ISS: Expedition 2

Start von Cape Canaveral; Landung auf Cape Canaveral (KSC).

Nach zweitägigem Alleinflug dockte die Discovery am 10. März 2001 an die Raumstation ISS an. Es folgte die Ablösung der bisherigen ISS-Besatzung. STS-102 lieferte neben weiteren wissenschaftlichen Gerätschaften mit Leonardo erstmals eines der drei italienischen Mehrzweck-Logistikmodule mit Experimenten für das Labormodul Destiny an die im Bau befindliche Internationale Raumstation. Insgesamt war die Discovery fast neun Tage an der Station angedockt, während die Crew mit zwei Ausstiegen (EVAs) Vorarbeiten u. a. für den mit der nächsten Mission (STS-100) ankommenden Roboterarm Canadarm2 leistete.

Eine IVA durch James Voss und Juri Ussatschow aus der ISS erfolgte am 08. Juni 2001 (19 Minuten) zur Installation eines Andock-Konus für die Ankunft des russischen Docking Compartment, das Ende 2001 andocken sollte. Es traten technische Probleme mit dem Greifarm der Raumstation (Canadarm2) auf. Weitere wissenschaftliche Arbeiten an Bord der Station (insgesamt 18 verschiedene Experimente) wurden ausgeführt. Zwei Progress Versorgungsraumschiffe wurden entladen.

Die ersten Studien führte die Mannschaft der zweiten Expedition bereits am zweiten Flugtag an Bord von STS-102 durch. Beim Hoffmann-Reflex-Experiment wurde die Reaktionsgeschwindigkeit des Rückenmarks untersucht. Ein spezieller Reiz auf die Beinmuskulatur führt zu einer unmittelbaren Reaktion. Aus der Veränderung der Reaktionsdauer während und nach der Anpassung an die Schwerelosigkeit will man Rückschlüsse auf die Reizverarbeitung im Rückenmark ziehen. Das Experiment wurde am sechsten Flugtag wiederholt. Anschließend wurde die Apparatur in die Station gebracht, wo weitere Tests folgten.

Am 21. März 2001 wurde das Ku-Band-Kommunikationssystem aktiviert, mit dem Datenübertragungsraten von 50 MBit/s möglich sind. Neben Audio und 4 Videokanälen können auch wissenschaftliche Daten mit hoher Geschwindigkeit übertragen werden. Dazu gehörten beispielsweise Messwerte, die beim Experiment MACE II gewonnen wurden. MACE II (Middeck Active Control Experiment 2) besteht aus einer 1,52 m langen Plattform, auf der Kardanringe und Räder montiert sind. Mittels einer Fernsteuerung können die beweglichen Teile auf der einen Seite der Plattform aktiviert werden, wodurch eine starke Vibration entsteht. Diese wird über 20 Sensoren analysiert. Die Steuerzentrale der Plattform regelt nun die Kardanringe und Räder auf der anderen Seite der Plattform so, dass die Vibration gedämpft wird. MACE II dient der Entwicklung eines schwingungsgedämpften Systems, auf dem empfindliche Experimente weitgehend störungsfrei ausgeführt werden können. Der Versuch wurde in der Folgezeit mehrfach wiederholt.

Am 23. März 2001 begannen die Untersuchungen mit dem Bonner Ball Neutron Detector der japanischen Raumfahrtorganisation NASDA. Der Detektor misst die Intensität der Neutronenstrahlung innerhalb der Station. Neutronen sind ungeladene Teilchen, die nicht durch Magnetfelder abgelenkt werden können. Neben BBND spielten zwei weitere Experimente zur Strahlungsmessung eine wichtige Rolle auf der ISS. Am 26. März 2001 wurde das für die ESA entwickelte, deutsche DOSimetric MAPping Experiment installiert. Mit zunächst zwei empfindlichen Silizium-Detektoren wurden Energie und Intensität der Strahlung im Labormodul Destiny gemessen. Später kommen weitere Detektoren dazu, die über die gesamte Station verteilt werden. Interessante Ergebnisse ließ auch das Phantom Torso Experiment, dass im Mai aktiviert wurde, erwarten. Hier ist ein menschenähnlicher Torso in 35 Schichten unterteilt und mit 416 Dosimetern sowie fünf aktiven Detektoren versehen worden. Letztere befinden sich an den Stellen, an denen beim Menschen Gehirn, Schilddrüse, Herz, Magen und Darm sind. Damit sollen sich die Strahlenbelastungen einzelner Organe und die damit verbundenen medizinischen Risiken während eines Raumfluges genauer einschätzen lassen. Zusätzlich lassen sich die Strahlungswerte mit der Position der Station im All verknüpfen und damit beispielsweise die Auswirkungen der sogenannten südatlantischen Anomalie über der Küste Brasiliens untersuchen. Hier ist die hochenergetische Teilchenstrahlung deutlich höher als in anderen Bereichen.

