ISS-Expedition 2 ist die Missionsbezeichnung für die zweite Langzeitbesatzung der Internationalen Raumstation. Die Mannschaft lebte und arbeitete vom 10. März bis zum 20. August 2001 an Bord der ISS.
Mannschaft Juri Wladimirowitsch Ussatschow (4. Raumflug), ISS-Kommandant 19. März bis 17. August 2001 (/) Susan Jane Helms (5. Raumflug), Missionsspezialistin (/) James Shelton Voss (5. Raumflug), Missionsspezialist (/)
Ersatzmannschaft die spätere Besatzung der ISS-Expedition 4: Juri Iwanowitsch Onufrijenko, Kommandant (/) Daniel Wheeler Bursch, Missionsspezialist (/) Carl Erwin Walz, Missionsspezialist (/)
Missionsbeschreibung Mit der Discovery-Mission STS-102 trafen am 10. März 2001 nicht nur die neue Langzeitbesatzung auf der Internationalen Raumstation (ISS) ein, sondern auch sieben Racks mit Systemkomponenten und Experimenten. Zwei Racks enthielten Energiekonverter, die für die Steuerungs- und Experimentiergeräte an Bord der Station verschiedene Spannungen zur Verfügung stellen. Zwei weitere enthielten die Steuerungsanlagen für den kanadischen Manipulatorarm und dessen vier Kameras. Die beiden übrigen Racks umfassten Anlagen zum Betrieb des Ku-Band-Kommunikationssystems sowie eine medizinische Notfallausrüstung. Zu dieser gehören unter anderem ein Defibrillator und ein Ultraschallgerät. Des Weiteren wechselten drei wiederverwendbare Stauraumelemente und mehrere Behälter mit Versorgungsgütern in die Station. Schließlich wurde das erste Wissenschaftsrack in Destiny installiert. Mit der sogenannten Human Research Facility wird medizinische Forschung betrieben. Alle Racks waren zum Transport in einem in Italien entwickelten und gebauten Logistikmodul untergebracht. Dieses wurde am 12. März aus der Ladebucht gehoben und an der Unterseite von Unity angedockt.
Während der Mission STS-102 fand der erste Wechsel einer ISS-Besatzung statt. Die zweite Crew bestand aus dem russischen Kommandanten Juri Ussatschow und den US-Astronauten Susan Helms und James Voss. Der Transfer fand in mehreren Etappen statt. Zunächst wechselte Juri Ussatschow in die Station und löste den Sojus-Piloten Juri Gidzenko ab. Vier Tage blieben den Kommandanten der ersten und zweiten Stammbesatzung William Shepherd und Juri Ussatschow anschließend für die Übergabe. Dabei sprachen sie über die bisher geleisteten Arbeiten sowie über Besonderheiten und Probleme. Dann standen Entladearbeiten und Installationen im Mittelpunkt. Zwei Stunden vor dem Ablegen des Space Shuttles am 19. März übernahm Ussatschow das Kommando der Raumstation.
Einige Funktionen der Steuerungseinheit für den Manipulator der Station wurden bereits kurz nach dem Einbau der Racks getestet. Mit der Human Research Facility gelangte auch das erste Rack mit wissenschaftlichen Geräten in das Labormodul Destiny. Die zweite Stammbesatzung der ISS beschäftigt sich zu einem größeren Teil mit wissenschaftlichen Forschungen als ihre Vorgänger. Die Experimente gehörten weitgehend zum Komplex Strahlungsmessung. Dabei wurden sowohl die Auswirkungen verschiedener Strahlungsarten auf den menschlichen Körper studiert als auch Intensitäten in verschiedenen Bereichen der Station gemessen (Experimente Phantom Torso, Dosmap und Bonner Ball Neutron Detector). Zum Programm gehörten auch Forschungen zur Mikrogravitation, medizinische Untersuchungen an Knochen und Muskeln, psychosoziale Studien, Experimente zur Flüssigkeitsphysik und Kristallisation von Proteinen.
Die ersten Studien führte die Expedition Two Crew bereits am zweiten Flugtag an Bord der Discovery durch. Beim Hoffmann-Reflex-Experiment wurde die Reaktionsgeschwindigkeit des Rückenmarks untersucht. Ein spezieller Reiz auf die Beinmuskulatur führt zu einer unmittelbaren Reaktion. Aus der Veränderung der Reaktionsdauer während und nach der Anpassung an die Schwerelosigkeit will man Rückschlüsse auf die Reizverarbeitung im Rückenmark ziehen. Das Experiment wurde am sechsten Flugtag wiederholt. Anschließend wurde die Apparatur in die Station gebracht, wo weitere Tests folgten.
