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HTV

Das HTV

HTVDas japanische HTV (H-II Transfer Vehicle) ist Japans Beitrag an den Betriebskosten der ISS. Benannt ist es nach der Trägerrakete H-IIB, mit der es gestartet wird. Im Aussehen ähnelt das HTV dem ATV, nur entfallen die vier Solarzellenausleger. Die Solarzellen befinden sich beim HTV auf der Oberseite des Raumschiffs.

Das HTV gliedert sich in vier Teile – ein Druckmodul, gefolgt von einem Palettenträger, einem Elektronikteil und dem Antrieb. Die Palette wird vom Arm der Station herausgehoben und auf dem Exposed Facility von Kibō angebracht. Nach Ausscheiden der Space Shuttles ist das HTV der einzige Transporter, der Paletten transportieren kann.

Die Konfiguration des HTV hat sich während der Designphase geändert. Geplant waren zuerst zwei Konfigurationen: eine mit einem längeren Druckmodul mit zwölf anstatt acht Rackanschlüssen und eine für den ausschließlichen Transport von Paletten. Schließlich wurden beide Konfigurationen kombiniert, um Entwicklungskosten zu einzusparen.

Unterschiede gibt es auch beim Rendezvous: Eine H-IIB Trägerrakete bringt das HTV auf Höhe der ISS. Danach navigiert das HTV autonom mittels GPS zur ISS. In 23 km Entfernung erfasst es den Kommunikationslink der ISS und über relative GPS-Navigation wird es etwa 10 m unterhalb von Kibō navigiert. Die Methode ist vergleichbar mit der beim europäischen Raumtransporter eingesetzten und es wird auch derselbe Datenkanal (Proximity Link Carrier) verwendet. Auch das HTV hat Sensoren von Jena Optronik an Bord: Ein Lidarsystem, vergleichbar dem Telegoniometer/Videometer des ATV wird hier in der Endphase der Annäherung eingesetzt.

Die Überwachung erfolgt vom japanischen Kontrollzentrum aus, dass ab einer Entfernung von 5 km das HTV durch Kommandos steuert. Dazu gibt es ein gemeinsames, 22 Mann starkes Team von JAXA und NASA im HTV-Kontrollzentrum des Tsukuba Space Centers. Erst im Nahbereich der Station übernehmen die Astronauten die Kontrolle. Sie fangen es mit dem Canadarm2 ein. Es wird dann an den Harmony Knoten angedockt. Die Endnavigation erfolgt dabei relativ zum Kibō, welches Antennen, Reflektoren und ein Nahbereichskommunikationssystem mit dem HTV enthält. Diese Kopplung wurde bei einem japanischen Technologie-Satellitenpaar im Weltraum erprobt. Das Rendezvous ähnelt in der Anfangsphase dem des ATV, weicht ab einer Entfernung von 5 km jedoch ab, da das ATV in der Achse der Station andockt, die in der Flugrichtung liegt, das HTV aber an einer unteren Position am Harmony-Knoten. Es taucht daher zuerst um 500 m nach unten ab, wird schneller und nähert sich so der Station. Unterhalb der Station angekommen bewegt es sich auf die Station zu, hält bei 300 m Entfernung, dreht sich um 180 Grad, sodass die Steuerdüsen nun gegen die Bahnrichtung weisen. Bei 30 m Entfernung ist ein erneuter Stop vorgesehen. Die Endannäherung erfolgt dann mit 1-10 m/Minute.

HTV vor der ISSDie Anforderungen an das Rendezvous-System des HTV sind daher erheblich geringer als an das ATV, das den Kopplungsadapter mit maximal 10 cm Abweichung treffen muss. Gesteuert wird das HTV mit 32 Triebwerken. Vier schubstärkere Aerojet R-4D dienen zur Beschleunigung und Abbremsung, 28 kleinere Aerojet R-1E verändern die räumliche Lage. Der Treibstoff befindet sich in vier Tanks im Heck. Sowohl Triebwerke wie Treibstofftanks sind redundant vorhanden.

