ISS: Expedition 6

Start von Cape Canaveral (KSC); Landung 460 km südwestlich des vorgesehenen Landegebietes in Kasachstan (49° 37' 48'' N, 61° 20' 36'' O).

Nach zweitägigem Alleinflug koppelte die Endeavour am 25. November 2002 an die Raumstation ISS an. Es folgte die Ablösung der bisherigen ISS-Besatzung. STS-113 lieferte, neben neuen Experimenten, das dritte Gitterelement zur Internationalen Raumstation (ISS). Die mit Radiatoren ausgestattete P1-Aluminiumstruktur ist 13,7 Meter lang, 4,0 Meter hoch und 4,6 Meter breit. Seine Masse beträgt 12,5 Tonnen. P1 wurde an dem von STS-110 gelieferten Zentralsegment S0 montiert und ist nahezu identisch mit dem S1-Strukturelement, das mit STS-112 zur Station gebracht wurde. Insgesamt wurden drei Außenbordtätigkeiten durchgeführt, während die Endeavour mit der ISS verbunden war.

Es wurden 19 Experimente auf unterschiedlichen wissenschaftlichen Gebieten durchgeführt.

Die erste EVA durch Kenneth Bowersox und Donald Pettit wurde am 15. Januar 2003 (6h 51m) unternommen. Dabei wurden weitere Arbeiten zur Ausstattung und Aktivierung der neuesten ISS-Komponente, des P1-Trägers und Umsetzen einer Werkzeugbox ausgeführt.

Die zweite und letzte EVA durch Kenneth Bowersox und Donald Pettit erfolgte am 08. April 2003 (6h 26m). Dabei wurden Stromkabel neu konfiguriert, die einen Stabilisatorkreisel (Gyroskop) der Raumstation versorgen. Außerdem wurden Unterhaltungsarbeiten am Kühlsystem der Station durchgeführt und die Beleuchtung auf eines der CETA-Carts verbessert.

Neu auf der ISS war das Experiment Investigating the Structure of Paramagnetic Aggregates from Colloidal Emulsions (InSPACE). Hierbei wurden erstmals Daten über das Verhalten magnetischer Partikel in magnetorheologischen Flüssigkeiten in der Schwerelosigkeit gesammelt. Derartige Flüssigkeiten sind vollkommen neu. Sie erlauben durch das Anlegen äußerer Magnetfelder geräuschlose und nahezu verzögerungsfreie Bewegungen in mechanischen Systemen. Welche Auswirkungen schnell wechselnde Magnetfelder auf die Verteilung der magnetischen Partikel haben, war Hauptgegenstand der Untersuchungen. Magnetisch steuerbare Flüssigkeiten könnten in Zukunft bei Brems-, Kupplungs- und Dämpfungssystemen oder in der Robotik angewendet werden. Das zweite neue Experiment untersuchte die Vergröberung von Partikeln in verschiedenen Materialien, die allgemein als Materialermüdung bekannt ist. Sind in einer Verbindung Partikel unterschiedlicher Größen vorhanden, so geben die kleineren Partikel Atome an die größeren ab. Dadurch verringert sich die Festigkeit des Materials. Dies ist beispielsweise bei Turbinenschaufeln so. Aber auch aus dem Alltag sind solche Effekte bekannt, so bei der Kondensation von Tröpfchen aus Wasserdampf in der Atmosphäre (Wolkenbildung). Beim Experiment Coarsening in Solid-Liquid-Mixtures 2 (CSLM 2) wurde die Kinetik wachsender Zink-Partikel in einer Blei-Zink-Matrix unter Mikrogravitation untersucht. Beide Experimente wurden in der Microgravity Science Glovebox durchgeführt und konnten daher erst nach deren Reparatur aktiviert werden.

Kenneth Bowersox nahm während der gesamten Mission am Experiment Foot/Ground Reaction Forces During Space Flight (FOOT) teil. Dabei wurden Veränderungen an Knochen und Muskeln im unteren Bereich des Körpers und an den Beinen gemessen. Dazu trug der Astronaut tagsüber eine spezielle Hose (LEPS - Lower Extremity Monitoring Suit), in der zwanzig sorgfältig platzierte Sensoren untergebracht sind sowie eine Sensorbinde an einem Oberarm. Mit den Sensoren wurden die elektrische Muskelaktivität, Beugungswinkel an Hüft-, Knie- und Fußgelenken sowie die Andruckkraft der Füße gemessen und über in den Anzug eingearbeitete Leitungen zu einem Speicher übertragen (max. 14 Stunden). Mit der zusätzlichen Armbinde wurden Vergleiche in der Belastung von Armen und Beinen ermöglicht. Außerdem wurden Messungen zur Stärke von Knochen und Muskeln vor und nach dem Raumflug auf der Erde vorgenommen.

