Passagiere für die Raumstation

Der am 29. Januar, 11.58 Uhr UTC, vom Kosmodrom Baikonur mit einer Sojus-U gestartete Versorgungstransporter Progress M1-11 (ISS-Flug 13 P) koppelte nach zweitägigem Flug automatisch am 31. Januar, 13.13 Uhr UTC, am Swesda-Modul der ISS an. Er wurde von der seit drei Monaten an Bord befindlichen 8. Stammbesatzung, Alexander Kaleri und Michael Foale, bereits freudig erwartet. 2408 kg Nutzlast müssen die Beiden nun entladen und in der Station verstauen.
Neben Treibstoff, Wasser, Nahrungsmitteln, Getränken, Luft, Post, Medizin ist Progress M1-11 voll gepackt mit neuen wissenschaftlich-technischen Anlagen aus Europa. Hierzu gehören Experimenteinrichtungen für die im April geplante ESA-Mission DELTA mit dem holländischen Astronauten André Kuipers. Darüber hinaus Hardware, die für die Annäherungs- und Kopplungsphase des gigantischen europäischen Transportfrachters Jules Verne benötigt und bis zum Erstflug im April 2005 an Bord der ISS erprobt werden soll. Doch die zweifellos interessanteste ESA-Fracht sind zwei Passagiere: menschengroße Spezialpuppen, die für medizinische Langzeit-Untersuchungen auf der ISS bestimmt sind und den Kern des Matroschka-Experimentes bilden.

Matroschka: -Puppen untersuchen Strahlenbelastungen

Matroschka ist eine Spezialpuppe, eine Art „Trojanisches Pferd“. Entscheidend sind die im Inneren der Experimentanlage untergebrachten Messeinrichtungen. Matroschka stellt ein dem menschlichen Oberkörper in Originalgröße nachempfundenes Modell dar. Mit ihm sollen die Auswirkungen der kosmischen Strahlung auf den menschlichen Organismus in einer Langzeitstudie erforscht werden.
Die Puppen werden für ein Jahr an die Außenwand der ISS montiert. Messgeräte in den künstlichen Astronauten sollen erstmals detailliert über die Belastung der verschiedenen Organe des menschlichen Körpers durch Weltraumstrahlung Auskunft geben. Welcher Strahlenbelastung ist ein Raumfahrer bei seiner Arbeit im All genau ausgesetzt? Welche Organe des menschlichen Körpers erhalten welche Dosen der kosmischen Strahlen?
Damit können die Einflüsse der kosmischen Strahlung auf Organsysteme wie Augen, Lunge, Magen, Niere, Darm usw. bei Weltraumausstiegen (EVA) studiert werden. Zur Abschätzung des Risikos für strahleninduzierten Krebs ist die Kenntnis der aufgenommenen Dosis in den einzelnen Organen des menschlichen Körpers notwendig.
Da Organdosen nicht direkt messbar sind, müssen für solche Untersuchungen realistische Phantome benutzt werden, wie sie mit Matroschka jetzt geschaffen wurden. Nur so ist es möglich, die notwendige Beziehung zwischen Hautdosis und Organdosis zu ermitteln, die dann zur genauen Bestimmung der Körperdosis des Astronauten führt.
Damit würde erstmals ein kompletter Datensatz zur Erfassung der Organdosen unter EVA-Bedingungen entstehen. Zur Messung der absorbierten Strahlungsdosen in den ausgewählten Organen sind 20 verschiedene Detektorarten im Inneren der Matroschka untergebracht. Die in der Bodenplatte der Experimentanlage montierten Rechner und die Systemeinheit überliefern die Messdaten in die ISS bzw. zur Erde.

Arbeiten in internationaler Kooperation

Matroschka ist ein einjähriges internationales Experiment. Entwicklung und Bau der einzigartigen Anlage wurden im Auftrag der ESA vom DLR-Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin als Hauptauftragnehmer erfolgreich durchgeführt. An dem Projekt sind Wissenschaftler folgender Einrichtungen beteiligt:

 

• Universität Kiel
• Universität GH Siegen
• Physikalisch-Technische Bundesanstalt, Braunschweig
• Atomic Institute of the Austrian Universities, Wien (Österreich)
• Institute of Nuclear Physics, Krakow (Polen)
• Atomic Energy Research Institute, AERI, Budapest (Ungarn)
• National Radiological Protection Board, NRPB, Chilton (Großbritannien)
• DIAS, Dublin (Irland)
• Institut für biomedizinische Probleme, Moskau (Russland)
• Space Systems Division, Boeing, Houston (USA)
• NASA Goddard Space Centre, Greenbelt (USA)
• LBL, Berkeley, NASA JSC, Houston (USA)
• Oklahoma State University, Stillwater (USA)
• Eril Research, San Francisco (USA)
• JAXA, NIRS, Chiba (Japan)

Der Betrieb des Experimentes erfolgt durch das Nutzerunterstützungszentrum (MUSC) des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR) in Köln, das zum ersten Mal im Auftrag der ESA im Rahmen der ISS-Aktivitäten als Nutzerzenrum arbeitet. Das DLR hat damit eine Schlüsselfunktion nicht nur beim Bau der Anlage selbst, sondern auch bei der wissenschaftlichen Koordination übernommen. Es ist vorgesehen, das Experiment über ein Jahr hinaus weiter zu betreiben.

Weltraumausstieg: Ein gewagtes Unterfangen

Die beiden Matroschka-Puppen werden an den Außenwänden des Russischen Segments der ISS montiert. Hierfür ist ein Ausstieg der beiden Raumfahrer, Alexander Kaleri und Michael Foale, notwendig. Dieser ist für den 26. Februar vorgesehen. Ein breites Aufgabenspektrum erwartet die Beiden: Neben der Montage der Matroschka-Puppen müssen Proben älterer Außenexperimente ausgetauscht sowie der hintere Kopplungsstutzen des Service Moduls Swesda für die Ankopplung des ESA-Schwerlasttransporters Jules Verne (ATV) vorbereitet werden.

Der Ausstieg ist ein gewagtes Unterfangen, denn bislang hatte stets ein dritter Mann die Außenbordaktivitäten von der ISS aus gesichert. Doch die russisch-amerikanische Crew besteht nur aus zwei Personen. Es sind erfahrene Profis aus Ost und West: Kaleri, der Lette mit russischem Pass, hat bereits über 500 Tage Weltraumerfahrung aufzuweisen (4. Flug), Foale aus den USA bringt es auf 270 Tage (6. Flug). Zudem verfügen Foale und Kaleri mit drei bzw. vier Ausstiegen zusammen über 39 Stunden Erfahrung mit Arbeiten im offenen Weltraum.
Der Ausstieg beginnt und endet in der Luftschleuse des Pirs-Moduls. Sollte – aus welchem Grund auch immer – nach der Rückkehr der beiden Aussteiger die Schleuse nicht wieder mit Druck beaufschlagt werden können, dann müssten Foale und Kaleri über das ebenfalls an Pirs angekoppelte Rettungsschiff Sojus TMA 3 in das Innere der ISS zurückkehren.