Besatzungen der ISS

ISS: Expedition 5

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Besatzung, Start- und Landedaten

Nr.: 1 2 3
Nation:
Name:  Korsun  Whitson  Trestschow
Vorname:  Waleri Grigorjewitsch  Peggy Annette  Sergej Jewgenjewitsch
Position:  ISS-CDR  Bordingenieurin  Bordingenieur
Raumschiff (Start):  STS-111  STS-111  STS-111
Startdatum:  05.06.2002  05.06.2002  05.06.2002
Startzeit:  21:22 UTC  21:22 UTC  21:22 UTC
Raumschiff (Landung):  STS-113  STS-113  STS-113
Landedatum:  07.12.2002  07.12.2002  07.12.2002
Landezeit:  19:37 UTC  19:37 UTC  19:37 UTC
Flugdauer:  184d 22h 15m  184d 22h 15m  184d 22h 15m
Erdorbits:  2910  2910  2910

Ersatz-Besatzung

Nr.: 1 2 3
Nation:
Name:  Kaleri  Kondratjew  Kelly
Vorname:  Alexander Jurjewitsch  Dmitri Jurjewitsch  Scott Joseph
Position:  ISS-CDR  Bordingenieur  Bordingenieur

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Expeditionsverlauf

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

Wesentliche Missionsaufgaben von STS-111 (ISS-14-UF2, MPLM Leonardo) was der Austausch der ISS-Stammbesatzung, die Lieferung und Montage des letzten Bauteiles, mit dem das Mobile Base System (MBS), das von STS-110 gelieferte Transportsystem komplettiert werden konnte sowie der Transport neuer Experimente durch das Mehrzweck-Logistikmodul (MPLM) Leonardo.

Canadarm2 ist ein Multifunktionsroboterarm auf der Internationalen Raumstation (ISS). Der offiziell als Space Station Remote Manipulator System (SSRMS) bezeichnete Arm ist der kanadische Beitrag zur ISS. Der Canadarm2 wurde vom kanadischen Raumfahrtunternehmen MDA Space Missions entwickelt und gebaut. Er besteht aus drei Teilen, ist 17,6 Meter lang und kann bei einer Eigenmasse von 1,8 Tonnen maximal 116 Tonnen bewegen. Die maximale Leistungsaufnahme liegt bei lediglich zwei Kilowatt.
Canadarm2 ist Teil des Mobile Servicing System (MSS), das für den Zusammenbau, für Wartungs- und Reparaturarbeiten außerhalb der ISS sowie für die Bedienung von externen Anlagen und Experimenten vorgesehen ist. Die Raumfahrer können dabei über vier Videokameras jede Bewegung auch ohne direkten Sichtkontakt verfolgen und über die Fernbedienung im amerikanischen Labormodul Destiny steuern.
Der Canadarm2 ist nicht fest an einen Punkt mit der ISS verbunden, sondern kann - nicht zuletzt dank seiner sieben Freiheitsgrade - auf unterschiedliche Weise an der Station entlang bewegt werden, die nach ihrem vollständigen Ausbau 110 Meter messen wird.
Der Roboterarm verfügt an beiden Enden über eine Greifmechanik (engl.: Latching End Effectors - LEEs) die mit Schnittstellen für Daten- und Energieversorgung ausgestattet sind. Weiterhin sind an verschiedenen Stellen der Station dazu passende Konnektoren, sogenannte Power Data Grapple Fixtures (PDGF) montiert, an denen der Arm fixiert werden kann. So kann der Canadarm2 mit einem raupenartigen Bewegungsablauf, von PDGF zu PDGF über das amerikanische Segment der ISS wandern. Alternativ kann Canadarm2 mit dem so genannten Mobile Transporter verbunden werden und über ein Schienensystem entlang der Integrated Truss Structure der Station bewegt werden.
Beim Mobile Base System (MBS) handelt es sich dabei um eine rund 1,5 Tonnen schwere Aluminiumstruktur, die eine Länge von über 13 Meter hat und nach der Montage Lasten von über 20 Tonnen unterstützen kann. Das MBS wird an die Mobile Servicing Structure montiert und steht so für den Transport von Ladung zur Verfügung. Zudem soll der Roboterarm der ISS an die Struktur montiert werden. Dadurch wird die Reichweite des Arms erheblich erweitert, da er nun aus verschiedenen Positionen den weiteren Ausbau der Raumstation unterstützen kann. Mit dessen Hilfe konnte sich nun der Canadarm2 deutlich schneller über die Station bewegen.

Das Multi-Purpose Logistics Module (MPLM) Leonardo, (Deutsch Mehrzwecklogistikmodul), wurde verwendet, um bei Space-Shuttle-Missionen Frachten zu und von der Internationalen Raumstation (ISS) in einem unter Luftdruck stehenden Raum zu transportieren.
Das Modul wurde während des Transportes mit dem Shuttle in dessen Ladebucht befestigt. Nach dem Andocken an die ISS wurde das MPLM mit Hilfe des Roboterarmes Canadarm2 aus der Ladebucht gehoben und am Unity-Modul angekoppelt. Anschließend wurde die Luke des Moduls geöffnet und die Astronauten erhielten Zugang zum MPLM, um es zu entladen sowie mit den zur Erde zu bringenden Frachten zu beladen. Bevor das Shuttle von der Station ablegte, wurde das Modul wieder in der Ladebucht befestigt und kehrte anschließend zusammen mit der Raumfähre zur Erde zurück.
Der wesentliche Vorteil dieses Verfahrens lag darin, dass Transportgüter, insbesondere die sogenannten International Standard Payload Racks, direkt vom MPLM in den amerikanischen Teil der Station verladen werden konnten. Kopplungsadapter vom APAS-Typ russischer Bauart, die auch zum Andocken des Space Shuttles benutzt werden, haben einen wesentlich geringeren Durchmesser und lassen kein Verladen sperriger Gegenstände zu. Weiterhin ermöglichte der Einsatz des MPLM, nicht mehr benötigte Ausrüstung und beendete Experimente zurück zur Erde zu transportieren. Andere Transportschiffe wie die unbemannten Progress- und ATV-Frachter verglühen beim Wiedereintritt und transportieren daher ausschließlich Müll von der Station ab.

