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ISS und Horizons

Die ISS und die Mission Horizons von Alexander Gerst

Freya Scheffler-Kayser DLR RD-RM

DLR.de • Folie 1 ISS und Horizons • Freya Scheffler-Kayser • 26. Februar 2018

ISS-Historie

• Anfang der 1980er Jahre planten die Supermächte USA und UdSSR je eine große Raumstation:

• Freedom (USA) • Mir 2 (UdSSR)

• Finanzielle Zwänge führten in den USA zur Kooperation mit Japan und Europa. • Der Fall des Eisernen Vorhangs ermöglichte die Kooperation auch im Weltall: 1993 Verschmelzung der beiden Projekte zur International Space Station ISS

• ISS-Aufbau startete im November 1998 und dauerte bis Juni 2011. • Auch jetzt kamen/kommen noch neue Elemente dazu:

• entfaltbares Modul der US-Firma Bigelow (Frühjahr 2016) • zusätzlicher US-Dockingport (Sommer 2016) • neues russisches Forschungsmodul MLM (Ende 2018) • zwei weitere russische Module (2018)

• Die technischen Systeme der ISS sind derzeit für einen Betrieb bis 2028 zertifiziert.

DLR.de • Folie 2 ISS - Exploration • Scheffler-Kayser • 26. April 2016

• 17 Länder im ISS-Programm: • USA, Russland, Japan, Kanada, Europa

(Belgien, Dänemark, Deutschland, Frankreich, Italien, Niederlande, Norwegen, Schweden, Schweiz, Spanien, Großbritannien, Portugal, Rumänien)

• über 160 Flüge zur ISS • 260 Astronauten aus 18 Ländern (~12/Jahr):

• USA, Russland, Japan, Kanada, Italien, Frankreich, Deutschland, Belgien, Niederlande, Schweden, Vereinigte Königreich, Brasilien, Dänemark, Kasachstan, Malaysia, Südafrika, Südkorea, Spanien

• Ca. 2.460 Experimente von >3.300 Wissenschaftlern aus 101 Ländern! davon ca. 600 ESA Experimente, ~ 50% mit D

(Quelle Nasa: ISS Utilisation Statistics Increment 0 bis 54; April 2017) ;

Die ISS als internationales Kooperationsprojekt DLR.de • Folie 3 ISS - Exploration • Scheffler-Kayser •26. April 2016

> Vortrag > Autor • Dokumentname > Datum

www.DLR.de • Folie 4

Folie 5 > ISS – Exploration > Scheffler-Kayser > 30. April 2015

ISS - eine einzigartige Umgebung - größtes Kooperationsprojekt der Menschheit

Umlaufbahn • ~ 400 km Bahnhöhe • 28.000 km/h – 90 Minuten pro Orbit • überfliegt 85% der Erdoberfläche • mit 95% der Erdbevölkerung

Weltraumumgebung • Mikrogravitation (Schwerelos) • Kosmische Strahlung • Vakuum • Extreme Temperaturunterschiede

ISS-Nutzungskonzept • 6 Astronauten permanent seit 2009 +

1 ab 2018 • Multidisziplinär einsetzbare Labore • Externe Plattformen • Austausch- und rückführbare

Nutzlasten

@ESA

-COLUMB

US

-KIB

O

-DESTI

NY -Japanes

e

Exposure

Facility

-RUSSIA

-EXTERN

AL

PAYLOA

D

FACILITY

-US Starboard

Truss

-Attachment

Sites

-US PORT

Truss

-Attachment

Sites

COLUMBUS

KIBO

DESTINY

Japanese Exposure Facility

RUSSIA

EXTERNAL PAYLOAD FACILITY

US Starboard Truss Attachment Sites

US PORT Truss Attachment Sites

2014: Preis Westfälischer Frieden an die Astronauten der ISS

Crew • Sojus (RUS) • Space Shuttle (USA) (außer Dienst) • Boeing CST-100 • SpaceX Dragon V2

