Feitian (Raumanzug)

chinesischer Raumanzug
Das Markenzeichen des Anzugs mit einer Kalligrafie von Hu Jintao. Unten die namengebenden Apsaras.

Der Feitian-Außenbordraumanzug (chinesisch “飛天”艙外航天服 / “飞天”舱外航天服, Pinyin „Fēitiān“ Cāngwài Hángtiānfú) ist ein chinesischer Raumanzug, der ursprünglich für den Außenbordeinsatz bei der Shenzhou-7-Mission 2008 entwickelt wurde. Der Name – wörtl. „Himmelsflieger“ – leitet sich von der chinesischen Bezeichnung für die buddhistischen Apsara-Nymphen ab, die als Tänzerinnen im himmlischen Palast („Tiangong“) Indras die Götter unterhalten. Der Feitian-Raumanzug wurde ab Juli 2004 am Forschungsinstitut für Raumfahrtmedizin und -technik in Peking auf der Basis des russischen Orlan-Raumanzugs entwickelt.[1]

GeschichteBearbeiten

Bereits im ursprünglichen Entwurf des bemannten Raumfahrtprogramms der Volksrepublik China von 1992 war als 2. Phase die Meisterung der Technologie für Außenbordeinsätze festgeschrieben. Anfang 1993 wurde dann am damaligen Forschungsinstitut für Raumfahrtmedizin und -technik (seit 2005 „Chinesisches Astronautenausbildungszentrum“) eine Werkstatt für Raumanzugfertigung (航天服加工车间) eingerichtet. Zang Wanxin (张万欣, *1970), die am Institut seit 1993, gleich nach ihrem Abschluss an der Universität für Luft- und Raumfahrt Nanjing,[2] an der Entwicklung von Kabinenanzügen beteiligt gewesen war, lernte ab Mai 2000 an der Fremdsprachenuniversität Shanghai ein Jahr lang Russisch und ging dann nach Russland, um ein Jahr lang die dortige Außenbordanzug-Technologie zu studieren. Als dann am 28. Juli 2004, nach dem erfolgreichen Abschluss der bemannten Shenzhou-5-Mission im Oktober 2003, die Anweisung kam, mit der konkreten Entwicklungsarbeit an einem Außenbordanzug zu beginnen, wofür den Ingenieuren drei Jahre Zeit gegeben wurde,[3] war sie es, die den Arbeitsplan verfasste.

Das Problem war, dass es sieben bis zehn Jahre dauert, um ein komplexes Weltraumgerät wie einen Außenbordanzug zu entwickeln. Es war völlig unmöglich, dies auf den vorgegebenen Zeitrahmen zu verkürzen. Daher stand es bei den Verantwortlichen des Forschungsinstituts für Raumfahrtmedizin und -technik unter der Leitung von Generalmajor Chen Shanguang außer Frage, dass man den vielfach bewährten Orlan-Raumanzug nachbauen würde. Zhang Wanxin reiste zusammen mit einer Kollegin erneut nach Russland, um im Juri-Gagarin-Kosmonautentrainingszentrum bei Moskau den Anzug selbst zu tragen und damit zu üben.

Das bemannte Raumfahrtprogramm der Volksrepublik China ist in sogenannte „Systeme“ (系统) unterteilt, wobei das Forschungsinstitut für Raumfahrtmedizin und -technik für das Raumfahrersystem zuständig ist. Das Raumfahrersystem war wiederum in zehn Subsysteme (分系统) unterteilt, zu dem nun der Außenbordanzug als elftes Subsystem hinzukam, dessen Leitung Li Tanqiu (李潭秋, * 1959) übertragen wurde;[4] als sein Stellvertreter fungierte Liu Xiangyang (刘向阳, * 1967).[5] Innerhalb des Außenbordanzug-Subsystems gab es vier weitere Subsysteme:

 
Feitian-Raumanzug
  • Der Anzug selbst, mit dem gekühlten Innenanzug, der Rumpfschale aus Metall etc.
  • Überwachung der medizinischen Daten des Raumfahrers
  • Steuerung von Temperatur, Luftfeuchtigkeit etc. sowie Schutz vor kosmischer Strahlung und Mikrometeoriten
  • Datenverarbeitung und -übertragung

Im Frühjahr 2005 waren die ersten Entwürfe für den Anzug fertig und es wurden die Aufträge für die Herstellung der Komponenten an gut 30 Zulieferfirmen vergeben.[6] So erhielt zum Beispiel im März 2005 das Xi’aner Forschungsinstitut für Mikroelektronik (西安微电子技术研究所), auch bekannt als „Institut 771“ (771所), der Gesellschaft für moderne Raumfahrtelektronik (eine Tochterfirma der China Aerospace Science and Technology Corporation)[7] den Auftrag für die elektrische Steuereinheit auf der Brust des Anzugs. Die Raumfahrtelektronik GmbH in Zhengzhou (郑州航天电子技术有限公司), eine Tochterfirma der Gesellschaft für moderne Raumfahrtelektronik,[8] erhielt im Mai 2005 den Auftrag für die Verdrahtung des Anzugs.

Eine der am schwierigsten herzustellenden Komponenten des Anzugs war die Rumpfschale aus einer Aluminiumlegierung, ein Auftrag, der im Februar 2006, also sehr spät, an die Hauptstädtische Raumflugkörper GmbH ging, eine Tochterfirma der China Academy of Launch Vehicle Technology.[9] Das Blech besaß nur eine Dicke von 1,5 mm, die Schale musste jedoch einem Druck von 120 kPa widerstehen (100 kPa = 1 bar), um beim Transport zum Kosmodrom und vor allem während des Starts der Rakete mit seiner starken Beschleunigung und Vibration nicht beschädigt zu werden. Dazu kam noch, dass an dieser Schale das gesamte Gewicht des Anzugs aufgehängt war. Schon das präzise Verschweißen des dünnen Aluminiumblechs zu dieser unregelmäßigen Form war extrem schwierig; es dauerte zwei Jahre, bis die Arbeiter in der Fabrik 211 die entsprechende Technik gemeistert hatten.[10]

Es zeichnete sich bald ab, dass der ursprüngliche Zeitplan nicht zu halten war. Daher konnten sich die Entwickler um Li Tanqiu nicht an die übliche Regel halten, dass man zuerst einen Prototyp herstellte, diesen testete und dann an die Herstellung des eigentlichen Produkts ging. Stattdessen ließ man beide Prozesse parallel ablaufen: der Prototyp existierte noch gar nicht, da wurden bereits Bestellungen für den eigentlichen Anzug aufgegeben; am 30. September 2006 hatte man gerade mit dem Testen der ersten Prototyp-Komponenten auf Hitzebeständigkeit, Schlagfestigkeit etc. begonnen, da lief bereits die Herstellung des realen Anzugs an. Natürlich ließ es sich nicht vermeiden, dass bei den Tests am Prototyp Fehler gefunden wurden, die eine Umstellung der Produktion erforderten, teilweise konnten bereits hergestellte Komponenten nicht mehr verwendet werden. Dies stellte eine beträchtliche Verschwendung von Steuergeldern dar (das bemannte Raumfahrtprogramm der Volksrepublik China wird seit Frühjahr 2006 aus dem Fonds für Nationale wissenschaftlich-technische Großprojekte finanziert).