Knapp eine Stunde nach der Kopplung öffneten Shuttle-Kommandant Kenneth Cockrell und ISS-Kommandant Juri Onufrijenko die Luken. Dem schloss sich eine kurze Begrüßungszeremonie an.

Waleri Korsun, Peggy Whitson und Sergej Trestschow bildeten als fünfte Expedition die neue Besatzung der ISS. Die Mitglieder der neuen Stammbesatzung bauten die mitgebrachten Schalensitze in das angekoppelte Raumschiff Sojus TM-34 ein. Dies geschah als Vorsichtsmaßnahme für den Fall einer überhasteten Rückkehr vor Abholung durch das nächste Space Shuttle. Sie lösten die bisherige vierte Expedition (Carl Walz, Juri Onufrijenko und Daniel Bursch) ab, die mit STS-111 zur Erde zurückkehrte. Für ihren Rückflug waren im Mitteldeck des Orbiters Liegesitze eingebaut worden.

Am vierten Flugtag hoben die Astronauten mit dem Greifarm des Space Shuttle das Mehrzwecklogistik-Modul Leonardo aus der Nutzlastbucht der Endeavour und befestigten es am Modul Unity. Nach den üblichen Dichtigkeitsprüfungen konnten sie die Luke öffnen und mit dem Entladen der Ausrüstungsgegenstände, Verbrauchsgüter und Experimente beginnen.

Die erste EVA führten Franklin Chang-Diaz und Philippe Perrin am 09. Juni 2002 (7h 14 m) aus, bei der eine sogenannte Power und Data Grapple Fixture angebracht und sechs kleine Meteoritenschutzschilde aus der Ladebucht des Shuttles an der PMA-1 zwischengelagert wurden. Franklin Chang-Diaz unternahm dann noch eine visuelle und fotografische Inspektion des defekten Gyroskopes.
Während des Außenbordeinsatzes hatte Peggy Whitson mit dem Greifarm der Raumstation das Mobile Base System (MBS) aus der Nutzlastbucht der Endeavour herausgehoben. Franklin Chang-Diaz und Philippe Perrin entfernten Isolationsmaterial zur Sicherung während des Transports in die Erdumlaufbahn, ehe Peggy Whitson mit Hilfe von Carl Walz das MBS zu einer Position über dem Mobile Transporter bewegte. Dort blieb es über Nacht, um eine Temperaturangleichung des MBS und der Raumstation zu erreichen.

Am nächsten Tag setzten Peggy Whitson und Carl Walz das Mobile Base System (MBS) vorsichtig auf den Mobile Transporter ab bis es dort einrastete. Damit war die mechanische Montage des MBS abgeschlossen.

Die zweite EVA wurde vom gleichen Duo am 11. Juni 2002 (exakt 5h) unternommen, bei der die Installation der zweiten Komponente des kanadischen RMS an die Raumstation erledigt wurde. Sie verbanden Daten- und Versorgungskabel vom während dieser Mission neu installierten Mobile Base System (MBS) mit dem Mobile Transporter. Nach Abschluss der Verkabelungsarbeiten wurde das MBS von Boden auf seine Einsatzfähigkeit getestet. Letzte Aufgabe von Franklin Chang-Diaz und Philippe Perrin während dieser Außenbordeinsatzes was das Umsetzen einer TV-Kamera, die an ihrem bisherigen Standort für die Installation des MBS benötigt wurde, nun aber an der Spitze des MBS insbesondere für die Installation des nächsten Segments der Gitterstruktur der ISS gebraucht wird.

Die dritte und letzte EVA wurde erneut durch Franklin Chang-Diaz und Philippe Perrin am 13. Juni 2002 (7h 17m) unternommen, bei der eine defekte Verbindungsrolle im Canadarm2 ausgetauscht wurde. Hierzu mussten zunächst alle Strom- und Datenverbindungen gelöst werden, ehe die Verbindungsrolle angeschraubt werden konnte. Die beiden Astronauten holten aus der Nutzlastbucht das Ersatzteil, schraubten es fest und stellten die Verbindungen für Energie und Daten wieder her.

Nachdem Leonardo vollständig entladen war und im Gegenzug mit nicht länger benötigten Ausrüstungs- und Verbrauchsgütern befüllt war, koppelten die Astronauten das MPLM wieder von der Raumstation ab, hoben es mit dem Greifarm in die Nutzlastbucht der Endeavour und befestigten das Modul dort für den sicheren Rücktransport zur Erde.

Am 15. Juni 2002 koppelte die STS-111-Besatzung mittels Federkraft wieder von der ISS ab. Dadurch werden Beschädigungen oder Verunreinigungen der Station vermieden. Erst danach wurden die Steuerungstriebwerke aktiviert und die Raumfähre entfernte sich von ihr bis zu einer Distanz von etwa 150 Meter. Von dort aus umflog Paul Lockhart die Orbitalstation eineinviertel Mal, ehe die Triebwerke der Endeavour erneut gezündet wurden und der Raumgleiter seine Distanz vergrößerte.


