Internationale Raumstation

Internationale Raumstation
Die ISS am 7. März 2011, aufgenommen aus dem Space Shuttle Discovery.
Emblem
Emblem
Maße im Endausbau
Spannweite	109 m
Länge	97,9 m
Tiefe	27,5 m
Rauminhalt	910 m3
Masse	455 t
Umlaufbahn
Apogäumshöhe	320–430 km
Perigäumshöhe	320–410 km
Durchschnittliche Orbitalhöhe	ca. 400 km
Bahnneigung	51.6°
Umlaufzeit	ca. 93 min
Bahngeschwindigkeit	ca. 28.000 km/h
COSPAR-Bezeichnung	1998-067A
Energieversorgung im Endausbau
Elektrische Leistung	120 kW
Solarzellenfläche	4500 m2
Flugstatistik Gemessen an Sarja, aktueller Stand
Zeit in der Umlaufbahn	9485 Tage
Zurückgelegte Strecke	ca. 6274 Mio. km
Bemannt seit	8772 Tagen
Aktuelle Besatzung der ISS-Expedition 36
Rettungsschiffe	Sojus TMA-08M
Die derzeitige Besatzung Von links nach rechts Russland Alexander Missurkin (seit 29. März 2013) Russland Pawel Winogradow (seit 29. März 2013, Kommandant) Vereinigte Staaten Christopher Cassidy (seit 29. März 2013) Italien Luca Parmitano (noch nicht auf der ISS) Russland Fjodor Jurtschichin (noch nicht auf der ISS) Vereinigte Staaten Karen Nyberg (noch nicht auf der ISS)
Konfiguration
Bereits vorhandene und noch zu startende Module der ISS, Stand März 2011 Bereits vorhandene und noch zu startende Module der ISS, Stand März 2011

Die Internationale Raumstation (englisch International Space Station, kurz ISS) ist eine bemannte Raumstation, die in internationaler Kooperation betrieben und ausgebaut wird.

Die Pläne für eine große, internationale Raumstation gehen bis in die 1980er Jahre zurück. Die Station war damals noch unter den Namen Freedom oder Alpha in Planung. Die ISS befindet sich seit 1998 in Bau und ist zurzeit das größte künstliche Objekt im Erdorbit. Sie kreist aktuell in ca. 400 km Höhe (Stand: Juni 2012) mit einer Bahnneigung von 51,6° ca. alle 91 min um die Erde und hat eine maximale Abmessung von etwa 110 m × 100 m × 30 m erreicht. Sie soll mindestens bis ins Jahr 2020 weiterbetrieben werden.

Beteiligte Länder

Direkt an der ISS beteiligte Länder (dunkelrot), sowie über NASA-Verträge beteiligte Länder (hellrot)

Die ISS ist ein gemeinsames Projekt der US-amerikanischen NASA, der russischen Raumfahrtagentur Roskosmos, der europäischen Weltraumagentur ESA, sowie der Raumfahrtagenturen Kanadas (CSA) und Japans (JAXA). In Europa sind die Länder Belgien, Dänemark, Deutschland, Frankreich, Italien, die Niederlande, Norwegen, Schweden, die Schweiz und Spanien beteiligt. Im Jahre 1998 wurde dazu ein entsprechendes Abkommen für den Bau der Raumstation unterschrieben.

Brasilien hat mit den USA ein separates Abkommen über die Nutzung der ISS. China hat seinen Wunsch einer Beteiligung an der ISS ausgesprochen, ist aber bisher am Veto der USA gescheitert, weshalb China aktuell an einer eigenen Raumstation arbeitet. Die Raumfahrtagenturen Indiens und Südkoreas haben ebenso eine mögliche Beteiligung an der ISS angekündigt.

Vorgeschichte

Die geplante US-Raumstation Freedom

Das Shuttle-Mir-Programm als Vorläuferprojekt der ISS

Erste Ideen für eine dauerhaft bewohnte Station im Weltall kamen bei der US-amerikanischen Raumfahrtbehörde NASA schon sehr früh auf. Zu Beginn der 1960er Jahre, also noch lange vor der ersten Mondlandung, dachte man an eine Raumstation, die von etwa zehn bis zwanzig Personen bewohnt sein sollte. Nach Abschluss des Apollo-Programms wandte man sich konkreter dem Bau von Raumstationen zu, um den Anschluss an die Sowjetunion nicht zu verlieren, die 1971 mit Saljut 1 ihre erste Raumstation gestartet hatte. So wurde im Jahre 1973 die US-amerikanische Station Skylab gestartet, die insgesamt 171 Tage bewohnt war. Danach wandten sich die US-Amerikaner jedoch der Entwicklung des Space Shuttles zu, während die Sowjetunion sechs weitere Saljut-Stationen und vor allem die modulare Raumstation Mir in die Umlaufbahn brachte und enorme Erfahrung mit Langzeitflügen sammeln konnte.

Nach dem Erstflug des Space Shuttles im Jahre 1981 rückte das Konzept einer Raumstation wieder in den Blickpunkt, weil diese nach Ansicht der NASA-Strategen der nächste logische Schritt in der Raumfahrt sei. Im Mai 1982 wurde im NASA-Hauptquartier die Space Station Task Force geschaffen. Im Januar 1984 kündigte der damalige US-Präsident Ronald Reagan in Anlehnung an den Aufruf Kennedys zur Mondlandung an, es sei das nationale Ziel, eine ständig bemannte Raumstation innerhalb eines Jahrzehnts zu bauen. Die Kosten für eine solche Station wurden damals auf acht Milliarden US-Dollar geschätzt. Ein Jahr später wurde entschieden, die Station zusammen mit internationalen Partnern zu bauen. Daraufhin schlossen sich die ESA sowie Kanada und Japan dem Projekt an. Im Jahre 1988 wurde die geplante Station von Reagan auf den Namen Freedom (Freiheit) getauft.

Nach dem Ende des Kalten Krieges wurde eine engere Zusammenarbeit der NASA mit Russland möglich. Das ursprüngliche Freedom-Projekt wurde gekürzt, weil die Kosten der geplanten Raumstation explodierten, und in Space Station Alpha umbenannt. 1993 unterzeichneten Russland und die USA ein Abkommen über zehn Shuttle-Flüge zur russischen Raumstation Mir sowie über Langzeitaufenthalte einiger US-Astronauten auf der Mir, später bekannt als das Shuttle-Mir-Programm. Die NASA zahlte dafür 400 Millionen US-Dollar. Dies markierte die erste Zusammenarbeit der beiden Raumfahrtmächte seit dem Apollo-Sojus-Projekt im Jahre 1975.

Unter US-Präsident Bill Clinton wurde dann das Projekt einer großen Raumstation im November 1993 zusammen mit Russland neu aufgelegt – Russland steuerte die Pläne der geplanten Mir-2-Station bei. Auf US-amerikanischer Seite wurde der Name Alpha vorgeschlagen, der jedoch von Russland abgelehnt wurde, da die Mir-Station die erste Raumstation war – Alpha ist der erste Buchstabe des griechischem Alphabets. Bis 1998 schlossen sich 13 weitere Länder dem Projekt an: 11 der ESA-Staaten (Großbritannien war Mitunterzeichner des Vertrages, stieg jedoch später aus), Japan und Kanada. Zudem unterzeichnete Brasilien im Oktober 1997 mit den USA einen separaten Vertrag über die Nutzung der Raumstation, die nun den Namen International Space Station (ISS) trägt. Im Jahr darauf begann mit dem Start des russischen Fracht- und Antriebmoduls Sarja (Sonnenaufgang) der Aufbau der Station.

Aufbauchronik

Die ISS ist nach dem Vorbild der russischen Raumstation Mir modular aufgebaut. Einzelne Baugruppen werden von Trägerraketen und Raumfähren in die Umlaufbahn gebracht und dort zusammengesetzt. Dazu sind rund 40 Aufbauflüge nötig. Nach aktueller Planung sollen 36 davon vom US-amerikanischen Space Shuttle durchgeführt werden, der Rest von den unbemannten russischen Trägerraketen Proton und Sojus. Insgesamt 37 Shuttleflüge wurden bis zur Ausmusterung der Raumfähren Mitte 2011 durchgeführt. Der amerikanische Teil der Station ist fertig aufgebaut und geht in den Routinebetrieb über.

Die ISS soll nach ihrer Fertigstellung über 400 Tonnen Masse haben. Derzeit (Dez. 2010) beträgt die Masse der ISS 370 Tonnen bei einer Länge der Gitterstruktur von 109 Metern und der Solarmodule von 73 Metern. Die endgültige Spannweite ist seit der Installation der ersten Solarzellen bereits erreicht. Damit ist sie die größte Raumstation, die bisher gebaut wurde.

Unbemannter Aufbau

Die ersten Bestandteile der ISS kurz nach dem Baubeginn 1998: das russische Kontrollmodul Sarja (unten) und der US-amerikanische Verbindungsknoten Unity, aufgenommen durch das Space Shuttle Discovery.