Ebenso unterscheidet sich die Fracht. Das HTV hat denselben Kopplungsadapter wie die Labormodule und kann daher auch Racks und andere sperrige Fracht transportieren. Wasser kann mitgeführt werden, es gibt jedoch keine speziellen Tanks und keine Möglichkeit zum Umpumpen. 600 l können in Kanistern im Frachtraum mitgeführt werden kann. Die Behälter müssen von den Astronauten von Hand in die ISS getragen und dort dem Kreislaufsystem zugeführt werden. Wie alle Transporter kann auch das HTV Müll entsorgen.

Im Druckmodul (Pressurized Logistics Carrier PLC) gibt es acht Standardrackanschlüsse, die mit Experimentenracks oder Fracht, dann üblicherweise verpackt in Säcken, bestückt wird. Es sind zwei Reihen. Die Erste kann alternativ mit Standard Racks mit Experimenten/Ausrüstung oder Fracht bestückt werden, die zweite Reihe nur mit Fracht. Der PLC erhält Gleichstrom mit 50 V Spannung vom Avionikmodul und 120 V Spannung von der ISS.

Das Druckmodul ist durch vier Lampen beleuchtet, verfügt über einen Rauchmelder und wird vor der Ankopplung durch ein Heizelement erwärmt. Drucksensoren überwachen den Innendruck. Nach der Ankopplung sorgen die Ventilationssysteme der ISS für den Luftaustausch und steuern auch die Temperaturregelung des PLC. An der Außenseite befinden sich Leuchten, mit denen die Besatzung der ISS den Transporter besser ausmachen und ankoppeln kann. Es gibt jeweils zwei rote und grüne Lichter, die sich auf der Außenseite auf Steuerbord- und Backbordseite befinden. Sie sind ab 500 m Entfernung erkennbar. Zwei weitere Lichter in Gelb und Weiß befinden sich an der Vorderseite. Sie blinken und sind schon aus 1.000 m Entfernung zu erkennen.

An der Außenseite des UPLC (Unpressurised Logistic Carrier) kann eine Palette transportiert werden. Sie wird dort vom Canadarm2 entnommen, an den Roboterarm von Kibō übergeben und im Exposed Facility (EF) des Kibō Labors angebracht. Danach werden die dort angebrachten Experimente und Ersatzteile mit dem Arm von Kibō entnommen, am EF fixiert und die leere Palette am letzten Tag vor dem Ablegen wieder am UPLC fixiert. Die Palette kann bei einer Größe von 1,2 × 1,2 m maximal 1.500 kg Nutzlast transportieren. Die Exposed Palette (EP) nimmt zwei größere Experimente oder bis zu sechs ORU (Orbital Replacement Units) auf.

HTVDas Avionikmodul bezieht seinen Strom von 57 Solarpaneelen auf der Außenseite des HTV. Zwei nicht aufladbare Batterien und eine aufladbare Sekundärbatterie versorgen es auf der Nachtseite mit Strom, wenn es keine Versorgung von der ISS erhält.

Die Entwicklung des HTV begann im Jahr 1997. Wie beim ATV gab es Verschiebungen im Projekt und bei der Entwicklung der H-IIB. Ursprünglich sollte das HTV bereits 2001 seinen Jungfernflug absolvieren.

Das HTV wird weitaus kürzer mit der ISS verbunden sein als das ATV. Es ist für einen Alleinflug von 100 Stunden und einen Betrieb im Wartezustand von bis zu sieben Tagen Dauer ausgelegt. An der ISS kann es bis zu einem Monat angedockt bleiben. Danach wird es mit Müll beladen und verglüht beim Wiedereintritt. Beim ersten Flug koppelte es nach acht Tagen an der ISS an, blieb dort 43 Tage angedockt und verglühte nach weiteren drei Tagen. Wie bei der ersten ATV-Mission dauerte diese erste Mission länger, da sie Demonstrationscharakter hatte. So verfügte der erste HTV über mehr Treibstoff und zusätzliche Batterien.

Das HTV ist ebenso ein Erstlingswerk für die japanische Raumfahrt wie das ATV für die europäische. Es kommt dafür eine neue Version der H-II Trägerrakete zum Einsatz, die H-IIB. Der Jungfernflug des ersten HTV war auch der Jungfernflug der H-IIB. Die H-IIB entstand aus der schon existierenden H-IIA, indem der Durchmesser der ersten Stufe von 4,00 auf 5,20 m vergrößert und ein zweites Triebwerk eingebaut wurde.