Bei PCG-STES (Protein Crystal Growth - Single Thermal Enclosure System) kam der Probenbehälter 10 zum Einsatz. Er enthielt 81 verschiedene Kammern, in denen individuelle Experimente mit verschiedenen Proteinen abliefen. Endprodukt der etwa viermonatigen Kristallisationsphase sind extrem große, reine und fehlerarme Kristalle, die sich besonders gut zur Analyse mittels Neutronenbeugung eignen. Diesmal gehörten Albumin, Apoferritin, Ferritin, Glucoseisomerase, Glucocerebrosidase und Cytochrom P450 zu den verwendeten Substanzen. Ein neuer Probenbehälter kam auch beim Zeolite Crystal Growth Experiment (ZCG) zum Einsatz. Von besonderem Interesse ist für die Forscher die Eignung der wabenartigen Hohlkristalle zur Speicherung von Wasserstoff, einem Energieträger der Zukunft.

Eine ganze Reihe interessanter Untersuchungen wurden auch von dieser Besatzung weiter geführt. Beim Experiment Rastenija 2 wurden Salatpflanzen im LADA-Gewächshaus gezogen. Salat könnte ein wichtiger Vitaminlieferant im Weltraum sein. Von Interesse ist auch hier der Einfluss der Schwerelosigkeit auf Wachstum und Entwicklung der Pflanzen. Untersucht werden 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 Muskelveränderungen durch einen längeren Aufenthalt in der Schwerelosigkeit genauer feststellen. Bei Mobility wurden Tests vorgenommen, mit denen man herausfinden kann, wie ein körperliches Training während des Raumfluges gestaltet werden muss, um die Wiederanpassung an die Schwerkraft zu erleichtern. Gearbeitet wurde dabei vor allem mit dem Laufband. Etwa 90% aller Erwachsenen tragen den Epstein-Barr-Virus (EBV) in ihrem Körper. Normalerweise bleibt er inaktiv. In der Schwerelosigkeit reaktiviert er sich jedoch oft und kann zu Beeinträchtigungen führen. Über Blut- und Urinproben will man dem Mechanismus dieser Reaktivierung auf die Schliche kommen. Biorisk und Biodegradatsija hatten den Einfluss des Weltraumes auf die Lebensfähigkeit von Bakterien und Pilzen als Untersuchungsgegenstand. Zum einen lagern sich Bakterien- und Pilzkolonien an unzugänglichen Stellen an und können dort langfristig Materialschäden verursachen. Zum anderen sind sie ein natürlicher Bestandteil unserer Umwelt und oftmals unverzichtbar. Von Interesse ist für die Forscher der Einfluss der Sonnenaktivität auf Modifikationen und Mutationen sowie die Entwicklung von Resistenzen und Aggressivität. Gleichzeitig sollte aber auch abgeschätzt werden, inwiefern nützliche Bakterien bei einem längeren Aufenthalt im Weltraum lebensfähig bleiben. Bei Pulse wurde die autonome Regulation des kardiorespiratorischen Systems bei längeren Aufenthalten in der Schwerelosigkeit erforscht. Dazu wurden Elektrokardiogramm, Sphygmogramm (Pulsfrequenz), Pneumotachogramm (Atemfrequenz), Pumpvolumen und Atemvolumen aufgezeichnet. Ein weiteres Experiment diente der Erprobung des multifunktionalen Gerätekomplexes Skorpion zur automatischen Erfassung der wichtigsten Umgebungsparameter in der Station. Dazu gehören Beschleunigungswerte, elektromagnetische Felder, Strahlungswerte und klimatische Bedingungen (Temperatur, Luftdruck, Luftzusammensetzung, Luftfeuchtigkeit). Außenbords angebracht ist das Experiment Platan. Die Apparatur war mehrere Monate im Einsatz und soll langsame Eisenkerne solaren oder galaktischen Ursprungs mit Energien von 30 bis 200 MeV sowie Mikropatikel in der Umgebung der Station erfassen. Zu den fortgeführten Experimenten gehörten auch die Untersuchung von Veränderungen der Lungenfunktion (PuFF - 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, EarthKAM), 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) sowie zum Muskel- und Knochenverlust bei Langzeitaufenthalten im Weltraum (Bone Loss, Profilaktika), die Analyse von Triebwerksabgasen und die Dynamik von Partikeln der Triebwerksdüsen (Relaksatsija, Kromka), 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), die Erprobung eines kommerziellen, globalen Zeit-Systems (GTS) oder die Registrierung von Partikeleinschlägen und deren Auswirkungen auf verschiedene Testmaterialien (HPAC, SEED, MISSE).

