Wie verhält man sich richtig bei einem Raumspaziergang? – Ein Blogeintrag für Kinder

Die ISS. Bild: NASA, zum Vergrößern klicken

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Das Foto links zeigt die Internationale Raumstation ISS („Ei Ess Ess“ ausgesprochen). Sie dient vielen Ländern als Forschungsstation im All. Natürlich geht an so einer Raumstation auch ab und zu etwas kaputt, oder es soll ein neues Teil angebaut werden. Je nachdem, welche Arbeiten anstehen, müssen die Astronauten also an der Außenwand der Station arbeiten. In den Nachrichten wird dann von einem „Weltraumspaziergang“ gesprochen.

 

Astronauten Bill McArthur (links) und and Valery Tokarev (rechts) mit ihren Raumanzügen Bild: NASA, zum Vergrößern klicken

Astronauten Bill McArthur (links) und and Valery Tokarev (rechts) mit ihren Raumanzügen
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Da es im Weltraum keine Luft zum Atmen gibt, brauchen die Astronauten dafür einen Raumanzug. Der ist kein Kleidungsstück, wie man bei dem Namen vermuten könnte, sondern ein Raumfahrzeug im Miniformat. Er ist mit vielen wichtigen Dingen ausgerüstet: Er wärmt oder kühlt die Astronauten, versorgt sie mit Sauerstoff, Licht und Wasser, schützt ihre Augen vor der Sonne, stellt die Funkverbindung zur Station sicher und vieles mehr. Ginge am Raumanzug etwas kaputt, könnte der Astronaut sterben. Er muss also sehr vorsichtig damit umgehen.

Das ist allerdings gar nicht so leicht, denn wie man sieht, ist ein Raumanzug ein ziemlich klobiges Ding. Wegen des Helms können die Astronauten darin nicht so gut sehen wie sonst, und die Handschuhe machen feine Arbeiten ziemlich schwer. Du kannst versuchen das nachzuempfinden, wenn du dir einen Skianzug mit großer Kapuze und dicke Skihandschuhe anziehst und dann versuchst, eine Tüte Haribo zu öffnen oder deine Schuhe zuzubinden.
Deswegen gibt es bei einem Weltraumspaziergang eine Reihe von Regeln zu beachten:

Astronaut mit Rettungsleine, links im Bild Credit: NASA, zum Vergrößern klicken

Astronaut mit Rettungsleine, links im Bild
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Zu allererst werden die Astronauten mit einer langen, dünnen Rettungleine an der Raumstation gesichert. Das macht man, weil in der Schwerelosigkeit und ohne Luft als Bremse schon ein kleiner Stups ausreicht, um ungesicherte Astronauten oder auch Gegenstände ins All treiben zu lassen. Dort könnte man sie nicht wieder einfangen.

An der Station selbst sind überall Haltegriffe für die Astronauten verteilt. (Sichtbar auf dem nächstes Foto.) Aber sie können nun trotzdem nicht einfach loslegen. Die Raumstation ist nämlich ziemlich groß. Sie ist auch kein simples Haus, dessen Wand man überall gefahrlos anfassen kann, sondern sie sieht eher aus wie eine Produktionsanlage. Deswegen lotsen die Kollegen die Raumspaziergänger per Funk an ihren Einsatzort und warnen sie sie dabei auch vor heißen Bauteilen oder scharfen Kanten, an denen die Astronauten ihre Anzüge beschädigen könnten.

Ein Astronaut und sein Werkzeug

Ein Astronaut und sein Werkzeug
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Am eigentlichen Einsatzort sichern sich die Astronauten mit Karabinerhaken an der Außenwand, um die Hände für die Arbeit frei zu haben. Wenn sie einmal mit der eigentlichen Reparatur angefangen haben, müssen die Astronauten aber trotzdem weiter wachsam sein, zum Beispiel, um ihr Werkzeug und Arbeitsmaterial nicht zu verlieren. Auf der Erde ist es zwar auch nicht gut, wenn einem ein Werkzeug runterfällt, aber immerhin kann man es sich dort meistens wieder holen. Bei einem Weltraumspaziergang geht das in den meisten Fällen eben nicht. Werkzeuge, die einem aus der Hand gleiten, wären wegen der Schwerelosigkeit und der Geschwindigkeit der Station schnell weg. Im Jahr 2008 verschwand so einmal eine ganze Werkzeugtasche.