Das erste ISS-Bauteil im All war das von Russland gebaute Fracht- und Antriebmodul Sarja. Es wurde am 20. November 1998 von einer Proton-Schwerlastrakete in die vorgesehene Umlaufbahn gebracht. Zwei Wochen später wurde mit der Space-Shuttle-Mission STS-88 der erste Verbindungsknoten Unity (Node 1) in die Umlaufbahn gebracht und mit Sarja verbunden. Dieser Knoten verbindet den US-amerikanischen mit dem russischen Teil der Station. Als Nächstes folgten mit STS-96 und STS-101 zwei logistische Shuttle-Flüge, die dem Transport von Ausrüstung zur Station dienten. Zudem wurden weitere Arbeiten am Äußeren des Komplexes ausgeführt.

Als nächstes Modul startete im Sommer 2000 das russische Wohnmodul Swesda. Es wurde ebenfalls von einer Proton-Rakete gestartet und dockte automatisch am Sarja-Modul an. Bei einem weiteren Logistikflug (STS-106) wurden Lebensmittel, Kleidung, Wasser und sonstige Alltagsgegenstände für die erste Stammbesatzung zur Station gebracht. Zudem wurde das für die Aufbereitung der Atemluft zuständige Elektron-System installiert. Im Oktober 2000 wurde mit der Mission STS-92 das erste Gittersegment, genannt Integrated Truss Structure Z1, zur Station gebracht. Es diente vorübergehend als Verbindungsstück zwischen einem Solarzellenträger und dem bewohnten Teil der ISS. Außerdem beherbergt es Apparaturen zur Lageregelung und am Zenit-Dockingport einen kleinen Stauraum. Danach konnte am 2. November 2000 die erste Langzeitbesatzung, ISS-Expedition 1, auf der Station einziehen. Sie startete mit Sojus TM-31 zur Station.

Bemannter Aufbau

Bauzustand August 2005

Als nächstes Modul wurde mit der Shuttle-Mission STS-97 das erste von vier großen Solarmodulen zur Station gebracht. Der P6-Kollektor wurde im Dezember 2000 zunächst auf Z1 installiert und lieferte in der Anfangsphase nahezu die gesamte Energie zum Betrieb der Station. Es wurde erst im Oktober 2007 an das Backbordende der ISS umgesetzt. Mit der Mission STS-98 wurde das US-amerikanische Labormodul Destiny zur Station gebracht und an Unity angedockt. Nach einem weiteren Logistikflug wurde mit STS-100 der erste Roboterarm der Station, Canadarm2, sowie mit STS-104 die US-Luftschleuse Quest angeliefert. Dies versetzte die Raumfahrer in die Lage, ohne die Hilfe des Shuttles Weltraumausstiege durchzuführen und zum Aufbau der Station beizutragen.

Am 14. September 2001 startete das russische Kopplungsmodul Pirs, das sowohl zum Andocken von Sojus- und Progress-Raumschiffen als auch für Ausstiege in russischen Raumanzügen genutzt wurde. Für den Start dieses Moduls wurde zum ersten Mal eine Sojus-Rakete und eine modifizierte Progress verwendet. Bis zum Start von Poisk im Jahr 2009 blieb es lange Zeit das einzige Modul, das auf diese Weise gestartet wurde.

Darauf wurden drei weitere Elemente der Gitterstruktur der Station gestartet. Die Elemente S0, S1 und P1 bildeten das Gerüst, an dem später die weiteren Ausleger mit den zugehörigen Solarzellen befestigt wurden.

In den folgenden Missionen wurden das Gerüst und die Stromversorgung weiter ausgebaut. Zunächst wurden von STS-115 im September 2006 auf der Backbordseite ein Stück Gitterstruktur und ein großes Solarmodul (P3/P4) angebaut und drei Monate später um das Gitterelement P5 verlängert (STS-116). Im Juni 2007 folgten auf der Steuerbordseite mit der Mission STS-117 ein weiteres Gitterelement mitsamt einem Solarmodul (S3/S4) und zwei Monate später die Verlängerung S5 (STS-118).

Grafik der ISS nach ihrer geplanten Fertigstellung (Stand Juni 2006)

Im Oktober 2007 wurde mit STS-120 der Verbindungsknoten Harmony (Node 2) zur ISS gebracht. Außerdem versetzte die STS-120-Mannschaft das Solarmodul P6 an seinen endgültigen Platz am linken Ende des Gerüsts. Nachdem die Discovery die ISS verlassen hatte, wurde durch die 16. Langzeitbesatzung der Shuttle Andockadapter (PMA-2) von Destiny auf Harmony umgesetzt und die Baugruppe Harmony/PMA-2 auf der endgültigen Position an der Stirnseite von Destiny angedockt. Nach über sechs Jahren Pause war dies die erste Erweiterung des von den ISS-Besatzungen nutzbaren Lebensraumes auf der ISS.

Das europäische Forschungsmodul Columbus wurde am 11. Februar 2008 an der ISS installiert. Am 3. Juni 2008 wurde die Installation des japanischen Hauptmoduls von Kibō abgeschlossen. Durch STS-119 wurde im März 2009 das vierte und letzte Solarmodul S6 installiert. Im Mai 2009 wurde die Besatzung der ISS auf sechs Raumfahrer aufgestockt. Das letzte Bauteil des Kibō-Moduls wurde Mitte Juli durch STS-127 installiert. Im November 2009 erreichte das russische Kopplungsmodul Poisk die Station. Im Februar 2010 wurde der Verbindungsknoten Tranquility (Node 3) mit der Aussichtskuppel Cupola installiert. Im Mai 2010 folgte das russische Modul Rasswet, das PMM Leonardo im März 2011. Am 23. Oktober 2010 löste die ISS mit 3644 Tagen die Mir als das Raumfahrzeug, das am längsten dauerhaft mit Menschen besetzt war, ab. Dieser Rekord wurde bis heute auf 8772 Tage ausgedehnt. Das AMS-Experiment wurde im Mai 2011 mit dem vorletzten Shuttleflug installiert. Im Dezember 2013^[veraltet] soll die Station mit dem russischen Labormodul Nauka (MLM) weiter komplettiert werden.

Nachdem die ISS-Partner den Betrieb der Raumstation bis mindestens 2020 vereinbarten, plant Russland den Anbau dreier weiterer Module, die einem neuen Konzept entspringen. 2012 soll zunächst ein kugelförmiges Kopplungsmodul am unteren Ende des MLM Nauka angebracht werden. Hier sollen 2014 bzw. 2015 zwei große Forschungs- und Energiemodule (NEM 1 und 2) angekoppelt werden.

Eine Liste aller ISS-Module geordnet nach dem Zeitpunkt des Starts ist unter Liste der ISS-Module zu finden.

Versenkung

Nach der derzeitig gültigen Vereinbarung zwischen den ISS-Partnern wird die Station bis 2020 betrieben. Über eine mögliche weitere Verlängerung wird zu gegebener Zeit entschieden. Nach der Betriebsdauer der Station ist deren gezielte Versenkung im Südpazifik die einzig akzeptable Entsorgungsmethode, um auf der erdnahen Umlaufbahn die Entstehung einer großen Menge Weltraummülls zu vermeiden. Der dazu notwendige Schub kann von angekoppelten Raumtransportern aufgebracht werden, entweder einer Kombination von ATV und Progress, oder einem einzigen Progress-Transporter, der hierzu modifiziert werden müsste.

Umlaufbahn

Mittlere Bahnhöhe der ISS seit Start im Nov. 1998 (Stand Jan. 2009)

Die ISS befindet sich in einer annähernd kreisförmigen niedrigen Erdumlaufbahn mit einer Bahnneigung von 51,6° gegen den Äquator und umrundet die Erde etwa alle eineinhalb Stunden. Durch die vorhandene geringe Exzentrizität der Bahnellipse schwankt die Höhe während jedes Umlaufs zwischen Perigäum und Apogäum um bis zu 20 Kilometer. Die mittlere Bahnhöhe nimmt durch den Luftwiderstand der Station allmählich mit 50 bis 150 m pro Tag ab. Diesem Höhenverlust wird je nach Erfordernissen des Stationsbetriebs in unregelmäßigen Abständen durch Triebwerkszündungen von Shuttle, Sojus, Progress, ATV oder Swesda-Modul unter Aufwendung von etwa 7.000 Kilogramm Treibstoff pro Jahr entgegengewirkt, so dass die mittlere Höhe der Station zwischen etwa 330 und 400 Kilometern gehalten wird. Die mittlere Bahnhöhe, als Differenz von großer Halbachse der Bahnellipse und Erdradius, berechnet sich aus der mittleren Bewegung. Dieser Parameter gibt die Umläufe pro Tag an und ist in regelmäßig veröffentlichten TLE-Datensätzen der Satellitenbahnelemente enthalten (siehe Weblinks: Heavens-Above).

Die Lage der Bahn relativ zur Sonne bestimmt die Länge der Orbitalen Nacht. Übersteigt der Winkel (Beta) zwischen Bahnebene und Sonnenrichtung Werte von 60°, wird die Nachtphase zu kurz, so dass die Station speziell ausgerichtet werden muss, um nicht zu viel Wärme aufzunehmen. Space-Shuttle-Besuche fanden in dieser Zeit nicht statt, da angedockte Shuttles überhitzt wären. Diese Phase wird deshalb beta-angle cutout oder einfach beta cutout genannt.