Der unbemannte russische Frachter Progress M-46 legte am 29. Juni 2002 um 05:36:30 UTC an der Internationalen Raumstation an. Er war am 26. Juni 2002 um 05:36:30 UTC vom Kosmodrom Baikonur gestartet. Das Transport-Raumschiff brachte 2,3 Tonnen Fracht zur Stammbesatzung. Davon sind 825 kg Treibstoff, 50 kg Sauerstoff und 1455 kg Versorgungsgüter, Ausrüstungsgegenstände und Experimentiermaterial. Am 24. September 2002 um 13:58:49 UTC koppelte Progress M-46 wieder ab. Der Frachter wurde kontrolliert zum Absturz gebracht und verglühte am gleichen Tag über dem Pazifischen Ozean.

Einen Außenbordeinsatz führten Waleri Korsun und Peggy Whitson am 16. August 2002 (4h 25m) zur Installation der sechs ersten von möglicherweise 23 Schutzschilden gegen Triebwerksabgase und Staubpartikel an Swesda durch.

Die zweite und letzte EVA durch Waleri Korsun und Sergej Trestschow erfolgte am 26. August 2002 (5h 21m) zur Befestigung von Werkzeug an der ISS, das für künftige Weltraumspaziergänge benötigt wird, sowie Installation von Hardware (Platten) für das russische Kromka-Experiment und Austausch von japanischen Experimenteinheiten an Swesda. Darüber hinaus wurden zwei weitere Funkantennen an Swesda angebracht.

Reparaturarbeiten betrafen den Datenrekorder MCOR (Elektronik gewechselt), einen Rauchsensor in Destiny (ausgetauscht) eine Batterieladeeinheit im Ausstiegmodul Quest (ausgetauscht) und das Kohlendioxidabsorbersystem im US-Labormodul. Hier wurde zunächst ein Absorberbett gewechselt. Als dies nicht den gewünschten Erfolg brachte, machte man sich auf die Suche nach einem Leck in den Zuleitungen. Peggy Whitson konnte es am 16. September 2002 aufspüren und abdichten. Der Defekt in einem der beiden Absorber in Destiny war bereits kurz nach dem Start des Labormoduls im Februar 2001 festgestellt worden. Ein baugleiches Zweitgerät und ein Absorber im russischen Servicemodul sorgten aber dafür, dass die Kohlendioxidkonzentration immer im normalen Bereich blieb. Nicht erfolgreich dagegen war ein Versuch, die automatische Einheit beim Sauerstoffgenerator ELEKTRON im Servicemodul Swesda zu reaktivieren. So baute man erneut die manuell zu steuernde Einheit ein.

Der unbemannte russische Frachter Progress M1-9 legte am 29. September 2002 um 17:00:54 UTC an der Internationalen Raumstation an. Er war am 25. September 2002 um 16:58:24 UTC vom Kosmodrom Baikonur gestartet. Das Transport-Raumschiff brachte 2,6 t Treibstoff, Lebensmittel, Ausrüstungsgegenstände und Experimente zur Stammbesatzung. Am 01. Februar 2003 um 16:00:54 UTC koppelte Progress M1-9 wieder ab. Der Frachter wurde kontrolliert zum Absturz gebracht und verglühte am gleichen Tag nur sechs Stunden nach dem Absturz der Columbia über dem Pazifischen Ozean.

Am 02. Oktober 2002 wurde wegen des Wirbelsturmes Lili nicht nur der Start der Raumfähre Atlantis verschoben, sondern auch das Kontrollzentrum in Houston für knapp zwei Tage abgeschaltet. Die wichtigsten Operationen der NASA wurden während dieser Zeit von einem "Backup"-Kontrollzentrum bei Moskau aus geleitet. Sicherheitshalber wurden aber die großen Solarzellenpaneele der Station in einer festen Position verankert. Dadurch konnte nicht mehr die volle Energiemenge zur Verfügung gestellt werden, weshalb mehrere Geräte abgeschaltet wurden.


Am 09. Oktober 2002 koppelte STS-112 an die Internationale Raumstation an.
Hauptaufgabe des Fluges STS-112 (ISS Assembly Flight 9A) war die Anlieferung und Montage von S1, dem zweiten Teil der Integrated Truss Structure (ITS) der Internationalen Raumstation. Das S1-Element wurde an das S0-Element montiert, das von STS-110 geliefert wurde.

Die Integrated Truss Structure (ITS; dt.: Integrierte Gitterstruktur) ist die tragende Gitterstruktur der Internationalen Raumstation (ISS). Sie bildet deren Rückgrat und ist senkrecht zur Flugrichtung ausgerichtet.
Die ITS ist wie die gesamte Raumstation modular aufgebaut. Die einzelnen Elemente tragen Bezeichnungen aus einer Buchstaben-/Zahlenkombination ("P" steht für Port, von engl. Backbord; "S" steht für Starboard, von engl. Steuerbord): P1, P3/P4, P5 und P6 sind in Flugrichtung links angeordnet, während auf der rechten Seite die Elemente S1, S3/S4, S5 und S6 montiert sind. Das Element S0 liegt in der Mitte und ist über das Destiny Labor mit dem bewohnten Teil der Station verbunden.
Die Integrated Truss Structure ist eine im Querschnitt trapezförmige, starre Leichtmetallstruktur mit zusätzlichen Querstreben. Für die Verbindung der einzelnen Segmente der Gitterstruktur existiert ein spezielles "Module-to-Truss Segment Attachment System". Für jede Verbindung gibt es einen fernbedienbaren Fangriegel, der beide Elemente zunächst locker verbindet und danach festgezogen wird. Außerdem greifen dann vier motorgetriebene Bolzen, die zusätzlich gesichert werden.

