Schusssichere Weste für das Weltraumlabor

Wie sich das Columbusmodul gegen Weltraummüll schützt
"Krächz!" Jan schreckt auf. Sein Herz wummert: "Was war das?" Jetzt hört man nur noch die übliche Geräuschkulisse der Raumstation: Lüftung, Funkverkehr… "Krach!", schon wieder! Hastig steckt er den Schraubenschlüssel, mit dem er gearbeitet hat, wieder zurück in die Schublade und hangelt sich eilig zum Funkgerät. "Es hört sich an, als würde das Labor auseinander fallen, ich werde ganz nervös dadurch! Was ist denn das?" "Keine Angst, bleib einfach ganz ruhig, in fünf Minuten kommt Stefan Wübker zur Arbeit und der kann es dir bestimmt erklären… ach, da kommt er schon. Stefaaaan! Wir brauchen Hilfe, es gibt Probleme auf der Station". Stefan Wübker, Ingenieur bei EADS Space Transportation (EADS ST) kommt heran. Nachdem er sich das Problem hat schildern lassen, funkt er gleich zurück: "Also, ich hatte damit schon gerechnet, ihr seid der Sonne ja im Moment zugewandt. Der Schutzschild der Station besteht aus mehreren Materialien, die sich bei Hitze unterschiedlich stark ausdehnen und durch die Unebenheit der Oberflächen aneinander reiben. Daher kommt das Knacken. Du brauchst aber keine Angst haben, es kann dir nichts passieren. Wir arbeiten ja im Moment an dem Columbusmodul, dem europäischen Weltraumlabor der ISS. Da kommt auch das Thema "Schutzschild" auf uns zu. Wir geben deine Beschwerde auf jeden Fall an die Experten weiter, sie sollen sich da mal Gedanken machen. Hoffentlich können sie Materialien finden, die nicht so unterschiedlich in ihrer Ausdehnung sind. " Stefan erläutert Jan, was das Schwierige an der Herstellung eines Schutzschildes ist. Es muss seinem Namen alle Ehre machen und so eine Art "kugelsichere Weste" für die Station darstellen, denn Mikrometeoriten und Weltraummüll prallen mit enormer Geschwindigkeit auf die Hülle und selbst kleinste Teilchen können großen Schaden anrichten.
Es muss also jedes ankommende Objekt möglichst stark abgebremst und zerkleinert
oder sogar verdampft werden. Deswegen verwendet man das "Double Bumper Concept", das heißt, der Schutzschild besteht aus mehreren dünnen Wänden, den so genannten "Bumpern". Die Wahl der Materialien ist gar nicht so einfach, da sie ja auch den extremen Bedingungen im All standhalten müssen: große Temperatur- unterschiede, Strahlenbelastung von der Sonne und die Aggressivität des atomaren Sauerstoffs. Als am effektivsten hat sich dafür Aluminium erwiesen, sowie Nextel und Kevlar, die schon heute auf der Erde für schusssichere Autokarosserien oder Westen verwendet werden. Diesmal haben wir uns das vom Leben auf der Erde abgeschaut. Sonst ist es ja oft andersherum, wie zum Beispiel beim Klettverschluss, der für den Alltag im All entwickelt wurde.
"Warum kann man nicht einfach Schutzschilder bauen, die einen Meter dick sind, da kommt dann doch nichts durch?" "Und das ganze Geld, das wir dann ausgeben, um das Material hoch zu befördern ziehen wir von deinem Gehalt ab, ja?! Jedes Kilogramm, das wir hochschießen, kostet 20 000 €. Wir müssen alles so leicht wie möglich bauen, deshalb haben wir beispielsweise die Hülle des Labors unter den Bumpern mit einer Wabenstruktur versehen, die die wenige Millimeter dünne Schicht zusätzlich stabilisiert. So, sorry, ich muss jetzt weiter zu unserer Testabteilung".
Stefan macht sich auf den Weg und hört schon von weitem viel versprechendes Knallen. Es stammt von den Gaskanonen, die mit Aluminiumkugeln von ca. zwei bis acht Millimetern Durchmesser mit bis zu 11 km/s auf die Bumper schießen.
"Na, macht ihr Fortschritte?", erkundigt sich Stefan. "Klar, allerdings erreichen wir bei den Beschussproben immer noch nicht die Originalgeschwindigkeit der Mikro- meteoriten von 17 bis 18 km/s, dazu fehlt uns die Technik. Aber wenigstens können wir feststellen, welchen Abstand die Platten zueinander haben müssen, damit die Wolke der auftreffenden Partikel, die von der ersten Schicht zerkleinert werden, ihr größtmögliches Volumen erreicht haben. Wir prüfen die ausgewählten Materialien und fertigen Bauteile auf Herz und Nieren, keine Sorge."
Platten, so genannte "Witnessplates", die nur für die Versuche hinter den Schilden befestigt werden, beweisen, dass die Bumper keine Partikel durchlassen. Man merkt es daran, ob bei ihnen Aufschläge sichtbar sind oder nicht. Am Computer findet die Auswertung der Versuche statt, Messungen werden verarbeitet, Analysen werden erstellt und die Beschussproben mit realen Geschwindigkeiten werden simuliert.

