Vorlage:Navigationsleiste ISS Navigation Das Raumlabor Columbus ist ein Wissenschaftslabor für die Internationale Raumstation (ISS) und der größte Beitrag der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) an der ISS. Die aktuelle Planung der ESA sieht vor, das Labor ab Februar 2008 in einem eingeschränkten Rahmen einzusetzen. Hauptauftragnehmer war EADS Space Transportation in Bremen, wo der Endausbau stattfand. Die tragende Struktur, die auf dem MPLM-Design basiert, stammt von Alenia Spazio in Italien.
Aufbau
Columbus ist ein zylindrisches Modul, das mit dem Space Shuttle Atlantis zur ISS transportiert und an der Steuerbordseite des Verbindungsknotens Harmony montiert wird. Die Einstiegsluke befindet sich an dem einen Ende des Zylinders, die meisten Bordcomputer am Steuerbordende. Columbus ist kleiner als die anderen Labor-Module der Raumstation (das amerikanische Destiny und das japanische Kibo PM).
Das Modul enthält zehn sogenannte International Standard Payload Racks (ISPRs). Vier Racks befinden sich an der Vorderseite, vier an der Rückseite und zwei an der Decke. Drei ISPRs enthalten Lebenserhaltungs- und Kühlungssysteme. Die übrigen drei Racks dienen als Lager für Experimente. Vier weitere Nutzlastmodule können extern angebracht werden.
Die folgenden ISPRs sollen in Columbus installiert werden:
- Fluid Science Laboratory (FSL)
- European Physiology Modules (EPM)
- Biolab (BLB)
- European Drawer Rack (EDR)
- European Transport Carrier (ETC)
- Material Science Laboratory - Electromagnetic Levitator (MSL-EML)
- Microgravity Science Glovebox - momentan im US-Modul Destiny installiert
Externe Nutzlasten (Integration im Orbit):
- European Technology Exposure Facility (EuTEF)
- Solar Monitoring Observatory (SMO / SOLAR)
- Atomic Clock Ensemble in Space (ACES)
Spezifikationen
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- Länge: 6,871 m
- Äußerer Durchmesser: 4,477 m (Inkl. Mikrometeoriten-Schutzschild von 13 cm Stärke aus mehreren Lagen Aluminium und Kevlar bzw. Nextel (keramisches Textilgewebe))
- Innerer Durchmesser: 4,215 m
- Raumvolumen: 75 m³ (davon 25 m³ für die Racks)
- Masse ohne Payloads: 10.275 kg (Startkonfiguration)
- Raumvolumen der Payload Racks: 25 m³
- Maximale Masse der Payload Racks: 9.000 kg
- Payload Racks: 16 mit einem Gewicht von bis zu 500 kg je Rack
- Strom von der ISS: 20 kW (davon 13,5 kW für Experimente)
Das spezifizierte Startgewicht beträgt 12.775 kg einschließlich 2.500 kg Nutzlast. Die maximale, spezifizierte On-Orbit-Masse beträgt 21.000 kg einschl. 10.160 kg Nutzlast; die Nutzlast befindet sich zum größten Teil innerhalb des Modules, der andere Teil auf der External Payload Facility (Arbeitsname während der Entwicklung: „Blumenkästen“).
Geschichte
Das Columbus-Programm wurde 1985 von der ESA beschlossen. Es beinhaltete drei Flugkonfigurationen: eine freifliegende Experimentalplattform (MTFF = Man Tented Free Flyer), die zur Umkonfiguration und Wartung an die Station andocken sollte, ein Attached Pressurized Module (APM) und eine Plattform auf einem polaren Orbit (PPF). Zu Anfang der Studien wurde auch ein Service Vehicle untersucht, das zum Astronautentransport zwischen Station und MTFF dienen sollte.
Zwecks Kostenminimierung wurden die gleichen Teile (Computer, Druckzylinder usw.) soweit möglich in alle Flugkonfigurationen eingebaut; zur Kostenreduktion der Ersatzteile während der operationellen Phase wurden viele Geräte, die im engen Verbund mit den NASA-Systemen zusammenarbeiten (Intercom, Video), als Common Items vorgesehen.
Wegen der zu hohen Kosten für die Entwicklung und Lieferung der drei Flugkonfigurationen und ihrer Bodengeräte im MBB-ERNO-Angebot im Jahre 1989 (die formell im Angebot erklärten Kosten überstiegen die vorher nur durch Studien abgeschätzten Kosten um mehr als 50 %) und politischen Diskussionen blieb nur das APM übrig, das in Columbus umbenannt wurde; die polare Plattform wurde als separater Vertrag abgewickelt. Darüber hinaus wurde durch ESA die Commonality mit NASA-Geräten reduziert, um mehr europäische Entwicklungen zu fördern. Daher stiegen die Entwicklungskosten, und die Möglichkeit identischer Ersatzteile für die gesamte Station wurde reduziert.