Fracht • Progress (RUS) • ATV (ESA) (außer Dienst) • HTV (JPN) • SpaceX Dragon (USA) • OrbitalATK Cygnus (USA)

Die ISS-Logistikflotte

kommerziell

kommerziell (in Vorbereitung)

DLR.de • Folie 6 • Die Mission Blue Dot – Leben und Forschen auf der ISS • Johannes Weppler • 20. Oktober 2014

• Deutsche Forschung auf der ISS seit März 2001

• Columbus-Labor (seit Februar 2008 im Orbit) • Columbus-Kontrollzentrum in

Oberpfaffenhofen • MUSC (DLR Köln-Porz): Eins von acht

Nutzer-Zentren zur Unterstützung der Experimentatoren

• ATV = Automated Transfer Vehicle • Jules Verne 2008 • Johannes Kepler 2011 • Eduardo Amaldi 2012 • Albert Einstein 2013 • George Lemaître 2014

• ATV-Weiterentwicklung zum MPCV-ESM

(Europäisches Service Module für das amerikanische Mehrzweck-Mannschaftsfahrzeug Orion) Start in 2019/20 geplant

Deutschlands Beteiligung an der ISS

ATV im Anflug auf die ISS

Hans Schlegel in Columbus

Columbus-Kontrollzentrum

MUSC-Kontrollzentrum

ORION mit MPCV-ESM

DLR.de • Folie 7 ISS - Exploration • Scheffler-Kayser • 30. April 2015

• Köln-Porz ist Standort des europäischen Astronautenzentrum EAC • 18 europäische Astronauten; 17 geflogen auf 25 Missionen

• Bisher drei deutsche ISS-Astronauten:

• Thomas Reiter 2006 • Hans Schlegel 2008 (Installation Columbus Labor) • Alexander Gerst 2014

und wieder in 2018

> Vortrag > Scheffler-Kayser • Dokumentname >26. April 2016 DLR.de • Folie 9

ISS-Astronauten (2001 bis heute)

• geb. 3.Mai 1976 in Künzelsau

• Doktor in Geophysik mit Spezialgebiet Vulkanismus

• Auswahl zum Astronautenanwärter im Mai 2009 mit fünf weiteren Astronauten aus über 8000 Bewerbern

• ISS-Mission Blue Dot im Mai – November 2014

• A. Gerst war der elfte deutsche Astronaut im All

Alexander Gerst


• Start: 28. May 2014 • Landung: 10. November 2014 • Missionsdauer: 166 Tage • Erstmal kehrt ein europäischer Astronaut direkt

zur Heimatbasis in Köln ins “envihab” für seine medizinische Betreuung zurück

• Erster Flug für einen Deutschen seit 2008 • Alexander ist der elfte Deutsche im All

• Mehr als 100 Experimente aller ISS Partner;

39 ESA Experiments in acht Domänen • Extra Vehicular Activity (EVA) • Öffentlichkeitsarbeit http://www.dlr.de/dlr/desktopdefault.aspx/tabid-10768 http://alexandergerst.esa.int/

Die M von Alexander Gerst > DLR.de • Chart 11 Blue Dot –Shaping the Future> Freya Scheffler-Kayser • DLR Blue Dot …. > 6. February 2015

http://alexandergerst.esa.int/








• Während einer Erdumkreisung befindet sich die ISS 45 Min. im Sonnenlicht und 45 Min. im Erdschatten

• 16 Sonnen Auf- und Untergänge • Tag und Nacht wie in Europa GMT (= MEZ - 1 Std.) • Kein Schichtbetrieb • 8 Stunden Schlaf • 8 Stunden Arbeit • Übrige Zeit: Körperpflege, Einnahme von

Mahlzeiten, Fitnesstraining, Freizeit und Erholung

• Samstags: vier Stunden Arbeitszeit • Sonntags und an speziellen Feiertagen frei. Raumstation Live: https://isslive.com/

