ISS und Horizons. Die ISS und die Mission Horizons von Alexander Gerst. Freya Scheffler-Kayser DLR RD-RM

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1 DLR.de Folie 1 ISS und Horizons Freya Scheffler-Kayser 26. Februar 2018 ISS und Horizons Die ISS und die Mission Horizons von Alexander Gerst Freya Scheffler-Kayser DLR RD-RM

2 DLR.de Folie 2 ISS - Exploration Scheffler-Kayser 26. April 2016 ISS-Historie Anfang der 1980er Jahre planten die Supermächte USA und UdSSR je eine große Raumstation: Freedom (USA) Mir 2 (UdSSR) Finanzielle Zwänge führten in den USA zur Kooperation mit Japan und Europa. Der Fall des Eisernen Vorhangs ermöglichte die Kooperation auch im Weltall: 1993 Verschmelzung der beiden Projekte zur International Space Station ISS ISS-Aufbau startete im November 1998 und dauerte bis Juni Auch jetzt kamen/kommen noch neue Elemente dazu: entfaltbares Modul der US-Firma Bigelow (Frühjahr 2016) zusätzlicher US-Dockingport (Sommer 2016) neues russisches Forschungsmodul MLM (Ende 2018) zwei weitere russische Module (2018) Die technischen Systeme der ISS sind derzeit für einen Betrieb bis 2028 zertifiziert.

3 DLR.de Folie 3 ISS - Exploration Scheffler-Kayser 26. April 2016 Die ISS als internationales Kooperationsprojekt 17 Länder im ISS-Programm: USA, Russland, Japan, Kanada, Europa (Belgien, Dänemark, Deutschland, Frankreich, Italien, Niederlande, Norwegen, Schweden, Schweiz, Spanien, Großbritannien, Portugal, Rumänien) über 160 Flüge zur ISS 260 Astronauten aus 18 Ländern (~12/Jahr): USA, Russland, Japan, Kanada, Italien, Frankreich, Deutschland, Belgien, Niederlande, Schweden, Vereinigte Königreich, Brasilien, Dänemark, Kasachstan, Malaysia, Südafrika, Südkorea, Spanien Ca Experimente von >3.300 Wissenschaftlern aus 101 Ländern! davon ca. 600 ESA Experimente, ~ 50% mit D ; (Quelle Nasa: ISS Utilisation Statistics Increment 0 bis 54; April 2017)

4 > Vortrag > Autor Dokumentname > Datum Folie 4

5 Folie 5 > ISS Exploration > Scheffler-Kayser > 30. April 2015 ISS - eine einzigartige Umgebung - größtes Kooperationsprojekt der Menschheit Umlaufbahn ~ 400 km Bahnhöhe km/h 90 Minuten pro Orbit überfliegt 85% der Erdoberfläche mit 95% der Erdbevölkerung -RUSSIA -US PORT Truss US PORT Truss Attachment Sites Weltraumumgebung Mikrogravitation (Schwerelos) Kosmische Strahlung Vakuum Extreme Temperaturunterschiede ISS-Nutzungskonzept 6 Astronauten permanent seit ab 2018 Multidisziplinär einsetzbare Labore Externe Plattformen Austausch- und rückführbare Nutzlasten US -US Starboard Truss Attachment Sites Truss -Attachment Sites EXTERNAL -EXTERN PAYLOAD FACILITY AL PAYLOA D -Attachment Sites DESTINY -DESTI NY COLUMBUS -COLUMB US KIBO -KIB O Japanese Exposure -Japanes Facility e Exposure 2014: Preis Westfälischer Frieden an die Astronauten der ISS FACILITY

6 DLR.de Folie 6 Die Mission Blue Dot Leben und Forschen auf der ISS Johannes Weppler 20. Oktober 2014 Die ISS-Logistikflotte Crew Sojus (RUS) Space Shuttle (USA) (außer Dienst) Boeing CST-100 SpaceX Dragon V2 kommerziell (in Vorbereitung) Fracht Progress (RUS) ATV (ESA) (außer Dienst) HTV (JPN) SpaceX Dragon (USA) OrbitalATK Cygnus (USA) kommerziell

