China bereitet sich auf den Bau der Tiangong-Station im Jahr 2021 vor, Fertigstellung bis 2022

China bereitet sich auf den Bau der Tiangong-Station im Jahr 2021 vor, Fertigstellung bis 2022

China bereitet sich auf seinen nächsten großen Sprung in der Weltraumforschung vor: den Bau seiner modularen bemannten Raumstation Tiangong.

Der Bau der orbitalen Raumstation Tiangong beginnt im Jahr 2021 und soll nach elf Missionen, darunter drei Starts von verschiedenen Modulen, vier Starts von Frachtfahrzeugen und vier Starts mit Besatzung, im Jahr 2022 abgeschlossen sein.

Dieser Schritt folgt auf einen stufenweisen Ansatz bei der Entwicklung der bemannten Raumfahrt, beginnend mit den unbemannten Testflügen eines bemannten Raumfahrzeugs (Shenzhou-1 bis Shenzhou-4). Es folgten der Start einer bemannten Mission (Shenzhou-5 mit einem Taikonauten), der Start einer Raumfahrtbesatzung (Shenzhou-6 mit zwei Taikonauten und Shenzhou-7 mit drei Taikonauten) und die Durchführung einer Außenbordaktivität (Shenzhou-7).

Außerdem gelang China der Start eines Raummoduls vom Typ Saljut-1 (Tiangong-1 und Tiangong-2), die Entwicklung von Rendezvous und Docking (Shenzhou-8), die Besetzung eines Raummoduls und ein Langzeitflug (Shenzhou-9 und Shenzhou-10) sowie der Start eines Frachtschiffs (Tianzhou-1) für die regelmäßige Versorgung von Orbitalstationen.

In nur wenigen Jahren und nach einem ordnungsgemäß abgestuften Programm ist China von der kurzfristigen bemannten Raumfahrt zum Bau einer modularen Raumstation übergegangen, die sechsmonatige Aufenthalte in der Erdumlaufbahn ermöglicht und damit eine ähnliche Kapazität wie das Programm der Internationalen Raumstation erreicht, an dem die USA, Russland, Japan, Europa, Kanada und andere, nicht aber China, maßgeblich beteiligt sind.

Die Tiangong-Raumstation

Die Tiangong-Raumstation wird ein orbitales Labor vom Typ Mir sein, das aus einem zentralen Modul besteht, zu dem nach und nach weitere Module hinzugefügt werden.

Die Station wird zunächst aus dem Modul Tianhe-1 (Zentralmodul), den wissenschaftlichen Modulen Wentian und Mengtian sowie dem Xuntian bestehen.

Das Modul Tianhe-1 (Harmony of the Heavens) wird mit der Rakete Long March-5B (Y2) vom Wenchang Space Launch Center in die Umlaufbahn gebracht. Mit einer Masse von etwa 20.000 Kilogramm wird das Modul in eine Umlaufbahn mit einer durchschnittlichen Höhe von 393 Kilometern und einer Bahnneigung von 42 Grad gebracht und dient als Kern der Tiangong-Raumstation.

Tianhe-1 ist in zwei große zylindrische Abschnitte unterteilt, der größte mit einem Durchmesser von 4,2 Metern und der andere Abschnitt mit 3,5 Metern. Seine Gesamtlänge beträgt 16,6 Meter und hat ein bewohnbares Volumen von etwa 50 Kubikmetern. Das Kernmodul der Tiangong besteht ebenfalls aus einer Ressourcensektion und einer zylindrischen Sektion mit einem Durchmesser von 2,8 Metern mit fünf Andocköffnungen, die den Anschluss neuer experimenteller Module ermöglichen werden.

Der Kern kann drei Besatzungsmitglieder beherbergen und hat eine Lebensdauer von 15 Jahren mit orbitaler Wartung. Tianhe-1 ist mit Lebenserhaltungssystemen für seine Besatzung ausgestattet.

Die Module Wentian und Mengtian werden wissenschaftliche Module mit einer Masse von etwa 20.000 kg, 14,4 Metern Länge und einem Durchmesser von 4,2 Metern sein. Die Druckmodule werden auf der Grundlage der Erfahrungen mit dem Tiangong-2-Orbitalmodul entwickelt und dienen der Durchführung von Experimenten in den Bereichen Lebenswissenschaften, Biotechnologie, Physik, Materialwissenschaften, Mikrogravitation usw.

Zusätzlich zu den Experimenten, die sich im druckbeaufschlagten Innenraum befinden, werden beide Module in der Lage sein, externe Experimente aufzunehmen, die der Weltraumumgebung ausgesetzt und an den jeweiligen Rümpfen befestigt sind. Die Module werden an den axialen Abschnitt des Tianhe-1-Moduls angedockt und später mit Hilfe eines Fernmanipulationssystems, das entweder vom Inneren der Raumstation oder vom Kontrollzentrum aus ferngesteuert wird, zu einem seitlichen Anschluss transferiert.

