Der Weltraum, so heißt es, ist hart. Und je weiter die Menschen vordringen, desto härter kann es werden.
Zu den Herausforderungen bei Missionen zur Erkundung des Mondes und des Mars zählen die Verhinderung einer mikrobiellen Kontamination dieser Ziele, die sichere Navigation dorthin, der Schutz der Besatzungsmitglieder und der Ausrüstung vor Strahlung sowie die Wartung und Reparatur der Ausrüstung.
Die Forschung auf der Internationalen Raumstation hilft NASA-Wissenschaftlern bei der Entwicklung von Werkzeugen und Verfahren, die den Erfolg dieser wichtigen Missionen sicherstellen. Hier sind einige der Highlights aus einigen Untersuchungen, die den Weltraum ein wenig einfacher machen.
Auf der Suche nach kleinen blinden Passagieren
Bakterien und Pilze leben in und auf allen Menschen und überall um uns herum auf der Erde. Die meisten dieser Mikroorganismen sind nützlich oder harmlos, aber ihre Einführung auf andere Himmelskörper könnte unsere Fähigkeit beeinträchtigen, die Ökosysteme auf diesen anderen Welten zu untersuchen.
Die Besatzungsmitglieder werden einen Weltraumspaziergang durchführen, um Proben in der Nähe der Entlüftungsöffnungen des Lebenserhaltungssystems der Raumstation für externe Mikroorganismen der ISS zu sammeln. Dabei handelt es sich um eine Untersuchung, um festzustellen, ob das umlaufende Labor Mikroorganismen in den Weltraum freisetzt. Die Ergebnisse könnten Aufschluss über das Überlebens- und Reproduktionspotenzial von Organismen im Weltraum geben und den Forschern dabei helfen, zu bestimmen, welche Mikroben am wahrscheinlichsten andere Planetenkörper kontaminieren würden, die von bemannten Missionen besucht werden.
Das Mondmikroskop, ein kleines, handgehaltenes digitales Mikroskop, das für medizinische Diagnosen während des Fluges entwickelt wurde, kann auch Wasser, Nahrungsmittel und Oberflächen auf Verunreinigungen testen. Das Gerät nimmt hochauflösende Bilder von Proben auf und verarbeitet die Daten auf internetfähigen Geräten wie Handys oder Tablets. Mehrere Benutzer können gleichzeitig auf das Mikroskop zugreifen und einige Anwendungen laufen autonom.
An- und Abreise
Raumfahrzeuge müssen über hochentwickelte Hightech-Navigationssysteme verfügen. Sextant Navigation testet die Funktion von Sextanten in der Mikrogravitation als Notfall-Navigationstechnik für Artemis und andere zukünftige Erkundungsmissionen. Diese mechanischen Geräte dienen Navigatoren seit Jahrhunderten als Orientierung, und die Gemini- und Apollo-Missionen haben gezeigt, dass sie für Astronauten nützlich sind.
Verbesserung der Strahlungserkennung
Missionen jenseits der erdnahen Umlaufbahn erhöhen die Strahlenbelastung, was eine Gefahr für die menschliche Gesundheit darstellen und den Betrieb der Geräte beeinträchtigen kann. Bei den Vorbereitungen der NASA für zukünftige Missionen ist die Gewährleistung eines angemessenen Schutzes von entscheidender Bedeutung.
Der Hybrid Electronic Radiation Assessor (HERA) wurde als primäres Strahlungserkennungssystem für die Raumsonde Orion entwickelt, die Besatzungen in die Umlaufbahn des Mondes bringen wird. Im Rahmen der Untersuchung des Hybrid Electronic Radiation Assessor der Internationalen Raumstation wurde das System so modifiziert, dass es auf der Raumstation funktioniert und Forschern Informationen für zukünftige Erkundungsmissionen liefert.
Artemis HERA auf der Raumstation hat das Strahlungserkennungssystem weiter modifiziert, damit die Forscher die Hardware vor Artemis II weiterhin in der Strahlungsumgebung des Weltraums bewerten konnten.
Bei Active-Dosimeters, einer von der ESA (European Space Agency) geleiteten Untersuchung, wurde ein tragbares System getestet, um die Strahlenbelastung der Besatzungsmitglieder auf der Raumstation zu messen und festzustellen, wie sie sich mit der Umlaufbahn und Flughöhe der Station ändert. Die Daten des tragbaren Dosimeters verbesserten die Strahlenrisikobewertung und könnten zu einem besseren Schutz der Astronauten führen, einschließlich der Möglichkeit, bei zukünftigen Erkundungsmissionen schnell auf Änderungen der Belastung zu reagieren.
Roboterhelfer
Bei zukünftigen Erkundungsmissionen kann die Robotertechnologie den Besatzungsmitgliedern bei grundlegenden Aufgaben helfen, die Ausrüstung überwachen und warten sowie Vorgänge wie die Probenentnahme durchführen, sodass die Astronauten weniger rauen Umgebungen ausgesetzt werden müssen.
Das Integrierte System für autonome und adaptive Pflege demonstriert den Einsatz autonomer Roboter zum Transportieren und Auspacken von Fracht sowie zum Aufspüren und Reagieren auf Wartungsprobleme wie Lecks und Brände, wodurch wertvolle Ausrüstung geschützt und kostspielige Reparaturen bei zukünftigen Missionen reduziert werden könnten. Bei der Untersuchung werden die Roboter Astrobee und Robonaut der Raumstation eingesetzt.
Beim Multi-Resolution Scanning werden die Astrobees der Station zum Testen von Sensoren und Robotern verwendet, um automatisierte 3D-Sensor-, Kartierungs- und Situationserkennungsfunktionen zu unterstützen. Bei zukünftigen Gateway- und Mondoberflächenmissionen könnten solche Systeme automatisch Defekte erkennen und Fernwartung und autonomen Betrieb von Fahrzeugen wie Rovern durchführen.
Surface Avatar evaluiert den Betrieb mehrerer autonomer Roboter im Weltraum durch eine Besatzung. Die Untersuchung bewertet auch die Reaktion der Besatzungsmitglieder auf Feedback zu den Konsolen, die zur Fernsteuerung der Roboter verwendet werden, was die Entwicklung effektiver Setups für die Steuerung von Robotern auf der Erde von einem darüber kreisenden Raumschiff aus unterstützt. Die Ergebnisse tragen zur Entwicklung anderer Einsatzmöglichkeiten der Roboterunterstützung bei, beispielsweise zur Rückführung von Proben vom Mars und von Asteroiden.