7 DLR.de Folie 7 ISS - Exploration Scheffler-Kayser 30. April 2015 Deutschlands Beteiligung an der ISS Deutsche Forschung auf der ISS seit März 2001 Columbus-Labor (seit Februar 2008 im Orbit) Columbus-Kontrollzentrum in Oberpfaffenhofen MUSC (DLR Köln-Porz): Eins von acht Nutzer-Zentren zur Unterstützung der Experimentatoren ATV = Automated Transfer Vehicle Jules Verne 2008 Johannes Kepler 2011 Eduardo Amaldi 2012 Albert Einstein 2013 George Lemaître 2014 ATV-Weiterentwicklung zum MPCV-ESM (Europäisches Service Module für das amerikanische Mehrzweck- Mannschaftsfahrzeug Orion) Start in 2019/20 geplant Hans Schlegel in Columbus MUSC-Kontrollzentrum ATV im Anflug auf die ISS Columbus-Kontrollzentrum ORION mit MPCV-ESM

8 DLR.de Folie 9 > Vortrag > Scheffler-Kayser Dokumentname >26. April 2016 ISS-Astronauten (2001 bis heute) Köln-Porz ist Standort des europäischen Astronautenzentrum EAC 18 europäische Astronauten; 17 geflogen auf 25 Missionen Bisher drei deutsche ISS-Astronauten: Thomas Reiter 2006 Hans Schlegel 2008 (Installation Columbus Labor) Alexander Gerst 2014 und wieder in 2018

9 DLR.de Folie 10 ISS und Horizons Freya Scheffler-Kayser 26. Februar 2018 Alexander Gerst geb. 3.Mai 1976 in Künzelsau Doktor in Geophysik mit Spezialgebiet Vulkanismus Auswahl zum Astronautenanwärter im Mai 2009 mit fünf weiteren Astronauten aus über 8000 Bewerbern ISS-Mission Blue Dot im Mai November 2014 A. Gerst war der elfte deutsche Astronaut im All

10 > DLR.de Chart 11 Blue Dot Shaping the Future> Freya Scheffler-Kayser DLR Blue Dot. > 6. February 2015 Die M von Alexander Gerst Start: 28. May 2014 Landung: 10. November 2014 Missionsdauer: 166 Tage Erstmal kehrt ein europäischer Astronaut direkt zur Heimatbasis in Köln ins envihab für seine medizinische Betreuung zurück Erster Flug für einen Deutschen seit 2008 Alexander ist der elfte Deutsche im All Mehr als 100 Experimente aller ISS Partner; 39 ESA Experiments in acht Domänen Extra Vehicular Activity (EVA) Öffentlichkeitsarbeit

11 DLR.de Folie 12 ISS und Horizons Freya Scheffler-Kayser 26. Februar 2018 Tagesablauf auf der ISS Während einer Erdumkreisung befindet sich die ISS 45 Min. im Sonnenlicht und 45 Min. im Erdschatten 16 Sonnen Auf- und Untergänge Tag und Nacht wie in Europa GMT (= MEZ - 1 Std.) Kein Schichtbetrieb 8 Stunden Schlaf 8 Stunden Arbeit Übrige Zeit: Körperpflege, Einnahme von Mahlzeiten, Fitnesstraining, Freizeit und Erholung Samstags: vier Stunden Arbeitszeit Sonntags und an speziellen Feiertagen frei. Raumstation Live:

12 DLR.de Folie 15 ISS und Horizons Freya Scheffler-Kayser 26. Februar 2018 EVA = Extra-vehicular Activity Weltraumspaziergang Außeneinsätze nötig für Reparatur, Wartung und Installation von Experimenten Training auf der Erde in Wasserbecken mit Modellen der ISS Zwei Raumanzugsysteme: ORLAN (RUS) EMU = Extravehicular Mobility Unit (USA)