In den ersten Wochen waren die drei Raumfahrer in erster Linie damit beschäftigt, laufende Experimente zu kontrollieren, turnusmäßige Wartungsarbeiten auszuführen und neue Materialien geordnet unterzubringen. Außerdem wurde ein weiterer Reparaturversuch am Sauerstofferzeuger Elektron im Modul Swesda unternommen. Die ersten medizinischen Untersuchungen im Rahmen der Experimente FOOT, Renal Stone, PuFF und GASMAP wurden Anfang Dezember durchgeführt. Dabei wurden Blut- und Urinproben genommen sowie Lungenvolumen und -funktion (Gasaustausch) gemessen. Im Rahmen der Erderkundung wurden u. a. Vulkane in Mexiko und Guatemala, Inselregionen (Kuba, Hawaii, Bounty Island, Mali), Korallenriffe vor Yukatan, Luftverunreinigungen durch Großstädte und Staubwolken über afrikanischen Wüstengebieten beobachtet und fotografiert. Am 17. Dezember 2002 begann die Arbeit mit dem Experiment Zeolite Crystal Growth. Außerdem wurden mit dem Stationsmanipulator mehrere Trainingseinheiten absolviert. In der Human Research Facility wurde eine Festplatte getauscht und damit auch gleich die Software auf den neuesten Stand gebracht. Außerdem wurde der Einsatz eines neuen, schnelleren Datenrekorders vorbereitet (HCOR - High-Rate Communications Outage Recorder). Wenn die Station keinen Funkkontakt zu einer Bodenstation oder zu einem Relaissatelliten hat, werden die in dieser Zeit anfallenden Daten auf diesem Rekorder zwischen gespeichert. Durch Stoßen gegen die Wände verursachten die Raumfahrer kurzzeitige Störungen der Mikrogravitation, deren Werte mit verschiedenen Messaparaturen erfasst wurden. Budarin arbeitete an einem Pflanzenwachstumsexperiment im LADA-Gewächshaus und an der Rekonfiguration des automatischen Radar- und Kopplungssystems Kurs. Kurz vor Weihnachten wurde die Station für drei Tage in eine Position gebracht, in der die Steuerbordseite in Flugrichtung wies. Dadurch sollte eine Abkühlung in einigen Bereichen der Station erreicht werden.

Während ihres Aufenthaltes an Bord der ISS führte die Crew der Expedition 6 folgende wissenschaftlichen Experimente durch (vollständige Auflistung):
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),
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),
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),
Foot (Foot Reaction Forces During Space Flight),
Identifikatsia (Identification of the Sources of Dynamic Loads on ISS),
Inflight Education Downlinks (International Space Station Inflight Education Downlinks),
InSPACE (Investigating the Structure of Paramagnetic Aggregates from Colloidal Emulsions),
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),
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-MS (Protein Crystal Growth-Single Locker Thermal Enclosure System - Crystal Growth Model System for Material Science),
PCG-STES-RGE (Protein Crystal Growth-Single Locker Thermal Enclosure System-Regulation of Gene Expression),
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),
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),
Saturday Morning Science (Science of Opportunity),
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),
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),
ZCG (Zeolite Crystal Growth).

Ursprünglich sollte diese Stammbesatzung rund vier Monate, also bis März 2003, im All bleiben und von STS-114 abgeholt werden. Nach der Columbia-Katastrophe wurde der Flugplan geändert und die Mannschaft musste bis Anfang Mai an Bord der Raumstation bleiben, um das mit dem Raumschiff Sojus TMA-1 zu landen. Da eine erhebliche Unterbrechung der Shuttle-Flüge abzusehen war, wurde die Versorgung der Raumstation ausschließlich auf Sojus- und Progress-Flüge umgestellt.

Die Ablösungscrew, die mit Sojus TMA-2 zur ISS flog, bestand nach der Columbia-Katastrophe diesmal nur aus zwei Mitgliedern. Die abschließende Landung der sechsten Stammbesatzung verlief weitaus dramatischer als geplant. Die erstmals für eine Landung eingesetzte Kapsel Sojus TMA-1 führte aufgrund eines Computer-Fehlers statt einer aerodynamisch gesteuerten eine ballistische Landung durch. Dadurch war die Crew einer erheblichen Belastung ausgesetzt (bis 8 g) und die Kapsel ging 460 km vom eigentlichen Zielort nördlich des Aral-Sees nieder. Anschließend funktionierte der Funkkontakt nicht, so dass die Crew erst nach etwa vier Stunden geborgen werden konnte. Hieß es aber zunächst, dass die Crew wohlbehalten sei und lediglich Donald Pettit mit den Auswirkungen der Schwerkraft zu kämpfen hatte, stellte sich später heraus, dass eben Donald Pettit sich schwer an der Schulter verletzt hatte.