Die beiden Elemente Starboard One S1 und Portside One P1 sind jeweils etwa 14 Meter lang, 4,57 Meter breit und haben eine Masse von 12,5 Tonnen. Sie verfügen jeweils über ein System zum automatischen Anschluss von Versorgungsleitungen (Energie, Daten, Kühlmittel), einen Kühlmitteltank, dazu gehört ein Stickstofftank, drei Radiatoren mit je 22 m Länge zur Abstrahlung überschüssiger Wärme (vor allem aus den Energiesystemen) nebst der zugehörigen Drehmechanik und Steuerelektronik, Stromkonverter und -verteiler, zwei Videoanschluss-Stationen, zwei passive und eine aktive Segmentverbindungsanlagen sowie jeweils einen Transportkarren (CETA 1 und 2). Unterschiede bestehen im installierten Kommunikationssystem, S1 besitzt eine S-Band Antenne, P1 ein UHF-Kommunikationssystem.
Starboard One S1 wurde am 07. Oktober 2002 an Bord der Atlantis (STS-112) in eine Erdumlaufbahn gebracht und drei Tage später am zentralen Modul S0 angekoppelt.

Nach der erfolgreichen Ankopplung und den üblichen Dichtigkeitsprüfungen wurden die Luke zwischen der Atlantis und der Internationalen Raumstation geöffnet. Es schloss sich eine kurze Begrüßungszeremonie mit der fünften Expedition der ISS an.

Bereits am folgenden Tag begannen David Wolf und Piers Sellers mit den Vorbereitungen für ihren Außenbordeinsatz. Während dieser Zeit hoben Sandra Magnus und Peggy Whitson mit Hilfe des Greifarms der Raumstation das neue Element Elemente Starboard One S1 aus der Ladebucht heraus und transportierten es zur Installation an das Ende des Starboard Zero S0. Dort rastete das neue Stationselement ein und war damit mechanisch mit der Raumstation verbunden. Erst nach dem erfolgreichen Abschluss dieser Arbeiten verließen die beiden EVA-Astronauten die Luftschleuse.

Die erste EVA durch David Wolf und Piers Sellers erfolgte am 10. Oktober 2002 (7h 1m). Dabei schlossen die Astronauten Energie-, Daten- und Flüssigkeitsleitungen zwischen dem neuesten Segment der ISS, dem Steuerbord 1 (S1) Truss, und dem bereits während der Mission STS-110 montierten Starboard Zero S0 an und entriegelten drei zusammengefaltete Radiatoren, die für optimale Kühlung in gewünschte Position gedreht werden können. Danach wurde eine S-Band-Antenne installiert. Als Nächstes wurde die Verriegelung des Crew and Equipment Translation Aid CETA gelöst. Dabei handelt es sich um einen Schienenwagen, der auf dem Gerüst Ausrüstung und Astronauten transportieren kann. Die Abschlussarbeit für David Wolf und Piers Sellers war dann die Installation einer externen Kamera auf dem S1 als Überwachungsgerät für EVA-Astronauten und die Operatoren des Greifarms.

Am fünften Flugtag standen neben den Vorbereitungen des nächsten Außenbordeinsatzes Transportarbeiten im Vordergrund. Neben Ausrüstungsgegenständen und Verbrauchsgütern hatte die Atlantis zahlreiche neue Experimente zur Internationalen Raumstation mitgebracht. Im Gegenzug nahm das Space Shuttle Experimentierergebnisse und Experimentproben zurück zur Erde.

Die zweite EVA durch Piers Sellers und David Wolf wurde am 12. Oktober 2002 (6h 4m) ausgeführt, bei der sie mit ihrer Arbeit fortfuhren, um den S1-Truss zum Leben zu bringen. In dieser Zeit wurden vierundzwanzig Druckverminderungsgeräte (Spool Positioning Devices - SPD's) installiert, die meisten für Ammoniak-Leitungen. Weiter wurden Kühlleitungen verbunden, Starthalterungen des Radiators gelöst und eine zweite Video-Kamera an den Rumpf des Moduls Unity installiert.

Am siebten Flugtag wurde acht Stunden lang Sauerstoff von der Atlantis in die Tanks der Quest Luftschleuse gepumpt. Danach begannen David Wolf und Piers Sellers mit den Vorbereitungen der dritten EVA. Außerdem wurde die "Tretmühle" der Raumstation im Swesda-Modul demontiert, Teile ersetzt und wieder zusammengebaut.

Die dritte und letzte EVA unternahmen erneut David Wolf und Piers Sellers am 14. Oktober 2002 (6h 36m), bei der die Installation des Steuerbord 1 (S1) Truss beendet und anschließend das gesamte Element einer endgültigen Überprüfung unterzogen wurde. Zuerst wurde die Verriegelung des Kabelschneiders am mobilen Transporter entfernt, danach Ammoniak-Leitungen angeschlossen und Startklammern von S1 entfernt. Und weil die beiden Astronauten so rasch arbeiteten, wurde als zusätzliche Arbeit ein Drehpositionierungsgerät für einen Pumpmotor installiert, der helfen soll, Ammoniak in den Kühlsystemen der Station zirkulieren zu lassen.

