Tiangong 2

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Tiangong 2
Modelle von Tiangong 2 (links) und einem Shenzhou-Raumschiff (rechts)

Modelle von Tiangong 2 (links) und einem Shenzhou-Raumschiff (rechts)

Maße im Endausbau
Länge 10,4 m[1]
Masse ca. 8600 kg[1]
Umlaufbahn
Apogäumshöhe 393 km[2]
Perigäumshöhe 381 km[2]
Bahnneigung 42,8°
Umlaufzeit ca. 92 min[2]
COSPAR-Bezeichnung 2016-057A

Tiangong 2 (chinesisch 天宮二號 / 天宫二号, Pinyin Tiāngōng Èrhào – „Himmelspalast 2“) war nach Tiangong 1 das zweite Raumlabor der Volksrepublik China. Es war vom 15. September 2016 bis zum 19. Juli 2019 im All.

Aufbau[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Der Rumpf des Raumlabors war insgesamt 10,4 Meter lang und bestand aus einem Mannschafts- und einem Servicemodul, beide zylinderförmig, welche durch einen 1,1 Meter langen Übergang verbunden waren.[1]

Das Mannschaftsmodul war 5 Meter lang und hatte einen Durchmesser von 3,35 Metern. Es enthielt unter anderem Geräte für wissenschaftliche Experimente sowie Bedienelemente für die Raumstation. Außerdem verfügte es über einen Kopplungsadapter für Shenzhou- und Tianzhou-Raumschiffe, über das, anders als bei Tiangong 1, auch eine Betankung des Raumlabors stattfinden konnte.[3] Zwei Fenster gewährten der Besatzung einen Blick ins All und auf die Erde.[1]

Das Servicemodul war ungefähr 3,3 Meter lang, bei einem Durchmesser von 2,5 Metern. Es enthielt insbesondere das Antriebssystem der Station, welches vom Shenzhou-Raumschiff übernommen worden war. Außen waren zwei Solarmodule zur Stromversorgung angebracht. Die für die Lebenserhaltung nötigen Sauerstoff- und Wasservorräte befanden sich im Übergang zwischen den beiden Modulen.[1] Die Lebenserhaltungssysteme waren im Vergleich zu Tiangong 1 stark überarbeitet worden und ermöglichten einen wesentlich längeren Aufenthalt im Raumlabor. Während die Besatzungen von Shenzhou 9 und Shenzhou 10 nur neun bzw. elf Tage auf Tiangong 1 blieben, konnte Tiangong 2 fast einen Monat besetzt bleiben.[3]

Nutzung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Tiangong 2 wurde am 15. September 2016 mit einer Rakete des Typs Langer Marsch 2F/T in eine Erdumlaufbahn gebracht. Der Start erfolgte um 16:04 MESZ vom Kosmodrom Jiuquan.[4]

Am 18. Oktober 2016 koppelte das Raumschiff Shenzhou 11 an. Die Raumfahrer Jing Haipeng und Chen Dong bildeten die erste und einzige Besatzung des Raumlabors. Sie blieben 29 Tage lang an Bord und stellten damit einen neuen chinesischen Rekord auf.[5] Während dieser Zeit erprobten sie unter anderem ein Laufband, um dem Muskelschwund in den Beinen entgegenzuwirken. Eines der Probleme bei der Konstruktion des Laufbands war, die Fußtritte der Raumfahrer so zu dämpfen, dass sie die Fluglage der Raumstation und das Funktionieren der wissenschaftlichen Instrumente nicht beeinflussten.[6] Jing Haipeng und Chen Dong führten Untersuchungen zu den Auswirkungen der Schwerelosigkeit auf den menschlichen Blutkreislauf und fast 40 weitere Experimente an insgesamt 14 Geräten durch.[7][8][9]

