China wird das erste Modul der massiven Raumstation starten

Seit die Sowjetunion vor 50 Jahren die erste Raumstation, Saljut 1, in Betrieb genommen hat, haben Menschen auf insgesamt 11 solcher Einrichtungen in der Erdumlaufbahn gelebt. China wird dieser Liste bald eine weitere hinzufügen. Mit dem Kernmodul der chinesischen Raumstation (CSS), das Ende April starten soll, tritt der Höhepunkt eines Projekts, das die Regierung des Landes ursprünglich 1992 geplant hatte, endlich in die Bauphase ein.

Nachdem das Kernmodul den Weltraum erreicht hat, plant China mindestens 10 weitere Starts anderer wichtiger Module sowie Missionen mit Besatzung und Fracht, um die Montage der Station bis Ende 2022 abzuschließen. Zu diesem Zeitpunkt wird das CSS der Internationalen Raumstation beitreten ( ISS) als einzige voll funktionsfähige Raumstation im Orbit.

Etwas zusammensetzen

Das 100-Tonnen-CSS in T-Form wird drei Hauptmodule umfassen: das 18 Meter lange Kernmodul namens Tianhe („Harmonie der Himmel“) und zwei 14,4 Meter lange Experimentiermodule namens Wentian ( “Quest for the Heavens”) und Mengtian (“Dreaming of the Heavens”), die dauerhaft an beiden Seiten des Kerns befestigt werden. Als Management- und Kontrollzentrum der Station kann Tianhe drei Astronauten für Aufenthalte von bis zu sechs Monaten aufnehmen. Wenn Sie Astronauten und Frachtraumschiffe besuchen, werden Sie von entgegengesetzten Enden an das Kernmodul angeschlossen. Sowohl it als auch Wentian sind außen mit Roboterarmen ausgestattet, und Mengtian verfügt über eine Luftschleuse für die Wartung und Reparatur von Experimenten, die an der Außenseite der Station angebracht sind. Tianhe verfügt über insgesamt fünf Docking-Ports, sodass für zukünftige Erweiterungen ein zusätzliches Modul hinzugefügt werden kann. Die Station ist für eine Betriebsdauer von mehr als 10 Jahren ausgelegt.

Das CSS hat weniger als ein Viertel der Masse der ISS – der größten und teuersten von Menschen geschaffenen Struktur im Weltraum, die von 15 Nationen gemeinsam gebaut wurde. “Wir hatten nicht die Absicht, in Bezug auf die Größe mit der ISS zu konkurrieren”, sagt Gu Yidong, Chefwissenschaftler des China Manned Space-Programms. Stattdessen basiert die Konfiguration mit drei Modulen „auf Chinas Bedarf an wissenschaftlichen Experimenten“ und „was wir aus Gründen der Kosteneffizienz für eine angemessene Größe halten“.

Um das CSS zu entwickeln, verfolgte China eine dreistufige Strategie, indem zunächst Raumschiffe mit Besatzung (die Shenzhou-Missionen) gebaut wurden, gefolgt von Mini-Raumstationen (Tiangong-1 und 2) und dem baldigen Start der Multimodul-Station. Der Bau des CSS wurde 2010 offiziell genehmigt. Obwohl Chinas Schwerlastrakete 2017 einen Startfehler erlitt, der den Start von Tianhe um mehr als ein Jahr verzögerte, hoffen die Weltraumführer des Landes, an dem Ziel festzuhalten, den Bau der Raumstation bis zum abzuschließen 2022 durch intensive Starts in den kommenden zwei Jahren.

Nationale und internationale Experimente

Das CSS wird 14 wissenschaftliche Experimentiergestelle in Kühlschrankgröße und einige Allzweckgestelle beherbergen, die Strom, Daten, Kühlung und andere Dienstleistungen für verschiedene Forschungsprojekte bereitstellen. Es wird auch mehr als 50 Andockpunkte für Experimente geben, die an der Außenseite der Station angebracht werden, um zu untersuchen, wie Materialien auf die Exposition im Weltraum reagieren. Die Wissenschaft von innen und außen umfasst Weltraumphysiologie, Biowissenschaften, Strömungsphysik, Materialwissenschaften, Astronomie und Erdbeobachtung. Bisher wurden etwa 100 Experimente aus mehr als 800 inländischen Vorschlägen ausgewählt, sagt Gu. Einige von ihnen könnten bereits im nächsten Jahr mit der Datenerfassung beginnen.