Am 21. März wurde das Ku-Band-Kommunikationssystem aktiviert, mit dem Datenübertragungsraten von 50 MBit/s möglich sind. Neben Audio und 4 Videokanälen können auch wissenschaftliche Daten mit hoher Geschwindigkeit übertragen werden. Dazu gehörten beispielsweise Messwerte, die beim Experiment MACE II gewonnen wurden. MACE II (Middeck Active Control Experiment 2) besteht aus einer 1,52 m langen Plattform, auf der Kardanringe und Räder montiert sind. Mittels einer Fernsteuerung können die beweglichen Teile auf der einen Seite der Plattform aktiviert werden, wodurch eine starke Vibration entsteht. Diese wird über 20 Sensoren analysiert. Die Steuerzentrale der Plattform regelt nun die Kardanringe und Räder auf der anderen Seite der Plattform so, dass die Vibration gedämpft wird. MACE II dient der Entwicklung eines schwingungsgedämpften Systems, auf dem empfindliche Experimente weitgehend störungsfrei ausgeführt werden können. Der Versuch wurde in der Folgezeit mehrfach wiederholt.
links|mini|Phantom Torso Am 23. März begannen die Untersuchungen mit dem Bonner Ball Neutron Detector der japanischen Raumfahrtorganisation NASDA. Der Detektor misst die Intensität der Neutronenstrahlung innerhalb der Station. Neutronen sind ungeladene Teilchen, die nicht durch Magnetfelder abgelenkt werden können. Neben BBND spielten zwei weitere Experimente zur Strahlungsmessung eine wichtige Rolle auf der ISS. Am 26. März wurde das für die ESA entwickelte, deutsche DOSimetric MAPping Experiment installiert. Mit zunächst zwei empfindlichen Silizium-Detektoren wurden Energie und Intensität der Strahlung im Labormodul Destiny gemessen. Später kommen weitere Detektoren dazu, die über die gesamte Station verteilt werden. Interessante Ergebnisse ließ auch das Experiment Phantom Torso, das im Mai aktiviert wurde, erwarten. Hier ist ein menschenähnlicher Torso in 35 Schichten unterteilt und mit 416 Dosimetern sowie fünf aktiven Detektoren versehen worden. Letztere befinden sich an den Stellen, an denen beim Menschen Gehirn, Schilddrüse, Herz, Magen und Darm sind. Damit sollen sich die Strahlenbelastungen einzelner Organe und die damit verbundenen medizinischen Risiken während eines Raumfluges genauer einschätzen lassen. Zusätzlich lassen sich die Strahlungswerte mit der Position der Station im All verknüpfen und damit beispielsweise die Auswirkungen der sogenannten südatlantischen Anomalie über der Küste Brasiliens untersuchen. Hier ist die hochenergetische Teilchenstrahlung deutlich höher als in anderen Bereichen.
In der letzten Märzwoche wurde auch das neue Fahrradergometer CEVIS (Cycle Ergometer with Vibration Isolation System) montiert. Mit dem Vorgängermodell hatte es des Öfteren Probleme gegeben. Ebenso mussten ein Softwarefehler im Ku-Band-Kommunikationssystem behoben und ein defekter Kondensat-Verdampfer im Labormodul repariert werden. Am fehlerhaften Kohlendioxid-Absorptionssystem des Labormoduls wurde eine verschmutzte Ventilöffnung als mögliche Ausfallursache entdeckt.
Am 30. März konnte die Installation der Human Research Facility abgeschlossen werden. Zwei wesentliche Systeme sind ein Gasanalysegerät, über das sich der Stoffwechsel eines Menschen ermitteln lässt und ein Ultraschallkomplex, der dreidimensionale Bilder einzelner Organe, Muskeln oder Blutgefäße gewinnt. Die Untersuchung der Vorgänge und Veränderungen im menschlichen Körper während des Aufenthaltes in der Schwerelosigkeit ist ein wichtiger Bestandteil der Forschungsarbeiten aller Besatzungen der Internationalen Raumstation. Zwischenmenschliche und kulturelle Faktoren können die effektive Zusammenarbeit innerhalb einer Crew beeinträchtigen. Deshalb gehört das wöchentliche Ausfüllen eines speziellen Fragebogens zu den Pflichten der Raumfahrer. Diese Fragebögen wurden von Psychologen erarbeitet. Einige Fragen betreffen auch die Interaktion mit den Bodenstationen in den USA und in Russland.