Versorgung

Die Versorgung der Besatzung mit Lebensmitteln, Frischwasser, Kleidung, Sauerstoff sowie Ersatzteilen und wissenschaftlichen Experimenten wurde bis März 2008 ausschließlich durch russische Progress-Frachter und US-amerikanische Space Shuttles sichergestellt. Seit April 2008 steht hierfür nach dem erfolgreichen Erstflug von „Jules Verne“ zusätzlich das europäische Automated Transfer Vehicle (ATV) zur Verfügung. Im September 2009 erfolgte der Erstflug des japanischen Versorgungsschiffes H-2 Transfer Vehicle (HTV) zur ISS, 2012 der des Frachters Dragon.

Progress

→ Hauptartikel: Progress

Die russischen Progress-Transportraumschiffe stellen die Grundversorgung für die Station sicher. Die von dem Sojus-Raumschiff abgeleiteten unbemannten Transporter sind in der Lage, bei durchschnittlich vier Flügen pro Jahr die ISS allein zu versorgen, sofern sie nur von zwei Personen bewohnt wird. Dies musste während des Flugverbots der Shuttle-Flotte nach dem Columbia-Absturz 2003 durchgeführt werden. Bei höherer Startfrequenz können auch größere Besatzungen versorgt werden.

Die Raumschiffe sind nicht wiederverwendbar. Nach dem Andocken an einem Port am russischen Teil der Station werden die rund 2,5 Tonnen Fracht und Treibstoff zur Station transferiert. Anschließend wird Progress mit Müll gefüllt, nach mehreren Monaten wieder abgekoppelt und in der Erdatmosphäre zum Verglühen gebracht.

Ein Nachteil der Progress-Raumschiffe ist der kleine Durchmesser der Verbindungsluken, weshalb sperrige Nutzlasten und Ersatzteile (wie z. B. Gyroskope) nicht von Progress angeliefert werden können. Russland setzt für Transporte zur ISS die Progress-Versionen Progress M, Progress M1 und Progress M1M ein. Die ersten beiden Versionen wurden bereits zur Versorgung der Raumstation Mir verwendet und unterscheiden sich im Wesentlichen lediglich im Anteil des Treibstoffes, der mitgenommen werden kann. Progress M1M wurde erstmals am 26. November 2008 eingesetzt und hat eine deutlich höhere Nutzlastkapazität.

Multi-Purpose Logistics Module

→ Hauptartikel: Multi-Purpose Logistics Module

Das Logistikmodul MPLM in der Nutzlastbucht der Raumfähre Discovery

Das Multi-Purpose Logistics Module (MPLM) ist ein bei Alenia Spazio in Italien gebautes Modul, das in der Nutzlastbucht des Space Shuttles zur Raumstation gebracht wird. Seine Nutzlastkapazität liegt mit 9,1 Tonnen höher als die der Progress-Raumschiffe. Da das Modul zum Start einen Shuttle benötigt, ist sein Start aber auch sehr viel teurer. Die Module sind bis zu 25 Mal verwendbar und können auch eingesetzt werden, um Ausrüstungsgegenstände oder Resultate von Experimenten zurück zur Erde zu bringen. Nach dem Andocken des Shuttles wird das Modul von einem Roboterarm aus der Ladebucht der Raumfähre gehievt und an einem Stationsmodul befestigt. Dort wird es innerhalb weniger Tage entladen und wieder vom Shuttle zur Erde gebracht.

ATV und HTV

→ Hauptartikel: ATV und HTV

Seit 2008 leistet auch die ESA ihren Beitrag zur Versorgung der Station. Dies geschieht mit dem ATV (Automated Transfer Vehicle), das wie die russischen Progress-Schiffe Fracht transportiert. Die Nutzlast beträgt mit 7,5 Tonnen in etwa das Dreifache eines Progress-Transporters. Davon können etwa 4,5 Tonnen Treibstoff sein, der genutzt wird, um die Bahn der ISS anzuheben. Dies ist regelmäßig erforderlich, da sie durch die Reibung an der Restatmosphäre zwischen 50 und 150 Meter pro Tag an Höhe verliert.

Das erste ATV wurde am 9. März 2008 unter dem Namen „Jules Verne“ von einer Ariane-5-Rakete gestartet und dockte am 3. April erfolgreich an der Raumstation an, am 21. und 25. April hob es die Umlaufbahn der Station um insgesamt 6,4 km an und am 29. September 2008 verglühte „Jules Verne“ mit 6,3 Tonnen Müll der Station planmäßig über dem Pazifik. Der Vertrag der ESA umfasst insgesamt fünf ATV-Flüge. Ab 2010 war bis einschließlich 2013 jedes Jahr ein weiterer Einsatz geplant. Aufgrund einer guten Versorgungslage und Verzögerungen im Shuttle-Programm kommt es jedoch zu Verschiebungen. Das ATV-2 „Johannes Kepler“ startete im Februar 2011 zur Station, ATV-3 „Edoardo Amaldi“ dockte am 29. März 2012 an der ISS an.

Für die Kopplung wird ein lasergestütztes automatisches System genutzt, mit dem das ATV am hinteren Andockstutzen des russischen Swesda-Moduls anlegen kann. Dort befinden sich die benötigten Andockhilfen (Antennen und Laser-Reflektoren).

Ein ähnliches Transportfahrzeug wurde auch von der japanischen Weltraumagentur JAXA entwickelt und nach der verwendeten Trägerrakete H-IIB auf den Namen H-2 Transfer Vehicle (HTV) getauft. Mittlerweile wurde der Name Kounotori (dt. Weißstorch) für die Frachtraumschiffe ausgewählt. Die Größe des HTV entspricht in etwa der eines Busses; die Nutzlast beträgt rund sechs Tonnen. Im Gegensatz zum ATV ist der japanische Transporter nicht in der Lage, ein automatisches Andockmanöver durchzuführen, sondern wird vom Roboterarm der Station eingefangen und an einem freien Kopplungsstutzen im US-Teil der Station befestigt. Der Erstflug des HTV wurde am 10. September 2009 gestartet. Es wurde erfolgreich am 17. September an das ISS-Modul Harmony angedockt.

Private Dienstleister

Um nach der Beendigung des Space-Shuttle-Programms Mitte 2011 auch weiterhin die Station unter US-amerikanischer Leitung versorgen zu können, hat die NASA das COTS-Programm aufgelegt. Dadurch soll die Versorgung mit Material und Besatzung sichergestellt werden. Nach einem Wettbewerb wurden die beiden privaten Unternehmen SpaceX und Rocketplane Kistler beauftragt, entsprechende Raketen sowie Crew- und Logistik-Module zu entwickeln. Nachdem Rocketplane Kistler die Zusagen bezüglich der Einwerbung von Drittmitteln nicht hatte einhalten können, wurde die Beteiligung der Firma seitens der NASA im Oktober 2007 aufgekündigt. Seit Mai 2012 führt SpaceX Material-Transportflüge zur ISS durch und kann, im Gegensatz zu HTV und ATV, mit dem Dragon-Raumschiff Material und Forschungsergebnisse auch wieder zur Erde zurückbringen. Der Transport von Menschen ist derzeit noch nicht möglich.

Besatzungen

Die Raumstation ist seit dem 2. November 2000 permanent besetzt. Die jeweiligen Langzeitbesatzungen tragen die Bezeichnung „ISS-Expedition“ und eine fortlaufende Zahl. Zunächst starteten jeweils drei Raumfahrer (Kommandant und zwei Bordingenieure) gemeinsam zur ISS, um für sechs bis sieben Monate dort zu bleiben. Die Langzeitbesatzungen wurden anfangs jeweils durch Shuttle-Missionen ausgetauscht. Nach dem Unglück des Space Shuttles Columbia am 1. Februar 2003 standen die Space Shuttles längere Zeit nicht mehr für die Versorgung der Station zur Verfügung. Die Besatzungsgröße wurde deshalb ab der ISS-Expedition 7 auf zwei Personen reduziert und der Crew-Austausch wurde auf Sojus-Raumschiffe umgestellt. Mit der Shuttle-Mission STS-121 wurde der Deutsche Thomas Reiter im Juli 2006 als erster ESA-Raumfahrer zu einem Langzeitaufenthalt auf die ISS gebracht. Damit hatte die Station wieder drei Besatzungsmitglieder. Seitdem wurden zwei Raumfahrer durch Sojus-Raumschiffe ausgewechselt, der Dritte wurde jeweils per Space Shuttle zur Station bzw. zurück zur Erde gebracht. Seit der Rückkehr von Nicole Stott mit STS-129 wird der Mannschaftsaustausch ausschließlich über Sojus-Raumschiffe abgewickelt.

