Shenzhou 16 () ist die fünfte bemannte Mission des Büros für bemannte Raumfahrt zur Chinesischen Raumstation. Der Start der dreiköpfigen Besatzung mit einer Trägerrakete vom Typ Langer Marsch 2F/G vom Kosmodrom Jiuquan erfolgte am 30. Mai 2023, die Rückkehr am 31. Oktober 2023.
Raumschiff Seit der Aufnahme der bemannten Flüge zur Chinesischen Raumstation werden die Shenzhou-Raumschiffe in Serie gefertigt; die erste Serie umfasste Shenzhou 12 bis Shenzhou 15. Das bei dieser Mission eingesetzte Raumschiff Shenzhou 16 – die Missionsbezeichnung leitet sich von der laufenden Nummer des Raumschiffs ab – ist das erste Exemplar der sechs Raumschiffe umfassenden zweiten Serie, bei der technische Verbesserungen vorgenommen wurden. Zum einen wurden etwa 100 importierte Bauteile von elektronischen Systemen durch solche aus heimischer Fertigung ersetzt, zum anderen wurde die Anordnung der Bedienelemente auf der Instrumententafel nach ergonomischen Aspekten so verändert, dass den Raumfahrern die Bedienung erleichtert wurde. Ab 2:49. Die neue Instrumententafel fungiert nun als Prototyp für diejenige im Bemannten Raumschiff der neuen Generation, um die bequeme Bedienung bei Beschleunigung und Schwerelosigkeit zu testen. Da der Anflug zur Raumstation dank verbesserter Führung, Navigation und Steuerung (GNC) nur wenige Stunden dauert, statt der zwei Tage bei den Tiangong-Raumlabors, wurde außerdem beim Orbitalmodul auf die kleine Küche mit dem Mikrowellenherd verzichtet, wodurch die dort mitführbare Fracht von 300 kg auf 330 kg gesteigert werden konnte.
Wie schon bei den vorangegangenen Missionen ließ das Büro für bemannte Raumfahrt, um das nicht voll genutzte Nutzlastgewicht des Raumschiffs aufzufüllen, kostenlos Pflanzensamen mitfliegen, die während der fünfmonatigen Missionsdauer den Weltraumbedingungen ausgesetzt wurden, in der Hoffnung, nützliche Mutationen zu erzeugen. So konnte zum Beispiel durch seit der Mission Shenzhou 1 (1999) auf diese Art gezüchtete Getreidesorten die jährliche Erntemenge bei Reis und Weizen um 2,6 Millionen Tonnen gesteigert werden. Von 53 Firmen und Forschungsinstituten wurden der Mission Shenzhou 16 insgesamt 136 Arten von Pflanzensamen und Pilzsporen mitgegeben: 12 Getreidearten 28 andere Nutzpflanzen 7 gegen Versalzung resistente Pflanzen 17 Waldbaumarten 21 Futtergräser 7 Blumenarten 31 Heilpflanzen 2 Arten von Mikropilzen für landwirtschaftliche Anwendungen 3 Arten von Mikropilzen für industrielle Anwendungen 3 Speisepilze Enthält Fotos von einer bei den Missionen Shenzhou 12 und Shenzhou 14 erzeugten Morchelmutation. 5 Algen und Moose
Besatzung Am 29. Mai 2022 wurden die Namen der Besatzungsmitglieder offiziell bekanntgegeben: Jing Haipeng, Kommandant, vierter Raumflug Zhu Yangzhu, Bordingenieur, erster Raumflug Gui Haichao, Nutzlastexperte, erster Raumflug
Jing Haipeng gehört zur ersten Generation der chinesischen Raumfahrer von 1998, Bordingenieur Zhu Yangzhu und Nutzlastexperte Gui Haichao dagegen zur dritten Auswahlgruppe, bei der 2020 erstmals nicht nur Kampfpiloten aufgenommen wurden. Für die Nutzungs- und Erweiterungsphase der Chinesischen Raumstation wurden Leute mit Fachkenntnissen gesucht – alle drei Besatzungsmitglieder haben promoviert – die körperlichen Anforderungen an die Raumfahrer sind jedoch nicht mehr so hoch: Zhu Yangzhu war zweimal bei der Einstellungsprüfung für den fliegerischen Dienst der Luftwaffe gescheitert, konnte aber Raumfahrer werden, Gui Haichao ist leicht kurzsichtig und trägt eine Brille. Zhu Yangzhu und Gui Haichao wurden beide 1986 geboren und sind damit genau 20 Jahre jünger als Kommandant Jing Haipeng.
