Wissenschaft

Arbeiten auf der ISS: Diese Gagdets erleichtern das Leben im All

Für ihre Tätigkeiten auf der Internationalen Raumstation ISS benötigen die Astronauten robuste Arbeitsgeräte. Dazu gehören auch Intel-basierte Laptops.

Seit den Tagen der Sowjetunion hat sich Russland zu einem Weltführer in der Raumfahrtindustrie entwickelt. In den vergangenen zwei Jahrzehnten hat Russland mehr Raketen erfolgreich ins All geschickt als jedes andere Land dieser Erde. Daher steht es außer Zweifel, dass Russland und seine Kosmonauten eine bedeutende Rolle bei der Erforschung des Weltalls spielen. Damit dies so bleibt, verlassen sie sich häufig auf Technologien und Geräte, die ihnen bei der täglichen Arbeit hilfreich sind.

Die Kosmonauten arbeiten immer nur wenige Monate lang auf der Internationalen Raumstation ISS. Diese besteht aus mehreren Modulen mit einem Durchmesser von je etwa vier Metern und 15,2 Metern Länge. „Alle Raumfahrer haben ihren eigenen kleinen Alkoven zum Schlafen“, erklärt der Kosmonaut Valerij Tokarew. Darin befestigen sie ihren Schlafsack und schweben hinein, um zu schlafen. „Ein Laptop und ein Radio schweben normalerweise direkt neben ihnen, damit wir sie schnell erreichen können“, so Tokarew. 

einblicke in den weltraum-alltag

ISS-Missionen verfolgen unterschiedliche Ziele, zum Beispiel die Durchführung von Experimenten, das Fernhalten der ISS von Weltraummüll, Wartungsarbeiten an der Station oder die Erneuerung von Equipment, wenn dies erforderlich ist. Roskosmos, eine russische Gesellschaft in staatlicher Hand, die den Raumfahrtmarkt überwacht, hat vor kurzem ein neues Projekt namens Kosmos 360 angestoßen. Im Zuge dessen dreht der russische Kosmonaut Andrej Borisenko regelmäßig Panorama-Videos, in denen er über den Zweck und die Geschichte unterschiedlicher ISS-Module referiert. 

Die Internationale Raumstation ISS besteht aus verschiedenen Modulen.
Die Internationale Raumstation ISS besteht aus verschiedenen Modulen.

Auf diese Weise erfahren die Zuschauer etwas über das Astronautentraining, die Flugsteuerung und über die Konstruktion von Raumschiffen und Raketen. Die Videos sind in sechs Sprachen verfügbar: Russisch, Englisch, Arabisch, Spanisch, Deutsch und Französisch. Das erste Video wurde am 17. November 2016 veröffentlicht und war das allererste Panorama-Video, das jemals von der ISS-Station aufgenommen wurde.

hohe körperliche Belastungen

Während der ersten Tage des Fluges treten bei den Astronauten neben den Gleichgewichtsstörungen auch Veränderungen der Durchblutung auf. Es kann geschehen, dass Gesicht und Hals sichtlich anschwellen, weil das Blut in den Kopf steigt. Diese Symptome verschwinden nach drei bis fünf Tagen wieder, dennoch ist der menschliche Körper auf der Erde keinen vergleichbaren Einflüssen ausgesetzt, die solche Beschwerden hervorrufen. 

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NASA Astronaut Terry Virts im Pinguin-Anzug an Bord der ISS.

„Wir haben spezielle Schutzausrüstungen, die wir in der ersten Woche tragen“, erklärt Kosmonaut Pawel Vinogradow. Die Kompressionsanzüge sehen aus wie normale Raumanzüge, sind aber mit Gummiteilen versehen, die den Astronauten dazu dienen, ihre Rücken-, Hüft-, Arm- und Schultermuskeln zu trainieren. Obwohl dieser sogenannte Pinguin-Anzug theoretisch nur zu Beginn getragen werden muss, ziehen es manche Astronauten vor, ihn während des gesamten Einsatzes zu verwenden. „Bei meinem ersten Flug habe ich ihn nicht so häufig getragen, weil mir darin sehr warm geworden ist“, erinnert sich Vinogradow.

medizinische erkenntnisse aus dem orbit

Eines der ISS-Experimente in diesem Jahr trug den Namen Udod und diente der Vermeidung von hämodynamischen Beeinträchtigungen auf Langstreckenflügen. Dabei kam eine speziellen Maske zum Einsatz, mit der untersucht werden kann, wie sich Atmung und Durchblutung verändern, wenn der Atemwiderstand bei der Einatmung erhöht wird. Wenn die Ergebnisse des Experiments positiv ausfallen, könnte die Udod-Maske in absehbarer Zeit als Standardausrüstung für das Training der Atemmuskeln bei Astronauten eingesetzt werden.

Die russische Crew arbeitet außerdem an einer Reihe von Experimenten im Bereich der Weltraumkardiologie. Eine davon trägt den Namen Biocard und soll die bioelektrische Aktivität des Herzens untersuchen, wenn dieses einem Unterdruck im unteren Teil des Körpers ausgesetzt wird. Die Durchführung des Experiments erfolgt mithilfe eines Elektrokardiogramms (EKG), einer Blutdruckmanschette und dem sogenannten Chibis-M-Kompressionsanzug, der das Blut im Unterkörper hält und so die natürliche Durchblutung auf der Erdoberfläche imitiert. Die erhobenen Daten sollen die Überwachung des Kreislaufsystems unter Bedingungen der Mikroschwerkraft verbessern.