Einige Monate später… "Hey, Jan, altes Haus! Was machst du denn hier, seit wann bist du denn wieder auf unserer Mutter Erde?" "Schon `ne ganze Weile, ich wollte mal bei euch von EADS ST vorbeischauen und mir das COLUMBUS-Labor angucken, bevor es ab zum Start nach Cape Canaveral geht!" Stefan lacht: "Du, da hättest du dir noch Zeit lassen können… Das dauert voraussichtlich noch bis Mitte 2005. Komm mal mit, ich zeig dir was." Jan schaut skeptisch durch die Glasscheibe in die Halle hinein: "Muss ich mich dafür etwa auch als Koch verkleiden?"
Tatsächlich, im Reinraum laufen Jan und Stefan nicht nur über den klebrigen, entmagnetisierenden Bodenbelag, sondern vermummen sich ganz in weiß, mit Kittel, einer schicken "Duschhaube" und Schuhüberzug. "Du kommst jetzt gleich ins Allerheiligste des EADS ST-Geländes. Da muss alles tipptopp sauber sein, damit später im All keine Schmutzpartikel die ISS beschädigen. Hier haben nur sehr wenige Personen Zutritt. Du darfst nichts außer den Geländern berühren, ok?"
Die beiden betreten den großen, mit Technik vollgestellten Raum. Die sterile Atmosphäre macht Eindruck auf Jan, sie steigen eine kleine Treppe hinauf. "Tataa- hier siehst du jetzt das originale Columbusmodul. Schau, teilweise ist die Außenhülle komplett. Manchmal noch nicht, denn schon ganz kleine Fehler verzögern den Fortschritt oft enorm, was damit zusammenhängt, dass das Ganze ja ein europaweites Projekt ist. Die Teile kommen aus verschiedenen Ländern und sind meist Einzelanfertigungen. Den ganzen Vorgang der Befestigung nennt man dann Integration." Interessiert fragt Jan: "Sag mal, wie läuft das denn dann genau bei der Integration ab?" "Tja, da gehört eine ganze Menge dazu: "Als Vorbereitung muss das ganze Vorgehen erst theoretisch aufgeschrieben werden. Danach muss die Arbeitsfläche, die durch den Schild abgedeckt wird, gereinigt werden, denn an diese Teile kommt man ja später nicht mehr ran. Anschließend folgt nun die eigentliche Integration nach exakt festgelegten Prozeduren und mit sehr genauen Kontrollen. Denn stell dir mal vor, was passieren würde, wenn sich im All einfach ein Teil löst und dann durch das Labor schwebt?" Jan betrachtet die fertige Außenplatte näher. "Ich hätte ja nicht gedacht, dass soviel Arbeit, gerade bei den Kleinigkeiten dahinter steckt…Aber es stimmt, die sind echt wichtig. Es sind ja alle Schrauben extra mit Bändern befestigt, damit sie nicht durch die Gegend fliegen, falls sie sich lösen. Die Handgriffe an der Außenseite benutze ich ja selbst immer zum Festhalten, wenn ich Weltraumspaziergänge unternehme. Wow, ich bin echt beeindruckt… Da werdet ihr bestimmt nie mehr Beschwerden von den Astronauten bekommen, oder?" "Hoffentlich…" "Also, wenn ich gewusst hätte, was alles an diesem Schutzschild dran ist, hätte ich damals auch nicht so eine Panik bei meinem Funkruf gemacht."
Nach so vielen Eindrücken und Informationen beeilt sich Jan, nach Hause zu kommen. Gähnend zieht er sich seinen Pyjama an und legt sich in sein Bett. Er mummelt sich gut ein und schlummert bald friedlich. Er träumt, wie er nach einer Nacht in der ISS plötzlich aufwacht. Ein Geräusch - "Was ist das?" Er schlägt die Augen auf und sinkt dann beruhigt wieder in seine Federn: "Hach, bloß der Wecker."

Silvia Rohr und Gabriele Pätsch