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Die Verbindungsknoten der ISS

Neben den Labormodulen und den Modulen in den die Besatzung wohnt, gibt es auch drei Verbindungsknoten. Diese Knoten hatten ursprünglich nur die Aufgabe Kopplungsstellen für die Labormodule, aber auch das Space Shuttle, HTV und das CRV bereitzustellen. Durch die Einsparung des US-Wohnmoduls veränderte sich ihre Rolle. Nun wurden Systeme in die Knoten 2+3 installiert, die zur Umweltkontrolle benötigt werden und sie stellen die Wohnquartiere. Es gibt Verbindungsknoten nur im US-Teil. Russische Module haben fest angebrachte Kopplungsadapter.

Die drei Verbindungsknoten im westlichen Teil haben jeweils sechs CBM Verbindungsluken, die zugleich Luftschleusen sind. Vier der Türen sind im 90°-Abstand an der Zylinderwand angebracht, jeweils einer an Boden und Decke des Zylinders. Die radialen sind passive Kopplungspunkte. Von den axialen Adaptern ist mindestens einer aktiv, der Zweite kann aktiv oder passiv sein.


Node 2+3 wurden als Austausch für den Transport des Columbus Labors von der ESA im Rahmen des Bartervertrags gefertigt. Die Fertigung beider Knoten kostete 300 Millionen Euro.

Node 1 (Unity)

Unity ModuleDer Name „Unity“ (Einheit, Eintracht) für den ersten Verbindungsknoten ist gut gewählt, denn er verbindet den russischen und westlichen Teil der ISS. Er vermittelt auch zwischen den unterschiedlichen Systemen, so benutzen z.B. die beiden Teile unterschiedliche Spannungen. Durch die Beschränkung der Schnittstelle auf ein Bauteil war es möglich, russische Module in die ISS zu integrieren, ohne das komplette Konzept von Alpha abzuändern. Russland kann so auch seinen Teil der Station eigenständig erweitern. Weiterhin verbindet Unity den Mast über das Z1 Segment mit dem unter Druck bestehenden Teil. Das Modul ist daher der zentrale Knoten der Station und wurde als erstes US-Segment bei der zweiten Mission ins All befördert.

Unity ist anders als die anderen unter Druck stehenden Module kein Zylinder, sondern ein Würfel mit sechs Luken an jeder Seite, an die ein Labor oder eine Luftschleuse / Adapter (PMA: Pressurized Mating Adapter, siehe S.97) für die Ankopplung angebracht wird. Gestartet wurde Unity mit zwei PMA-Adaptern. Jeder Adapter ist 2,4 m lang.

Unity besteht aus 50.000 mechanischen Einzelteilen, 216 Leitungen leiten Gase und Flüssigkeiten zum russischen Trakt und 121 Stromleitungen verlaufen durch Unity. Ebenfalls angebracht an Unity sind die Multiplexer und Demultiplexer für den Empfang von Kommandos. Damit kann die Station auch von Houston aus gesteuert werden. Sie sind in vier Racks untergebracht.

Node 1 (Unity)

Länge:

5,50 m (mit Adaptern 10,00 m)

Durchmesser:

4,57 m

Leergewicht:

8.800 kg

Startgewicht:

11.685 kg, mit zwei Adaptern 12.800 kg

Gewicht im Endausbau:

14.900 kg

Kopplungspunkte:

6

Angebrachte Module:

Quest (vorne).
Tranquility (hinten).
Destiny (oben).
Z1 (rechts).
PMA-3 (links bis zum Start von Tranquility).
Sarja über PMA-1 (unten).

HarmonyNode 2 (Harmony)

Node 2 stammt wie sein Bruder Node 3 von der ESA. Die ESA fertigt den Knoten, die NASA die Inneneinrichtung. Die Struktur von Harmony basiert auf dem MPLM. Er wird auch vom selben Hersteller Thales Alenia Space hergestellt. Node 2 bietet die Kopplungspunkte für Kibō, Columbus, ein MPLM, das HTV und den Space Shuttle. Er ist zudem der Basispunkt für die Arbeit des Canadaarams2 im Endausbau.