Trotz aller Umgehung von Vorschriften – die Entwickler arbeiteten regelmäßig 14 Stunden pro Tag, mit entsprechend nachlassender Konzentration, der Rütteltest der Sauerstoffflaschen fand unter abenteuerlichen Bedingungen tief in den Bergen 180 km außerhalb von Peking statt – dauerte es ein halbes Jahr länger als geplant, bis Ende 2007/Anfang 2008 der endgültige Anzug Stück für Stück zusammengesetzt wurde. Ende April 2008 wurde in einer Unterdruckkammer die Dichtigkeit aller Verbindungen geprüft. Für den ersten bemannten Test bei 40 kPa Druckdifferenz stieg Chefingenieur Li Tanqiu selbst in den Anzug. Das Problem hierbei war nicht nur die Dichtigkeit, sondern auch die Beweglichkeit der Gelenke. Beim Orlan-Raumanzug wurden gerippte Verbindungen verwendet, eine Art Balgen, die vom Raumfahrer viel Kraft erforderten, um sie zusammenzudrücken. Daraufhin hatte Li Zhi (李志, * 1963), der Leiter der mittlerweile zum „Zentrum für Raumanzugfertigung“ (航天服加工中心) hochgestuften Werkstatt, die Gummirippen durch eine Kombination aus Stoff und Metalldrahtversteifung ersetzt, was die Beweglichkeit deutlich erhöhte.[11] Bei einer Anprobe im Astronautenausbildungszentrum konnte der für den Ausstieg vorgesehene Raumfahrer Zhai Zhigang, für den der Anzug maßgeschneidert war, seinen Unterarm problemlos um 90 Grad abwinkeln.[12]

EigenschaftenBearbeiten

 
Die am 27. September 2008 von Zhai Zhigang getragenen Handschuhe

Die äußere Schicht des Anzugs besteht aus einem neu entwickelten Kunstfasergewebe, das den Raumfahrer vor Strahlung, Feuer und Mikrometeoriten schützt. Außerdem schützt es den Träger sowohl vor der auf der sonnenbeschienenen Seite des Anzugs entstehenden Hitze als auch vor der eisigen Kälte auf der sonnenabgewandten Seite. Es kann plötzlichen Temperaturveränderungen von mehr als 100° Kelvin widerstehen.[13][14] Zusammen mit den in einem Rucksack verstauten Sauerstoffflaschen, die Außenbordeinsätze von bis zu vier Stunden ermöglichen, wiegt der Anzug 120 kg, eine träge Masse, die auch in der Schwerelosigkeit bewegt werden muss. Auf der linken Hüfte des Anzugs befindet sich die Steuereinheit für die Sauerstoffversorgung, die Flüssigkeitskühlung des Innenanzugs und die automatische Regelung der Luftfeuchtigkeit.

In der elektrischen Steuereinheit auf der linken Brustseite befindet sich der Schalter für die Helmlampen sowie die Elektronik für die Telemetrie. Die Handschuhe besitzen Griffflächen aus genopptem Gummi. Außerdem verfügt der Anzug über zwei Sicherheitsleinen mit einer Tragkraft von jeweils 1 t, die der Raumfahrer an Handgriffen auf der Außenseite des Raumschiffs befestigen kann, dazu noch ein Kabel für die Kommunikation mit dem Kabineninneren, das zusätzlich als Reservesicherheitsleine dient. Außerdem verfügt der Anzug noch über eine von der Universität für Wissenschaft und Technik der Landesverteidigung entwickelte, in den Anzugstoff eingewebte Funkantenne.[15] Ein Feitian-Anzug kostet 30 Millionen Yuan (von der Kaufkraft her etwa 30 Millionen Euro).[16]

VariantenBearbeiten

Am 26. September 2008, einen Tag vor dem Außenbordeinsatz Zhai Zhigangs, hatte Generalmajor Chen Shanguang, damals Leiter des Chinesischen Astronautenausbildungszentrums und in Personalunion Kommandant und Technischer Direktor des Raumfahrersystems, in einem Interview betont, dass es trotz der chaotischen und vorschriftswidrigen Zustände bei der Entwicklung und Herstellung keinerlei Probleme mit der Sicherheit des Feitian-Anzugs gäbe.[17] Dennoch wurde, nun ohne Zeitdruck, für Außenarbeiten an der geplanten modularen Raumstation unter der Leitung von Zhang Wanxin, mittlerweile Leiterin der Abteilung für Ausrüstungsentwicklung (装备研发部) am Zentrum,[18] ein „Typ 2“ (二型) des Anzugs entwickelt, in dem ein Raumfahrer nicht nur die nominellen 4 Stunden wie in der Originalversion – tatsächlich dauerte Zhai Zhigangs Außenbordeinsatz nur 14 Minuten – sondern 8 Stunden im Weltall verbringen kann. Außerdem wurde die Konstruktion der Gelenke verändert, so dass der Raumfahrer seine Arme in einem größeren Winkel bewegen kann. Gleichzeitig wurde das bremsende Drehmoment in den Gelenken reduziert, so dass der Raumfahrer bei der Arbeit weniger Kraft aufwenden muss.[19]