Bereits die erste ISS-Besatzung hatte bestimmte Regionen der Erde sowie außergewöhnliche Phänomene fotografisch dokumentiert (Crew Earth Observation). Die Expedition Two Crew setzte diese Arbeiten fort. So beobachtete man am 2. April das Flussbecken des Paraná in Paraguay und Argentinien. Die Region ist durch fortschreitende Erschließung großen Veränderungen unterworfen. Die Wissenschaftler interessieren sich vor allem für die Auswirkungen der Industrialisierung auf den Wasserstand des Flusses. Die Untersuchungen werden zunächst mit zwei Handfotoapparaten (35 mm bzw. 70 mm Objektivbrennweite) und einer digitalen Kamera vorgenommen. Seit 2002 können mehrere Beobachtungsinstrumente in einer speziellen Anlage genutzt werden (Window Observational Research Facility WORF). Das amerikanische Labormodul Destiny verfügt dazu über ein großes Beobachtungsfenster.
Mit dem angedockten Transporter Progress-M 44 wurden Anfang April einige Manöver durchgeführt, die den Orbit der Station stabilisierten. Die Steuerung der Triebwerke wurde dabei vom Computer im Service Modul Swesda übernommen. Am 16. April koppelte Progress-M 44 von der Station ab. Zuvor waren Treibstoff und Oxydator in die Tanks der Station gepumpt und der Frachtraum des Raumfahrzeugs mit Abfall sowie nicht mehr benötigten Teilen beladen worden. Zwei Tage später stiegen die drei Raumfahrer in ihr am unteren Kopplungsaggregat von Sarja angekoppeltes Raumschiff Sojus TM-31, legten ab und koppelten 21 Minuten später am hinteren Stutzen von Swesda wieder an. Damit wurde mehr Raum für das Ankoppeln des Transportmoduls Raffaello während der nächsten Shuttle-Mission STS-100 geschaffen. Außerdem koppelte ein neues Rettungsraumschiff Anfang Mai wieder an Sarja an. Nach dem Ablegen von Sojus TM-31 mit der Gastbesatzung wurde somit der Heckplatz für weitere Progress-Transporter frei.
Mit der Raumfähre Endeavour, die am 21. April an die ISS dockte, kamen zwei weitere Racks mit Experimenten sowie ergänzende Bauteile für die bereits vorhandenen Anlagen an Bord. Das Express-Rack 1 enthielt die Vibrationsmesskomplexe SAMS (Space Acceleration Measurement System) und MAMS (Microgravity Acceleration Measurement System), eine Anlage zur Untersuchung von Pflanzenwachstum ADVASC (Advanced Astroculture), zwei Experimente zur Gewinnung verschiedener Proteinkristalle (Protein Crystal Growth - Single Locker Thermal Enclosure System, 1 °C bis 4 °C) sowie zwei kommerzielle Nutzlasten (CGBA und CPCG), in denen Arzneimittel durch Fermentation bzw. Proteinkristalle für die medizinische Forschung hergestellt wurden oder weitere Einblicke in die Struktur von Proteinkristallen gewonnen werden sollten. CPCG (Commercial Protein Crystal Growth) beispielsweise wurde wie CGBA am 25. April aktiviert und enthielt mehr als 1000 biologische Lösungen, deren Kristallisation automatisch in Gang gesetzt wurde. Im Express-Rack 2 waren die Vibrationsdämpfungseinheit ARIS, ein Experiment zur Kontrolle der Vibrationsdämpfung (ARIS-ICE), ein physikalischer Versuch mit Partikel-Flüssigkeitsgemischen (Colloiden) sowie die SAMS-Steuereinheit untergebracht. Zusätzlich zur ISS transportiert wurden Teile für die Experimente Phantom Torso und Dosmap sowie eine mobile Werkzeughalterung.
Im Verlaufe der Mission der Endeavour kam es aufgrund von Defekten auf den Festplatten zweier Kommandocomputer zum zeitweiligen Verlust der Kommunikation der ISS mit der Bodenstation. Während der Reparatur konnten aber die Systeme des angedockten Shuttle genutzt werden. Das Computerproblem konnte zunächst nur provisorisch behoben werden.
Kurz nach dem Abkoppeln der Endeavour empfing man die Besatzung des Raumschiffes Sojus TM-32. Mit ihr kam Nachschub an Experimentiermaterial, vor allem aber ein frisches Raumschiff.