Quantenschlüsselübertragung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Während ihrer Zeit im Raumlabor führten Jing Haipeng und Chen Dong unter anderem Versuche zum Quantenschlüsselaustausch durch. Anders als bei dem zwei Monate vorher gestarteten Experimentalsatelliten Micius, der Paare von verschränkten Photonen an zwei weit voneinander entfernte Bodenstationen schickte, die daraus ein One-Time-Pad erzeugten, mit dem sie über irdische Kanäle verschlüsselt miteinander kommunizierten,[10] schickten die Raumfahrer hier mit einem Kommunikationslaser horizontal, vertikal, rechtsdiagonal oder linksdiagonal polarisierte Photonen aus dem All zu einer einzelnen Empfangsstation in China. Dort wurde daraus dann nach dem BB84-Protokoll eine als Einmalschlüssel fungierende Bitfolge erzeugt.

Der Schwerpunkt bei den Versuchen auf Tiangong 2 lag nicht so sehr auf der Verschlüsselung selbst, sondern auf der Übertragung des Schlüssels. Während diese bei Micius, der sich in einer sonnensynchronen Umlaufbahn befand, relativ gut beherrschbar war, bewegte sich das Raumlabor mit einer Geschwindigkeit von 8 km/s in einer um 43° zum Äquator geneigten, 15 Mal pro Tag um ein Stück vorrückenden Umlaufbahn. Von dieser sich ständig bewegenden Basis aus musste der Laser ein 400 km entferntes Teleskop mit einem Spiegeldurchmesser von 1 m treffen.[11][12]

Roboterarm[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Roboterarm beim Fangen des Balls

An die Steuerbordwand des Mannschaftsmoduls war der mechanische Arm eines in Entwicklung befindlichen Roboter-Raumfahrers der Polytechnischen Universität Harbin montiert.[13] Der Arm besaß sechs Freiheitsgrade und an seinem unteren Ende eine dem Menschen nachgebildete Hand mit vier Fingern, einem Daumen und einer Kamera. An der Zenitseite (der „Zimmerdecke“) des Raumlabors waren zwei Kameras montiert, die dem Arm eine stereoskopische Wahrnehmung seiner Umgebung ermöglichten. Der Arm mit einer maximalen Belastung von 10 kg musste verschiedene Aufgaben erfüllen, so zum Beispiel Geräte montieren und entfernen oder einen ihm zugeworfenen Ball fangen. Die Deckenkameras konnten mit einem an der Technischen Universität Peking entwickelten, an die Weltraumbedingungen angepassten Kalman-Filter den rot eingefärbten Ball identifizieren und seine jeweilige Position relativ zur Roboterhand so bestimmen, dass diese den mit einer Geschwindigkeit von 4 mm/s auf sie zuschwebenden Ball fangen konnte.[14]

POLAR[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Das einzige nichtchinesische Instrument an Bord war das Gammastrahlungs-Polarimeter POLAR (“天极”伽玛暴偏振探测仪), ein Quader von etwa 20 × 20 × 10 cm, der außen an der Zenitseite des Übergangs vom Mannschafts- zum Servicemodul montiert war.[15] Bei dem 3 Millionen Euro teuren Projekt handelte es sich um eine Kooperation von drei schweizerischen Instituten mit dem Institut für Hochenergiephysik der Chinesischen Akademie der Wissenschaften und dem Nationalen Kernforschungszentrum Polens.[16] Zwischen Spätherbst 2016 und der Abschaltung des Geräts am 1. April 2017 wurden insgesamt 55 Gammablitze in einem Energiebereich von 50–500 keV registriert, wovon bei 14 die Polarisation bestimmt werden konnte.[17][18] Im Juni 2019 wurde das Nachfolgemodell POLAR-2 (伽马暴偏振探测仪二号),[19] an dem nun auch das Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik beteiligt ist, vom Büro der Vereinten Nationen für Weltraumfragen als eine der ersten sechs internationalen Nutzlasten ausgewählt, die vom Büro für bemannte Raumfahrt kostenlos auf der Chinesischen Raumstation installiert werden.[20] Der Start des neuen Instruments ist für 2024 geplant.[21]