In der letzten Märzwoche wurde auch das neue Fahrradergometer CEVIS (Cycle Ergometer with Vibration Isolation System) montiert. Mit dem Vorgängermodell hatte es des Öfteren Probleme gegeben. Ebenso mussten ein Softwarefehler im Ku-Band-Kommunikationssystem behoben und ein defekter Kondensat-Verdampfer im Labormodul repariert werden. Am fehlerhaften Kohlendioxid-Absorptionssystem des Labormoduls wurde eine verschmutzte Ventilöffnung als mögliche Ausfallursache entdeckt.

Am 30. März 2001 konnte die Installation der Human Research Facility abgeschlossen werden. Zwei wesentliche Systeme sind ein Gasanalysegerät, über das sich der Stoffwechsel eines Menschen ermitteln lässt und ein Ultraschallkomplex, der dreidimensionale Bilder einzelner Organe, Muskeln oder Blutgefäße gewinnt. Die Untersuchung der Vorgänge und Veränderungen im menschlichen Körper während des Aufenthaltes in der Schwerelosigkeit ist ein wichtiger Bestandteil der Forschungsarbeiten aller Besatzungen der Internationalen Raumstation. Zwischenmenschliche und kulturelle Faktoren können die effektive Zusammenarbeit innerhalb einer Crew beeinträchtigen. Deshalb gehört das wöchentliche Ausfüllen eines speziellen Fragebogens zu den Pflichten der Raumfahrer. Diese Fragebögen wurden von Psychologen erarbeitet. Einige Fragen betreffen auch die Interaktion mit den Bodenstationen in den USA und in Russland.