Missionsverlauf Knapp sieben Stunden nach dem Start vom Kosmodrom Jiuquan koppelte das Raumschiff am 30. Mai 2023 um 08:29 Uhr UTC an der Nadirschleuse des Kernmoduls Tianhe autonom an. Anders als bei der Mission Shenzhou 14, wo das Raumschiff im Juni 2022 ebenfalls von unten angekoppelt hatte, war nun die Sicht der Sonnen- und Sternsensoren auf den Himmel während der letzten Phase des Rendezvousmanövers durch die beiden Wissenschaftsmodule teilweise verdeckt. Daher orientierte sich das System für Führung, Navigation und Steuerung des Raumschiffs an den Informationen, die ihm von dem entsprechenden System auf der Station übermittelt wurden und berechnete daraus seine relative Position zur Zielschleuse.
Zu diesem Zeitpunkt befand sich die Mannschaft von Shenzhou 15, deren Raumschiff an der vorderen Bugschleuse des Kernmoduls angedockt war, noch an Bord. Nach dem Ankoppeln begab sich die Besatzung von Shenzhou 16 von der Rückkehrkapsel in das Orbitalmodul ihres Raumschiffs und wechselte von den Schutzanzügen für den Flug in die blauen Bordanzüge, während der Innendruck des Raumschiffs an den Luftdruck in der Raumstation angeglichen wurde. Zwei Stunden nach der Ankoppelung, um 10:22 Uhr UTC, öffneten die jeweiligen Kommandanten Jing Haipeng und Fei Junlong die Luke des Raumschiffs bzw. der Kugelschleuse. Die Mannschaft von Shenzhou 16 wechselte in die Station und wurde von ihren Kollegen im festlich dekorierten Kernmodul Tianhe willkommen geheissen.
Auf der Chinesischen Raumstation gibt es im Kernmodul Tianhe und im Wissenschaftsmodul Wentian jeweils drei Schlafkabinen, die alle etwa soviel Raum wie ein Zimmer in einem japanischen Kapselhotel bieten. Der Unterschied ist, dass die Kabinen im Kernmodul waagrecht angeordnet sind – der Raumfahrer schläft parallel zur Erdoberfläche – die im Wissenschaftsmodul dagegen senkrecht – der Raumfahrer schläft „im Stehen“. An sich würde das in der Schwerelosigkeit keinen Unterschied bedeuten – die Schlafabteile in den Tiangong-Raumlabors waren ebenfalls senkrecht angeordnet. Da die Kabinen in der Raumstation jedoch Fenster mit Blick auf die Erde besitzen, orientieren sich die Raumfahrer unbewusst an diesem Koordinatensystem; sie schlafen im Liegen deutlich besser als im Stehen. Als nun die neue Besatzung ankam, überließ die Mannschaft von Shenzhou 15 ihren Kollegen die Kabinen im Kernmodul und wechselte für den vier Tage dauernden Schichtwechsel in das Wissenschaftsmodul Wentian. Der offizielle Wachwechsel, bei dem die Position des Stationskommandanten von Fei Junlong auf Jing Haipeng überging, fand am 2. Juni 2023 statt.
Gerät für Strahlenbelastungs-Experimente Eine der ersten Aufgaben der Mannschaft war die Installation eines vom Nationalen Zentrum für Weltraumwissenschaften in Zusammenarbeit mit dem Institut für Umwelt und Systembiologie (环境系统生物学研究所) der Fakultät für Umweltwissenschaften und Umweltingenieurwissenschaften der Universität für Seewesen Dalian (大连海事大学) konstruierten Geräts für Strahlenbelastungs-Experimente auf der Zenitplattform für Nutzlasten des Wissenschaftsmoduls Mengtian am 9. und 10. Juni 2023. Hierfür war kein Außenbordeinsatz nötig, sondern die Raumfahrer nutzten die Frachtschleuse des Moduls, um das würfelförmige Gerät aus der Station hinauszuschieben, wo es vom kleineren der beiden mechanischen Arme aufgenommen und in dem ihm zugewiesenen Stecksockel auf der Nutzlastplattform platziert wurde.
Das Gerät mit einer geplanten Lebensdauer von fünf Jahren besitzt 13 auswechselbare Behälter für biologisches Material, von Pflanzensamen über Mikroorganismen und deren Sporen bis zu aktiven oder sich in einem Ruhezustand befindenden Kleinlebewesen wie Fadenwürmern oder Fruchtfliegen. Den Lebewesen wird, getrennt für jeden Behälter, eine zwischen 5 und 20 °C regelbare Temperatur, eine Luftversorgung mit 80 bis 100 kPa und ein Tag-Nacht-Rhythmus geboten, während sie weitgehend ungeschützt der Weltraumstahlung ausgesetzt sind. Aktive Messgeräte messen die Strahlungsdosis der Alphastrahlung und den linearen Energietransfer auf deren Weg durch den jeweiligen Behälter, die Ultraviolettstrahlung sowie die Neutronenäquivalentdosis. Passive Messgeräte messen den Einfallswinkel der Strahlung, was es ermöglicht, deren Auftreffpunkt mit einer Präzision im Mikrometerbereich zu bestimmen.