Jeff Williams bei der Arbeit im Destiny-Labor

Mit der Ankunft von Sojus TMA-15 am 29. Mai 2009 begann die ISS-Expedition 20. Damit befanden sich erstmals sechs Besatzungsmitglieder dauerhaft auf der ISS und es standen entsprechend zwei Sojus-Raumschiffe für eine eventuelle Evakuierung der Station zur Verfügung. Die NASA schätzt die Wahrscheinlichkeit für eine Evakuierung innerhalb eines Zeitraumes von sechs Monaten mit 1:124 ab (2008). Eine Übersicht über alle Langzeitbesatzungen gibt die Liste der ISS-Expeditionen.

Die ersten zwölf Expeditionen bestanden ausschließlich aus russischen und US-amerikanischen Raumfahrern. Seit ISS-Expedition 13 absolvierten auch einige Astronauten der ESA, JAXA und CSA einen Langzeitaufenthalt auf der ISS: Der Deutsche Thomas Reiter (fünfeinhalb Monate), der Franzose Léopold Eyharts (eineinhalb Monate), die Japaner Kōichi Wakata (viereinhalb Monate) und Sōichi Noguchi (fünf Monate), der Belgier Frank De Winne (sechs Monate) und der Kanadier Robert Thirsk (ebenfalls sechs Monate).

Neben den Langzeitbesatzungen haben bereits zahlreiche andere Raumfahrer aus den verschiedensten Nationen die ISS besucht. Während ihr Sojus-Raumschiff bzw. das Space Shuttle an der ISS angekoppelt war, arbeiteten deren Besatzungen für etwa ein bis zwei Wochen auf der ISS und kehrten anschließend zurück.

Insgesamt haben bereits 207 Personen die ISS besucht, davon absolvierten (bzw. absolvieren) 81 einen oder mehrere Langzeitaufenthalte. Sieben Besucher waren Weltraumtouristen, die sich für je etwa zwanzig Millionen US-Dollar einen Flug mit einem Sojus-Raumschiff gekauft haben und sich jeweils ungefähr eine Woche auf der Station aufhielten, einer davon, Charles Simonyi, sogar bereits zwei Mal. Eine alphabetische Übersicht gibt die Liste der Raumfahrer auf der Internationalen Raumstation, eine chronologische Übersicht bietet die Liste bemannter Missionen zur Internationalen Raumstation.

In der Rekordzeit von knapp sechs Stunden hat das erste Mal eine Sojus-Kapsel am 29. März 2013 Besatzungsmitglieder zur ISS gebracht. Bislang waren dafür zwei Tage nötig. Das neue "kurze Schema" ist möglich, da der Bordcomputer nun unabhängig vom Flugleitzentrum in Koroljow bei Moskau arbeitet. Ein ständiger Funkkontakt mit der Bodenstation ist damit nicht mehr nötig. Der Schnellflug war seit August 2012 mit drei verschiedenen unbemannten Raumfrachtern getestet worden.

Module

→ Hauptartikel: Liste der ISS-Module

Grundsätzlich unterscheidet man unter Druck stehende und nicht unter Druck stehende Module. Sämtliche Module, die von den Astronauten zum Wohnen, Schlafen und zur Arbeit benutzt werden, stehen unter Druck, da Menschen im Vakuum nicht überleben können. Das Lebenserhaltungssystem an Bord sorgt für eine Atmosphäre, die der irdischen entspricht (21 Prozent Sauerstoff, 78 Prozent Stickstoff, 1014 Hektopascal Druck). Zu den unter Druck stehenden Modulen zählen zum Beispiel das US-amerikanische Destiny-Labor oder das russische Modul Sarja. Solarzellen oder Gitterstrukturen stehen nicht unter Druck.

Wohn- und Arbeitsmodule

Sarja

Sarja (russisch Заря für „Morgenröte“) war das erste Modul der ISS. Es wurde von Russland gebaut und gestartet, aber von der NASA finanziert. In der ersten Ausbaustufe stellte es Strom sowie die Möglichkeiten zur Navigation zur Verfügung. Heute wird es als Frachtmodul für die Zwischenlagerung von Ausrüstungsteilen verwendet. Seit August 2012 dient der kugelförmige Kopplungsknoten Sarjas als Stützpunkt für den russischen Kran Strela-2.

Unity

Der Unity-Verbindungsknoten (Node 1) (engl. für Einigkeit, Eintracht) verbindet den russischen Teil über einen Adapter mit dem Rest der Station und verfügt über insgesamt sechs Kopplungsstutzen. Teilweise wird der Knoten auch als Stauraum für Nahrungsmittel genutzt, wenn kurz nach der Ankunft von Progress-Frachtern im Sarja-Modul nicht ausreichend Platz ist.

Das Modul Destiny während des Anbaus an die Station

Swesda

Swesda (russisch Звезда für „Stern“) ist das russische Wohn- und Servicemodul der Station. Es beinhaltet Steuereinrichtungen, Lebenserhaltungssysteme, hygienische Einrichtungen, Küche, Trainingsgeräte und mehrere Wohnkabinen. Am hinteren Kopplungsstutzen von Swesda docken Sojus-Raumschiffe und Progress-Frachter, sowie auch das europäische ATV an.

Destiny

Das Destiny-Modul (engl. für Schicksal, Vorsehung) ist das US-amerikanische Labormodul der ISS. Es bietet insgesamt Platz für 24 Racks, die für Experimente, Steuerungseinheiten oder als Stauraum genutzt werden können. Im Labor werden Experimente auf den Gebieten Mikrogravitation, Lebenswissenschaften, Biologie, Ökologie, Erderkundung, Weltraumforschung und Technologie durchgeführt.

Quest

Quest (engl. für Streben, Suche) ist die US-amerikanische Luftschleuse der ISS. Sie ermöglicht das Verlassen der Station in US-amerikanischen Raumanzügen für Wartungs- und Reparaturarbeiten außerhalb der ISS. In der Luftschleuse werden auch die US-amerikanischen Raumanzüge sowie Werkzeuge für den Außenbordeinsatz gelagert.

Pirs

Pirs (russisch Пирс für Pier) oder Docking Compartment (DC) ist die russische Luftschleuse. Sie wird für Ausstiege in russischen Orlan-Anzügen benutzt. Im Gegensatz zu Quest kann Pirs jedoch auch als Kopplungsadapter für anfliegende Sojus-Raumschiffe oder Progress-Frachter genutzt werden.

Columbus wird aus der Ladebucht der Atlantis gehievt.

Harmony

Harmony (Node 2) (engl. für Harmonie, Eintracht) ist ein Verbindungsknoten, der am Destiny-Modul angedockt ist. Er bietet weitere Anschlussmöglichkeiten für das Kibō-Modul, das Columbus-Modul sowie für MPLM-Module bzw. HTV-Transporter. Es verfügt über acht Racks, die zur Versorgung der Station mit Luft, Elektrizität und Wasser dienen sowie andere lebensnotwendige Systeme enthalten oder als Stauraum fungieren.

Columbus

Columbus ist das europäische Labormodul der ISS. Es enthält Platz für insgesamt zehn Racks, die unter anderem für Experimente der Material- und Biowissenschaften sowie der Flüssigkeitsforschung genutzt werden sollen.

Die Kibō-Komponenten (Illustration)

Kibō

Der japanische Beitrag zur ISS heißt Kibō (japanisch für „Hoffnung“). Das System besteht aus vier Modulen, die mit den Missionen STS-123, STS-124 und STS-127 ins All gebracht wurden.

• Das Experiment Logistics Module (ELM) steht unter Druck und ist am Zenitpunkt von Kibō angekoppelt. Es kann jedoch mit Fracht gefüllt werden und wie ein MPLM mit dem Space Shuttle zur Erde gebracht werden, wurde aber für den ständigen Aufenthalt im All an Kibō konzipiert.
• Das Pressurized Module (PM); das unter Druck stehende Hauptmodul ist etwa so groß wie das US-amerikanische Destiny-Labor – es wiegt insgesamt knapp 16 Tonnen. Am Ende des Moduls befindet sich eine kleine Druckluke, um Experimente von der Plattform zu bergen oder dort anzubringen.
• Das Remote Manipulator System (JEMRMS) ist der zehn Meter lange Roboterarm, mit dem Experimente auf die Plattform gebracht werden können oder von dort geborgen werden. Er besteht aus einem Hauptarm für größere Massen und einem Spezialarm, der am großen Arm angedockt werden kann. Der Spezialarm kann nur kleine Massen bewegen, dies dafür aber mit einer sehr hohen Genauigkeit.
• Das Exposed Facility (EF): s. u.

Poisk

Im November 2009 wurde das russische Kopplungsmodul Poisk (russisch Поиск für „Suche“, auch Mini-Research Module 2, kurz MRM2) mit einer Sojus-Rakete zur ISS gebracht. Poisk ist nahezu baugleich mit der Luftschleuse Pirs und wird diese ergänzen und voraussichtlich ab 2013 ersetzen. Zusätzlich wird Poisk auch für externe wissenschaftliche Experimente verwendet, das Modul ist am Zenitdockingport von Swesda angekoppelt. Seit Februar 2012 ist Poisk der Stützpunkt für den russischen Kran Strela-1.