13 DLR.de Folie 16 > Vortrag > Scheffler-Kayser Dokumentname > Internationale Spitzenforschung auf der ISS Heute: Hochphase der Nutzung mit europäischer/deutscher Beteiligung Erforschung der fundamentalen Lebensfunktionen Entwicklung neuer Methoden für Diagnostik und Therapien für die Medizin Erweiterung des Horizontes in der Physik Verbesserung von Materialen und Prozessen durch innovative Methoden Testumgebung für zukünftige Technologien und Exploration Picture: NASA

14 DLR.de Folie 17 > Nutzungsergebnisse als Synthese (1) Die Wissenschaft, Forschung und Technologiearbeiten auf der ISS tragen ganz wesentlich zum Fortschritt unserer Gesellschaft und Wirtschaft bei. Besonders die Bereiche Gesundheit/Medizin, Erde/Klima, Innovative Technologien, Wissen, Wirtschaft und Inspiration/MINT profitieren davon. Beispiele aus der Nutzung: Erforschen der Sonnenaktivität Physikalische Grundlagenforschung Anwendungsorientierte Materialwissenschaften Verbesserung des Gießverfahrens (Prozess) zur Herstellung von leichten Turbinenschaufeln aus Gamma-Titanaluminid (ACCESS, Aachen)

15 DLR.de Folie 18 > Vortrag > Autor Dokumentname > Datum Nutzungsergebnisse als Synthese (2) Medizinische Forschung und Humanphysiologie Physiologische Erkenntnisse und besseres Verständnis von Krankheiten Neue Verfahren und Geräte zur Diagnose, Behandlung und Therapie z.b. Knochenabbau bei Astronauten Forschungen zur deutlichen Verringerung von Osteoporose Neuartige Sensoren und Geräte zur Überwachung von Körperfunktionen und Gesundheit ISS-Forschung erlaubt Laseroperationen am Auge, auch wenn sich das Auge bewegt, (Projekt Eye Tracking Device) Auszeichnung für deutsches Forscherteam in 2015

16 DLR.de Folie 19 > Vortrag > Autor Dokumentname > Datum Nutzungsergebnisse als Synthese (3) Die ISS Plasma Forschung (MPG) hat zur Entwicklung von medizinischen Geräten geführt, die Bakterien töten und zur schnelleren Wundheilung beitragen. Alpha-Magnet-Spektrometer (AMS) Hinweise auf die Existenz dunkler Materie Neues Verständnis der Kosmischen Strahlung

17 DLR.de Folie 21 Die Mission HORIZONS ISS-Inkrement / Expedition 56/57 Zeitraum: Juni 2018 bis Oktober 2018 Erster deutscher ISS-Commander (zweite Hälfte der Mission) Pilot Ausrichtung der Mission: Astronautik, Robotik und Exploration Ca. 60 Experimente aus Deutschland und Europa, zusätzlich zahlreiche NASA und JAXA Experimente Serena Auñón-Chancellor Sergey Prokopyev Alexander Gerst EVA ist zzt. Geplant: An- und Abdocken eines SpaceX Dragon (CRS-15) und eines HTV Geplant: Erstflug von SpaceX Dragon V2 und Boeing

