Auch am Boden spannend: die Mission „Horizons“

Der deutsche Astronaut Alexander Gerst ist zum zweiten Mal auf der Inter­nationalen Raum­station ISS. Ein halbes Jahr lang wird er im Welt­raum leben und arbeiten. In der spektakulären Lang­zeit­mission stecken aufwendige Vorbereitungen am Boden.

Volker Schmid ist Missionsmanager beim DLR-Raumfahrtmanagement in Bonn. Von dort aus verantwortet er die Organisation der Mission „Horizons“.
Volker Schmid ist Missionsmanager beim DLR-Raumfahrtmanagement in Bonn. Von dort aus verantwortet er die Organisation der Mission „Horizons“. © DLR/Sebastian Mölleken

Diese Spannung, wenn die Experimente zum ersten Mal im Weltraum installiert und eingeschaltet werden, ist kaum zu toppen. „Wenn alles funktioniert, entlädt sich diese Anspannung in Zufrieden­heit, Stolz und einem Glücks­gefühl, das sich nicht mit Gold aufwiegen lässt“, erklärt Volker Schmid. Als die Sojus-Rakete vom Welt­raum­bahnhof Baikonur in Kasachstan abhob, lag hinter dem Raumfahrt­ingenieur eine aufregende Zeit. Von dort ist Alexander Gerst am 6. Juni für die ESA-Mission „Horizons“ zur ISS gestartet. Ab 3. Oktober soll er als erster deutscher Astronaut das Kommando über die Raumstation über­nehmen. Die Berichte, Fotos und Eindrücke seiner „Forschungs­reise“ in 400 Kilometern Höhe werden in den nächsten Monaten viel Aufmerk­samkeit erregen. Höchste Zeit zu beleuchten, wer „Horizons“ mit viel Know-how und Engagement mit vorangetrieben hat.

Für die Öffentlichkeit soll bei einer solchen Mission auch erkennbar werden, was die Forschung auf der ISS für unsere Gesellschaft bringt.
Volker Schmid, Missions­manager im Raumfahrtmanagement des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR)

Volker Schmid ist Missions­manager im Raumfahrtmanagement des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Bonn. Dort werden alle deutschen Beiträge zur Raumstation im Auftrag der Bundes­regierung und in Abstimmung mit den inter­nationalen ISS-Partnern koordiniert und gesteuert. Zusätzlich zum Nutzungs­programm der ESA, an dem Deutschland den größten Anteil hat, gibt es für jede Mission noch nationale Beistellungen. Seit September 2015 hat Volker Schmid die Vorbereitungen dafür mit dem DLR-Team von „Horizons“ vorangetrieben. Die ersten Über­legungen zur inhaltlichen Ausrichtung, zum Missions­profil und den Botschaften liefen innerhalb seiner ISS-Fachgruppe, zu der Kolleginnen und Kollegen aus den Fachbereichen Material­wissenschaften, Atmosphären­wissen­schaften und Geoinformatik gehören. Neben dem DLR-Presse­sprecher waren auch Fach­programm­leiter sowie Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter aus anderen Abteilungen einbezogen. Unter der Leitung von Volker Schmid sind die verschiedenen Ideen für den nationalen Beitrag der Mission zusammen­geführt worden. „Sie muss hoch­karätige Inhalte für alle Beteiligten bieten – für ESA, DLR, den Astronauten und die wissenschaftlichen Teams, aber natürlich auch für Schüler und Studentinnen, schließlich ist die Nachwuchs­förderung ein wichtiges Ziel des DLR“, erklärt der Ingenieur der Luft- und Raumfahrt­technik. „Für die Öffentlich­keit soll bei einer solchen Mission auch erkennbar werden, was die Forschung auf der ISS für unsere Gesellschaft bringt.“ Mit der Umsetzung ihrer Ideen konnte seine Fachgruppe etwa zwei Jahre vor der Mission beginnen.

Der Missions­manager ist das „Gesicht der Mission“ am Boden

Allein die Zahl der Mitwirkenden auf ESA-Seite schätzt Volker Schmid auf rund 500, dazu kommen ungefähr 500 weitere vom DLR, den Teams der beteiligten Universitäten und Industrie­unter­nehmen. Gemeinsam schreiben sie ein Stück Raum­fahrt­geschichte. „Die Vorbereitungen sind sehr heraus­fordernd, aber man möchte hinterher keine Minute von diesem Spirit missen“, bekennt er. „Das Team ist das Wichtigste, es kommt auf jeden Einzelnen an.“ Seine Job­beschreibung liest sich ungefähr so: Team­leiter, Projekt­manager, Sach­bearbeiter, Motivations­coach, Diplomat, Dirigent, Verkäufer, Blitz­ableiter – und manchmal vieles gleich­zeitig. „Vor allem geht es darum, verschiedene Interessen unter einen Hut zu bringen und Probleme schnell und effizient zu lösen, um Abliefer­zeitpunkte und den Starttermin einhalten zu können“, sagt Volker Schmid, der eine hoch­motivierte, missions­erprobte Mannschaft hinter sich hat. Sie arbeiten an der Schnitt­stelle zwischen den Teams von DLR, Industrie, Wissenschaft und der Missions­direktion der ESA.