STS-112 transportierte außerdem verschiedene wissenschaftliche Experimente wie den Plant Generic Bioprocessing Apparatus (PGBA), Commercial Generic Bioprocessing Apparatus (CGBA), das Protein Crystal Growth Single-locker Thermal Enclosure System mit dem Protein Crystallization Apparatus for Microgravity (PCG-STES-PCAM) und Proben für das Experiment Zeolite Crystal Growth Furnace (ZCG) zur Internationalen Raumstation.

Am 15. Oktober 2002 ersetzten Jeffrey Ashby und Peggy Whitson von der ISS einen Entfeuchter in der Quest-Luftschleuse der Internationalen Raumstation, der schon früher ein Leck aufgewiesen hatte. Die letzten Versorgungsgüter wurden umgeladen und das bevorstehende Abtrennungsmanöver vorbereitet. Nachdem sich die beiden Mannschaften voneinander verabschiedet hatten, schlossen sie die Luken zwischen Raumstation und Atlantis.

Am 16. Oktober 2002 koppelte die STS-112-Besatzung mittels Federkraft wieder von der ISS ab. Dadurch werden Beschädigungen oder Verunreinigungen der Station vermieden. Erst danach wurden die Steuerungstriebwerke aktiviert und die Raumfähre entfernte sich von ihr bis zu einer Distanz von etwa 150 Meter. Von dort aus umflog Pamela Melroy die Orbitalstation eineinviertel Mal, ehe die Triebwerke der Atlantis erneut gezündet wurden und der Raumgleiter seine Distanz vergrößerte.


Am 01. November 2002 koppelte mit Sojus TMA-1 eine weitere Besuchsmannschaft an die Internationale Raumstation an. Das russische Raumschiff beförderte die vierte Taxi-Crew zur ISS.
Sie führte ein umfangreiches Forschungsprogramm im Rahmen des Projektes Odissea für die ESA aus. So wurden Untersuchungen zur Lärmbelastung innerhalb der Station, zum Wasser-Salz-Haushalt des menschlichen Körpers und dessen hormoneller Steuerung, zu optischen Phänomenen in der Atmosphäre, zur Erarbeitung von Sicherheitskonzepten, zur Vorhersage von Katastrophen auf der Erde, zur Kartografierung biologisch produktiver Gebiete der Weltmeere, zu Auswirkungen der Schwerelosigkeit auf die Aktivität eines Vitamins, zu funktionalen Veränderungen im Energiestoffwechsel des Menschen, zu Auswirkungen schwerer Teilchenstrahlung auf lebendes Gewebe, zum Einfluss des Weltraumes auf Beweglichkeit und Erbsubstanz von Bakterien, zum Wachstum von Proteinkristallen, zu Veränderungen im Herzgefäßsystem des Menschen in der Schwerelosigkeit, zum Zusammenspiel von optischen und Bewegungsreizen auf die räumliche Orientierung des Menschen, zu Veränderungen in der Nervenaktivität, zur Häufigkeit der Reaktivierung latenter Viren, zu Effekten von Raumflügen auf den Schlaf, zu Bewegungen innerhalb von temperaturkonstanten Mischungen aus zwei bzw. drei verschiedenen Stoffkomponenten, zur Selbstorganisation von Nanostrukturen aus Zeolitkristallen, zur Verbindung und Bewegung von Nanopartikeln und zum Ablauf von Verbrennungsprozessen durchgeführt. Schließlich wurde ein ARIS-Vibrationsdämpfungssystem in Express-Rack 3 installiert.
Die Mission diente dem planmäßigen Austausch des bisherigen "Rettungsbootes" der ISS (Sojus TM-34). Dieser Austausch ist wegen der auf etwa sechs Monate begrenzten Betriebsdauer eines Sojus-Raumschiffes erforderlich.

