Automatisches Transferfahrzeug

 

 

Weltraumfrachter zur

Nachschubbeförderung zur ISS

 

Automatisches Transferfahrzeug

Weltraumfrachter für Nachschubtransport zur ISS

 

Automatisches Transferfahrzeug (Automated Transfer Vehicle (ATV)) war ein unbemannter, nicht wiederverwendbarer Weltraumfrachter, der Nachschub wie Nahrung, Wasser, Ausrüstung, Stickstoff, Sauerstoff und Treibstoffe zur Internationalen Raumstation(ISS) transportieren konnte.

Nach dem Andocken wurde er zusätzlich für Ausweichmanöver der Raumstation vor eventuell heranfliegenden Trümmern und für die Anhebung der Umlaufbahn, das so genannte „Reboost“, der ISS gebraucht. Zu diesem Zweck war das ATV mit einem eigenen wiederzündbaren Antrieb ausgestattet.

Das ATV wurde im Auftrag der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) von der Raumfahrtfirma EADS Astrium Space Transportation in Bremen gebaut und mit Hilfe einer Ariane-5-ES-ATV-Rakete gestartet. Nach dem ersten Start im März 2008 fanden bis zum Programmende im Februar 2015 vier weitere Flüge statt.

 

Automatisches Transferfahrzeug 

Einsatz & Technik des Weltraumfrachters

 

Das ATV selbst war mit einem hochentwickelten Navigationssystem ausgerüstet, mit dem es seine Flugbahn selbst ermitteln und den notwendigen Kurs für das Rendezvous-Manöver mit der Raumstation automatisch berechnen und durchführen konnte. Weil das ATV an das russische Swesda-Modul andocken sollte, wurde beim Kopplungsmechanismus auf eine russische Entwicklung zurückgegriffen.

Ein „Einfangen“ des ATV durch den Roboterarm Canadarm2, wie beim japanischen HTV erfolgt, war nicht möglich. Der russische Teil der Station verfügt nicht über passende Konnektoren, den sogenannten Power and Data Grapple Fixtures (PDGF). Diese sind nur im US-amerikanischen Teil der ISS installiert. Das ATV konnte daher Canadarm2 nicht verwenden, was auch einer der wichtigsten Gründe für das automatische Ankopplungsmanöver war.

Überwacht wurden die ATV-Manöver vom ATV Control Centre (ATV-CC), das 2002 im französischen Centre national d’études spatiales in Toulouse eingerichtet wurde. Hier wurde auch die Zusammenarbeit mit den beiden für die ISS zuständigen Kontrollzentren in Moskau und Houston koordiniert.

Angedockt an die ISS, bildete das ATV eine Erweiterung der Station. Der 45 m³ große Innenraum konnte durch die Raumfahrer betreten werden. Das ATV konnte 7,5 Tonnen Nutzlast zur ISS transportieren. Die Versorgungsgüter wurden entnommen und das Vehikel mit bis zu 6,3 Tonnen Abfall beladen, der in der Raumstation angefallen war.

Auch wurde das ATV während der Ankopplung durch die ISS-Besatzung gerne zum Schlafen zweckentfremdet, denn es besaß keine immer brennende Innenbeleuchtung und war nicht an die Klimaanlage angeschlossen, wodurch der Geräuschpegel sehr viel niedriger war.

Während der Kopplungsdauer wurden die Triebwerke des ATV dazu genutzt, die Station in eine höhere Umlaufbahn (maximal 500 km) zu heben. Solche Korrekturen sind in regelmäßigen Abständen nötig, da die ISS aufgrund der Reibung mit der Restatmosphäre in der Erdumlaufbahn von rund 410 Kilometern täglich zwischen 50 und 150 Metern an Höhe verliert.

Kontrollierte Schübe aus den Antrieben des ATV glichen diesen Verlust aus. Jedes ATV führte genügend Treibstoff mit, um die Station bis zu 30 Kilometer anzuheben.

Das ATV konnte bis zu sechs Monate mit der ISS verbunden bleiben. Nach der Nutzungszeit wurde das ATV gezielt zum Absturz gebracht. Hierzu wurde, nach dem notwendigen Abkoppelmanöver, durch Abbremsen mit dem Triebwerk das Perigäum der Umlaufbahn so weit abgesenkt, dass das ATV beim nächsten Perigäumsdurchgang tief in die Erdatmosphäre eintauchte und weitgehend in den oberen Schichten der Atmosphäre verglühte.

Das ATV sollte das russische, ebenfalls unbemannte Versorgungsraumschiff Progress nach der Stilllegung der amerikanischen Space-Shuttle-Flotte deutlich entlasten. Es hatte pro Flug etwa die dreifache Transportkapazität gegenüber dem russischen Raumschiff.

 

Automatisches Transferfahrzeug – Antrieb, Navigation & Kosten

 

Zur Navigation besaß das ATV verschiedene Systeme. Über Star Tracker konnte beispielsweise die eigene Lage im Raum bestimmt werden. In größerer Entfernung zur ISS konnte das ATV mithilfe von GPS navigieren. Im Anflug wurden GPS im relativen Modus zur ISS, optische Systeme undLaserinterferometer verwendet. Daneben standen Beschleunigungssensoren und Gyroskope zur Verfügung.

Das Lagekontrollsystem steuerte 28 Triebwerksdüsen, die jeweils 220 Newton Schub lieferten. Als Treibstoff kam Monomethylhydrazin, als Oxidator MON3 zum Einsatz.

Kosten

Obwohl das ATV ein „Wegwerfprodukt“ war, war seine Verwendung nicht unbedingt teurer als die Versorgung mit dem (wiederverwendbaren) Space-Shuttle-Orbiter, da dort Sicherheitsaspekte gegenüber der Besatzung beträchtliche Kostensteigerungen mit sich brachten.

Ende des Programms

Bei den ATV Missionen handelte es sich um sogenannte „Barter-Elemente“ der ESA, mit denen man – anstatt von einfachen Geldtransfers – für die eigene Beteiligung zur ISS aufkam. Der Bedarf an Frachtflügen zur Raumstation fiel allerdings durch die amerikanischen Frachtkapseln Dragon und Cygnus weg, so dass das ATV nicht mehr als Barter-Element dienen konnte.

Stattdessen entschieden NASA und ESA den ersten Flug der Orion-Kapsel mit einem europäischen Servicemodul durchzuführen, welches auf der ATV-Technologie basiert, womit die mit ATV gesammelten Erfahrungen in das nächste Kapitel der astronautischen Raumfahrt eingehen.

Anmerkungen

Autorenliste Wikipedia

Copyright Fotos / Grafiken v.o.n.u.v.l.n.r.: NASA , Uwe W.

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