18 DLR.de Folie 22 > Vortrag > Autor Dokumentname > Datum Kommander - Rolle Zweiter Europäer nach dem Belgier Frank de Winne Übernahme A. Gerst von Andrew Feustel in Hand-over Zermonie Ende August und Weitergabe an den Kosmonauten A.Ovchinin Ende Oktober Die Verantwortung entspricht etwa der eines Schiffkapitäns bei der Seefahrt: für die Crew an Bord verantwortlich; ihre Sicherheit und Gesundheit; sorgt für keine Überbelatung der Crew Teambildung Team Work: harmonisch, geschlossen, gegenseitiges Vertrauen und Respekt auch bei Multi-Kulti; beginnt bereits am Boden während der Missionsvorbereitung führt er die Crew durch das Trainingscurriculum. hilft etwaige Konflikte zu lösen arbeitet intensiv mit dem Flugdirektor am Boden zusammen Schutz der ISS Elemente und Kennen der Experimente sowie des ISS Betriebes Postflight gewährleistet, dass die ISS-Crew die diversen Postflight Aktionen, z.b. die wichtigen medizinischen Nachuntersuchungen abschließt.

19 DLR.de Chart 23 > Lecture > Author Document > Date Mission Content and Overview about German Contributions Cold Atoms Lab (CAL) FARAGIS / EPICON EML Batch 2 FLUMIAS Demonstrator MyotonS Life Sciences Physics and Material Science MSL Batch 2 / TRANSPARENT-1 Soft Matter Dynamics SpaceConcrete - Beton Bake In Space Light Field Camera MetabolicSpace Commercial Experiments driven Experiments Inc. 56/57 A. Gerst Robotics Mobile Companion CiMON SUPVIS-JUSTIN SpaceTex-2 Phtobioreacto (PBR) (später) Technology and Astrophysics Education and Public Outreach Schülerwettbewerb 2018 Beschützer der Erde 2.0 Studentenwettbewerb Überflieger (3 Exp.) Wireless Compose Zeitkapsel ICARUS MagVector / MFX-2 MarconISSta ARISS Calls Hosentaschenexperimen te II (5 Exp.) Kepler ISS (Columbus Eye)

20 DLR.de Chart 24 > Lecture > Author Document > Date CIMON (nationale Beistellung) Crew Interactive MObile companion Robotisches Assistance System mit künstlicher Intelligenz persönlicher Assistent für Astronauten frei schwebend Kann Astronauten folgen. Darstellung von Bildschirminhalten Kommunikation über Künstliche Intelligenz

21 DLR.de Folie 25 > Vortrag > Autor Dokumentname > Datum FLUMIAS-Demonstrator Technologiedemonstrator eines Fluoreszenz-Lebend-Zellen-Mikroskop Beobachtung der Veränderungen in Zellen in der Schwerelosigkeit

22 DLR.de Folie 26 EML = Electro Magnetic Levitator

23 DLR.de Folie 27 > Vortrag > Autor Dokumentname > Datum ICARUS deutsch-russische Kooperation 5 Gram schwere Sender zur Verfolgung von Tierwanderungen Empfangsantenne auf dem russischen Teil der ISS ( im Feb mit Progress 69 angekommen) Installation während HORIZONS Erforschung Tierwanderungen kann vielfältige Aussage über unsere Umwelt ermöglichen: Klimatische Veränderung; Artenschutz; Gesundheit (Ausbreitung von Krankheiten)

24 DLR.de Chart 28 > Lecture > Author Document > Date Beschützer der Erde 2.0 Alexander Gerst wird 2018 zum zweiten Mal einen Blick aus der Vogelperspektive auf die Erde werfen können. Städte, Wälder und Landstreifen und Gewässer geben ihm einen Eindruck, wie sich die Erde und das Leben auf ihr entwickelt und verändert. Die Beobachtung der Erde und ihres Ökosystems vom Weltall aus ist für uns auf der Erde von großer Bedeutung Schülerwettbewerb ermutigt Schüler/innen einen anderen Blickwinkel einzunehmen und sich als Jungforscher mit der Fernerkundung aus dem All und dem Schutz der Lebensräume zu beschäftigen. Ergänzt wird der Wettbewerb durch die Initiative ICARUS (International Cooperation of Animal Research Using Space) des Max-Planck-Instituts für Ornithologie, die mittels einer auf der ISS angebrachten Antenne, Vögel beobachten und dadurch Ökosysteme erforschen kann. Wettbewerb für Klasse; Start Anfang April mit Registrierung

