Der Fehler im System

Ich habe in der letzten Woche nach längerer Überlegung wieder einen neuen Aufsatz in der Reihe „technische Spinnereien“ fertiggestellt, diesmal über ein neues Konzept für eine modulare Rakete. Es ist etwas zu lang für den Blog, daher der Link zur Website für alle die es interessiert. Als nächstes wollte ich mir mal Gedanken machen über eine unbemannte Raumstation. An und für sich ist das ja schon ein Widerspruch in sich. Wenn man die medizinische Forschung am Menschen ausnimmt, bleibt noch die Erforschung von Pflanzen und Bakterien, die heute auf der ISS keine große Rolle spielt und die Materialforschungssparte, die heute das zweitwichtigste Forschungsgebiet auf der ISS ist.

Für einen effektiven Betrieb müssen in beiden Fällen vorbereitete Probenbehälter ausgetauscht werden. Mir fiel dann ein, dass ein Roboter es in der Schwerelosigkeit viel einfach hätte als auf der Erde. Er ist auf der Erde nur beschränkt mobil, könnte in der Schwerelosigkeit aber sich z.B. mit Druckgas durch den dreidimensionalen Raum bewegen. Damit wären Proben austauschbar und in einem unbemannten Versorger wie der Dragon zur Erde zurückzubringen bzw. neue von dort zu holen. Die Überwachung ginge über Kameras und 24-Stunden-Bodenpersonal sogar effektiver als heute auf der ISS. Dann kam ich auf die Frage die Reparatur, die sich immer wieder stellt und die ja auch immer als Vorteil einer bemannten Station gepriesen wird. Zuggegeben ist hier der Mensch einem Roboter noch überlegen. Ich dachte dann zuerst an modulare Einheiten die man komplett auswechselt, anstatt Einzelteile zu reparieren. Da fiel mir was ein:

Was macht die unbemannte Raumfahrt? Seit 50 Jahren starten Satelliten, alle ohne Reparaturmöglichkeit. Natürlich gibt es immer wieder spektakuläre Fälle von Ausfällen, doch ich würde mal schätzen 90% aller Satelliten erreichen ihre Solllebensdauer ohne Ausfälle. Im Gegenteil: etliche Missionen haben diese weit übertroffen. Voyager ist seit 34 Jahren aktiv, SOHO seit 16, Envisat seit 12. Bei den meisten Missionen ist heute der Treibstoff, der beim Start vorhanden ist, der limitierende Faktor. Wer bei Astrium einen popligen Kommunikationssatelliten bestellt (Sorry Anja Zoe) der bekommt ein Gefährt, das für eine Betriebsdauer von 12 bis 15 Jahren auslegt ist. Und bei der ISS ist man zufrieden, wenn man sie 10 Jahre betreiben kann?

Ketzerisch gefragt: sind die Konstrukteure von ordinären Satelliten so viel besser als die von bemannten Raumstationen? Ich glaube nicht. Aber es gibt eine andere Erklärung: Wenn man davon ausgeht, dass man etwas reparieren kann, so wird man es so auslegen, das man es reparieren kann. Wenn dies nicht möglich ist, so wird man es so zuverlässig wie möglich auslegen, kritische Systeme redundant auslegen und testen, testen, testen….

Mir fielen dann die zahlreichen Pannen und Reparaturen an der ISS ein. Aber auch einige Details von meiner Recherche am Skylab Buch. Skylab zerfiel technisch in zwei Teile: den inneren Teil, der bewohnbar war, der Orbital Workshop und den äußeren Teil mit den Sonnenteleskopen, den ATM. Im OWS waren zahlreiche Systeme für einen Austausch vorgesehen. So hatten die Bandrekorder im OWS nur eine Lebensdauer von 750 Stunden, sie waren für regelmäßige Auswechslungen vorgesehen. Die Bandrekorder im ATM, die nicht gewechselt werden konnten, dagegen eine von 5.000 Stunden. Und da liegt der Fehler im System. Bei Skylab war die Idee die: Die Bandrekorder im OWS waren aufgearbeitete Exemplare von Gemini, die im ATM Neuentwicklungen. Das Aufarbeiten sparte sicher Geld, allerdings nur, solange man nicht anfängt die Zeit welche die Crew mit dem Auswechseln verbringt zu quantifizieren und sie gegen die Betriebskosten gegenzurechnen.