Tagesablauf auf der ISS


https://isslive.com/

• Außeneinsätze nötig für Reparatur, Wartung und Installation von Experimenten

• Training auf der Erde in Wasserbecken mit Modellen der ISS

• Zwei Raumanzugsysteme: • ORLAN (RUS) • EMU = Extravehicular Mobility Unit (USA)

EVA = Extra-vehicular Activity Weltraumspaziergang


Internationale Spitzenforschung auf der ISS

Heute: Hochphase der Nutzung mit europäischer/deutscher Beteiligung

• Erforschung der fundamentalen

Lebensfunktionen

• Entwicklung neuer Methoden für Diagnostik und Therapien für die Medizin

• Erweiterung des Horizontes in der Physik

• Verbesserung von Materialen und Prozessen durch innovative Methoden

• Testumgebung für zukünftige Technologien und Exploration

Picture: NASA

> Vortrag > Scheffler-Kayser • Dokumentname > 26.4.2016 DLR.de • Folie 16

Die Wissenschaft, Forschung und Technologiearbeiten auf der ISS tragen ganz wesentlich zum Fortschritt unserer Gesellschaft und Wirtschaft bei. Besonders die Bereiche Gesundheit/Medizin, Erde/Klima, Innovative Technologien, Wissen, Wirtschaft und Inspiration/MINT profitieren davon. Beispiele aus der Nutzung: • Erforschen der Sonnenaktivität • Physikalische Grundlagenforschung • Anwendungsorientierte Materialwissenschaften

• Verbesserung des Gießverfahrens (Prozess) zur Herstellung von leichten Turbinenschaufeln aus Gamma-Titanaluminid (ACCESS, Aachen)

> DLR.de • Folie 17

Nutzungsergebnisse als Synthese (1)

• Medizinische Forschung und Humanphysiologie • Physiologische Erkenntnisse und besseres

Verständnis von Krankheiten • Neue Verfahren und Geräte zur Diagnose,

Behandlung und Therapie • z.B. Knochenabbau bei Astronauten– Forschungen

zur deutlichen Verringerung von Osteoporose

• Neuartige Sensoren und Geräte zur Überwachung von Körperfunktionen und Gesundheit

• ISS-Forschung erlaubt Laseroperationen am Auge, auch wenn sich das Auge bewegt, (Projekt Eye Tracking Device) Auszeichnung für deutsches Forscherteam in 2015

> Vortrag > Autor • Dokumentname > Datum DLR.de • Folie 18


• Die ISS Plasma Forschung (MPG) hat zur Entwicklung von medizinischen Geräten geführt, die Bakterien töten und zur schnelleren Wundheilung beitragen.

• Alpha-Magnet-Spektrometer (AMS) • Hinweise auf die Existenz dunkler Materie • Neues Verständnis der Kosmischen Strahlung



DLR.de • Folie 21

• ISS-Inkrement / Expedition 56/57 • Zeitraum: Juni 2018 bis Oktober 2018 • Erster deutscher ISS-Commander

(zweite Hälfte der Mission) • Pilot

• Ausrichtung der Mission:

Astronautik, Robotik und Exploration • Ca. 60 Experimente aus Deutschland

und Europa, zusätzlich zahlreiche NASA und JAXA Experimente

• EVA ist zzt.

• Geplant: An- und Abdocken eines

SpaceX Dragon (CRS-15) und eines HTV

• Geplant: Erstflug von SpaceX Dragon V2 und Boeing CST-100

@DLR

Die Mission HORIZONS

Serena Auñón-Chancellor

Sergey Prokopyev Alexander Gerst

• Zweiter Europäer nach dem Belgier Frank de Winne

• Übernahme A. Gerst von Andrew Feustel in Hand-over Zermonie Ende August und Weitergabe an den Kosmonauten A.Ovchinin Ende Oktober

• Die Verantwortung entspricht etwa der eines Schiffkapitäns bei der Seefahrt:

• für die Crew an Bord verantwortlich; ihre Sicherheit und Gesundheit; sorgt für keine Überbelatung der Crew

• Teambildung – Team Work: harmonisch, geschlossen, gegenseitiges Vertrauen und Respekt auch bei Multi-Kulti; beginnt bereits am Boden während der Missionsvorbereitung führt er die Crew durch das Trainingscurriculum.