Neben dem bei der Shenzhou-7-Mission eingesetzten Originalanzug wurden seinerzeit noch eine Reihe weiterer Anzüge als Reserve und zum Zweck der Raumfahrerausbildung hergestellt, aber anders als zum Beispiel beim russischen Orlan-M, der für 15 Missionen oder 4 Jahre zertifiziert ist (danach baut der Gummi des Druckanzugs ab),[20] war Langlebigkeit bei der Entwicklung des Feitian-Außenbordanzugs keine besonders wichtige Erwägung. Abgesehen von den Handschuhen, die Zhai Zhigang am 28. September 2008 wieder mit zur Erde zurücknahm, wurde der Anzug nach seinem einmaligen Einsatz im Orbitalmodul zurückgelassen und verglühte später mit diesem zusammen in der Atmosphäre. Für den Typ 2 des Feitian-Anzugs wird nun eine Lebensdauer von 15 Jahren angestrebt, also fünf Jahre länger als die zehnjährige Betriebszeit, für die die modulare Raumstation ausgelegt ist.[21]

Seit 2018 befasst man sich am Astronautenausbildungszentrum mit den Vorplanungen für einen leichteren, staubgeschützten Raumanzug, der bei bemannten Mondlandungen zum Einsatz kommen soll. Während bei Außenarbeiten an einer Raumstation die Beweglichkeit der Beine von sekundärer Bedeutung ist, wird hier besonderes Augenmerk auf die Gelenke in den unteren Gliedmaßen gelegt, damit die Raumfahrer, anders als einst die Apollo-Astronauten, richtig gehen können. Es ist daran gedacht, den Mondanzug (登月服) mit einem von Servomotoren angetriebenen Außenskelett zu versehen, das nicht nur das Gewicht aufnehmen, sondern auch den Raumfahrer beim Gehen unterstützen soll. Dies erhöht natürlich den Stromverbrauch des Anzugs.[22] Daher sollen die Raumfahrer bei längeren Einsätzen auf der Mondoberfläche von einem Fahrzeug aus operieren, das über ein Ladegerät für die Akkumulatoren des Anzugs verfügt. Da ein Raumfahrer bei Außeneinsätzen auf dem Mond sowohl mit dem Fahrzeug als auch mit dem Lander bzw. der Basis und der 380.000 km entfernten Erde kommunizieren muss, gestaltet sich die Entwicklung der Funkanlage des Anzugs ausgesprochen kompliziert. Bei der Raumstation-Version des Feitian-Anzugs muss der Raumfahrer die Kühlung per Hand nachjustieren. Für den Mondanzug arbeiten die Entwickler um Zhang Wanxin jedoch an einem System, das die Gehirnströme des Raumfahrers misst: wenn er die Temperatur als zu warm empfindet, wird diese Information an das Kühlsystem weitergeleitet, das die Temperatur daraufhin selbstständig absenkt.[23]

WeblinksBearbeiten

 Commons: Feitian-Raumanzug – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