Das ist aus drei Gründen ärgerlich: Erstens kann der Astronaut so vielleicht seine Arbeit nicht beenden. Zweitens gibt es da oben keinen Baumarkt, wo man mal eben ein neues Werkzeug besorgen könnte. Und drittens kann es passieren, dass das verlorene Teil – und sei es auch nur eine kleine Schraube – die Station selbst oder einen Satelliten beschädigt, wie bei einem Steinschlag auf der Windschutzscheibe. Deshalb wird bei Weltraumspaziergängen auch das Werkzeug am Raumanzug festgebunden.

Die Astronauten dürfen sich also bei einem Weltraumspaziergang nie zu hastig bewegen. Allerdings auch nicht zu langsam, damit sie schnellstmöglich wieder an Bord zurück kehren können. Ein Weltraumspaziergang ist nämlich für den Körper sehr anstrengend, und auch Luft, Energie und Wasser sind ja irgendwann verbraucht. Wie so ein Spaziergang genau aussieht, kannst du in diesem kurzen Video sehen:

Training für den Weltraumspaziergang Bild: NASA, zum Vergrößern klicken

Training für den Weltraumspaziergang
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Das klingt und ist alles ziemlich kompliziert. Deswegen üben die Astronauten ihre zukünftigen Weltraumspaziergänge schon auf der Erde. Dafür nutzen sie spezielle 3D-Software, wie sie auch für Spiele benutzt wird, aber auch große Wasserbecken. Unter Wasser ist es nämlich ganz ähnlich wie im All. Man wiegt viel weniger, man hat keine Luft zum Atmen, Bewegungen fühlen sich anders an und so weiter. Natürlich trainieren die Astronauten nicht in deinem Hallenbad ein paar Straßen weiter, sondern in einem eigenen. Aber wenn du selbst das nächste Mal schwimmen gehst und tauchst, kannst du dich den Astronauten doch schon ein kleines Stück näher fühlen.

Und falls du schon ein wenig Englisch kannst, gibt es sogar ein Spiel von der NASA, bei dem du selbst auf einen Weltraumspaziergang geschickt wirst, um verschiedene Aufgaben zu erfüllen. Du kannst das Spiel entweder direkt im Browser spielen oder auf deinen Computer herunterladen. Viel Spaß!
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Für die, die noch mehr wissen wollen: „Die Maus im All„, URL: http://spezial.wdrmaus.de/die-maus-im-all
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Als dieses Blog noch bei den SciLogs lag, war Michael Khan so freundlich, folgenden Kommentar hinzuzufügen:

„Es stimmt: in den Nachrichten wird immer das Wort Weltraum-„Spaziergang“ verwendet. Das ist aber eigentlich überhaupt nicht richtig. Es ist auch sehr unfair zu den Astronauten, finde ich. Ein Spaziergang klingt doch nach Vergnügen. Bei einem Spaziergang entspanne ich mich.

Aber ein Astronaut, der in seinem Raumanzug nach draußen geht, entspannt sich dort überhaupt nicht. Im Gegenteil, er macht harte Arbeit. Wenn in den Nachrichten von einem Weltraum-„Spaziergang“ geredet wird, dann wissen die Fernsehzuschauer ghar nicht, wie hart die Astronauten dabei arbeiten müssen.

Ein Raumanzug ist zwar schwer, aber das ist nicht wichtig, weil die Astronauten bekanntlich in der Schwerelosigkeit arbeiten. Viel wichtiger: Ein Raumanzug ist aufgeblasen. Sonst könnten die Astronauten nicht atmen und ihr Blut würde anfangen zu kochen … sie würden sterben. So wie es oben im Blog-Artikel steht.

Was passiert aber, wenn man in einem aufgeblasenen Anzug steckt? Das kann man sich leicht vorstellen. Ein aufgeblasener Anzug streckt alle viere von sich. Arme and Beine und auch alle zehn Finger stehen ab. Wenn der Astronaut zum Beispiel den rechten Arm nach vorne bewegen will, dann muss er dazu viel Kraft aufwenden. Wenn er die Kraft nachlässt, geht der rechte Arm sofort wieder nach rechts weg. Jede Bewegung, wirklich jede, muss den Widerstand des Anzugs überwinden. Will man mal kurz entspannen – schwupp … zieht der Druck im Anzug die Arme nach außen und macht die Beine gerade.