Node 2 besteht aus einem Teil mit den Kopplungsmechanismen und einem zweiten Teil mit acht Racks. Sie waren beim Start mit vier Avonikracks und je zwei Versorgungs- und Zero-g Stauracks belegt. Danach hat die NASA wichtige Systeme für die Verteilung von Luft, Wasser und Strom in Harmony installiert. Sie werden nach dem Start von Tranquility in dieses Modul umziehen.

Der freiwerdende Platz wird ab Februar 2010 für die drei Crewquartiere genutzt. Node 2 wurde von der NASA „Harmony“ getauft. Er wurde mit STS-120 im September 2007 ins All gebracht.

Alle Kopplungspunkte von Harmony sind heute belegt. An ihm befinden sich unter anderem alle Labormodule und das Frachtmodule PMM (ein umgebautes MPLM).

 

Node 2 (Harmony)

Länge:

6,71 m Zylinderstumpf, 7,20 m gesamt

Durchmesser:

4,48 m

Wohnvolumen:

75,5 m³

Leergewicht:

13.508 kg

Startgewicht:

14.288 kg

Gewicht im Endausbau:

15.300 kg

Kopplungspunkte:

6

Angebrachte Module:

Kibō (hinten)
Columbus (vorne)
HTV (links)
PMM / MPLM (rechts)
PMA-2 (oben)
Destiny (unten)

Node 3 (Tranquility)

Der zweite ESA-Knoten ist Tranquility. Er ist in der Hülle weitgehend bauidentisch zu Node 2. Es ist auch ein doppelwandiges Modul mit einer aufgebrachten Isolation aus 75 Paneelen aus Kapton/Aluminium. An der Außenseite befindet sich das Kühlsystem, das mit dem Temperaturkontrollsystem verbunden wird. Seine Inneneinrichtung wurde seit der Konzeption aber völlig umgestaltet. Ursprünglich sollte das Modul vor allem Stauplatz zur Verfügung stellen. 2006 bat die NASA erst um eine Verzögerung der Auslieferung von Node 3, dann wurde von Thales Alenia Space die Innenausrüstung durch neue Racks von Boeing komplett ausgewechselt. Tranquility beinhaltet das Lebenserhaltungssystem der Station für die Bauphase 2. Er ist dadurch erheblich schwerer als Tranquility und wiegt beim Start 15.500 kg. Voll ausgerüstet im Orbit sind es 19.000 kg.

Er besteht aus zwei Hälften. Im vorderen Teil wird er mit Unity verbunden. Dort befinden sich acht Racks an den vier Wänden in zwei Reihen. In der hinteren Hälfte befinden sich vier Kopplungsadapter auf dem Außenring und einer am Ende des Moduls.

Zwei Racks nehmen die Avionik auf, die anderen sechs das Lebenserhaltungssystem – ein zweites Luftaufbereitungssystem, das auch Kohlendioxid entfernt. Zwei Racks für Urin und Wasserrückgewinnung, eine Hygieneabteilung mit Wasseraufbereitung und eine zweite „Tretmühle“ zur Aufrechterhaltung der Muskelstärke. Das Wasserrückgewinnungssystem wird 93% des Urins wiedergewinnen und so den Wasserbedarf um 65% oder 2.850 l/Jahr senken. Das Sauerstoffregenerationssystem kann zwischen 5,5 und 9 kg Sauerstoff pro Tag aus Brauchwasser gewinnen. Es spaltet Wasser in Sauerstoff und Wasserstoff. Der entstehende Wasserstoff wird durch ein Ventil im S0-Segment ins All abgelassen, der Sauerstoff reichert die Atmosphäre an. Es filtert auch Kohlendioxid aus der Atmosphäre, das durch Molekularsiebe in das Vakuum des Alls entlassen wird. Die ISS arbeitet mit einer Atmosphäre wie auf der Erde mit einem Druck von 1 bar und 20 % Sauerstoffgehalt. Die zweite Toilette findet auch hier ihren Platz, nachdem sie 2009 temporär in Destiny installiert wurde.