Der entscheidende Unterschied von Skylab und der ISS ist, dass Reparaturen an Bord von Skylab noch die Ausnahme waren, während sie bei der ISS voll eingeplant wurden. Die Folgen sind gravierend. An Bord von Skylab wurden 26% der Gesamtzeit für die Forschung verwendet. Drei Astronauten forschten 128,5 Stunden in der Woche. Bei der ISS sind es nach dem Erreichen der 6-Mann Crew nach ESA/NASA Planungen 60 Stunden pro Woche. 6% der Gesamtzeit. Also doppelt so viele Leute forschen halb so viel. Wobei Äußerungen die es 2010 gab zeigen, dass zu diesem Zeitpunkt das Soll noch lange nicht erreicht wurde. Das erinnert fatal an die Endzeit der Mir, als z.B. der US-Astronaut Gary Lineker beschrieb, dass die Stammcrew nur damit beschäftigt war die Station am Leben zu erhalten und die Besuche von Gastcrews oder Gastkosmonauten die einzige Gelegenheit waren Forschung zu betreiben. Es wird Zeit für einen Paradigmenwechsel – Zuverlässigkeit und Automation, modulare Systeme, die komplett ersetzt werden (da in den nächsten Jahren nun pro Jahr über 10 Transporter zur ISS gelange werden, gibt es auch Startgelegenheiten im Überfluss).

Ich denke aber es ist so gewollt. Denn sonst würde ja jemand (wie ich) auf die Idee kommen, es ginge unbemannt. Die Diskussion ist ja nicht neu. Schon im Mercuryprogramm kam der Vorschlag auf, die Astronauten sollten passive Passagiere sein (wie dies bei den Sowjets stillschweigend auch vorgesehen war – die Wostokkapsel wurden automatisch gesteuert, die Kosmonauten waren nur Beobachter).Später gab es im Apolloprogramm die Diskussion über Automatisierung und Arbeitserleichterung. Auch hier: „Sieg“ der Astronauten. Das vollautomatische Landprogramm des AGC-Bordcomputers der Landefähre wurde nie erprobt. (Lovell wollte dies bei Apollo 13, doch es kam zu keiner Landung). Selbst so offensichtliche Arbeitserleichterungen wie ein Telefaxgerät, damit man nicht alle Daten und Dinge die einzustellen waren, von Hand auf Papier notieren musste, wurden abgelehnt: Begründung: die Astronauten sollten keine Befehlsempfänger werden. Diese „Siege“ bedeuten aber letztendlich, dass die Astronauten viel Zeit damit zu verbringen Dinge zu tun, die eigentlich nicht nötig wären, wenn man von vorneherein ein System so ausgelegt hätte, dass es möglichst wenig Betreuung braucht und vielleicht auch noch funktioniert ohne dauernd repariert zu werden. Es geht: Bei den kurzen Spacelabmissionen in denen man nur 7-14 Tage lang forschen konnte, war die Zeit der Missionspezialisten kostbar. Sie arbeiteten in 12 Stunden schichten, jeweils zwei pro Schicht und sie hatten auch so genug zu tun, ohne sich um streikende Hardware zu kümmern.

Irgendwie erinnert mich das an einem Nachbar den ich zu Anfang der achtziger Jahre hatte. Er war damals permanent am herum schrauben an seinem VW-Käfer. Dauernd. Ich habe ihn nie mit dem Auto fahren sehen. Es war anscheinend der Selbstzweck an dem Auto zu reparieren, tunen, pflegen oder sonst was zu tun. Aber er war begeistert von dem Gefährt und hätte sich das Ansehen einen Wagen mit er einfach nur fahren kann zu kaufen brüsk abgelehnt. Das kam nicht in Frage. Manchmal habe ich das Gefühl bei der bemannten Raumfahrt ist es genauso. Oder wie die Buddhisten sagen: „Der Weg ist das Ziel“.

So, morgen ist ein besonderer Tag. Denn da wird der Blog 5 Jahre alt. Und weil es da was zu gewinnen gibt, erscheint der Blog erst um 12:00, das erlaubt auch Spätaufstehern und der arbeitenden Bevölkerung in der Mittagspause ihn zu lesen und die Rätselfrage zu beantworten, denn die erste richtige Lösung gewinnt.