Mittlerweile hilft die Technik schon ein bisschen mit. Ein Raumanzug hilft dem Astronauten, damit er nicht ganz so viel Kraft braucht. Aber ein Zuckerschlecken ist so ein Weltraum-„Spaziergang“ deswegen auch heute noch lange nicht. Astronauten sind schweißgebadet, wenn sie viele Stunden mit ihrem Anzug außerhalb des Raumschiffs waren. Die sind dann völlig fertig, weil das wirklich harte Arbeit war.

Deswegen sollte man das auch nicht mehr „Spaziergang“ nennen. Das Fachwort ist „Außenbordaktivität“. Das ist zwar trocken und auch ein bisschen umständlich, aber es klingt wenigstens nicht nach Faulenzen.“

Kirobo & Mirata

Er ist 34 cm klein, wiegt ungefähr ein Kilo und spricht nur Japanisch: Kirobo, das im Wortsinn jüngste Crewmitglied der ISS – ein puppengleicher Roboter mit einem insektenähnlichen Gesicht. Seit dem 21. August befindet er sich an Bord der Station, und am 4. September 2013 hat er seine erste Rede gehalten:


Der humanoide Kirobo und sein baugleiches, irdisches Kontrollobjekt „Mirata“ entstanden in Kollaboration des „Research Center for Advanced Science and Technology“ der Universität Tokio mit den Firmen Robo Garage, Toyota, Dentsu und der japanischen Raumfahrtagentur JAXA. Optisches Vorbild war die Figur des Tetsuwan Atomu („Astro Boy“), ein bekannter japanischer Manga-Held.

Zieht man in Betracht, dass an Bord eines jeden Raumfahrzeuges die Nutzlast und erst recht die privaten Habseligkeiten der Astronauten stark limitiert sind, fragt man sich unwillkürlich, wieso in einer Raumstation plötzlich derartige scheinbare Spielzeuge auftauchen? Die Antwort ist ebenso einfach wie erstaunlich: Kirobo ist als Gesellschafter und Assistent für Koichi Wakata gedacht. Letzterer wird gegen Ende des Jahres Kommandant der ISS werden und gleichzeitig das einzige Japanisch sprechende Crewmitglied sein. Kirobo, dessen Name vom japanischen Wort „kibō“ („Hoffnung“) abgeleitet ist, wurde darauf programmiert, Wakatas Gesicht zu erkennen, mit ihm Konversation zu betreiben, ihm Nachrichten von der Bodenstation zu übermitteln und dergleichen mehr. Unter anderem wird er auch in der Lage sein, Probleme mit elektronischen Komponenten der ISS zu analysieren. Ziel ist es, herauszufinden, ob derartige Roboter den Astronauten neben rein technischer auch psychologische Unterstützung bieten können.

Diese Idee ist an sich nicht neu. Isolation, sei sie nun räumlich oder auch durch Alter oder ein Handicap bedingt, kann rasch zu Depressionen führen. Seit vielen Jahren zeigen Litaratur bzw. Filme wie „I, Robot“, „AI – Artificial Intelligence“ oder auch nur der gute alte Commander Data in „StarTrek: TNG“, dass Menschen schon lange davon träumen, sich elektronische Gesellschafter zu erschaffen, die sie ganz auf ihre Bedürfnisse einstellen können. Bereits 1993 stellte das japanische National Institute of Advanced Industrial Science den „Kuschelroboter Paro“ für ältere Mitbürger vor. Längst kennen wir Furbies, „My Real Baby“, Tamagochis und AIBO als Spielzeuge, die Leben simulieren. Ein zusätzlicher Blick auf Webseiten wie http://www.robotcompanions.eu/ oder Berichte wie dieser über Wakamaru, einen von Mitsubishi entwickelten „Gesellschaftsroboter“, belegen eindrücklich, dass wir insgesamt schon erstaunlich weit gekommen sind, was Roboter als Menschenersatz anbetrifft.

Die Vorteile liegen auf der Hand: Roboter können nach Belieben in und außer Betrieb genommen werden. Sie haben bei guter Verarbeitung mehr Kraft als ein Mensch, stellen keine Ansprüche und haben – auch wenn das zynisch klingen mag – keine Menschenrechte. Für Konversationen könnte man sie bei Bedarf quasi über Nacht mit neuen Fachgebieten „füttern“, so dass prinzipiell keine Langeweile aufkommen dürfte. Selbst eigenständiges Lernen ist für Roboter inzwischen kein Problem mehr. Bei Weltraumeinsätzen kommt noch hinzu, dass Roboter wie Kirobo wesentlich weniger Platz wegnehmen als ein Mensch. Man kann sie einfacher vor Strahlung schützen und sie benötigen weder Sauerstoff noch Schlafpausen, solange genug Energie zur Verfügung steht.