Die meisten der fünf freien Verbindungsstellen sind durch das Streichen von Modulen frei. Benutzt werden nur die zwei Adapter. An einem ist die Cupola befestigt. Die Cupola wird schon beim Start an Tranquility befestigt und mit ihm gestartet. Im Orbit wurde sie dann an den erdzugewandten Nadir Punkt umgesetzt. Später wird der Kopplungsadapter PMA-3 an den zweiten axialen Kopplungspunkt angebracht, da der Verbindungsknoten am weitesten nach unten von der Station weg ragt.

Node 3 (Tranquility)

Länge:

6,71 m Zylinderstumpf, 7,20 m gesamt

Durchmesser:

4,48 m

Wohnvolumen:

75,5 m³

Leergewicht:

14.288 kg

Startgewicht:

15.300 kg

Orbitgewicht:

19.000 kg

Kopplungsstellen:

6

Angekoppelte Module:

Unity (vorne)
Cupola (unten)
PMA-3 (hinten)

Gestrichene Module an Ankopplungspunkten:

CRV und Habitation Modul

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Bücher vom Autor

Es gibt von mir vier Bücher zum Thema bemannte Raumfahrt. Alle Bücher beschäftigen vor allem mit der Technik, die Missionen kommen nicht zu kurz, stehen aber nicht wie bei anderen Büchern über bemannte Raumfahrt im Vordergrund.

Das erste bemannte Raumfahrtprogramm der USA, das Mercuryprogramm begann schon vor Gründung der NASA und jährt sich 2018 zum 60-sten Mal. Das war für mich der Anlass, ein umfangreiches (368 Seiten) langes Buch zu schreiben, das alle Aspekte dieses Programms abdeckt. Der Bogen ist daher breit gestreut. Es beginnt mit der Geschichte der bemannten Raumfahrt in den USA nach dem Zweiten Weltkrieg. Es kommt dann eine ausführliche technische Beschreibung des Raumschiffs (vor 1962: Kapsel). Dem schließt sich ein analoges Kapitel über die Technik der eingesetzten Träger Redstone, Little Joe und Atlas an. Ein Blick auf Wostok und ein Vergleich Mercury bildet das dritte Kapitel. Der menschliche Faktor - die Astronautenauswahl, das Training aber auch das Schicksal nach den Mercurymissionen bildet das fünfte Kapitel. Das sechs befasst sich mit der Infrastruktur wie Mercurykontrollzentrum, Tracking-Netzwerk und Trainern. Das umfangreichste Kapitel, das fast ein Drittel des Buchs ausmacht sind natürlich die Missionsbeschreibungen. Abgeschlossen wird das Buch durch eine Nachbetrachtung und einen Vergleich mit dem laufenden CCDev Programm. Dazu kommt wie in jedem meiner Bücher ein Abkürzungsverzeichnis, Literaturverzeichnis und empfehlenswerte Literatur. Mit 368 Seiten, rund 50 Tabellen und 120 Abbildungen ist es das bisher umfangreichste Buch von mir über bemannte Raumfahrt.

Mein erstes Buch, Das Gemini Programm: Technik und Geschichte gibt es mittlerweile in der dritten, erweiterten Auflage. "erweitert" bezieht sich auf die erste Auflage die nur 68 Seiten stark war. Trotzdem ist mit 144 Seiten die dritte Auflage immer noch kompakt. Sie enthält trotzdem das wichtigste über das Programm, eine Kurzbeschreibung aller Missionen und einen Ausblick auf die Pläne mit Gemini Raumschiffen den Mond zu umrunden und für eine militärische Nutzung im Rahmen des "Blue Gemini" und MOL Programms. Es ist für alle zu empfehlen die sich kurz und kompakt über dieses heute weitgehend verdrängte Programm informieren wollen.