Begleitsatellit[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Am 22. Oktober 2016 um 23:31 Uhr UTC wurde der vom Shanghaier Ingenieurbüro für Mikrosatelliten konstruierte und bei der Shanghaier Akademie für Raumfahrttechnologie gebaute Begleitsatellit Banxing 2 ausgesetzt, der außen am Übergang von Mannschafts- zu Servicemodul des Raumlabors befestigt gewesen war. Der würfelförmige, rundum mit Solarzellen besetzte Satellit war mit 40 cm Seitenlänge etwas kleiner als der bei der Mission Shenzhou 7 eingesetzte Begleitsatellit, aber mit 47 kg etwas schwerer. Er besaß ein verbessertes Ammoniak-Warmgastriebwerk mit einem Schub von 85 Millinewton. Außerdem besaß der Satellit eine 25-Megapixel-Kamera für Fernaufnahmen sowie eine Weitwinkelkamera für Aufnahmen aus der Nähe. Nachdem er einige Fotos des Raumlabors mit dem angekoppelten Shenzhou-Raumschiff im sichtbaren und Infrarot-Spektrum gemacht hatte, entfernte sich der Satellit 500 km, um mit seiner Hauptkamera eventuell gefährlichen Weltraummüll zu identifizieren.[22][23]

Raumfrachter[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Vom 22. April bis zum 21. Juni 2017 war der unbemannte Raumfrachter Tianzhou 1 angekoppelt, mit einer kurzen Unterbrechung am 19. Juni 2017, wo Flugmanöver geübt wurden. Unter anderem wurde dabei das Auffüllen der Treibstofftanks des Raumlabors getestet,[24] eine wichtige Vorbedingung für den Betrieb der ständig besetzten Raumstation ab 2021, die während ihrer mindestens 10 Jahre währenden Betriebszeit immer wieder bewegt werden muss.[3] Ein weiteres Koppelmanöver desselben Raumschiffs fand am 12. September 2017 statt,[25] bis der Frachter am 17. September 2017 endgültig abkoppelte.

Deorbit[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Im Juli 2019 wurde Tiangong-2 kontrolliert zum Absturz gebracht. Nach mehreren gezielten Bahnsenkungsmanövern trat die Raumstation am 19. Juli 2019 um 15:06 Uhr MESZ in die Erdatmosphäre ein. Sie verglühte größtenteils durch die Hitze während und nach dem Wiedereintritt; kleinere Reste gingen laut chinesischer Behörden im Südpazifik nieder.[26][27] Der Begleitsatellit Banxing 2 war bereits am 15. Juli 2019 in die Atmosphäre eingetreten und verglüht.[28]