25 DLR.de Folie 29 > Vortrag > Autor Dokumentname > Datum Überflieger Wettbewerb zur Auswahl studentischer Experimente Neue Antriebstechnik: PAPELL Uni Stuttgart Als Pumpe bewegt ein so genanntes Ferrofluid, (eine Flüssigkeit mit kleinsten magnetischen Partikeln) mit der Hilfe von Elektromagneten Planeten Entstehung ARISE Uni Duisburg-Essen Zusammenballung von Glasperlen durch elektrische Aufladung EXCISS Uni Frankfurt Entstehung von Chondren, Meteoriten: eine Staubwolke wird Blitzen ausgesetzt

26 DLR.de Chart 30 > Lecture > Author Document > Date PROJEKT_4D Die Zeitkapsel Alexander Gerst etwas ganz Außergewöhnliches an Bord haben => Zeitkapsel Speziellen Datenträger mit den Wünschen von Kindern und Jugendlichen für die Zukunft sowie eine Reihe von Dokumenten, die unsere Welt zum heutigen Zeitpunkt repräsentieren. symbolische Mini-Objekte Während einer Liveschaltung mit etwa 1000 Kindern und Jugendlichen wird er die Zeitkapsel versiegeln. Nach ihrer Rückkehr zur Erde soll die Zeitkapsel dem Haus der Geschichte in Bonn übergeben werden und zwar unter der Maßgabe, dass sie erst am 50. Jahrestag des Starts geöffnet wird. Wettbewerb für die Wünsche:

27 DLR.de Chart 31 > Lecture > Author Document > Date Fliegendes Klassenzimmer II DLR Jugendbildung Hosentaschenexperimente, die A.Gerst auf der ISS durch führt und erklärt. Veröffentlichung auf der DLR Internetseite DLR_next 3D-Druck: Verhalten (Dämpfungsmechanismus) von Granularer Materie Sendung mit der Maus : Weltraum-Experiment Vorschlag von Kindern (ähnlich zu 2014 Aktion42) Springende Bälle ( Bouncing ) innerhalb einer Röhre, fixiert und Floatend Elektrostatische Effekte zur Kristallisation Wie wiegt ein Astronaut sein Gewicht? Messung von Beschleunigung mit AstroPi und anderen minipcs, wie z.b. CALLIOPE

28 DLR.de Chart 32 > Lecture > Author Document > Date Implementierung über ESA: Dokumente, Meetings, Boards etc. 1. Experiment Input : 2-Pager => ESR (Experiment Science Request) L-15 Monate ESA PIM (Payload Integration Manager) Review (ESA zuständige) Humanphysiologische Experimente müssen durch ein Medical Board; spezielle Dokumentation (zunächst ESA approval und dann weiter zur NASA); hier gibt der Astronaut seine Zustimmung Safety Meeting und Safety Documentation: Safety Data Package (Scharfe Kanten; Toxisch; Material; Batterien; brennbar ) USOC: Prozeduren für Flight und fürs Training am Boden; genaue Zeitermittlung und Verifizierung MOIC (Mission Operation Implementation Concept) und EST (Experiment Sequence Test) => Flight readiness acceptance packages

29 DLR.de Folie 33 Leben und Forschen auf der ISS Johannes Weppler 13. Januar 2016 Weitere Schulprojekte KEPLER ISS Live-Videos der Erdoberfläche im Schulunterricht ARISS CALLS ARISS Events (10 Stück) (Schulen nehmen über Amateurfunkt Kontakt mit Alex auf

30 DLR.de Chart 34 > Lecture > Author Document > Date Öffentlichkeitsarbeit In- Flight Calls Start- und Landungsveranstaltungen Soziale Medien Sonstige Medien Pressekonferenzen

31 DLR Mission Team This Force is with Alexander We are looking forward to see him in Space