Im Juli 2008 gab es Gerüchte, dass die NASA plane, mehrere HTV zu kaufen. Die NASA dementierte dies aber. Es gab nur eine Anfrage an die JAXA, die Frachtkontingente einzufordern, die der NASA nach dem ISS-Verteilungsschlüssel zustehen. Regulär soll pro Jahr ein HTV starten. Ursprünglich waren bis 2013 sieben HTV Starts geplant. Der veränderte Zeitplan des ISS Ausbaus verschob nun den Erststart. Nun wird von 2009 bis 2015 jedes Jahr ein Flug zur ISS erfolgen.

Im November 2006 gab die JAXA bekannt, dass sie untersucht, ob das HTV soweit umgebaut werden könne, dass es Nutzlasten zur Erde zurückführt. Gedacht wird an zwei Lösungen: eine kleine Kapsel im bisherigen Druckmodul, welche vor dem Wiedereintritt ausgestoßen wird, und das Ersetzen des Druckmoduls durch eine größere Wiedereintrittskapsel. Das Kibō Labor hat nicht nur einen Bedarf an 1.000 kg Versorgungsgütern pro Jahr, sondern es müssen auch rund 350 kg Fracht pro Jahr zur Erde zurückgebracht werden. Frühestens 2011 könnte ein solch modifiziertes HTV starten. Wie bei den Ausbauplänen des ATV (siehe S.140) ist es seitdem um diese Pläne still geworden.

Die JAXA bezifferte die Entwicklungskosten auf 68 Milliarden Yen (740 Millionen Dollar). Die Baukosten des ersten Exemplars lagen bei 20 Milliarden Yen (218 Millionen Dollar), die folgenden sollten mit 14 Milliarden Yen (153 Millionen Dollar) deutlich preiswerter sein. Dazu kommen noch 11 Milliarden Yen (118 Millionen Dollar) für die Produktion einer H-IIB. Nicht enthalten sind in dieser Summe die Kosten für den Start und die Durchführung der Mission.

Das HTV und ATV zeigen, wie unterschiedlich Beförderungssysteme für die ISS sein können, obwohl in Dimensionen und Fracht vergleichbar. Das HTV ist viel einfacher aufgebaut, wird vom Boden oder den Astronauten aus gesteuert, während das ATV selbstständig navigieren kann und noch mehr redundante Systeme, als die schon erprobten Progresstransporter einsetzt, um besonders sicher zu sein. Auch in der Betriebsdauer an der ISS und der Zeit in welcher der Transporter autonom agieren kann, unterscheiden sich beide Systeme. Die folgende Tabelle führt die wesentlichen Daten des HTV und die des ersten Demonstrationsflugs (HTV-1) auf.

 


HTV

HTV-1

Länge:

9,80 m

9,80 m

Davon Pressurized Logistic Carrier:

3,14 m

3,14 m

Davon unpressurized Logistic Carrier:

3,50 m

3,50 m

Davon Avionics Module:

1,25 m

1,25 m

Davon Propulsion Module:

1,27 m

1,27 m

Startgewicht:

16.500 kg

16.500 kg

Gewicht ohne Fracht:

10.500 kg

11.500 kg

Davon Treibstoff MMH:

750 kg

918 kg

Davon Treibstoff NTO:

1.250 kg

1.514 kg

Triebwerke:

4 × 445 N + 28 × 112 N

4 × 445 N + 28 × 112 N

Fracht im Druckmodul:

4.500 kg

3.600 kg

Davon Wasser:

600 kg


Fracht im Modul ohne Druckausgleich:

1.500 kg

900 kg

Kapazität für Abfall:

6.000 kg

6.000 kg

Freies Volumen im Frachtmodul:

14 m³

14 m³

Volumen für Fracht ohne Druck:

16 m³

16 m³

Betriebsdauer Alleinflug:

100 h

184 h

Betriebsdauer im Stand-by Betrieb:

1 Woche

-

Betriebsdauer angekoppelt mit externer Stromversorgung:

30 Tage

43 Tage

Lebensdauer:

6 Monate


Bücher vom Autor

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© des Textes: Bernd Leitenberger. Jede Veröffentlichung dieses Textes im Ganzen oder in Auszügen darf nur mit Zustimmung des Urhebers erfolgen.
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