Zum Beispiel wird die Station die präzisesten Uhren und kältesten Atome der Welt verwenden, um die Grundlagenforschung in der allgemeinen Relativitätstheorie und der Quantenphysik zu unterstützen. Die Uhren im CSS sind so konzipiert, dass sie eine unglaublich niedrige Instabilität erreichen und alle drei Milliarden Jahre nur eine Sekunde Fehler aufweisen. Das Experimentiergestell für ultrakalte Atome kann Atome auf 10 abkühlen–10 Kelvin, die niedrigste Temperatur, die mit aktuellen Technologien erreicht werden kann. Einige Racks werden die ersten ihrer Art auf einer Raumstation sein, darunter eines, das sich der Untersuchung von Phasenänderungen zwischen dem Flüssigkeits- und dem Gaszustand der Materie widmet, da diese Prozesse in der Mikrogravitation viel deutlicher werden. Diese Studien könnten beispielsweise dazu beitragen, kleinere und effizientere Kühlgeräte für Raumfahrzeuge und sogar Laptops zu entwickeln.

Die Station wird auch Platz und Ressourcen für eine Reihe internationaler Experimente reservieren. Tricia Larose, eine Medizinforscherin an der Universität von Oslo, leitet Tumors in Space, ein 31-tägiges Experiment, das mit dem CSS fliegen und unter anderem testen wird, ob Schwerelosigkeit das Wachstum von Krebs verlangsamen oder stoppen kann. Als eines der neun internationalen Projekte, die von der China Manned Space Agency (CMSA) und dem Büro der Vereinten Nationen für Weltraumangelegenheiten (UNOOSA) ausgewählt wurden, wird die Mission dreidimensionale Stammzellorganoide oder „Mini Colons“ verwenden, die aus Krebs gezüchtet wurden und gesunde Dickdarmgewebe desselben Patienten, um zu untersuchen, wie DNA-Mutationen durch die Schwerelosigkeit beeinflusst werden. “Alle früheren Krebsexperimente im Weltraum haben zweidimensionale Zelllinien verwendet”, sagt Larose. “Im Vergleich dazu ahmen Organoide die Struktur und Funktion des Organs nach und sind die physiologisch relevantesten Biosamples.”

Aufruf zur Zusammenarbeit

Das CSS kann ein oder zwei Jahre nach seiner Fertigstellung mit einem Unternehmen rechnen: China plant den Start eines Teleskops in Hubble-Größe, das in derselben Umlaufbahn in einigen hundert Kilometern Entfernung betrieben wird. Als Teil des CSS wird das China Sky Survey Telescope (auch Xuntian genannt) das 300-fache Hubble-Sichtfeld haben und ein breites Spektrum der Wissenschaft im nahen ultravioletten und optischen Wellenbereich abdecken. Das Observatorium wird die Kosmologie, die großräumige Struktur der Materie im Universum, die Galaxien- und Sternforschung sowie die Dunkle Materie und die Dunkle Energie untersuchen. Es ist so konzipiert, dass es bei Bedarf an die Raumstation andockt, um bei Bedarf gewartet zu werden. Es bietet eine einfache, sparsame und „bessere Möglichkeit, Astronauten zu engagieren, um die Leistung des Teleskops sicherzustellen“, sagt Gu.

Xuntian hat ähnliche Entwürfe und Ziele wie die Euklid-Mission der Europäischen Weltraumorganisation und das Nancy Grace Roman Space Telescope der NASA, die beide in den kommenden Jahren starten werden, aber in komplementären Wellenbändern arbeiten werden. Gu glaubt, dass die Zusammenarbeit zwischen den drei Teleskopen und der Austausch von Beobachtungsdaten zu einem tieferen Verständnis des Universums und der Grundlagenphysik führen werden.

China begrüßt die Zusammenarbeit von Wissenschaftlern auf der ganzen Welt am CSS, betont Gu. In Kürze wird die Zusammenarbeit zwischen CMSA und UNOOSA einen zweiten Aufruf für internationale Experimentvorschläge veröffentlichen. Wissenschaftler können auch über institutionelle Partnerschaften den Zugang zu Ressourcen auf der Raumstation beantragen. Es ist jedoch nicht klar, welchen Grad an internationaler Zusammenarbeit das CSS aufgrund geopolitischer Hürden erhalten wird. Das US-Recht hindert NASA-Wissenschaftler stark daran, direkt mit China zusammenzuarbeiten. In Europa macht es der Druck der Agentur auch schwierig, Mittel für Projekte zu erhalten, die das chinesische Raumfahrtprogramm betreffen würden. Larose merkt an, dass sie und ihre Kollegen „unerwartet zögern“, Zuschussanträge im Zusammenhang mit dem CSS zu stellen. Es ist frustrierend, sagt sie, weil Krebs keine Grenzen kennt und die Suche nach einer besseren Krebsbehandlung allen in jedem Land der Erde zugute kommt. “Wann werden wir aufhören, unsere Unterschiede zu betrachten und uns auf unsere Ähnlichkeiten konzentrieren?” Fragt Larose.

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