Wegen italienischer und französischer Interventionen wurde im Jahre 1994 eine neue Firma Eurocolumbus mit Repräsentanten von DASA, Alenia und Matra mit Hauptsitz in Bremen und Nebensitz in Turin gegründet. Es zeigte sich bald, dass diese Managementstruktur nicht überlebensfähig war, und so wurde bereits 1995 das klassische Konzept mit einem Hauptauftragnehmer (EADS Astrium in Bremen mit 41 Unternehmen aus 14 Ländern) wiedereingeführt. Dabei wurde die Verantwortung für das Columbus-Gesamtsystem zwischen Italien (Alenia) und Deutschland (DASA) nach dem PICA-Prinzip geteilt. Später stellte es sich heraus, dass diese Teilung sowohl den Zeitplan als auch die Kosten des Programmes negativ beeinflusste.
Der offizielle Auftrag der ESA erfolgte am 28. März 1996. Als Festpreis einschließlich Testeinrichtungen wurden 880 Mill. Euro vereinbart.
Da das Interesse an externen Experimentieranlagen immer größer wurde, initiierte ESA während der laufenden Entwicklung eine größere Änderung, nämlich die Implementierung der External Payload Facility EPF.
Projektmanagement
Das sogenannte PICA-Prinzip (Pre-Integrated COF APM; COF steht für „Columbus Orbital Facility“, APM für „Attached Pressurized Module“) definiert die Teilung der technischen Verantwortung für den Systementwurf und die Verifikation des europäischen Raumlabors Columbus zwischen dem Hauptauftragnehmer DASA und Alenia.
Dies ist ein Sonderfall, da normalerweise der Hauptauftragnehmer für ein Raumfahrtprogramm für das gesamte System zuständig ist (wie MBB-ERNO für Spacelab).
Alenias Systemverantwortung beinhaltete auch die Vor-Integration des Flugmodells bis zum Einbau der Verkabelung in Turin und die Lieferung des PICA nach Bremen zur Komplettierung durch den Hauptauftragnehmer DASA.
Verantwortungsteilung
| DASA / EADS (Hauptauftragnehmer) | Alenia (Unterauftragnehmer) |
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Effizienz
Um die komplexen komplementären Verantwortlichkeiten zu regeln, wurden umfangreiche Spezifikationen und ICDs (Interface Control Documents) notwendig. Auftretende Probleme betrafen oft den Verantwortungsbereich der anderen Firma (z.B. notwendige Änderungen der Verkabelung bei Alenia wegen Änderung der Energieversorgung durch die DASA) und erforderten langwierige Verhandlungen zur Lösungsfindung, um den Einfluss auf die jeweiligen Festpreisverträge minimal zu halten.
Durch diese Verantwortungsteilung auf der Systemebene fielen zusätzliche Kosten von bis zu 25 % (geschätzt) an.
Start
Am 2. Mai 2006 erfolgte die offizielle Übergabe des Columbus-Moduls an die ESA. Am 27. Mai wurde das Modul am Flughafen Bremen in einen Airbus Beluga geladen, und am Tag darauf begann der Transport zum Kennedy Space Center (KSC) aufgrund der geringen Reichweite dieses Flugzeugs mit Zwischenstopps in Edinburgh, auf Island, Grönland, in Kanada und schließlich im US-Bundesstaat New York. Am 30. Mai traf das Modul am KSC ein.
Die US-Raumfähre Atlantis soll das Columbus-Modul mit dem Flug STS-122 zur ISS bringen. Der Start fand am 7. Februar 2008 statt. Mit an Bord ist auch der deutsche ESA-Astronaut Hans Schlegel.
Ein sinnvoller Betrieb von Columbus ist aber bei der eingeschränkten Besatzung der ISS, die weitgehend mit Wartungsarbeiten beschäftigt ist, nicht vor 2009 absehbar. Dann soll die Besatzungsstärke von derzeit drei auf sechs Personen erhöht werden.
Columbus-Kontrollzentrum
Das Columbus-Kontrollzentrum wurde in den Räumlichkeiten des deutschen Raumfahrtkontrollzentrums (GSOC) des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) im bayerischen Oberpfaffenhofen errichtet.
Die wichtigsten Funktionen des Columbus-Kontrollzentrums sind die Steuerung und Kontrolle der Columbus-Laborsysteme sowie die Bereitstellung und der Betrieb des europäischen Bodenkommunikationsnetzes.
Weblinks
- Homepage der EADS Space Transportation
- Technische Spezifikationen (englisch)
- ESA-Artikel (englisch)
- DLR-Seiten
- Columbus-Blog