Neben häufigen internen Besprechungen im DLR wurden alle zwei Monate bei gemeinsamen Treffen mit dem ESA-Team die Fortschritte der für „Horizons“ ausgewählten Forschungs­projekte abgeglichen. Bei Schwierig­keiten – wenn zum Beispiel Dead­lines nicht eingehalten werden konnten, Lieferprobleme den Fortschritt behinderten oder sich nötige Tests verzögerten, weil Prüf­geräte ander­weitig belegt waren – hat Volker Schmid mit seinem Team überlegt, wie sie diese Hindernisse ausräumen könnten. Selten kommt es vor, dass dies nicht gelingt und ein Projekt von der Mission gestrichen werden muss. Jedes Experiment hat schließlich hohe Anforderungen hinsichtlich seines technischen Reifegrads, der Flug­sicherheit und Flug­tauglichkeit zu erfüllen.

Künstliche Intelligenz im Weltraum

Mit vereinten Kräften ist in den letzten zwei Jahren ein deutscher Missions­beitrag entstanden, der beeindruckt: Wissen­schaftlerinnen und Wissen­schaftler von Universitäten, Forschungs­einrichtungen und Industrie­unter­nehmen haben 48 Experimente zum ESA-Programm beigesteuert. Allein 20 davon kommen vom DLR. Thematisch reicht die Band­breite von biologischen und medizinischen Experimenten bis zu physikalischen und material­wissenschaftlichen Versuchen. Außerdem gibt es Schüler- und Studenten­wettbewerbe, Mitmach­experimente und eine „Zeitkapsel“ mit einem Daten­träger voller Schüler­wünsche sowie Alltags­fotos von heute, die erst in 50 Jahren wieder geöffnet wird.

CIMON soll den Weg für ein künftiges, voll operationelles System ebnen.
Volker Schmid, Missions­manager im Raumfahrtmanagement des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR)

Ein besonders spannendes Projekt der „Horizons“-Mission ist CIMON (Crew Interactive Mobile CompanioN), das Volker Schmids Teamkollege Dr. Christian Karrasch koordiniert. Das Experiment soll ein kleines, mobiles Assistenzsystem demonstrieren, das in einigen Jahren Astronauten beim Alltag auf der ISS unterstützen könnte. Dabei ist weltweit erstmals eine künstliche Intelligenz (KI) im Weltraum im Einsatz. An dem Experiment arbeitet ein inter­disziplinäres Team aus rund 60 Spezialisten von Airbus Defence and Space, IBM, DLR und der Ludwig-Maximilians-Universität München zusammen. CIMON ist sprach­gesteuert und auf die Erkennung von Alexander Gerst ausgerichtet. Mit diesem ersten Schritt zu einem intelligenten Roboter bewegt sich das wissen­schaftliche Team an der Schwelle des technisch Machbaren. „CIMON soll den Weg für ein künftiges, voll operationelles System ebnen“, schwärmt Volker Schmid. „Wir sind alle sehr gespannt, wie dieses Highlight-Experiment läuft.“

Last Minute Action für CIMON

Auch bei CIMON waren Hürden zu überwinden: Dem Entwicklungsteam fehlte die Zeit, um die nötigen Batterien für das Experiment zu qualifizieren. Wie alle Komponenten für die Raumfahrt müssen Batterie­systeme extrem sicher und zuverlässig funktionieren. Bei einem Kurz­schluss besteht Brand­gefahr – und Feuer ist eines der größten Sicherheits­risiken im All. Vor ihrem Einsatz werden Batterien daher im Labor und an Prüfständen aufwendig und kostenintensiv getestet. Als dies nicht mehr möglich war, konnte das Raumfahrt­management-Team aushandeln, dass Alexander Gerst drei Sets zu je zwei Batterien eines US-amerikanischen Experiments nutzen darf. Diese Batterien waren nach entsprechenden Tests bereits qualifiziert und auf der ISS im Einsatz. Dafür wurde ein ESA-Agreement abgeschlossen, das Details und Verantwortlichkeiten dieser Kooperation genau regelt. CIMON schien recht­zeitig flug­sicher – bis ein weiteres Problem auftauchte. Da das Assistenzsystem nun mit zwei statt wie ursprünglich geplant nur mit einer Batterie betrieben werden soll, mussten nachträglich zwei Dioden eingelötet werden. Sie verhindern, dass die beiden Batterien sich bei unterschiedlichen Lade­zuständen gegen­seitig aufladen, wodurch gefährliche Wärme entstehen würde.

Bei den Dioden handelt es sich zwar um winzige Bauteile. Dennoch bedeutet eine solche technische Änderung eine Vielzahl weiterer Tests, und zwar zunächst an einem baugleichen Boden­modell des Experiments. „In Übereinkunft mit DLR und ESA Safety haben wir nach der erfolgreichen Erprobung entschieden, die Modifikation am Weltraum­modell durchzuführen“, erklärt Projekt­leiter Christian Karrasch. „Das war wenige Tage vor dem Transport des Experiments zur Startrampe, wo wir keine Änderungen mehr vornehmen können.“ In einem abgestuften Vorgehen folgten weitere Funktions­tests, um das Risiko zu minimieren. Das letzte „Go“ für diesen Eingriff lag bei Missionsmanager Volker Schmid. Kurz darauf wurde das Experiment in die USA und von dort auf die ISS gebracht. Im Kontrollzentrum am Boden hat seit dem Raketen­start in Baikonur das ESA Operations Team übernommen. Für Raumfahrt­ingenieur Volker Schmid rücken jetzt andere Aspekte in den Vordergrund: zum Beispiel, die Öffentlichkeits­arbeit für „Horizons“ zu unterstützen – und sich schon Gedanken über die nächste astronautische Mission zu machen.

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Dieser Artikel ist in der Sonderveröffentlichung „Forschungswelten: Interdisziplinarität“ am 05.07.2018 in DIE ZEIT erschienen.

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