EinzelnachweiseBearbeiten

  1. 舱外航天服,把“飞船”穿在身上. In: spacechina.com. 12. Februar 2014, abgerufen am 10. November 2019 (chinesisch).
  2. 张万欣. In: ste.cnki.net. Abgerufen am 11. November 2019 (chinesisch).
  3. 徐晶慧: 中国"航天员科研训练中心"创新发展纪实. In: sci.ce.cn. 11. März 2010, abgerufen am 13. Oktober 2019 (chinesisch).
  4. 陈登凯: 中国航天员科研训练中心李潭秋副总设计师一行来访我校. In: jidian.nwpu.edu.cn. 23. Mai 2013, abgerufen am 11. November 2019 (chinesisch).
  5. 朱鹏英: 中国最特殊的服装设计师解密“飞天”航天服. In: chinanews.com. 28. September 2008, abgerufen am 11. November 2019 (chinesisch).
  6. 徐晶慧: 中国"航天员科研训练中心"创新发展纪实. In: sci.ce.cn. 11. März 2010, abgerufen am 13. Oktober 2019 (chinesisch).
  7. 中国航天时代电子公司. In: scitech.people.com.cn. 5. August 2008, abgerufen am 13. November 2019 (chinesisch).
  8. 航天电子. In: spacechina.com. Abgerufen am 13. November 2019 (chinesisch).
  9. 弯道超车!火箭院首都航天机械有限公司高端镁合金铸造工艺国内领先. In: calt.spacechina.com. 8. Juni 2018, abgerufen am 13. November 2019 (chinesisch).
  10. 知乎用户: 中国航天科技集团公司的各个研究院的主要方向都是什么? In: zhihu.com. 10. September 2013, abgerufen am 13. November 2019 (chinesisch).
  11. 秦宪安: “飞天”舱外航天服幕后 总师亲自试穿验证安全. In: sohu.com. 28. September 2008, abgerufen am 11. November 2019 (chinesisch).
  12. 徐晶慧: 中国"航天员科研训练中心"创新发展纪实. In: sci.ce.cn. 11. März 2010, abgerufen am 13. Oktober 2019 (chinesisch).
  13. Astronaut Outfitters Design Material for Spacewalk Suits. In: china.org.cn. 1. Juni 2007, abgerufen am 12. November 2019 (chinesisch).
  14. 孙彦新、白瑞雪: 中国第一套舱外航天服诞生记. In: news.ifeng.com. 26. September 2008, abgerufen am 11. November 2019 (chinesisch).
  15. 工程型号研制和国家重大专项攻关. In: xy.nudt.edu.cn. 21. Januar 2015, abgerufen am 12. November 2019 (chinesisch).
  16. 舱外航天服,把“飞船”穿在身上. In: spacechina.com. 12. Februar 2014, abgerufen am 12. November 2019 (chinesisch).
  17. 孙彦新、白瑞雪: 中国第一套舱外航天服诞生记. In: news.ifeng.com. 26. September 2008, abgerufen am 13. November 2019 (chinesisch).
  18. 我校3D打印中心到中国航天员科研训练中心调研交流. In: jgy.bjut.edu.cn. 19. Juni 2017, abgerufen am 11. November 2019 (chinesisch).
  19. 来点科学: 脑控温度、外骨骼,告诉你中国载人登月服的小秘密! In: wemp.app. 25. Oktober 2018, abgerufen am 11. November 2019 (chinesisch).
  20. Orlan. In: suzymchale.com. 3. Dezember 2018, abgerufen am 14. November 2019 (englisch).
  21. 孙彦新、白瑞雪: 中国第一套舱外航天服诞生记. In: news.ifeng.com. 26. September 2008, abgerufen am 13. November 2019 (chinesisch).
  22. Zum Vergleich: die elektrischen Systeme des Orlan-M-Raumanzugs, der ohne Servomotoren auskommt, haben eine Leistungsaufnahme von 54 W, der Kosmonaut kann damit 7 Stunden lang autonom arbeiten.
  23. 来点科学: 脑控温度、外骨骼,告诉你中国载人登月服的小秘密! In: wemp.app. 25. Oktober 2018, abgerufen am 11. November 2019 (chinesisch).