Tranquility und Cupola an der ISS

Tranquility

Tranquility ist ein Verbindungsknoten, der am Unity-Verbindungsknoten angedockt ist. Er enthält Systeme zur Wasser- und Luftaufbereitung, zusätzlichen Stauraum sowie Koppelungsstutzen zum Andocken von weiteren Modulen. Tranquility wurde zusammen mit der Aussichtsplattform Cupola im Februar 2010 mit der Shuttle-Mission STS-130 zur ISS gebracht.

Cupola

Cupola ist ein Aussichtsfenster mit einem Durchmesser von knapp 3 Metern und einer Höhe von 1,5 Meter. Cupola hat 6 große seitliche Fenster sowie ein großes Dachfenster mit 80 Zentimeter Durchmesser. Cupola wurde im Februar 2010 zur ISS gebracht und am Nadir-Dockingport Tranquilitys befestigt.

Rasswet

Rasswet (russisch Рассвет für „Morgendämmerung“, auch Docking Cargo Module oder Mini Research Module 1 - MRM1) wurde im Mai 2010 mit der Shuttle-Mission STS-132 zur ISS gebracht und an das Sarja-Modul angedockt. Dort stellt es einen Andockplatz für Sojus- und Progress-Schiffe bereit, um die seit 2009 steigende Anzahl dieser Schiffe bedienen zu können.

Permanent Multipurpose Module (PMM)

Mit der Mission STS-133 wurde im Februar 2011 neben ELC-4 das modifizierte MPLM Leonardo zur ISS gebracht und bleibt nun dauerhaft an der ISS.

Nicht unter Druck stehende Module

ISS nach Installation des Elements S0

Integrated Truss Structure

Das eigentliche Gerüst der Station wird Integrated Truss Structure genannt. Es ist senkrecht zur Flugrichtung ausgerichtet und besteht aus elf Elementen. Die Elemente P1, P3/P4, P5 und P6 sind in Flugrichtung links angeordnet (von engl. portside ‚Backbord‘). Auf der rechten Seite („S“ wie engl. starboard ‚Steuerbord‘) werden die Elemente S1, S3/S4, S5 und S6 genannt. Das Element S0 liegt in der Mitte und ist über das Destiny Labor mit dem bewohnten Teil der Station verbunden. Das P6-Element war das erste der vier großen US-amerikanischen Solarmodule und wurde zunächst oberhalb des Z1-Elements angebracht. Im Rahmen der STS-120-Mission wurde es an seiner endgültigen Position am P5-Element befestigt. Die Elemente P2 und S2 waren ursprünglich als Antriebelemente gedacht, wurden aber durch die russische Beteiligung an der Station überflüssig.

Solarmodule

Neben den kleineren Solarzellen an den russischen Modulen, die vor allem zu Baubeginn genutzt wurden, hat die ISS vier große Solarelemente. Diese sind an den Elementen P6 und P4 auf der linken bzw. S6 und S4 auf der rechten Seite angebracht. Die Elemente können um zwei Achsen gedreht werden, um immer optimal auf die Sonne ausgerichtet zu sein.

Heat Rejection System (HRS) und Photovoltaic Radiator (PVR)

Überschüssige Wärme wird über Abstrahler abgeführt. Dreireihige Abstrahler finden sich auf den zentralen Truss-Elementen S1 und P1. Zusätzlich gehört zu jedem Solarmodul ein kleinerer Abstrahler. Die Radiatoren bilden die logischen Gegenstücke zu den Solarpanelen, die der Station Energie zuführen und verhindern damit einen Hitzestau in der Station.

Astronaut Steve Robinson wird während der STS-114 vom Canadarm2 getragen.

Canadarm2

Der Roboterarm der Station wird (in Anlehnung an den Canadarm des Shuttles) Canadarm2 oder SSRMS (Space Station Remote Manipulator) genannt. Der Arm kann eine Masse von bis zu 100 Tonnen bewegen und wird vom Innern des Destiny-Labors aus gesteuert. Dazu stehen vier Kameras zur Verfügung – direkter Blickkontakt ist also nicht notwendig. Seit der Installation Cupolas kann der Roboterarm auch von dort aus bedient werden. Der Arm ist nicht an einer festen Stelle der Station montiert, sondern kann mit einem von mehreren Konnektoren, die über die ganze Station verteilt sind, befestigt werden. Dazu hat der Arm an beiden Enden eine Greifmechanik. Zudem kann der Arm auf den Mobilen Transporter gesetzt und so auf Schienen die Gitterstruktur entlanggefahren werden.

Dextre

Dextre ist der Spitzname der „Roboterhand“, deren technische Bezeichnung Special Purpose Dexterous Manipulator (SPDM) lautet. Das mit zwei Armen und Händen ausgestattete Element kann als Endstück für den Roboterarm der Station genutzt werden, ist aber auch davon unabhängig einsetzbar. Dextre verfügt über sehr viele Gelenke und Vorrichtungen, zum Beispiel ausfahrbare Inbusschlüssel. Damit können auch komplexere Arbeiten außerhalb der Station ohne die Hilfe der Astronauten vorgenommen werden.

Rasswet (Vordergrund) und die seitlich angebrachten Kräne Strelas am alten Standort am Andockmodul Pirs.

Strela

Strela bezeichnet zwei Kräne russischer Bauart, die im Rahmen von Außenbordeinsätzen für Materialtransporte und zum Transport von Raumfahrern benutzt werden. Anfangs waren beide Kräne am Modul Pirs befestigt, im Jahr 2012 wurden Strela-1 zum Modul Poisk und Strela-2 zum Lagermodul Sarja versetzt. Mit rund 18 Metern Reichweite ist Strela in der Lage, einen Großteil des russischen Segmentes der Station zu erreichen.

Exposed Facility (EF)

Eine Plattform für Experimente im freien Weltraum. Sie gehört zum japanischen System Kibō, ist an der Stirnseite des Pressurized Module befestigt und kann mit einer recht großen Zahl von Experimenten bestückt werden. Die Plattform wurde im Juli 2009 mit der Shuttle-Mission STS-127 zur Station gebracht.

Expedite the Processing of Experiments to the Space Station (EXPRESS) Logistics Carrier

Die EXPRESS Logistics Carrier (ELC) bieten zusätzliche Experimentierfläche im luftleeren Raum. Die Module ELC-1 und ELC-2 wurden mit der Shuttle-Mission STS-129 im November 2009 und ELC-4 mit STS-133 Ende Februar 2011 an der ISS installiert. ELC-3 wurde im Mai 2011 mit der Mission STS-134 angebracht. ELC-5 wurde zu Gunsten des MRM1 abgesagt.

Alpha-Magnet-Spektrometer (AMS)

Das Alpha-Magnet-Spektrometer-Experiment (AMS) ist die Bezeichnung für einen modernen Teilchendetektor zur Untersuchung der kosmischen Höhenstrahlung, der am 19. Mai 2011 mit STS-134 an der ISS angebracht wurde.

Enhanced International Space Station Boom Assembly

Der Ausleger des Orbiter Boom Sensor Systems der Endeavour wurde bei der Mission STS-134 permanent auf der ISS deponiert. Dazu mussten einige Modifikationen am OBSS vorgenommen werden u. a. bei einer Greifkupplung, um sie zum Roboterarm der Station kompatibel zu machen. Die Nützlichkeit des Verlängerungsarms hat sich z. B. bei der Reparatur des P6-Sonnenkollektors während der Mission STS-120 erwiesen.

Künftige Module

2013

European Robotic Arm (ERA)

Der European Robotic Arm ist ähnlich wie Canadarm2 ein Roboterarm. Er verfügt im Gegensatz zum Canadarm2 jedoch über Greifmechanismen, die für den russischen Teil der ISS ausgelegt sind. Der Arm hat eine Länge von über 11 m und kann bei einer Eigenmasse von 630 kg mit einer Genauigkeit von unter 5 mm etwa 8 Tonnen Nutzlast positionieren. Der European Robotic Arm soll die Einsatzzeit bei Außenarbeiten (EVA) verringern und verschiedene Aufgaben halb- und vollautomatisch durchführen.

Nauka

Das russische Labormodul Nauka (MLM, russisch Многоцелевой лабораторный модуль - МЛМ für Mehrzweck-Labor-Modul) soll im Dezember 2013^[veraltet] (ursprünglich geplant Ende 2011) mit einer Proton-M-Rakete zusammen mit dem European Robotic Arm zur ISS gebracht werden. Das Modul soll sowohl Platz für wissenschaftliche Experimente bieten, als auch Lagerräume und Räume für die Mannschaft enthalten. Es soll außerdem über Triebwerksysteme verfügen, die zur Lagekorrektur der Station eingesetzt werden können. An der Außenseite werden das ESA-Manipulatorsystem European Robotic Arm (ERA), ein Radiator und eine Experimentierschleuse montiert.

2014–2016

ATLAS

Dockingadapter für das Low Impact Docking System (LIDS), das vom Orion-Raumschiff verwendet werden soll. Der Start ist derzeit für 2013 oder 2014 an Bord des japanischen HTVs vorgesehen.