Mit der Microgravity Science Glovebox (MSG) werden anspruchsvolle Forschungen zu Biotechnologie, Verbrennungsprozessen, Flüssigkeitsphysik, Grundlagenphysik oder Materialwissenschaft möglich. Die „Handschuhbox“ ist ein versiegelter Container mit einer großen Frontglasscheibe und vier Zugängen über Spezialhandschuhe. Sie verfügt über eine eigene Energieversorgung, Daten- und Kühlmittelleitungen sowie Videoüberwachung. Im Inneren können aber auch Schmelzöfen und andere Apparaturen untergebracht werden. Die MSG ist doppelt so groß wie alle bisherigen Geräte dieser Art und soll zehn Jahre genutzt werden. Mit ihrer Hilfe können die Experimentatoren im Vakuum, mit gefährlichen biologischen oder chemischen Substanzen, mit Partikeln, Gasen, Flüssigkeiten, Dampf, Rauch oder offenen Flammen arbeiten, ohne dass der Lebensraum in der Station belastet oder gefährdet wird. Die ersten beiden Experimente in der Glovebox waren physikalischer Natur. Bei Solidification Using a Baffle in Sealed Ampoules (SUBSA) wurde ein Halbleiterkristall aus Indium-Antimonid hergestellt, der mit Einschlüssen aus Tellur und Zink versehen war. Dazu befand sich ein Schmelzofen in der Box, der das Gemisch bis auf ca. 810 °C erwärmte. Bei langsamer Erstarrung (Wachstumsrate 5,4 mm/h) wächst der Kristall in eine Richtung. Die Anordnung der Tellur- und Zinkpartikel gibt Auskunft über die Bewegungen innerhalb der Schmelze. Ziel des Experiments ist eine Verbesserung der Modelle, die wir von der Kristallbildung haben. Bisher überlagern sich, auch in der Schwerelosigkeit, mehrere Effekte, die zu Unregelmäßigkeiten im Kristallaufbau führen. Da man erstmals einen transparenten Schmelzofen verwendete, konnte man die Kristallisation direkt beobachten und auf Störungen reagieren. Eine scheibenförmige Fläche in der Schmelze sollte zudem den Einfluss der kleinen Bewegungen innerhalb der Station dämpfen. Damit das Halbleitermaterial nicht mit der Wand der Schmelzampulle in Kontakt kommen konnte, hatte dieses eine besondere Form. Außerdem schwamm die Schmelze in einer isolierenden, chemisch inaktiven Flüssigkeit. Dadurch wurden auch Adhäsionskräfte minimiert und die dem eigentlichen Kristallisationsprozess innewohnenden Effekte wurden erkennbar. Von den 10 Proben, mit denen Peggy Whitson den Schmelzofen bestückte, waren 8 erfolgreich. Eine der Ampullen zerbrach. Nach sorgfältigem Einsammeln der Glasbruchstücke konnte die Versuchsserie fortgesetzt werden. Das zweite Glovebox-Experiment wurde als Pore Formation and Mobility Investigations (PFMI) bezeichnet und beschäftigte sich ebenfalls mit Erstarrungsprozessen. Beim Erstarren von Metallschmelzen steigen in der Schwerelosigkeit kleine Gasbläschen nicht nach oben sondern bilden porenartige Materialdefekte. Die Entstehung derartiger Poren und ihre Bewegung während des Erstarrungsprozesses soll durch die Verwendung eines transparenten und elastischen Materials erstmals beobachtet werden können. Deshalb verwendet man als Grundmaterial Bernsteinsäurenitrile (Succinonitrile) und Wasser. Auf der Erde treten Materialmängel durch mikroskopische Bläschen ebenfalls auf. Dadurch können große Schäden entstehen, beispielsweise beim Bruch einer Turbinenschaufel in einem Flugzeugtriebwerk. Die 15 Probenbehälter beim ersten Einsatz des Experiments waren zylindrisch mit einem Durchmesser von 1 cm und einer Länge von etwa 20 cm. Ein Schmelzen-Erstarren-Zyklus dauerte ca. sieben Stunden. Dabei ließen sich Temperatur und Wachstumsrate von der Erde aus steuern. Der Fortgang des Experimentes wurde durch eine Videokamera übertragen. Gemessen wurden Bläschenzahl und -größe sowie deren Bewegungen und Wechselwirkungen untereinander.

Neue medizinisch-biologische Studien befassten sich mit der Funktion von Leberzellen in der Mikrogravitation (Experiment StelSys), Wachstum und Entwicklung verschiedener Pflanzen (PGBA/CGBA, ADVASC, Rastenija 2), der Vorbeugung negativer Auswirkungen eines längeren Aufenthaltes in der Schwerelosigkeit (Biopsy, Midodrine, Mobility, Epstein-Barr), dem Einschließen von Medikamenten in Mikrokapseln (MEPS), Modifikation und Mutation von Mikroorganismen unter dem Einfluss von Schwerelosigkeit und kosmischer Strahlung (Biorisk) sowie Veränderungen in der Regulation des Herz-Kreislauf- und Atmungssystems bei längeren Raumflügen (Pulse).

Beim Experiment StelSys (Firmenname) wurden Leberzellen in der Schwerelosigkeit gehalten. Man untersuchte ihre Fähigkeit, komplexe und oftmals für den Körper toxische Substanzen in einfachere, wasserlösliche umzuwandeln. Die Experimentieranordnung befand sich im CBOSS-Modul (Cellular Biotechnology Operations Support System), die Temperaturkontrolle wurde durch das Commercial Refrigerator Incubator Module (CRIM) gewährleistet. Regelmäßig wurden Proben aus der Zellkultur entnommen, eingefroren und in einem ARCTIC-Gefrierschrank bei -12 °C gelagert. ARCTIC kann Proben mit einer Gesamtmasse von 10,43 kg und einem Maximalvolumen von 18,97 Litern aufnehmen.

Im Plant Growth Bioprocessing Apparatus (PGBA) wurden Pflanzen der Gattung Ackerschmalwand (Arabidipsis thaliana) angebaut. Von dieser Gattung ist das Erbgut bereits seit mehreren Jahren sehr gut bekannt, so dass erbliche Veränderungen leicht identifiziert werden können. In der Schwerelosigkeit benötigen die Pflanzen weniger Lignin, das auf der Erde zum Aufbau der Zellwände dient. Ohne Schwerkraft müssen diese Stützstrukturen nicht so ausgeprägt sein. Die Pflanze ändert stattdessen ihren Stoffwechsel, kann dadurch andere, für den Menschen kommerziell oder medizinisch nützliche Substanzen produzieren. Die Forscher untersuchten, was bei diesem Wandel auf genetischer Ebene passiert. Später will man dieses Wissen nutzen, um auch auf der Erde Pflanzen in dieser Richtung zu beeinflussen. Schon heute werden bestimmte medizinische Wirkstoffe in gentechnisch veränderten Pflanzen produziert. Zwischenzeitlich entnommene Proben wurden im Commercial Generic Bioprocessing Apparatus (CGBA) eingefroren.

