Die NASA wird im Rahmen ihrer 21. kommerziellen Versorgungsmission Northrop Grumman ein Reparaturset für NICER (Neutron Star Interior Composition Explorer), ein Röntgenteleskop auf der Internationalen Raumstation, liefern. Astronauten werden einen Weltraumspaziergang durchführen, um die Reparatur abzuschließen.
NICER befand sich in der Nähe des Steuerbord-Solarpanels der Raumstation und wurde im Mai 2023 beschädigt. Das Missionsteam lieferte das Reparaturset im Mai 2024 an das Johnson Space Center der NASA in Houston, damit es für die bevorstehende Versorgungsmission vorbereitet und verpackt werden konnte.
„Es ist unglaublich, dass wir in nur einem Jahr das Problem diagnostizieren und dann eine Lösung entwerfen, bauen, testen und liefern konnten“, sagte Steve Kenyon, der mechanische Leiter von NICER im Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt, Maryland. „Wir freuen uns sehr, die Flicken bei einem zukünftigen Weltraumspaziergang installiert zu sehen, zu einem regelmäßigeren Betriebsplan zurückzukehren und weiterhin bahnbrechende Wissenschaft zu betreiben.“
Von seinem Standort auf der Station aus untersucht der waschmaschinengroße NICER den Röntgenhimmel. Er hat superdichte Sternreste, sogenannte Neutronensterne, präzise vermessen, die die dichteste Materie enthalten, die Wissenschaftler direkt beobachten können. Er hat auch mysteriöse schnelle Radioblitze untersucht, Kometen in unserem Sonnensystem beobachtet und Daten über die obere Atmosphäre der Erde gesammelt.
Doch im Mai 2023 kam es bei NICER zu einem „Lichtleck“, durch das unerwünschtes Sonnenlicht in das Teleskop eindrang.
An Bord der Station aufgenommene Fotos zeigten mehrere beschädigte Bereiche an NICERs Hitzeschilden. Die Schilde sind 500-mal dünner als ein menschliches Haar und filtern Infrarot-, Ultraviolett- und sichtbares Licht heraus, lassen aber Röntgenstrahlen durch. Sie bedecken jeden der 56 Röntgenkonzentratoren von NICER, Sätze aus 24 ineinander verschachtelten kreisförmigen Spiegeln, die Röntgenstrahlen in entsprechende Detektoren leiten. Über jedem Konzentrator und jeder Schildeinheit befindet sich ein Sonnenschutz, mit einem kleinen Zwischenraum dazwischen. Die Sonnenschutze sind durch sechs innere Streben segmentiert und ähneln einem angeschnittenen Kuchen.
Der größte Schaden an den Schilden ist etwa so groß wie eine typische US-Briefmarke. Die anderen Bereiche sind eher so groß wie Stecknadelköpfe. Tagsüber kann durch den Schaden Sonnenlicht die Detektoren erreichen, die Sensoren sättigen und die Messungen von NICER stören. Das Missionsteam änderte seine Beobachtungsstrategie für den Tag, um den Effekt abzumildern. Der Schaden hat keine Auswirkungen auf nächtliche Beobachtungen.
„NICER war nicht dafür ausgelegt, gewartet oder repariert zu werden“, sagte Keith Gendreau, der leitende Forscher der Mission bei Goddard. „Es wurde robotergestützt installiert und wir bedienen es ferngesteuert. Als wir beschlossen, die Möglichkeit zu untersuchen, die größten beschädigten Bereiche der Hitzeschilde zu flicken, mussten wir eine Methode finden, bei der die vorhandenen Teile des Teleskops und der Stationswerkzeuge verwendet werden konnten. Ohne die Unterstützung und Zusammenarbeit unserer Kollegen bei Johnson und im gesamten Raumstationsprogramm hätten wir das nicht geschafft.“
Die Lösung war letztlich einfach. Das Team entwarf Flicken, die jeweils die Form eines Kuchenstücks hatten und in die Sonnenblenden geschoben werden konnten. Eine Lasche an der Unterseite jedes Flickens passt in den Raum zwischen der Unterseite der Sonnenblende und der Oberseite des Hitzeschilds und hält ihn so an Ort und Stelle.
Während des Weltraumspaziergangs werden Astronauten fünf Flicken anbringen. Sie werden die am stärksten beschädigten Bereiche abdecken und das Sonnenlicht abschirmen, das die Röntgenmessungen von NICER beeinträchtigen könnte.
Das Reparaturset enthält insgesamt 12 Flicken, sodass bei Bedarf Ersatz vorhanden sein muss. Die Astronauten transportieren die Flicken in einem Caddy, einem rechteckigen Rahmen, der zwei Ersatzsonnenschirme mit den darin aufbewahrten Flicken enthält.
„NICER wird das erste Röntgenteleskop im Orbit sein, das von Astronauten gewartet wird, und insgesamt erst das vierte wissenschaftliche Observatorium, das repariert wird – neben Missionen wie dem Hubble-Weltraumteleskop der NASA“, sagte Charles Baker, Systemingenieur des NICER-Projekts bei Goddard. „Es war erstaunlich zu beobachten, wie das Reparaturset im letzten Jahr zusammenkam. NICER hat uns so viele wunderbare Dinge über den Kosmos beigebracht, und wir freuen uns wirklich auf diesen nächsten Schritt seiner Reise.“
Das NICER-Teleskop ist eine astrophysikalische Gelegenheitsmission im Rahmen des Explorers-Programms der NASA, das regelmäßig Flugmöglichkeiten für erstklassige wissenschaftliche Untersuchungen aus dem Weltraum bietet und dabei innovative, rationalisierte und effiziente Managementansätze in den Bereichen Heliophysik und Astrophysik nutzt. Das Space Technology Mission Directorate der NASA unterstützte die SEXTANT-Komponente der Mission und demonstrierte die pulsarbasierte Navigation von Raumfahrzeugen.