Man will mit dem Gerät die schädlichen Auswirkungen der Weltraumstrahlung auf den menschlichen Organismus und das Erbgut erforschen und Medikamente zur Minderung dieser Auswirkungen entwickeln. Außerdem hofft man, mit den ermittelten Daten die Gefahren bei längeren Aufenthalten im Weltraum und auf dem Mond besser abschätzen zu können. Als das Gerät im Juni erstmals im All ausgesetzt wurde, hatte man drei Einzelbehälter mit Reis- und Acker-Schmalwand-Samen bestückt, einen mit Mikroorganismen, und vier mit 1 mm großen Fadenwürmern der Art Caenorhabditis elegans. Unter den Fadenwürmern befanden sich Exemplare des Wildtyps sowie rund ein Dutzend Varianten, bei denen man vor dem Start eine künstliche Veränderung des Erbguts vorgenommen hatte. Da Fadenwürmer eine kleine Körpergröße besitzen, also wenig Nahrung benötigen, und einen kurzen Lebenszyklus mit vielen Nachkommen haben, eignen sie sich sehr gut für weltraumbiologische Experimente.
Nach knapp fünf Monaten holten die Raumfahrer das Gerät für Strahlenbelastungs-Experimente wieder in das Innere der Station, wechselten die Probenbehälter gegen neue aus und platzierten das Gerät wieder auf der Außenplattform. Die alten Behälter nahmen sie am 30. Oktober 2023 in ihrem Raumschiff mit zurück zur Erde (siehe unten).
Fluiddynamik Ein Arbeitsschwerpunkt während der Mission Shenzhou 16 war Fluiddynamik. Das Schwerpunktlabor für Mikrogravitation am Institut für Mechanik der Chinesischen Akademie der Wissenschaften entwickelte hierfür einen eigenen, im Wissenschaftsmodul Mengtian untergebrachten Laborschrank. Die Experimente selbst wurden von der Erde aus ferngesteuert durchgeführt, Bordingenieur Zhu Yangzhu musste jedoch immer wieder neue Materialproben einführen. So wurden Anfang Juli 2023 Experimente zu komplexen Flüssigkeiten durchgeführt, bei denen zwei Phasen koexistieren, Anfang August dann zu Verformungs- und Fließverhalten von Kolloiden mit Teilchen im Mikrometerbereich, um den Zusammenhang zwischen Viskoelastizität und innerer Struktur der Substanzen besser zu verstehen. Damit will man funktionelle Materialien entwickeln, aber auch stabile Emulsionen für die Nahrungsmittelindustrie oder sich im Körper korrekt auflösende Medikamente, sowohl für terrestrische Anwendungen als auch für die Raumfahrt.
Außenbordeinsatz Am 20. Juli 2023 führten Jing Haipeng und Zhu Yangzhu einen Außenbordeinsatz durch. Um 05:45 Uhr UTC öffnete Jing Haipeng die Luke im Wissenschaftsmodul Wentian und verließ die Station. Nachdem er seine Schuhe auf der Fußplatte des mechanischen Arms verankert hatte, wobei ihm Zhu Yangzhu von der Schleuse aus assistierte, verließ letzterer schließlich auch die Raumstation. Der mechanische Arm wurde durch Gui Haochao vom Inneren der Station aus gesteuert.
Zuerst montierten Jing Haipeng und Zhu Yangzhu auf der Nadirseite des Kernmoduls Tianhe ein höheres Podest für die Panoramakamera B und setzten diese darauf um. Anschließend wurden noch zwei Panoramakameras am Wissenschaftsmodul Mengtian höhergesetzt, um ihnen ein größeres Sichtfeld zu verleihen. Aufnahmen der höhergesetzten Panoramakameras. Hierzu waren jedoch keine neuen Sockel nötig, sondern die Raumfahrer lösten nur die Verriegelungsschrauben und zogen die Kameras hoch. Die Kameras waren für den Start des Moduls in niedriger Position montiert worden, damit sie in die Nutzlastverkleidung der Trägerrakete passten. Die drei Kameras lagen relativ weit von der Schleuse und voneinander entfernt, was insbesondere für Zhu Yangzhu, der sich bei den Ortswechseln über die Haltegriffe an der Außenseite der Station entlanghangelte, eine große körperliche Belastung bedeutete. Als der Einsatz um 13:40 Uhr UTC nach knapp acht Stunden beendet war, hatte er eine Strecke von mehr als 100 Haltegriffen zurückgelegt.
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