Die Internationale Raumstation (englisch: International Space Station, kurz ISS) ist die bislang größte und langlebigste Raumstation der Menschheit. Als fliegendes Labor schwebt sie in rund 400 km Höhe mit einer Bahnneigung von 51,6° in östlicher Richtung binnen etwa 93 Minuten einmal um die Erde. Mit einer räumlichen Ausdehnung von etwa 109 m × 51 m × 73 m ist sie das größte menschengemachte Objekt im All.
Was macht die ISS so besonders?
Die ISS ist weit mehr als nur eine technische Meisterleistung. Sie ist ein Symbol für internationale Zusammenarbeit im Weltraum. Die ISS ist ein gemeinsames Projekt der US-amerikanischen Raumfahrtbehörde NASA, der russischen Raumfahrtagentur Roskosmos, der europäischen Raumfahrtagentur ESA sowie der Raumfahrtagenturen Kanadas CSA und Japans JAXA. In Europa sind die Länder Belgien, Dänemark, Deutschland, Frankreich, Italien, die Niederlande, Norwegen, Schweden, die Schweiz, Spanien und das Vereinigte Königreich beteiligt.
Der Bau der Station begann 1998. Am 20. November 1998 hob eine russische Proton-Rakete vom Kosmodrom in Baikonur ab und brachte mit dem Sarja-Modul (Sarja, russisch für Morgenröte) das erste Element der ISS in die Erdumlaufbahn. Seitdem ist die Station stetig gewachsen. Seit dem 2. November 2000 ist die ISS ständig bemannt.
Die Kosten für das gigantische Projekt sind beeindruckend: Die Kosten für Bau und Betrieb beliefen sich bis 2018 auf mehr als 100 Milliarden Euro. Aber die Investition zahlt sich aus – die ISS ist heute das wichtigste Labor für Forschung unter Weltraumbedingungen.
Die deutsche Rolle im All
Deutschland spielt eine zentrale Rolle bei der ISS. Deutschland, der größte Geldgeber unter den elf beteiligten europäischen Ländern, ist besonders aktiv in der Nutzung und Forschung. Deutschland ist mit 40 Prozent europäischer Spitzenreiter bei der Nutzung der ISS.
Deutsche Astronauten auf der ISS
Bisher haben vier deutsche Astronauten auf der ISS gelebt und gearbeitet:
- Thomas Reiter (2006): Als erster europäischer Langzeit-Astronaut verbrachte Thomas Reiter 2006 im Rahmen der Mission „Astrolab“ sechs Monate auf der Station, um neben Wartungs- und Serviceaufgaben mehr als 30 wissenschaftliche Experimente durchzuführen. Er war auch erster deutscher Raumfahrer mit EVA-Einsätzen.
- Hans Schlegel (2008): Im Jahr 2008 war Hans Schlegel verantwortlich für die erfolgreiche Montage des europäischen Columbus-Moduls an der ISS.
- Alexander Gerst (2014 und 2018): Der beliebte Astronaut war zweimal auf der ISS und übernahm in der zweiten Hälfte seiner Mission 2018 als erster Deutscher das Kommando auf der ISS.
- Matthias Maurer (2021-2022): Durch seine Teilnahme am Flug SpaceX Crew-3 im Jahr 2021 wurde er der 12. Deutsche, der in den Weltraum gereist ist. Seine Mission trug den Namen „Cosmic Kiss“.
Forschung ohne Grenzen – Deutsche Experimente im All
Die ISS ist ein einzigartiges Forschungslabor. Bis heute wurden weit mehr als 3.000 Experimente aus 108 Staaten auf der ISS durchgeführt. Deutschland ist dabei besonders aktiv: In rund 200 europäischen Experimenten waren deutsche Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler beteiligt.
Aktuelle Forschungsschwerpunkte
Die deutschen Experimente decken ein breites Spektrum ab:
Materialwissenschaft: In speziellen Schmelzöfen wie dem Elektromagnetischen Levitator werden Metalle und Legierungen untersucht. Unter Schwerelosigkeit gelingt das wegen verminderter Strömungen präziser als im Labor auf der Erde. Die daraus gewonnenen Daten zu den Eigenschaften von Metall- und Legierungsschmelzen wie Viskosität, Oberflächenspannung oder Kristallwachstum unter Schwerelosigkeit sind für die Optimierung von Computermodellen für industrielle Gießprozesse äußerst gefragt.