Mein zweites Buch, Das ATV und die Versorgung der ISS: Die Versorgungssysteme der Raumstation , das ebenfalls in einer aktualisierten und erweiterten Auflage erschienen ist, beschäftigt sich mit einem sehr speziellen Thema: Der Versorgung des Raumstation, besonders mit dem europäischen Beitrag dem ATV. Dieser Transporter ist nicht nur das größte jemals in Europa gebaute Raumschiff (und der leistungsfähigste Versorger der ISS), es ist auch ein technisch anspruchsvolles und das vielseitigste Transportfahrzeug. Darüber hinaus werden die anderen Versorgungsschiffe (Space Shuttle/MPLM, Sojus, Progress, HTV, Cygnus und Dragon besprochen. Die erfolgreiche Mission des ersten ATV Jules Verne wird nochmals lebendig und ein Ausblick auf die folgenden wird gegeben. Den Abschluss bildet ein Kapitel über Ausbaupläne und Möglichkeiten des Raumfrachters bis hin zu einem eigenständigen Zugang zum Weltraum. Die dritte und finale Auflage enthält nun die Details aller Flüge der fünf gestarteten ATV.

Das Buch Die ISS: Geschichte und Technik der Internationalen Raumstation ist eine kompakte Einführung in die ISS. Es wird sowohl die Geschichte der Raumstation wie auch die einzelnen Module besprochen. Wie der Titel verrät liegt das Hauptaugenmerk auf der Technik. Die Funktion jedes Moduls wird erläutert. Zahlreiche Tabellen nehmen die technischen Daten auf. Besonderes Augenmerk liegt auf den Problemen bei den Aufbau der ISS. Den ausufernden Kosten, den Folgen der Columbia Katastrophe und der Einstellungsbeschluss unter der Präsidentschaft von George W. Bush. Angerissen werden die vorhandenen und geplanten Transportsysteme und die Forschung an Bord der Station.

Durch die Beschränkung auf den Technischen und geschichtlichen Aspekt ist ein Buch entstanden, das kompakt und trotzdem kompetent über die ISS informiert und einen preiswerten Einstieg in die Materie. Zusammen mit dem Buch über das ATV gewinnt der Leser einen guten Überblick über die heutige Situation der ISS vor allem im Hinblick auf die noch offene Versorgungsproblematik.

Die zweite Auflage ist rund 80 Seiten dicker als die erste und enthält eine kurze Geschichte der Raumstationen, die wesentlichen Ereignisse von 2010 bis 2015, eine eingehendere Diskussion über die Forschung und Sinn und Zweck der Raumstation sowie ein ausführliches Kapitel über die Versorgungsraumschiffe zusätzlich.

Das bisher letzte Buch Skylab: Amerikas einzige Raumstation ist mein bisher umfangreichstes im Themenbereich bemannte Raumfahrt. Die Raumstation wurde als einziges vieler ambitioniertes Apollonachfolgeprojekte umgesetzt. Beschrieben wird im Detail ihre Projektgeschichte, den Aufbau der Module und die durchgeführten Experimente. Die Missionen und die Dramatik der Rettung werden nochmals lebendig, genauso wie die Bemühungen die Raumstation Ende der siebziger Jahre vor dem Verglühen zu bewahren und die Bestrebungen sie nicht über Land niedergehen zu lasen. Abgerundet wird das Buch mit den Plänen für das zweite Flugexemplar Skylab B und ein Vergleich mit der Architektur der ISS.  Es ist mein umfangreichstes Buch zum Thema bemannte Raumfahrt. Im Mai 2016 erschien es nach Auslaufen des Erstvertrages neu, der Inhalt ist derselbe (es gab seitdem keine neuen Erkenntnisse über die Station), aber es ist durch gesunkene Druckkosten 5 Euro billiger.

Mehr über diese und andere Bücher von mir zum Thema Raumfahrt finden sie auf der Website Raumfahrtbücher.de. Dort werden sie auch über Neuerscheinungen informiert. Die Bücher kann man auch direkt beim Verlag bestellen. Der Versand ist kostenlos und wenn sie dies tun erhält der Autor auch noch eine etwas höhere Marge. Sie erhalten dort auch die jeweils aktuelle Version, Bei Amazon und Co tummeln sich auch die Vorauflagen.


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