Während ihres Aufenthaltes an Bord der ISS führte die Crew der Expedition 2 folgende wissenschaftlichen Experimente durch (vollständige Auflistung):
ADVASC (Advanced Astroculture),
ARIS-ICE (Active Rack Isolation System - ISS Characterization Experiment),
ARISS (Amateur Radio on the International Space Station),
BBND (Bonner Ball Neutron Detector),
Biosfera (Investigation of a Closed Ecological System),
Brados (Acquisition of Data About the Radiological, Electromagnetic and Different Physical Environments on Board ISS, and Their Effects on the Safety of the Crew, Space Equipment and Materials),
Cardio-ODNT (Dynamics of the Main Factors of Cardiac Function, of Central and Regional Circulation in Rest and During the Influence of Lower Body Negative Pressure),
CEO (Crew Earth Observations),
CGBA-APS (Commercial Generic Bioprocessing Apparatus - Antibiotic Production in Space),
Clinical Nutrition Assessment (Clinical Nutrition Assessment of ISS Astronauts, SMO-016E),
CPCF-2 (Commercial Protein Crystallization Factory - 2: Producing Protein Crystals with Highly Refined Crystal Structure for the Development of New-Generation Medicines),
CPCG-H (Commercial Protein Crystal Growth - High Density),
Diatomeya (Stability of Geographical Position and Configuration of Borders of Bioproductive Water Zones of the World Oceans, Observations by Orbition Station Crews),
DOSMAP (Dosimetric Mapping),
EarthKAM (Earth Knowledge Acquired by Middle School Students),
Environmental Monitoring (Environmental Monitoring of the International Space Station),
EXPPCS (EXPRESS Physics of Colloids in Space),
Farma (Characteristics of Pharmacological Responses (absorption, distribution and elimination of acetominophene) in Long Duration Space Flight),
H-Reflex (Effects of Altered Gravity on Spinal Cord Excitability),
Identifikatsia (Identification of the Sources of Dynamic Loads on ISS ),
Inflight Education Downlinks (International Space Station Inflight Education Downlinks),
Infrazvuk-M (Integrated Research of Electromagnetic and Acoustical Fields of Extremely Low Frequency Bands Inside the Russian Modules on ISS),
Interactions (Crewmember and Crew-Ground Interaction During International Space Station Missions),
Iskazheniye (Determination and Analysis of Magnetic Interference on ISS),
ISS Acoustics (International Space Station Acoustic Measurement Program),
Izgib (Effect of Performance of Flight and Science Activities on the Function of On-Orbit Systems on ISS (Mathematical Model)),
Latent Virus (Incidence of Latent Virus Shedding During Space Flight),
MACE-II (Middeck Active Control Experiment-II),
Meteoroid (Recording Meteoroidal and Technogenic Particles on the External Surface of the Service Module of the Russian Segment of ISS),
Paradont (Condition of Peridontal Tissues in Space Flight),
PCG-EGN (Protein Crystal Growth-Enhanced Gaseous Nitrogen Dewar),
PCG-STES-IDQC (Protein Crystal Growth-Single Locker Thermal Enclosure System-Improved Diffraction Quality of Crystals),
PCG-STES-SA (Protein Crystal Growth-Single Locker Thermal Enclosure System-Science and Applications of Facility Hardware for Protein Crystal Growth),
PCG-STES-VEKS (Protein Crystal Growth-Single Locker Thermal Enclosure System-Vapor Equilibrium Kinetics Studies),
Plasma Crystal (Dusty and Liquid Plasma Crystals in Conditions of Microgravity),
Poligen (Revealing Genotypical Characteristics, Defining Individual Differences in Resistance of Biological Oranisms to Factors of Long Duration Space Flight),
Popular Mechanics (Commercial Promotion of Popular Mechanics Journal),
Privyazka (Development of High Precision Orientation of Scientific Devices in Space with Reports of Deformation of the ISS Hull),
Prognoz (Development of a Method of Operational Prediction of Work Load on Crew Piloting Objectives),
SKR (Skorpion: Development and Acquisition of Multifunctional Control-Measurement Device for Controlling the Environment of Scientific Experiments Inside a Pressurized Station),
Subregional_Bone (Subregional Assessment of Bone Loss in the Axial Skeleton in Long-term Space Flight),
Tenzor (Definition of Dynamic Characteristics of ISS),
Torso (Organ Dose Measurement Using the Phantom Torso),
Uragan (Hurricane: Experimental Development of Groundbased System of Monitoring and Predicting the Progression of a Naturally Occurring Technogenic Catastrophe),
Vektor-T (Study of a High Precision System for Prediction Motion of ISS),
Vzglyad (Photographing the Interior of ISS).

Gemeinsame Arbeiten mit den Besuchs-Mannschaften von STS-100 (21. - 29. April 2001), Sojus TM-32 (30. April - 06. Mai 2001) und STS-104 (14. - 22. Juli 2001) rundeten das Arbeitsprogramm der zweiten Stammbesatzung ab.
Die höchste Priorität hatte STS-100 die Anlieferung und Installation des Roboterarms Canadarm2, Teil des Space Station Remote Manipulator Systems, der für den weiteren Ausbau der Station von essenzieller Bedeutung war.
Mit STS-104 erfolgte die Anlieferung und Installation einer auf den Namen Quest getauften Luftschleuse. Um die Masse des Systems von 6,5 Tonnen sicher bewegen zu können, wurde der mit der STS-100 gelieferte Roboterarms Canadarm2 benötigt. Die Quest besteht aus 2 getrennten Schleusen. Einer inneren, in welcher Material und die Raumanzüge aufbewahrt und angelegt werden können. Davon, durch eine weitere Luke getrennt, die äußere Schleuse in welcher der Druckausgleich durchgeführt wird und der Astronaut nach außen gelangt. Durch die neue Luftschleuse konnte die Mannschaft der ISS nun auch EVAs durchführen, ohne auf die Luke eines Shuttles angewiesen zu sein. Mit diesem Ausrüstungsgegenstand war die Phase 2 des Aufbaus der ISS abgeschlossen. Insgesamt blieb die Atlantis acht Tage mit der ISS verbunden, an denen drei EVAs durchgeführt wurden.