;rfte Russlands Kapazit&auml;ten &uuml;berschreiten und auf US-Seite wird fast jeden Monat ein Transporter anlegen m&uuml;ssen. Sollte auch das HTV wegfallen, dann reden wir von insgesamt 18 Transportern im Jahr, da nur ATV und HTV gro&szlig;e Nutzlasten haben, alle anderen Systemen transportieren maximal 2,5 t zur Station. Das wird dann sehr aufwendig in der Logistik und auch im Betrieb. Es wird vor allem teuer werden, denn beide Juniorpartner ESA und JAXA erbringen relativ viel Transportleistung, gemessen daran dass sie auch f&uuml;r den Betrieb zahlen k&ouml;nnten. So die ESA 5 ATV f&uuml;r 8 Jahre Betrieb, w&auml;hrend bei einer Bezahlung der kosten nur 150 Millionen Euro pro Jahr zu bezahlen w&auml;ren (die 5 ATV kosten ohne Entwicklungskosten dagegen 2250 Millionen Euro, also so viel wie 15 Jahre Betrieb).<\/p>\n<p>Derzeit w&uuml;rde der Transport von 37 t Fracht pro Jahr alleine 3,2 Milliarden Dollar kosten. (CCDEV: 3,5 Milliarden f&uuml;r 40 t Fracht).Dann k&auml;men noch einige Fl&uuml;ge der Crewvehikel hinzu. Dann ist man leicht bei 4 Milliarden Dollar pro Jahr. Dagegen liegt heute das komplette ISS Budget bei 3 Milliarden Dollar und darin sind weder die CCDEV noch die CRS Kosten mit enthalten (aber die Zahlungen an Russland). Ob die NASA das Geld hat? Das Budget bleibt ja &uuml;ber Jahre festgeschrieben. Die SLS und MPCV werden auch noch entwickelt. 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