UM

Aufgrund der vertraglichen Verlängerung der Betriebsdauer der Internationalen Raumstation bis mindestens 2020 plant Russland die Erweiterung seines Segments um zwei oder drei weitere Module, die ursprünglich für die nächste Generation von Raumstationen entwickelt werden sollten. Im Januar 2011 wurden Bau und Start eines kugelförmigen Verbindungsmoduls genehmigt, welches 2014 ins All gelangen soll. Das Uslowoi Modul (UM) ist kugelförmig, bietet einen Rauminhalt von etwa 14 Kubikmetern und hat eine Masse von 4 Tonnen. Es ist mit 6 Kopplungsstutzen rundum ausgestattet und soll an Naúka Nadir angedockt werden. Hier stehen dann 5 Kopplungsstellen für zusätzliche Module sowie unbemannte oder bemannte Raumschiffe zur Verfügung.

NEM

Im Dezember 2012 wurde der Auftrag für den Bau eines Wissenschafts- und Energiemoduls (NEM) an Energija vergeben. Der Start soll 2016 oder 2017 erfolgen. Das Modul soll eine Masse von etwa 21 Tonnen besitzen und am Kopfende mit nachführbaren Solarzellenpaneelen ausgerüstet sein. Diese sollen eine Leistung von 18 kW zur Verfügung stellen. Ein druckbeaufschlagter zylindrischer Teil von etwa 5,8 Metern Länge bei 4,30 m Durchmesser soll Raum für wissenschaftliches Arbeiten bieten. NEM 1 soll seitlich am Kopplungsmodul UM angebracht werden. Eventuell folgt diesem ein zweites, ähnliches Modul noch vor 2020. Die neuen Module inklusive Naúka könnten nach 2020 auch von der ISS abgekoppelt und als eigenständige Station weiter genutzt werden.

BEAM

Die NASA und die Firma Bigelow Aerospace vereinbarten Bau und Test des entfaltbaren Testmoduls BEAM (Bigelow Expandable Activity Module) für die Internationale Raumstation. Das Modul mit etwa 20 m³ Rauminhalt soll bis 2015^[veraltet] in gefaltetem Zustand zur ISS transportiert, an Tranquility angedockt und dort aufgeblasen werden.

NICER

Der Neutron star Interior Composition ExploreR soll 2016^[veraltet] mit dem japanischen Versorgungsraumschiff H-2 Transfer Vehicle oder einem Dragon-Raumschiff zur ISS gebracht und dort angebracht werden und soll Spektraldaten von Neutronensternen erfassen, um deren exotische Materie besser zu verstehen.

Gestrichene Module und Projekte

Habitation Module

Das Habitation Module sollte ein etwa zehn Meter langes Modul sein, das nur zum Wohnen gedacht war. Zu ihm gehörten vier Schlafecken, eine Dusche sowie eine Küchennische. Das Modul wurde u. A. mit der Begründung nicht fertiggestellt, es sei für eine etwa siebenköpfige Crew ausgelegt gewesen, durch die Nichtrealisierung des Crew Return Vehicle, das als Rettungsfahrzeug für sieben Personen genutzt werden sollte, könnten aber niemals sieben Personen auf der ISS dauerhaft leben. Allerdings halten sich aktuell trotzdem immerhin sechs Personen dauerhaft auf der ISS auf; dies mit zwei dreisitzigen Sojus-Landekapseln als Notevakuierungssysteme. Insofern wäre das Habitation Module dennoch sehr gut brauchbar gewesen. Die treibende Kraft bei der Einstellungsentscheidung dürften also wohl vor allem Kostenerwägungen gewesen sein.

Research Modules

Die Research Modules sollten einen großen Teil des russischen Labortraktes ausmachen. Zu den Forschungsgebieten gehörten Geowissenschaft, Astronomie, Biologie und Medizin. In den ersten Planungen war von drei Modulen die Rede, 1998 gab es nur noch zwei Module, die jedoch in den Plänen von September 2001 ebenfalls fehlten. Mittlerweile sollen zwei große Forschungsmodule einer neuen Generation gebaut und bis etwa 2015 Teil der ISS werden.

Science Power Platform

Die Science Power Platform (SPP) sollte Strom für die russischen Komponenten liefern. Zusätzlich sollte sie mit Steuerdüsen ausgestattet werden, die die Umlaufbahn der ISS korrigieren sollten. Das russische System sollte mit der Mission STS-138 an der ISS andocken. Es wurde gestrichen, da weitere Module ebenfalls nicht realisiert werden sollten und somit die Energie der großen US-amerikanischen Solarzellenflächen völlig ausreicht. Der druckbeaufschlagte Teil wurde später zum Miniforschungsmodul Rasswet umgebaut und gelangte 2010 zur Station.

Centrifuge Accommodations Module

Das Centrifuge Accommodations Module CAM sollte regelbare Schwerkraft für Experimente zur Verfügung stellen. Das Modul hätte zum US-amerikanischen Segment der Station gehört, wurde jedoch von Japan im Gegenzug für den Transport des Kibō-Moduls zur ISS gebaut. Wegen fehlender Mittel wird dieses Modul von der NASA aber nicht mehr zur ISS gebracht.

Der Rettungsgleiter X-38 während eines Testfluges

Crew Return Vehicle (X-38)

Die X-38 ist ein flügelloser Lifting Body (Auftriebskörper), der im Notfall die Evakuierung der Internationalen Raumstation ermöglichen sollte. Der Gleiter bietet Platz für sieben Personen und ist mit einer Antriebseinheit zum Verlassen der Umlaufbahn ausgestattet. Es war geplant, dass ständig ein solches Crew Return Vehicle (zu deutsch: Mannschafts-Rückkehrfahrzeug) an der ISS angedockt ist. Wegen zu hoher Kosten wurde die Entwicklung des X-38 jedoch 2002 eingestellt. Die Evakuierungmöglichkeit wird zum jetzigen Zeitpunkt durch die Sojus-Raumschiffe sichergestellt. Nach dem Erhöhen der Besatzung auf sechs Personen sind es zwei solcher Raumschiffe. Weil eine Sojus-Landekapsel maximal drei Personen befördern kann, wird die ISS die ursprünglich geplante Besatzungsstärke von sieben Raumfahrern nicht erreichen können. Die offizielle Bezeichnung für den Prototyp des Fahrzeuges, der mehrmals in der Atmosphäre geflogen ist, lautet zwar X-38, oft spricht man jedoch einfach von dem „Crew Return Vehicle“, obwohl diese Bezeichnung auch allgemein für Rettungsfahrzeuge dieser Art verwendet wird.

Energieversorgung

Ein Solarelement der ISS in der Nahaufnahme

Die Stromversorgung der Raumstation geschieht ausschließlich über Sonnenenergie. Der US-amerikanische Teil der ISS verfügt über 16 Solarpaneele. Diese sind in acht sogenannten Photovoltaic Modules (PVMs) zu je zwei Elementen zusammengefasst, die durch Rotationsgelenke auf die Sonne ausgerichtet werden. An beiden Enden des „Rückgrats“ der ISS befinden sich jeweils zwei Module; auf der Backbordseite sind es die mit P4 und P6 bezeichneten Elemente und an Steuerbord S4 und S6.

Die acht Solarelemente arbeiten unabhängig voneinander. Während ein Teil des Stroms zur Speicherung in die Akkumulatoren (Nickel-Wasserstoff-Zellen) geleitet wird, geht der andere Teil direkt zu den zahlreichen Verbrauchern. Dazu wird der Strom über vier MBSU-Verteiler (Main Bus Switching Units) geleitet. Um eine gleichmäßige Energieversorgung auf der gesamten Station zu gewährleisten, kann eine MBSU über Kreuzschaltungen mit jeder anderen MBSU verbunden werden.

Zwei Paneele speisen einen Verteiler, der die Stromleitungen splittet und vier Leitungen ausgibt, die die Energie in DDCU-Gleichstromrichtern (Direct current–to–Direct Current Converter Units) herunterregeln. Anschließend wird die elektrische Energie durch ein verzweigtes Leitungsnetz an jedes Element des US-amerikanisch basierten Teils der ISS verteilt. Die Sonnenkollektoren erzeugen eine Spannung von 160 Volt (Primary Power), die Verbraucher auf dem US-Teil der Station arbeiten jedoch mit 124 Volt Gleichspannung (Secondary Power) und einige Geräte auch mit 28 Volt.

Solarpaneele des russischen Stationsteils

Der russische Teil der Station verfügt über mehrere Solarzellenpaneele, die klassisch direkt an den größeren Modulen befestigt sind. Sie sind nur um eine Achse drehbar. Die Sonnenenergie des russischen Teils der Raumstation wird in Nickel-Cadmium-Akkus gespeichert, wobei alle Geräte mit 28 Volt Gleichspannung arbeiten. Über Konverter kann elektrische Energie zwischen den US-amerikanischen und russischen Systemen ausgetauscht werden.

Die Ausrichtung der Solarelemente hat einen relativ hohen Einfluss auf den Luftwiderstand der Station. Durch den Nachtgleitmodus kann der Widerstand im Mittel um 30 % reduziert werden und pro Jahr etwa 1000 kg Treibstoff eingespart werden.