• hilft etwaige Konflikte zu lösen

• arbeitet intensiv mit dem Flugdirektor am Boden zusammen

• Schutz der ISS Elemente und Kennen der Experimente sowie des ISS Betriebes

• Postflight gewährleistet, dass die ISS-Crew die diversen „Postflight“ Aktionen, z.B. die wichtigen medizinischen Nachuntersuchungen abschließt.

Kommander - Rolle


Mission Content and Overview about German Contributions

> Lecture > Author • Document > Date DLR.de • Chart 23

Education and

Public Outreach

Technology and

Astrophysics

Robotics

Physics and Material Science

Life Sciences

Commercial driven

Experiments

Experiments Inc. 56/57 A. Gerst

Mobile Companion CiMON

Schülerwettbewerb 2018

Beschützer der Erde 2.0

EML Batch 2

MSL Batch 2 / TRANSPARENT-1

Soft Matter Dynamics

Studentenwettbewerb – Überflieger (3 Exp.)

Zeitkapsel Hosentaschenexperimen

te II (5 Exp.)

Kepler ISS (Columbus Eye)

Bake In Space

Light Field Camera

MetabolicSpace

SpaceTex-2

FARAGIS / EPICON FLUMIAS

Demonstrator MyotonS

Cold Atoms Lab (CAL)

SUPVIS-JUSTIN

Phtobioreacto (PBR) (später)

Wireless Compose

ICARUS

SpaceConcrete - Beton

MagVector / MFX-2

MarconISSta ARISS Calls

Robotisches Assistance System mit künstlicher Intelligenz

CIMON (nationale Beistellung) Crew Interactive MObile companioN


• persönlicher Assistent für Astronauten

• frei schwebend

• Kann Astronauten folgen.

• Darstellung von Bildschirminhalten

• Kommunikation über Künstliche Intelligenz

• Technologiedemonstrator eines Fluoreszenz-Lebend-Zellen-Mikroskop

• Beobachtung der Veränderungen in Zellen in der Schwerelosigkeit

FLUMIAS-Demonstrator


DLR.de • Folie 26

EML = Electro Magnetic Levitator

• deutsch-russische Kooperation

• 5 Gram schwere Sender zur Verfolgung von Tierwanderungen

• Empfangsantenne auf dem russischen Teil der ISS ( im Feb. 2018 mit Progress 69 angekommen)

• Installation während HORIZONS

• Erforschung Tierwanderungen kann vielfältige Aussage über unsere Umwelt ermöglichen: Klimatische Veränderung; Artenschutz; Gesundheit (Ausbreitung von Krankheiten)

ICARUS


• Alexander Gerst wird 2018 zum zweiten Mal einen Blick aus der

„Vogelperspektive“ auf die Erde werfen können. Städte, Wälder und Landstreifen und Gewässer geben ihm einen Eindruck, wie sich die Erde und das Leben auf ihr entwickelt und verändert. Die Beobachtung der Erde und ihres Ökosystems vom Weltall aus ist für uns auf der Erde von großer Bedeutung

• Schülerwettbewerb ermutigt Schüler/innen einen anderen Blickwinkel einzunehmen und sich als Jungforscher mit der Fernerkundung aus dem All und dem Schutz der Lebensräume zu beschäftigen.

• Ergänzt wird der Wettbewerb durch die Initiative ICARUS (International Cooperation of Animal Research Using Space) des Max-Planck-Instituts für Ornithologie, die mittels einer auf der ISS angebrachten Antenne, Vögel beobachten und dadurch Ökosysteme erforschen kann.