Ob allerdings auf die Dauer lebend erscheinende Objekte die gleiche Rolle ausfüllen können wie tatsächlich lebende Menschen oder Tiere, die auch von sich aus echte Empathie und Interesse bekunden können, ist fraglich. [1], [2] Vgl. auch => hier. Ich gehe allerdings davon aus, dass die Kirobo-Projektleiter jene und vergleichbare Studien längst kennen – und somit auch die Limits ihres Vorhabens.

Allerdings würde sich diese Frage im Fall der ISS-Besatzung vermutlich auch erst dann stellen, wenn ein einzelner Mensch über einen längeren Zeitraum ohne adäquaten menschlichen Ansprechpartner auskommen müsste. Die Missionen auf der ISS dauern üblicherweise aber jeweils nur wenige Monate. Hinzu kommt, dass Wakata weder völlig alleine auf der Raumstation sein wird, noch ist er außerstande, sich mit seinen Teamkollegen zu verständigen. In Anbetracht der Anforderungen und des für Raumfahrer üblichen Trainings dürften die Englischkenntnisse des gesamten Teams völlig ausreichend sein, um Einsamkeit zu vermeiden. Insofern kann der Versuch mit Kirobo und Kommandant Wakata wahrscheinlich nicht viel mehr als an der Oberfläche der Problematik kratzen. Nichtsdestotrotz wird der kleine Roboter dort oben aber sicherlich für Kurzweil und nicht zu verachtende Arbeitserleicherung sorgen. Wenn ich es mir also recht überlege… Ich hätte auch gerne einen! ^^

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[1] Sherry Turkle: „A Nascent Robotics Culture: New Complicities for Companionship“, MIT, Cambridge, Massachusetts, 2006
[2] Sherry Turkle: Relational Artifacts/Children/Elders: The Complexities of CyberCompanions, MIT, Cambridge, Massachusetts, 2005

Kurz & Knapp – KW 22/2013

Unter der Rubrik „Kurz & Knapp“ finden sich Hinweise und Links auf Meldungen und Webseiten, die mir nebenbei auffallen, aber auf die Schnelle keinen eigenen Blogeintrag hier erhalten. Sei es, weil mir die Zeit fehlt, sei es, weil sie am besten für sich selbst stehen oder das Thema Raumfahrt eher am Rande betreffen:

Major Tom

Der großartige Chris Hadfield mit seiner Interpretation von Bowies „Space Oddity“ (Major Tom) und ein paar wunderschönen Ausblicken von der ISS auf die Erde.

Hadfield wurde heute als Kommandant der ISS durch den russischen Kosmonauten Pavel Vinogradov abgelöst und wird am 13. Mai auf die Erde zurückkehren.

Danke, Commander – Ihre Bilder, Videos und Berichte waren spitze!

Leak-Alarm auf der ISS

Defekt an der ISS

Defekt an der ISS,
Quelle: NASA TV

Am 9. Mai 2013 entdeckte die Crew der ISS Flocken gefrorenen Ammoniaks an der Außenseite der Raumstation – oder zumindest hielt sie sie dafür. (=> Video) Dies legte die Vermutung nahe, dass ein Leck aufgetreten war, möglicherweise verursacht duch einen Splitter ähnlich demjenigen, der kurz zuvor ein Loch ins Sonnensegel der ISS geschlagen hatte.

Ammoniak wird im Kühlsystem der ISS (PVTCS bzw. „Photovoltaic Thermal Control System“ (PDF) genannt) zum Ableiten der Hitze von sämtlichen elektronischen Systemen benutzt. Der Defekt war zwar nicht unmittelbar lebensbedrohlich für die Crew, hätte aber mittelfristig dennoch zum Ausfall verschiedenster Systeme führen und somit die Besatzung gefährden können. Bereits 2007 hatte es an der selben Stelle schon einmal ein derartiges Problem gegeben, welches jedoch in einem Außeneinsatz behoben wurde. Zu einem ähnlichen Einsatz kam es nun erneut am 11. Mai 2013.