Weblinks[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. a b c d e Tiangong / Shenzhou: China's Human Spaceflight Program / Tianzhou Cargo Spaceship. In: eoPortal. ESA, abgerufen am 19. Juli 2019.
  2. a b c Bahndaten nach Tiangong 2. N2YO, 21. Oktober 2016, abgerufen am 21. Oktober 2016 (englisch).
  3. a b c 我国打造“经济适用型”太空“别墅”. In: cnsa.gov.cn. 12. Mai 2021, abgerufen am 13. Mai 2021 (chinesisch).
  4. Rui C. Barbosa: China launches Tiangong-2 orbital module. nasaspaceflight.com, 15. September 2016, abgerufen am 15. September 2016 (englisch).
  5. n-tv: Chinas "Shenzhou 11" schafft Rekordflug. n-tv.de, 18. November 2016, abgerufen am 15. Dezember 2016.
  6. Andrew Jones: Astronauts get physical and mental workouts on Chinese space station. In: space.com. 29. November 2021, abgerufen am 15. Dezember 2021 (englisch).
  7. 景海鹏: 党旗引领我成长. In: news.sina.cn. 18. März 2021, abgerufen am 17. Mai 2021 (chinesisch).
  8. 高铭 et al.: 我国空间站的空间科学与应用任务. In: bulletin.cas.cn. 20. Oktober 2015, abgerufen am 20. Juni 2021 (chinesisch).
  9. Davide Castelvecchi: China launches second space lab. In: nature.com. 15. September 2016, abgerufen am 5. August 2021 (englisch).
  10. Christopher Schrader: »Ich bin froh über meine Rückkehr nach China«. In: spektrum.de. 18. Dezember 2017, abgerufen am 9. Juni 2022.
  11. 王佳雯: “墨子”密钥的高配. In: cas.cn. 16. September 2016, abgerufen am 9. Juni 2022 (chinesisch).
  12. Ju Zhenhua: Tiangong-2 takes China one step closer to space station. In: scio.gov.cn. 18. September 2016, abgerufen am 9. Juni 2022 (englisch).
  13. Jiang Zhihong et al.: Progress and Development Trend of Space Intelligent Robot Technology. In: spj.sciencemag.org. 25. Januar 2022, abgerufen am 25. April 2022 (englisch).
  14. Mo Yang, Jiang Zhihong et al.: Generalized Maximum Correntropy Kalman Filter for Target Tracking in TianGong-2 Space Laboratory. In: spj.sciencemag.org. 6. April 2022, abgerufen am 25. April 2022 (englisch).
  15. Chinesisches Weltraumlabor «Tiangong-2». In: aotag.ch. Abgerufen am 5. August 2021.
  16. Collaboration. In: astro.unige.ch. Abgerufen am 5. August 2021 (englisch).
  17. Merlin Kole et al.: The POLAR Gamma-Ray Burst Polarization Catalog. In: arxiv.org. 10. September 2020, abgerufen am 5. August 2021 (englisch).
  18. Polar. In: astro.unige.ch. Abgerufen am 5. August 2021 (englisch).
  19. “我们已关机!”与天宫二号上的科学梦想依依惜别,科学家已向空间站时代张开臂膀. In: csu.cas.cn. 19. Juli 2019, abgerufen am 5. August 2021 (chinesisch).
  20. Selected Experiment Projects to be executed on board the CSS for the 1st Cycle. (PDF; 214 KB) In: unoosa.org. 12. Juni 2019, S. 2, abgerufen am 5. August 2021 (englisch).
  21. Johannes Hulsman: POLAR-2: a large scale gamma-ray polarimeter for GRBs. In: spiedigitallibrary.org. 13. Dezember 2020, abgerufen am 5. August 2021 (englisch).
  22. Companion Satellite released from Tiangong-2 Space Lab for Orbital Photo Shoot. In: spaceflight101.com. 23. Oktober 2016, abgerufen am 9. Februar 2021 (englisch).
  23. Gunter Dirk Krebs: BanXing 2 (BX 2). In: space.skyrocket.de. Abgerufen am 9. Februar 2021 (englisch).
  24. Xinhua: China's cargo spacecraft completes second in-orbit refueling. 15. Juni 2017, abgerufen am 20. Juni 2017 (englisch).
  25. Tianzhou-1 Cargo Craft Re-Joins Tiangong-2 Space Lab after Express Rendezvous Demo. In: spaceflight101.com. 13. September 2017, abgerufen am 9. Februar 2021 (englisch).
  26. Tiangong-2 Space Laboratory Successfully Reentered into Atmosphere under Control. In: cmse.gov.cn. 19. Juli 2019, abgerufen am 19. Juli 2019.
  27. 【再见,天宫二号】天宫二号受控再入大气层 空间实验室任务圆满完成. In: news.cctv.com. China Central Television, 19. Juli 2019, abgerufen am 19. Juli 2019 (chinesisch).
  28. BANXING-2. In: n2yo.com. Abgerufen am 9. Februar 2021 (englisch).