• Wettbewerb für 9. + 10. Klasse; Start Anfang April mit Registrierung

Beschützer der Erde 2.0


• Wettbewerb zur Auswahl studentischer Experimente

Neue Antriebstechnik: • PAPELL – Uni Stuttgart

Als Pumpe bewegt ein so genanntes Ferrofluid, (eine Flüssigkeit mit kleinsten magnetischen Partikeln) mit der Hilfe von Elektromagneten

Planeten Entstehung • ARISE – Uni Duisburg-Essen

Zusammenballung von Glasperlen durch elektrische Aufladung

• EXCISS – Uni Frankfurt Entstehung von Chondren, Meteoriten: eine Staubwolke wird Blitzen ausgesetzt

Überflieger


• Alexander Gerst etwas ganz Außergewöhnliches an Bord haben => Zeitkapsel • Speziellen Datenträger mit den Wünschen von Kindern und Jugendlichen

für die Zukunft • sowie eine Reihe von Dokumenten, die unsere Welt zum heutigen

Zeitpunkt repräsentieren. • symbolische „Mini-Objekte“

• Während einer Liveschaltung mit etwa 1000 Kindern

und Jugendlichen wird er die Zeitkapsel versiegeln. • • Nach ihrer Rückkehr zur Erde soll die Zeitkapsel dem Haus der Geschichte in

Bonn übergeben werden – und zwar unter der Maßgabe, dass sie erst am 50. Jahrestag des Starts geöffnet wird.

• Wettbewerb für die Wünsche: http://www.dlr.de/next/desktopdefault.aspx/tabid-11998/21076_read-49014/

PROJEKT_4D – Die Zeitkapsel


http://www.dlr.de/next/desktopdefault.aspx/tabid-11998/21076_read-49014/






• Hosentaschenexperimente, die A.Gerst auf der ISS durch führt und erklärt. Veröffentlichung auf der DLR Internetseite „DLR_next“ www.dlr.de/next

• 3D-Druck: Verhalten (Dämpfungsmechanismus) von Granularer Materie

• „Sendung mit der Maus“: Weltraum-Experiment Vorschlag von Kindern (ähnlich zu 2014 Aktion42)

• Springende Bälle („Bouncing“) innerhalb einer Röhre, fixiert und Floatend

• Elektrostatische Effekte zur Kristallisation

• Wie wiegt ein Astronaut sein Gewicht?

• Messung von Beschleunigung mit AstroPi und anderen miniPCs, wie z.B. CALLIOPE

Fliegendes Klassenzimmer II DLR Jugendbildung


http://www.dlr.de/next

• 1. Experiment Input : 2-Pager => ESR (Experiment Science Request) L-15 Monate ESA PIM (Payload Integration Manager) Review (ESA zuständige)

• Humanphysiologische Experimente müssen durch ein Medical Board; spezielle Dokumentation (zunächst ESA approval und dann weiter zur NASA); hier gibt der Astronaut seine Zustimmung

• Safety Meeting und Safety Documentation: Safety Data Package (Scharfe Kanten; Toxisch; Material; Batterien; brennbar…)

• USOC: Prozeduren für Flight und fürs Training am Boden; genaue Zeitermittlung und Verifizierung MOIC (Mission Operation Implementation Concept) und EST (Experiment Sequence Test)

=> Flight readiness acceptance packages

Implementierung über ESA: Dokumente, Meetings, Boards etc.


Weitere Schulprojekte

KEPLER ISS • Live-Videos der Erdoberfläche im

Schulunterricht • www.columbuseye.uni-bonn.de

ARISS CALLS • ARISS Events (10 Stück) (Schulen

nehmen über Amateurfunkt Kontakt mit Alex auf

DLR.de • Folie 33 Leben und Forschen auf der ISS • Johannes Weppler • 13. Januar 2016

http://www.columbuseye.uni-bonn.de/



• In- Flight Calls

• Start- und Landungsveranstaltungen

• Soziale Medien • Sonstige Medien • Pressekonferenzen

Öffentlichkeitsarbeit


This Force is with Alexander

We are looking forward to see him in Space

DLR Mission Team

iss und horizons - dlr.de€¦ · • iss-forschung erlaubt laseroperationen am auge, auch wenn...

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