Medizinforschung: Die Schwerelosigkeit bietet einzigartige Möglichkeiten. Bei längeren Aufenthalten in einer Mikrogravitationsumgebung kommt es zu Muskel- und Knochenschwund aufgrund der fehlenden Belastung. Entsprechende Untersuchungen auf der ISS dienen zum einen der Grundlagenforschung an entsprechenden Krankheiten (zum Beispiel Osteoporose), aber auch dazu, Gegenmaßnahmen für längere bemannte Raumflüge (beispielsweise zum Mars) zu finden.
3D-Biodruck: Ein besonders innovatives Experiment ist Bioprint First Aid. Im Experiment Bioprint First Aid wird Matthias zum ersten Mal auf der ISS einen innovativen 3D-Biodrucker zunächst mit fluoreszierenden Mikropartikeln in der „Tinte“ testen. In naher Zukunft sollen dann oberflächliche Wunden durch direktes, flächiges Auftragen einer gewebebildenden „Biotinte“ mit körpereigenen Hautzellen behandelt werden. Durch dieses sogenannte Bioprinting wird die betroffene Stelle wie mit einem Pflaster abgedeckt und so die Wundheilung beschleunigt.
Betonforschung: Ein bemerkenswertes Experiment ist die Mikrogravitationserforschung der Zementverfestigung (MICS) von NASA. Hierbei wird die Hydratationsreaktion und der Aushärtungsprozess von Zementpaste in der Mikrogravitation untersucht. Forscher nutzten Künstliche Intelligenz, um aus 2D-Mikroskopbildern 3D-Modelle von Zementproben zu erstellen, die in der Mikrogravitation geformt wurden. Diese Modelle helfen, die innere Struktur von Zement besser zu verstehen und könnten Innovationen im Bauwesen und in der Herstellung industrieller Materialien unterstützen.
Das Columbus-Labor – Europas Fenster ins All
Ein Herzstück der europäischen Präsenz auf der ISS ist das Columbus-Modul. Columbus, Europas Beitrag zur ISS, ist ein Mehrzwecklabor für die multidisziplinäre Forschung unter Schwerelosigkeit und wurde am 11. Februar 2008 dauerhaft an die ISS montiert und in Betrieb genommen.
Das Labor wird vom Columbus-Kontrollzentrum in Deutschland gesteuert. Das Columbus-Kontrollzentrum (Col-CC) ist Teil des Deutsches Raumfahrtkontrollzentrum (GSOC) im Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Oberpfaffenhofen. Etwa 75 Personen steuern von hier die europäischen Aktivitäten auf der Internationalen Raumstation ISS.
Leben und Arbeiten im Orbit
Die ISS bietet den Astronauten mit rund 1.000 Kubikmetern in etwa so viel Platz zum Leben und Arbeiten wie in einer Boeing 747. Die Raumstation besteht heute aus sechs Forschungslaboren, zwei Wohneinheiten, einer Beobachtungskuppel, etlichen Stauräumen, Verbindungsknoten, Andockvorrichtungen und Roboterarmen.
Das Leben dort oben ist nicht einfach. Die Temperaturunterschiede sind extrem: Die Außenverkleidung der ISS heizt sich dort, wo Sonnenstrahlen auf sie einwirken, auf bis zu +120 °C auf, während auf der schattigen Seite Temperaturen von bis zu −160 °C herrschen. Im Inneren wird die Raumtemperatur der Internationalen Raumstation konstant bei etwa 22 °C gehalten.
Um fit zu bleiben, müssen die Astronauten täglich trainieren. Um Muskelschwund und den dadurch bedingten Knochenabbau in Schwerelosigkeit zu verhindern, trainieren Astronautinnen und Astronauten täglich rund zweieinhalb Stunden an Bord der ISS.
Internationale Besucher aus aller Welt
Die ISS ist wirklich international: Insgesamt 167 US-Amerikaner besuchten die Internationale Raumstation ISS als Astronauten (Stand: 25. März 2024). Insgesamt besuchten Personen aus 21 verschiedenen Ländern bisher die Internationale Raumstation. Mittlerweile haben sie bereits mehr als 270 Astronaut*innen aus aller Welt besucht.