Chris Cassidy / Tom Marshburn

Chris Cassidy / Tom Marshburn, Quelle: NASA TV

Angeleitet von ihren Kollegen an Bord sowie vom Bodenpersonal in den USA verließen Chris Cassidy und Tom Marshburn die ISS und betrieben zunächst Ursachenforschung. Diese gestaltete sich zu Anfang etwas schwierig, da einerseits die Helmbeleuchtung von Chris Cassidys Raumanzug nicht korrekt funktionierte, andererseits aber auch auf Anhieb nichts Ungewöhnliches am System gefunden werden konnte. Während des fast fünfstündigen Einsatzes wurde das Kühlsystem an der Stelle des zuvor vermuteten Lecks daher lediglich zusätzlich abgesichert und stabilisiert sowie zu Analysezwecken fotografiert. Zum Einsatz kamen dabei, ähnlich wie bei einer minimalinvasiven Operation, Schläuche und Spiegel, um auch schlecht zugängliche Winkel gut einsehen zu können. Auch mit diesen Hilfsmitteln wurde jedoch kein Leck und keine Ammoniak-Kristalle gefunden.

Kühlsystems, 11. Mai 2013

Aufnahme des Außeneinsatzes. Foto: Chris Hadfield. Quelle: NASA TV

Commander Hadfield, ein Kollege von Chris Cassidy und Tom Marshburn, fotografierte seinerseits die beiden Astronauten bei ihrem Außeneinsatz aus seiner Perspektive im Inneren der ISS.

PTCS

PTCS, Quelle: NASA TV

Nach Abschluss der Analyse wurde ein Pumpen-Ersatzmodul ins Kühlsystem eingesetzt (siehe nebenstehender Screenshot). Dies war für den Fall, dass ein Leck lokalisiert werden könnte, ohnehin vorgesehen und wurde nun sicherheitshalber trotz Fehlens des Lecks auch durchgeführt.

Was sich hier relativ einfach liest und so spielerisch aussieht, ist tatsächlich Schwerstarbeit für die Astronauten. Helm und Handschuhe des Raumanzuges verursachten eingeschränkte Sicht und Feinmotorik, während die Männer gleichzeitig aufpassen mussten, dass Werkzeuge und Bauteile nicht versehentlich unwiederbringlich im All verschwanden.

Außenaufnahme

Außenansicht der Arbeiten, Quelle: NASA TV

Ähnliches gilt für die Astronauten selbst: Während des Livestreams der NASA konnte man mithören, wie jeder Schritt und jede Bewegung minutiös geplant und von Anleitungen und Warnungen begleitet wurde. Es besteht bei solchen sogenannten „Space Walks“ an einigen Stellen die Gefahr, dass die Astronauten ihre Raumanzüge an scharfen Kanten und Spitzen beschädigen oder an aufgeheizten Bauteilen verbrennen. Um ein Abdriften ins All zu verhindern, verbinden sich die Astronauten per Karabinerhaken mit den Bauteilen und werden bei derartigen Einsätzen zusätzlich mit einer „Rettungsleine“ an der ISS verankert.

So ärgerlich die nun verbleibende Unsicherheit bzgl. des vermuteten Ammoniak-Austritts auch sein mag, waren die Außenarbeiten am 11. Mai doch nicht ganz vergeblich. Hätte man nicht sichergestellt, dass zumindest jetzt kein Ammoniak mehr(?) austritt, so hätte die derzeit sechsköpfige Crew das Energiesystem der ISS noch am selben Tag abstellen müssen. Trotz der vorhandenen Reserven wäre ein solcher Zwischenfall für die Arbeiten in der Raumstation natürlich suboptimal und würde auch das ursprünglich für den 10. Mai geplante Treffen mit russischen Kosmonauten noch weiter verzögern.

Das nun generalüberholte Modul wird lt. Angaben der NASA natürlich weiterhin beobachtet.

Kurz & Knapp – KW 18/2013

Unter der Rubrik „Kurz & Knapp“ finden sich Hinweise und Links auf Meldungen und Webseiten, die mir nebenbei auffallen, aber auf die Schnelle keinen eigenen Blogeintrag hier erhalten. Sei es, weil mir die Zeit fehlt, sei es, weil sie am besten für sich selbst stehen oder das Thema Raumfahrt eher am Rande betreffen:

  • http://www.sciencedaily.com/releases/2013/04/130426115659.htm
    „A NASA-funded sounding rocket mission will launch from an atoll in the Pacific in the next few weeks to help scientists better understand and predict the electrical storms in Earth’s upper atmosphere. These storms can interfere with satellite communication and global positioning signals.“