Kühlung

Abstrahler und Solarpanel

Überschüssige Wärmeleistung von bis zu 106,8 kW kann über das Kühlsystem in den Weltraum abgegeben werden. Dazu dienen zwei Arten von Radiatorengruppen:

• Das zentrale Heat Rejection System (HRS) mit zwei dreireihigen Kühlgruppen befindet sich auf den zentralen Strukturen S1 und P1. Jede Kühlgruppe strahlt maximal 35 kW über die 24 Kacheln auf einer Gesamtfläche von 22 m × 10 m ab und hat eine Masse von 3,7 Tonnen.
• Die Photovoltaic Radiators (PVR) befinden sich zusätzlich zu den Solarzellen auf den Elementen P4, P6, S4 und S6. Sie strahlen je 9 kW über sieben Kacheln auf einer Fläche von 13 m × 3,4 m ab und haben eine Masse von 0,8 Tonnen.

Beide Typen wurden bei Lockheed-Martin hergestellt und zusammengefaltet mit dem Space Shuttle in den Weltraum gebracht. Als Kältemittel dient flüssiges Ammoniak.

Bei russischen Modulen sind Wärmetauscher und Radiatoren überwiegend in die Modulstruktur integriert.

Datenübertragung

Die Datenübertragung und der Sprechfunkverkehr mit dem Kontrollzentrum erfolgt für den US-amerikanischen Teil der Station über das TDRS-Netz über S-Band (192 kbps) und Ku-Band (bis 300 Mbps). Die Kommunikation mit Astronauten während Außenbordeinsätzen sowie dem Shuttle wird über ein UHF-System hergestellt.

Der russische Teil der Station benutzt überwiegend direkte Funkverbindungen zu Bodenstationen oder Systeme des US-amerikanischen Segments, um mit dem russischen Kontrollzentrum in Moskau zu kommunizieren. In Zukunft soll das dem TDRS ähnliche Lutsch-Netz wieder installiert werden. Die Starts der drei Satelliten sind für 2011 bis 2013 geplant.

Im Sommer 2008 konnten Internetnutzer aus Polen, Deutschland, Österreich und Kanada über den polnischen Instantmessenger Gadu-Gadu erstmals in Kontakt mit den Astronauten auf der ISS treten. Damit entstand erstmals eine öffentliche Verbindung über das Internet ins Weltall. Die Aktion war zum 30. Jahrestag des ersten Weltraumflugs eines Polen, des Kosmonauten Mirosław Hermaszewski, initiiert worden.

ARISS

→ Hauptartikel: ARISS

Das ARISS-Projekt (englisch Amateur Radio on the International Space Station für Amateurfunk auf der Internationalen Raumstation) dient zur Realisierung von Kontakten zwischen Amateurfunkstellen auf der Erde, vor allem Schulen und Astronauten auf der ISS über Amateurfunk. Die erste Phase von ARISS fand bereits im ersten Modul der ISS Sarja statt, sodass bereits zwei Jahre nach dessen Start der erste Schulkontakt durch den Astronauten William Shepherd am 21. Dezember 2000 durchgeführt werden konnte. Auf diesem befindet sich auch der APRS-Digipeater. Im Rahmen der ARISS Phase 2 wurden während verschiedener Außenbordeinsätze am Swesda-Modul mehrere Antennen für Kurzwelle, VHF, UHF sowie das L-Band installiert. Für die Amateurfunkstelle im Columbus-Modul wurden im Oktober 2007 an dessen Mikrometeoriten-Schutzschild Antennen für das S- und L-Band installiert.

Kosten

Wie viel das Projekt insgesamt kosten wird, ist umstritten. Nachdem die NASA beim Anfangsbetrag von 40 Milliarden US-Dollar diverse Korrekturen nach oben vornehmen musste, gibt sie heute keine neuen Kostenschätzungen mehr heraus. Nach Angaben der ESA werden sich die Gesamtkosten auf etwa 100 Milliarden Euro belaufen. Darin enthalten sind Entwicklung, Aufbau und die ersten zehn Jahre der Nutzung. 8 Milliarden Euro davon entfallen auf die Länder der ESA. 41 Prozent der europäischen Kosten werden von Deutschland getragen. Die Schweiz trägt 2,5 Prozent und Österreich weniger als 0,4 Prozent.

NASA (Vereinigte Staaten von Amerika)

Das NASA-Budget für 2007 vermerkt Kosten für die ISS (exklusive der Shuttle-Kosten, die einen separaten Posten bilden) in Höhe von 25,6 Milliarden Dollar für die Jahre 1994 bis 2005. Für 2005 und 2006 wurden 1,7 respektive 1,8 Milliarden Dollar bereitgestellt. Der jährliche NASA-Beitrag wird bis 2010 auf wahrscheinlich 2,3 Milliarden Dollar ansteigen und von da an auf diesem Niveau bleiben, bis 2017 das kalkulierte Ende des Programms eintritt.

Verteilung des Budgets der NASA 2004–2020

Die 1,8 Milliarden Dollar des Budgets von 2005 verteilen sich wie folgt:

• Entwicklung neuer Hardware: In diesem Segment wurden lediglich 70 Millionen Dollar bereitgestellt, um Navigationssysteme oder Datenverarbeitung voranzutreiben.
• Spacecraft Operations: Insgesamt 800 Millionen Dollar entfallen auf diesen Bereich, die sich in je 125 Millionen für die Bereiche Software, Außensysteme sowie Logistik und Wartung aufteilen. 150 Millionen wurden für Flüge, Avionik und Crewsysteme ausgegeben, die restlichen 250 Millionen waren für allgemeinen ISS-Betrieb.
• Launch and Mission operations: Obwohl die Shuttleflüge nicht Teil des ISS-Budgets sind, tauchen „mission and mission integration“ mit 300 Millionen Dollar, medizinische Leistungen mit 25 Millionen und Shuttle-Startvorbereitungen mit 125 Millionen in den Kosten auf.
• Operations Program Integration: 350 Millionen Dollar gab die NASA für Erhalt und Bereitstellung von Flug- und Bodenhard- und -software in den USA aus, um die Integrität des ISS-Designs und den sicheren Betrieb zu garantieren.
• ISS Fracht/Crew: In diesem Bereich wurden lediglich 140 Millionen Dollar für den Kauf von Nachschub, Fracht und Crewausrüstung von Sojus- und Progress-Flügen bereitgestellt.

Wenn die Projektionen der NASA über jährlich 2,5 Milliarden Dollar zwischen 2011 und 2016 zutreffen und 2017 wie geplant der Betrieb eingestellt werden würde, würden sich die Gesamtkosten seit dem Beginn des Programms 1993 auf 53 Milliarden Dollar aufsummiert haben. Die 33 Shuttle-Flüge für die Konstruktion und die Versorgung der Raumstation werden weitere 35 Milliarden Dollar gekostet haben. Zusammen mit den Vorarbeiten der NASA beim Design für die geplanten, aber nie realisierten Vorläuferstationen der ISS kann davon ausgegangen werden, dass allein die NASA näherungsweise 100 Milliarden Dollar für die Internationale Raumstation ausgegeben haben wird.

ESA (Europa)

Die ESA kalkuliert ihren Beitrag über die 30-jährige Gesamtdauer des Projekts mit 8 Milliarden Euro. Die Kosten für die Entwicklung des Columbus-Moduls betrugen knapp 1 Milliarde (in dieser Höhe zum Teil hervorgerufen durch viele Änderungen und aufgezwungene Managementstrukturen). Der weitaus größere Teil der Kosten wird für die operative Phase benötigt (Betrieb des europäischen Bodenzentrums, Fertigung/Lagerhaltung für Ersatzteile, Mietkosten für Datenübertragungsstrecken usw).

Die Entwicklung des ATV kostete inklusive des ersten Starts von Jules Verne 1,35 Milliarden Euro. Die vier weiteren geplanten Flugexemplare sind mit 875 Millionen Euro günstiger, da die Entwicklungskosten nun wegfallen. Da jeder Flug einer Ariane-5-Rakete wenigstens 125 Millionen Euro kostet, sind für ATV-Flüge Kosten in Höhe von 2,85 Milliarden Euro zu erwarten.

ATV-Kosten für die Flüge werden zum Teil mit der NASA, für die durch Columbus anfallenden Nutzungskosten der Stationsressourcen, verrechnet.

JAXA (Japan)

Das Kibō-Laboratorium hat bereits 2,81 Milliarden Dollar gekostet. Hinzu kommen die jährlichen Betriebsausgaben des Moduls im Bereich zwischen 350 und 400 Millionen Dollar.

Roskosmos (Russland)

Ein erheblicher Betrag des Budgets der russischen Weltraumbehörde Roskosmos wird für die ISS aufgewendet. Seit 1998 führte Roskosmos über zwei Dutzend Sojus- und Progress-Flüge durch, das primäre Vehikel für Crew- und Transportmissionen. Die Gesamtkosten sind schwierig abzuschätzen. Die bereits in der Umlaufbahn befindlichen russischen Module sind Nachkömmlinge des Mir-Designs, so dass die Entwicklungskosten hierfür immerhin sehr viel niedriger als bei vielen anderen Bestandteilen des Projektes sind.