Im Rahmen der Forschungen im Komplex ADVanced AStroCulture (ADVASC) wurden Sojabohnen von der Aussaat bis zur Ernte neuer Samen gezüchtet. Das Saatgut wurde anschließend auf Veränderungen in seiner chemischen Zusammensetzung untersucht. Gleichzeitig sollte die Apparatur ihre Eignung für den Anbau weiterer Feldfrüchte unter Beweis stellen.

Beim Experiment Rastenija 2 wurden Salatpflanzen im LADA-Gewächshaus gezogen. Salat könnte ein wichtiger Vitaminlieferant im Weltraum sein. Von Interesse war auch hier der Einfluss der Schwerelosigkeit auf Wachstum und Entwicklung der Pflanzen. Untersucht wurden aber auch die Funktionalität des Gewächshauses, die Widerstandsfähigkeit und die Anpassung an die außergewöhnlichen Bedingungen im Weltraum (Mikrogravitation, Strahlung) und die Ethylenkonzentration im russischen Segment der ISS.

Im Rahmen des Experimentes Biopsy wurde den Raumfahrern vor und nach dem Flug Gewebe aus der Wadenmuskulatur entnommen. Dadurch lassen sich die Auswirkungen eines Aufenthaltes in der Schwerelosigkeit besonders genau untersuchen.

Selbstverständlich wurde eine Vielzahl laufender Experimente fortgeführt. Dazu gehörten die Untersuchung von Veränderungen der Lungenfunktion (Pulmonary Functions in Flight), das Ausfüllen von Fragebögen zur Zusammenarbeit innerhalb der Crew und mit dem Bodenpersonal (Crew Interaction), die Beobachtung natürlicher und vom Menschen verursachter Phänomene auf der Erde und in der Erdatmosphäre (Crew Earth Observation, Uragan, Molnija SM), die Messung der Strahlenbelastung innerhalb und außerhalb der Station (EVA Radiation Monitoring, BraDoz), die Erfassung von minimalen Beschleunigungen, die durch Bewegungen der Raumfahrer, Bahnmanöver oder Kopplungen verursacht werden (MAMS, SAMS, Izgib), Studien zum erhöhten Nierensteinrisiko (Renal Stone Risk) sowie zum Muskel- und Knochenverlust bei Langzeitaufenthalten im Weltraum (Bone Loss, Profilaktika, MION, Isokinez, Tendometrija), Auswirkungen der Schwerelosigkeit auf den Venen-Arterien-Reflex (Xenon 1), die Analyse von Triebwerksabgasen und die Dynamik von Partikeln der Triebwerksdüsen (Relaksatsija, Kromka), die Volumenbestimmung intra- und interzellulärer Körperflüssigkeiten (Sprut MBI), die Untersuchung gesundheitlich bedeutsamer Veränderungen im Mundraum (Paradont), die Überprüfung der Effizienz von Medikamenten (Farma), die Aufzeichnung von Veränderungen der Herzaktivität bei Belastung (Kardio-ODNT), die Erarbeitung von Vorhersagen für Strahlenbelastungen (Prognoz), die Dokumentation bioproduktiver Zonen der Weltmeere (Diatomeja), die Abschätzung der zu erwartenden Erosion der Außenhaut der Station (Meteoroid), die Messung der verschiedenen Bahnparameter der Station (Tenzor, Vektor T), die Bestimmung langfristiger Formveränderungen der Station (Priviazka), die Messung magnetischer Interferenzen innerhalb der Station und deren Einfluss auf laufende Experimente (Iskazhenije), das Verhalten von Partikelwolken in dünnen Plasmen (Plasma Kristall Experiment), die Erprobung eines kommerziellen, globalen Zeit-Systems (Global Time System), die Produktion einer Vielzahl sehr reiner Protein- und Zeolitkristalle (Protein Crystal Growth-Single Thermal Enclosure System DCAM / PCAM, Zeolite Crystal Growth) oder die Registrierung von Partikeleinschlägen und deren Auswirkungen auf verschiedene Testmaterialien (HPAC, SEED).

Am 24. Juni 2002 wurde Express-Rack 2 mit dem Zeolite Crystal Growth Experiment nach dem Austausch einer Festplatte im Steuerungscomputer reaktiviert. Zeolite sind wabenförmige Kristalle, die in ihrem Inneren Flüssigkeiten oder Gase einschließen, die sie bei Erwärmung oder Drucksenkung wieder abgeben. In der Schwerelosigkeit hergestellte Zeolite sind größer und reiner als irdische. Um den Einfluss von Störungen so gering wie möglich zu halten, ist der Schmelzofen auf einer schwingungsgedämpften Plattform ARIS montiert. Die erste Versuchsserie dauerte 15 Tage.

Ebenfalls zum Programm gehörten Forschungen zur Interaktion der Crewmitglieder, Lungenfunktionstests (PuFF), das tägliche Fitnesstraining der Raumfahrer mit Expandern, auf dem Ergometer oder dem Laufband sowie die Beobachtung und Dokumentation natürlicher und vom Menschen verursachter Phänomene auf der Erde (Crew Earth Observation). Beobachtungsziele waren unter anderem Vegetationszonen in Somalia, das Amazonas-Delta, Riffe und Lagunen des Tuamotu-Archipels, die Luftqualität über Italien, Andengletscher, Eisberge im St.-Lawrence-Strom sowie Großfeuer in Arizona und Colorado.