Sogar Weltraumtouristen waren schon da: Der weltweit erste Weltraumtourist Dennis Tito verbrachte 2001 insgesamt acht Tage auf der ISS und bezahlte dafür 20 Millionen US-Dollar.
Praktischer Nutzen für uns auf der Erde
Die Forschung auf der ISS bringt konkrete Vorteile für unser Leben auf der Erde:
Präzisere Navigation: Langzeitversuche zu ultrakalten Atomen, die in dieser Ausprägung nur auf der ISS möglich sind, können die Entwicklung von modernster Chip-Technologie, miniaturisierten Lasermodulen und hochpräzisen Uhren und Sensoren weiter vorantreiben. Mit diesen Entwicklungen kann zum Beispiel die Satellitennavigation in Zukunft wesentlich genauer erfolgen.
Medizinische Durchbrüche: Die bisherigen Forschungen haben nach Angaben der NASA bereits bahnbrechende medizinische Erkenntnisse gebracht. So hätten auf der ISS erprobte Techniken bereits zu Methoden geführt, bei denen Roboter Tumore entfernen können, die zuvor als inoperabel galten.
Erdbeobachtung: Von Astronauten auf der ISS aufgenommene Fotos dienen als Ergänzung zu den Aufnahmen von Erdbeobachtungssatelliten, da dabei der Aufnahmewinkel nicht starr festgelegt ist. Mit Projekten wie MUSES wird die Forschungskapazität weiter erhöht. Mit MUSES („Multi-User-System for Earth Sensing“) als erster kommerzieller Erdbeobachtungplattform auf der ISS wird die Forschungskapazität auf der Raumstation weiter erhöht. Das DLR entwickelt und liefert dafür ein erweitertes Nah-Infrarot-Spektrometer, das zukünftig unter anderem wertvolle Informationen über die Atmosphäre der Ozeane und deren bio-geophysikalische Zusammensetzung liefert.
Was kommt nach der ISS?
Die ISS wird nicht ewig im All bleiben. 2031 wird das letzte Jahr der ISS in der Umlaufbahn sein, danach soll sie aus dem All geholt und im Pazifik versenkt werden. Der Absturz ist genau geplant: Aus diesem Grund soll die Mission an einer bestimmten Stelle durchgeführt werden: Point Nemo. Dieser auch als „abgelegenster Ort der Welt“ bezeichnete Teil des Pazifiks liegt 2.688 Kilometer vom nächsten Land entfernt. Für einen kontrollierten Absturz ist er somit einer der sichersten – selbst ein Abkommen vom Kurs würde Menschen nicht in Gefahr bringen.
Nach der ISS planen verschiedene Länder und Unternehmen neue Raumstationen: Stattdessen wollen gleich mehrere Länder sowie verschiedene Raumfahrtunternehmen kommerzielle Raumstationen im All platzieren. Darunter das US-amerikanische Raumfahrtunternehmen Axiom Space und Jeff Bezos Raumfahrtunternehmen Blue Origin mit der Low Earth Orbit (LEO)-Raumstation Orbital Reef.
Ein Meilenstein der Menschheit
Die ISS ist mehr als nur Technik und Wissenschaft. Sie ist der Beweis, dass eine friedliche globale Zusammenarbeit von Partnern unterschiedlichster Kulturen nicht nur möglich und sinnvoll ist. Trotz politischer Spannungen auf der Erde arbeiten Menschen verschiedener Nationen im All Hand in Hand zusammen.
Laut dem deutschen Astronauten Alexander Gerst ist die ISS nicht nur die wertvollste Maschine, die die Menschheit je gebaut hat, sondern – aufgrund der außerordentlichen internationalen Zusammenarbeit – auch die „unwahrscheinlichste“.
Die Internationale Raumstation bleibt ein leuchtendes Beispiel dafür, was die Menschheit erreichen kann, wenn sie zusammenarbeitet. Sie hat unser Verständnis von Wissenschaft erweitert, neue Technologien hervorgebracht und gezeigt, dass im Weltraum keine Grenzen existieren – nur gemeinsame Ziele.
Quellen:
Lexikon der Fernerkundung – ISS
DLR – Deutsche Raumfahrtagentur