CSA (Kanada)

Kanada, dessen Hauptbeitrag zur Internationalen Raumstation das Modul Canadarm2 ist, beziffert seine Kosten für das Projekt über die vergangenen 20 Jahre mit 1,4 Milliarden Kanadischen Dollar. Neben dem Canadarm2 hat die kanadische Raumfahrtagentur (CSA) auch das Special Purpose Dexterous Manipulator (SPDM, dt. geschickte Arbeitsvorrichtung für Sonderzwecke) als weiteren Beitrag zur Internationalen Raumstation entwickeln lassen. Das SPDM wurde am 18. März 2008 an der ISS montiert.

Funkname

Der Funkname lautete lange Zeit Station. Während der ISS-Expedition 14 begann jedoch der Astronaut Lopez-Alegria mit der Verwendung des Namens Alpha (in Anlehnung an die US-amerikanische Bezeichnung der Station während der frühen Planungsphase), was dann von Houston und anderen Astronauten übernommen wurde. Nach seinem Aufenthalt auf der Station kehrte man aber zum alten Rufnamen Station zurück, unter anderem auch, weil für die russische Seite die ISS nicht die erste Raumstation ist. Mittlerweile entscheidet der jeweilige ISS-Kommandant über den zu nutzenden Funknamen am Anfang einer Expedition (zumeist Station).

Zeitrechnung

Im Gegensatz zu zeitlich begrenzten Raumflügen, auf denen die Zeit gemäß Mission Elapsed Time (MET) gemessen wird, werden für die Raumstation alle Zeiten in Koordinierter Weltzeit (UTC) angegeben. Zur Anpassung an die Hauptarbeitszeiten in den Kontrollzentren wird der Tagesablauf aber häufig dagegen verschoben. Für die Öffentlichkeitsarbeit in Zusammenhang mit der ISS verwendet die NASA eine Mischung aus Zeitangaben in Pacific (PST/PDT), Central (CST/CDT) und Eastern Time (EST/EDT).

Beobachtung der Station von der Erde aus

Langzeitbelichtetes Foto (20 s) der ISS von der Erde aus (scheinbare Helligkeit von −4,5 mag)

Links oben das japanische Frachtschiff HTV-1 kurz vor dem Andocken an die ISS, aus den Niederlanden fotografiert.

ISS mit angedocktem Shuttle, durch ein 8-Zoll-Newton-Teleskop

Die ISS erreicht eine scheinbare Helligkeit von bis zu etwa −5 mag, das heißt, sie erscheint bei günstiger Phase, und wenn sie nahe am Zenit vorbeizieht, von der Erde aus etwa 25-mal heller als der hellste Stern namens Sirius mit −1,44 mag (zum Vergleich: Die Venus, der hellste Planet, kann bis zu −4,7 mag hell werden).

Mit den weiteren Modulen, die in Zukunft noch angedockt werden, erhöht sich die reflektierende Fläche der Station, so dass die ISS noch etwas höhere Helligkeitsklassen erreicht.

Die ISS ist jeweils periodisch zu bestimmten Zeiten im Jahr von Mitteleuropa aus am Himmel zu sehen: zunächst während zwei bis drei Wochen nahezu täglich in der Morgendämmerung, dann, nach einigen Tagen (hier abhängig von der Jahreszeit) Pause, zwei bis drei Wochen in der Abenddämmerung. Nach knapp zwei Monaten wiederholt sich diese Abfolge. Die genauen Zeitpunkte für eine optimale Sicht sowie u. a. die jeweilige Himmelsrichtung des Auftauchens sind online abrufbar. → siehe Weblinks: Spot The Station, Heavens-Above, calsky oder Orbitron

Unter optimalen Sichtbedingungen ist die noch mehrere tausend Kilometer entfernte ISS bereits am Horizont sichtbar. Beim Überflug ist die nur wenige hundert Kilometer entfernte ISS ohne Hilfsmittel als zügig vorbeiziehender sehr heller Punkt auszumachen. Durch die fehlenden Positionslichter kann sie nicht mit einem Flugzeug verwechselt werden. Bei günstiger Dämmerungsphase kann der Überflug bis zu sechs Minuten lang verfolgt werden, bis die ISS in den Erdschatten eintaucht.

Die Beobachtung mit einem Teleskop ist ausgesprochen schwierig. Die Achsklemmungen der Montierung müssen gelöst sein und das Teleskop muss per Hand nachgeführt werden. Zur Beobachtung empfiehlt sich eine geringe Vergrößerung (großes Gesichtsfeld) sowie ein Überflug der ISS im Zenit (geringste Entfernung zum Teleskop).

Spektakulär sind vor allem Beobachtungen bei Vorbeiflügen oder Querungen in der Nähe des Mondes oder vor der Sonne.

Forschungsprojekte auf der ISS

→ Hauptartikel: Forschung auf der ISS

• Abgestimmte Atomuhrgruppe im Weltraum (ACES)
• Alpha-Magnet-Spektrometer (AMS)
• European Technology Exposure Facility (EuTEF)
• Rubidium Atomic Clock Experiment (RACE)
• Solar Monitoring Observatory (Solar)
• Global Transmission Service (GTS)
• Primäre Atomreferenzuhr im Weltraum (PARCS) – abgesagt
• Analysing Interferometer for Ambient Air (ANITA)
• Materials Science Laboratory (MSL)

Siehe auch

• Liste der ISS-Module
• Liste der Raumfahrer auf der Internationalen Raumstation
• Liste bemannter Missionen zur Internationalen Raumstation
• Liste unbemannter Missionen zur Internationalen Raumstation
• Liste der ISS-Abkürzungen
• Liste der ISS-Kommandanten

Weblinks

Commons: Internationale Raumstation – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

 Wikinews: Portal:Internationale Raumstation – in den Nachrichten

Allgemeine Links

• ISS-Seite der NASA (englisch)
• ISS-Seite des DLR
• ISS in telescope
• Virtuelle Tour durch die ISS – NASA (englisch)
• Fotos der NASA zur ISS – auch in hoher Auflösung
• Raumfahrer.net – große ISS-Rubrik
• Aufbauzustand der ISS mit interaktiver Zeitschiene (DLR)
• Animationsvideo, das den Aufbau der ISS zeigt (nach den Planungen vom April 2006)
• Aufbau der ISS als interaktive Animation mit 3D Modulen (englisch, Stand: 2010)
• HD Animation des Aufbaus der ISS, inkl. Zeitschiene (englisch, YouTube-Video)
• Telepolis: Quo VadISS? – Die Odyssee der Internationalen Raumstation, Artikel vom 24. Mai 2004
• ARISS Europa – Amateurfunk auf der Internationalen Raumstation (ARISS)
• NASA: Reference Guide to the International Space Station (englisch) (PDF, 27,64MB) Stand: November 2010
• Der deutsche Astronaut Prof. Dr. Ulrich Walter über Bau, Betrieb und Zukunft der ISS
• Liste der Experimente auf der ISS (alphabetisch, nach Expeditionen) (englisch)
• ISS Führung mit Sunita Williams im November 2012 (englisch, YouTube-Video)
• ISS Führung mit André Kuipers im August 2012 (englisch, YouTube-Video)

Beobachtungs- und Positionslinks

• Realtime Data Orbital Tracking der NASA – Echtzeitverfolgung der Flugbahn der ISS
• Sichtbarkeit der ISS und Shuttles am Nachthimmel: Zeiten und Orte über Deutschland, über der Schweiz und über Österreich
• Privatsternwarte Boker Heide: Tipps zur Beobachtung der ISS mit einem Amateurteleskop und Mondtransit der Raumfähre Discovery und der ISS
• Aufnahme der ISS mit einem Amateurteleskop vom 11. Oktober 2010 (WMV-Datei, 500 KB)
• Astroviewer Aktuelle Position der ISS über der Erdoberfläche
• Orbitron Programm zur Vorhersage der ISS-Überflugzeiten für individuelle Standorte
• Heavens-Above – Übersicht über Umlaufbahn und Beobachtungsmöglichkeiten der ISS (englisch)
• Calsky – Umfangreiche Seite zur Bahnberechnung von Satelliten (Mit Sternenkarte)
• NASA: Spot The Station Weltweite eMail-alerts zur aktuellen Überflugposition der ISS

Einzelnachweise

Module der Internationalen Raumstation (ISS)

Sarja · Unity · PMA · Swesda · Integrated Truss Structure · Destiny · ESP · Mobile Servicing System · Canadarm2 · Quest · Pirs · Strela · Harmony · Columbus · Kibō · Canada Hand · Poisk · ELC-1, 2, 3 & 4 · Tranquility · Cupola · Rasswet · PMM Leonardo · Alpha-Magnet-Spektrometer · BEAM · IDA · Bartolomeo · Bishop · Nauka · ERA · Pritschal

Noch zu startende Module: Axiom

Gestrichene Module: CAM · Habitation Module · ICM · IPM · SPM · SPP · UDM · DSM · MPM Enterprise · Crew Return Vehicle · Transhab

Bemannte Missionen zur Internationalen Raumstation (ISS)

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