Während ihres Aufenthaltes an Bord der ISS führte die Crew der Expedition 5 folgende wissenschaftlichen Experimente durch (vollständige Auflistung):
ADVASC (Advanced Astroculture),
ARISS (Amateur Radio on the International Space Station),
Biopsy (Effect of Prolonged Space Flight on Human Skeletal Muscle),
Biorisk (Influence of Factors of the Space Environment on the Condition of the System of Microorganisms-Hosts Relating to the Problem of Environmental Safety of Flight Techniques and Planetary Quarantine),
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),
CardioRespir (Cardiorespiratory Adaptation to the Space Environment),
CEO (Crew Earth Observations,
Clinical Nutrition Assessment (Clinical Nutrition Assessment of ISS Astronauts, SMO-016E),
Diatomeya (Stability of Geographical Position and Configuration of Borders of Bioproductive Water Zones of the World Oceans, Observations by Orbition Station Crews),
EarthKAM (Earth Knowledge Acquired by Middle School Students),
Environmental Monitoring (Environmental Monitoring of the International Space Station),
EPO (Education Payload Operations),
Epstein-Barr (Space Flight Induced Reactivation of Latent Epstein-Barr Virus),
EVARM (A Study of Radiation Doses Experienced by Astronauts in EVA),
Farma (Characteristics of Pharmacological Responses (absorption, distribution and elimination of acetominophene) in Long Duration Space Flight),
Identifikatsia (Identification of the Sources of Dynamic Loads on ISS),
Inflight Education Downlinks (International Space Station Inflight Education Downlinks),
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)),
Kromka (Verification of the Effectiveness of Devices for the Protection of the Exterior Surface of ISS from Contaminants Deposited by Pulsed Cycling of Liquid-Jet),
Latent Virus (Incidence of Latent Virus Shedding During Space Flight),
MEPS (Microencapsulation Electrostatic Processing System),
Meteoroid (Recording Meteoroidal and Technogenic Particles on the External Surface of the Service Module of the Russian Segment of ISS),
MISSE-1 and 2 (Materials International Space Station Experiment - 1 and 2),
Mobility (Promoting Sensorimotor Response Generalizability: A Countermeasure to Mitigate Locomotor Dysfunction After Long-Duration Space Flight),
Molniya-SM (Investigation of Lightning Discharges in the Earth's Atmosphere and Lower Ionosphere),
Paradont (Condition of Peridontal Tissues in Space Flight),
PCG-STES-IDQC (Protein Crystal Growth-Single Locker Thermal Enclosure System-Improved Diffraction Quality of Crystals),
PCG-STES-IMP (Protein Crystal Growth-Single Locker Thermal Enclosure System-Crystallization of the Integral Membrane Protein Using Microgravity),
PCG-STES-MM (Protein Crystal Growth-Single Locker Thermal Enclosure System-Synchrotron Based Mosaicity Measurements of Crystal Quality and Theoretical Modeling),
PCG-STES-MMTP (Protein Crystal Growth-Single Locker Thermal Enclosure System-Crystallization of the Mitochondrial Metabolite Transport Proteins),
PCG-STES-RDP (Protein Crystal Growth-Single Locker Thermal Enclosure System-Engineering a Ribozyme for Diffraction Properties),
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),
PFMI (Toward Understanding Pore Formation and Mobility During Controlled Directional Solidification in a Microgravity Environment),
PGBA (Plant Generic Bioprocessing Apparatus),
Plasma Crystal (Dusty and Liquid Plasma Crystals in Conditions of Microgravity),
Platan (Search for Low Energy Heavy Particles of Solar and Galactic Origin),
Privyazka (Development of High Precision Orientation of Scientific Devices in Space with Reports of Deformation of the ISS Hull),
Profilaktika (Mechanisms of Action and Influence, and Effectiveness of Various Methods of Phrophylaxis Directed Toward Prevention of Disturbances of the Human Locomotion System in Weightlessness),
Prognoz (Development of a Method of Operational Prediction of Work Load on Crew Piloting Objectives),
PuFF (The Effects of EVA and Long-Term Exposure to Microgravity on Pulmonary Function),
Pulse (Vegatative (Autonomic) Regulation of the Cardio-Respiratory System of Humans in Conditions of Weightlessness),
Rastenia (Growth and Development of Higher Plants through Multiple Generations),
Relaksatia (Processes of Relaxation in the Ultraviolet Band Spectrum by High Velocity Interaction of Exhaust Products on ISS),
Renal Stone (Renal Stone Risk During Spaceflight: Assessment and Countermeasure Validation),
SKR (Skorpion: Development and Acquisition of Multifunctional Control-Measurement Device for Controlling the Environment of Scientific Experiments Inside a Pressurized Station),
Sprut-MBI (Determination of Intracellular and Extracellular Fluid Volume in Humans in Space Flight),
StelSys (StelSys Liver Cell Function Research),
Subregional Bone (Subregional Assessment of Bone Loss in the Axial Skeleton in Long-term Space Flight),
SUBSA (Solidification Using a Baffle in Sealed Ampoules),
Tenzor (Definition of Dynamic Characteristics of ISS),
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),
Xenon1 (Effect of Microgravity on the Peripheral Subcutaneous Veno-Arteriolar Reflex in Humans),
ZCG (Zeolite Crystal Growth).

Aufbau der ISS

Animation Aufbau (externer Link)

Fotos / Zeichnungen

 

mehr Fotos Erdbeobachtung


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Letztes Update am 05. Juli 2014.