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Elena Serova bei der Arbeit an ihrem Biocard-Experiment.

Kosmonauten verwenden den Chibis-M-Anzug mehrere Wochen vor der Landung, um die Folgen der Langzeitaussetzung in der Schwerelosigkeit zu mindern und das Kreislaufsystem auf die Rückkehr zur Erde vorzubereiten. „Im schwerelosen Raum brauchen wir unsere Beine überhaupt nicht. Obwohl wir jeden Tag mit speziellen Geräten trainieren, bilden sich manche Muskeln zurück. Das ist der Grund, warum es viel schwerer ist, zur Erde zurückzukehren, als sie zu verlassen – die Überlastung ist schwerer zu bewältigen“, erklärt Valerij Tokarew.

Intel-technik auf der iss

Ein wichtiges Arbeitsgerät bei der Arbeit an solchen Experimenten im All sind Laptops. Seit den 1990er-Jahren kommen ThinkPads mit Intel® Core™ Duo-Chipsätzen zum Einsatz – die einzigen Laptops, die für die Verwendung auf der ISS zertifiziert sind. Die mobilen Geräte dienen den Astronauten dazu, die Module der ISS zu verwalten, indem sie an die jeweiligen Schnittstellen angeschlossen werden. Auf diese Weise können Informationen oder Befehle nicht nur vom zentralen Kontrollraum aus versendet werden, sondern von jedem Ort, der über die entsprechende Schnittstelle verfügt. Die tragbaren Geräte lassen sich zudem leicht austauschen und durch neue Modelle ersetzen, ohne dass die Infrastruktur der Station selbst verändert werden muss.

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Aleksandr Juriewitsch Kaleri bei der Arbeit.

Das Managementsystem der ISS ist auf Basis eines Hub-and-Spoke-Layouts aufgebaut und ziemlich komplex: Es verfügt über einen zentralen Computer sowie ein Computer-Terminal-System. Auf der russischen Seite sind stets 16 Laptops in Betrieb. Diese Computer sind Terminals, die den Zugriff zum zentralen Computersystem oder dem Computer-Terminal-System herstellen, das weder mit Tastatur noch Bildschirm ausgestattet ist – die Bedienung ist also nur über die Laptops möglich. Insgesamt sind auf der ISS rund 80 Geräte in Betrieb, von denen die meisten mit Intel-Prozessoren bestückt sind. Mit Ausnahme der Notfallausrüstung und der Kommunikationspanels geschieht fast die gesamte Verwaltung der ISS über Laptops.

zertifizierte weltraum-laptops

Um im Weltraum eingesetzt zu werden, muss ein Laptop eine spezielle Zertifizierung besitzen. Diese muss bestätigen, dass das Gerät auf Strahlungsfestigkeit geprüft wurde, denn auf der ISS sind sie pro Tag jener Menge an Strahlung ausgesetzt, die sie auf der Erde in einem ganzen Jahr erfahren würden. Zudem sind die Weltraum-Laptops außerordentlich robust – die neuesten ThinkPad-Modelle überstehen einen Sturz aus fast zwei Metern Höhe unbeschadet und halten eine Personenlast von 100 Kilogramm aus. Des Weiteren ist es wichtig, dass die Geräte keine chemischen Elemente oder Dämpfe abgeben, während sie sich an Bord der Station befinden. 

Auf der ISS eingesetzte Laptops müssen speziell zertifiziert sein.
Auf der ISS eingesetzte Laptops müssen speziell zertifiziert sein.

In den meisten Fällen seien es jedoch auch im All ganz alltägliche Ursachen, die eine Störung hervorrufen, wissen die NASA-Controller Tyson Tucker und Joe Crawford. „Entweder fällt die Festplatte aus oder es tritt ein Softwarefehler auf, weshalb wir den Kosmonauten meistens einfach zu einem Neustart raten“, erzählen die beiden, die für den IT-Support der Astronauten vom Boden aus zuständig sind. „Uns ist kein einziger Fall bekannt, bei dem ein Computer durch Strahlung zerstört wurde.“

Virenschutz auf der ISS

Um die Computer auf der ISS vor Sicherheitsbedrohungen wie Viren zu schützen, wird jede Woche ein neuer Satz mit Virusdefinitionen auf die Raumstation geschickt. „Wenn wir einen neuen Virus auf der Station erkennen, nehmen wir den infizierten Computer aus dem Netzwerk, isolieren ihn und untersuchen ihn auf seine Fehler“, so Tucker und Crawford. Selbst wenn eine komplette Bereinigung des Geräts erforderlich ist, könne eine Quarantäne verhältnismäßig leicht eingerichtet werden. Das IT-System sei allerdings so gebaut, dass sowohl das Netzwerk auf der Station wie auch das Netzwerk am Boden vollständig von den Viren im Internet abgeschirmt sind.

Auf die Frage nach Hackern, die in die Systeme der ISS eindringen könnten, antworteten die beiden NASA-Mitarbeiter gelassen: „Die ISS nutzt einen ganz gewöhnlichen Dateimanager, um mit der Erde zu interagieren.“ Es wäre ziemlich schwierig, in diesen einzudringen und die Chancen, dass jemand die Station gefährdet, seien sehr gering. Selbst wenn dies geschehen würde, sind die Laptops nicht essentiell für den Betrieb oder die Sicherheit der Station. Laptops übertragen Mitteilungen an die Besatzung, aber die Astronauten nutzen sie nicht aktiv jeden Tag – Mission Control managt alles für sie.“

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