Der kombinierte Wohnbereich der drei anfänglichen Module wird auf 110 Kubikmeter anwachsen.

Das Wentian-Modul wird mit zusätzlichen Kontrollsystemen ausgestattet sein, die im Falle eines auftretenden Problems mit Tianhe-1 eingesetzt werden können. Mengtian hat ähnliche Funktionen wie Wentian, ist aber mit einer speziellen Luke ausgestattet, die den Ein- und Ausstieg von Fracht und Instrumenten entweder mit Hilfe der Besatzung oder selbstständig mit Hilfe des Fernsteuerungssystems ermöglicht.

Insgesamt wird es sechzehn Experimentiergestelle zwischen dem Kernmodul, den beiden Experimentiermodulen und einer externen Experimentierplattform geben. Die Experimentiergestelle werden etwa 1,8 Meter hoch, 1 Meter breit und 0,9 Meter tief sein und ein Gewicht von weniger als 500 Kilogramm haben.

Ein weiteres Experimentmodul, der Xuntian, wird ein Weltraumteleskop mit einem Spiegel von zwei Metern Durchmesser sein. Das Modul wird nicht am Tiangong-Komplex befestigt sein, sondern in der Nähe der Station kreisen. Das Xuntian kann für Reparaturarbeiten an der Station befestigt werden. Es wird zur Erforschung des Mechanismus der beschleunigten Expansion des Universums, der dunklen Energie und der dunklen Materie sowie der Entstehung und Entwicklung des Universums eingesetzt.

Die Raumstation wird regelmäßig mit Tianzhou-Frachtfahrzeugen versorgt, von denen das erste im April 2017 für die Raumstation Tiangong-2 gestartet wurde.

Zeitplan

Der Start von Tianhe-1 wird voraussichtlich im April 2021 stattfinden. Die Trägerrakete kam am 21. Februar in Wenchang an und die Startvorbereitungen begannen kurz darauf.

Nach dem Start des Tianhe-1-Moduls wird China das Tianzhou-2-Frachtfahrzeug starten, das von der Langer-Marsch-7-Rakete (Y3) vom LC201-Startkomplex des Wenchang Space Launch Center in die Umlaufbahn gebracht wird. Tianzhou-2, das ebenfalls im April gestartet werden soll, wird autonom an Tianhe-1 andocken.

Nach einer ersten Phase der Inbetriebnahme im Orbit wird alles für den Start der ersten Tiangong-Besatzung bereit sein.

In der zweiten Februarwoche sollen die beiden Trägerraketen für die bemannten Missionen im Jiuquan Satellite Launch Center startbereit sein. Wenn alles nach Plan läuft, wird Shenzhou-12 mit der Rakete Langer Marsch-2F/G (Y12) vom LC43/91-Startkomplex in Jiuquan zu einer mehrmonatigen Orbitalmission an Bord der neuen Raumstation starten. Der Start von Shenzhou-12 ist für Juni geplant und wird voraussichtlich drei Besatzungsmitglieder an Bord haben, die mehrere Monate im Orbit bleiben werden.

Sowohl das Tianzhou-3-Frachtfahrzeug als auch die Shenzhou-13-Raumkapsel mit Besatzung sollen 2021 starten. Der Tianzhou-3-Frachter wird im August mit der Trägerrakete Langer Marsch-7 (Y4) von Wenchang aus gestartet, und die Shenzhou-13-Besatzungsmission soll im September oder Oktober mit der Rakete Langer Marsch-2F/G (Y13) von Jiuquan aus gestartet werden.

Zu diesem Zeitpunkt ist nicht sicher, ob die Shenzhou-13-Besatzung die noch im Orbit befindliche Shenzhou-12-Besatzung ersetzen wird oder ob diese vor der Ankunft von Shenzhou-13 zur Erde zurückkehren wird.

Das Wentian-Modul wird das erste der beiden wissenschaftlichen Module sein, die im Jahr 2022 in die Umlaufbahn gebracht werden, gefolgt vom Mengtian-Modul. Beide werden von Wenchang aus mit Langer-Marsch-5B-Raketen gestartet.

Die Besatzungen

Zu diesem Zeitpunkt ist es nicht einfach zu definieren, wie die Besatzungen der nächsten chinesischen Raumfahrtmissionen zusammengesetzt sein werden. Es ist jedoch möglich, eine allgemeine Gruppe zu definieren, die aus vier Crews für Flüge besteht, die in den Jahren 2021 und 2022 stattfinden werden.

Die Gruppe besteht aus Nie Haisheng (der an den Missionen Shenzhou-6 und Shenzhou-10 teilnahm), Deng Qingming, Liu Boming (Shenzhou-7), Liu Wang (Shenzhou-9), Zhang Xiaoguang (Shenzhou-10), Chen Dong (Shenzhou-11), Liu Yang (Shenzhou-9), Wang Yaping (Shenzhou-10), Ye Guangfu, Zhang Lu, Tang Hongbo und Cai Xuzhe.

Einige der älteren Taikonauten sind bereits aus der Flugrotation ausgeschieden, aber in Reserve sind noch Jing Haipeng (der an den Missionen Shenzhou-7, Shenzhou-9 und Shenzhou-11 teilnahm), Fei Junlong (Shenzhou-6) und Zhai Zhigang (Shenzhou-7).

Schon seit langem wird gemunkelt, dass eine der beiden weiblichen Taikonauten (Liu Wang oder Wang Yaping) der Kommandant einer der Missionen zur Raumstation Tiangong sein würde. In den letzten Wochen sind mehrere Fotos von Wang Yaping beim Training aufgetaucht. Auch ein Artikel von Xinhua erwähnte Wang Yaping im Zusammenhang mit EVA-Training. Es ist also sehr gut möglich, dass sie bei einer der ersten beiden Missionen zu Tiangong dabei sein wird, und wahrscheinlich wird sie bei einer dieser Missionen den Platz des Kommandanten einnehmen.

Die Shenzhou-12-Mission wird 90 Tage dauern, und während ihres Aufenthalts im Orbit wird die Besatzung verschiedene Außenbordaktivitäten zur Installation eines Roboterarms und anderer Ausrüstung durchführen und die Station für neue Module vorbereiten.

Deng Qingming war bei drei Missionen als Backup-Besatzungsmitglied dabei und wird möglicherweise Teil einer der beiden Missionen sein, die im Jahr 2021 gestartet werden.

Die Zusammensetzung Chen Dong, Wang Yaping und Ye Guangfu soll die Besatzung von Shenzhou-12 sein, nachdem ein Foto (zur Verfügung gestellt von Tony Quine) in Umlauf gebracht wurde, das Wang Yaping beim Betreten von Shenzhou-12 während einer Trainingseinheit zeigt.

Wenn die Mission von Shenzhou-12 etwa 90 Tage dauert, kann Shenzhou-13 seine Mission im September oder Oktober beginnen, einen längeren Aufenthalt im Orbit von etwa 180 Tagen haben und Tiangong an die Shenzhou-14-Crew “übergeben”, die im März 2022 starten soll, und so die Ankunft der neuen Module beobachten.

Erste Experimente auf Tiangong

Im Rahmen der Raumfahrtkooperation zwischen China und mehreren Nationen wurden neun Experimente ausgewählt, die an Bord der Raumstation Tiangong durchgeführt werden sollen. Der Prozess der Auswahl der Experimente wurde mit dem United Nations Office for Outer Space Affairs (UNOOSA) organisiert.

Diese Erfahrungen umfassen die Bereiche Astronomie, Mikrogravitations-Fluidphysik und Verbrennung, Geowissenschaften, Weltraumtechnologie sowie Lebenswissenschaften und Technologie im Weltraum.

Die Experimente aus dem Bereich Astronomie werden Gammastrahlenausbrüche untersuchen (Schweiz, Polen, Deutschland und China) und spektroskopische Untersuchungen von Gasnebeln durchführen (Indien und Russland). Die Experimente aus dem Bereich der Mikrogravitations-Flüssigkeitsphysik und Verbrennung werden das Verhalten von teilweise mischbaren Flüssigkeiten in der Mikrogravitation untersuchen (Indien und Belgien), ein Hochleistungs-Mikro-2-Phasen-Kühlsystem für Weltraumanwendungen einsetzen (Italien und Kenia) und die durch Wirbel und akustische Wellen beeinflussten Flammeninstabilitäten untersuchen (China und Japan).

Das aus Mexiko stammende Experiment zu den Geowissenschaften wird eine Mittelinfrarot-Plattform für Erdbeobachtungen nutzen, und das Experiment zur Weltraumtechnologie (Saudi-Arabien) wird die Entwicklung von GaAs-Solarzellen mit mehreren Übergängen für Weltraumanwendungen untersuchen.

Die Experimente zu Lebenswissenschaften und Technologie im Weltraum werden Tumore im Weltraum (Norwegen, Frankreich, Niederlande und Belgien) und die Auswirkungen der Mikrogravitation auf das Wachstum und die Biofilmproduktion von krankheitsverursachenden Bakterien (Peru und Spanien) untersuchen.