Leistung unter extremen Bedingungen

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Leistung unter ex t remen Bedingungen
Claude Nicollier war es, welcher unseren ehemaligen Departementsvorsteher zu
einem Ausspruch anstachelte, der noch in die Geschichtsbücher oder zumindest
in Zitate-Lexika eingehen wird. Das ist aber natürlich nicht der Grund, weshalb
sein Name ganz zuoberst auf der Referenten-Wunschliste stand, sondern weil
seine Leistungen, die er unter extremen Bedingungen erbracht hat, ganz einfach
für sich sprechen. Claude Nicollier ist nicht nur ein ESA-Astronaut, sondern wahrscheinlich der ESA-Astronaut. Er ist von allen Europäern am häufigsten im All
gewesen. Im Rahmen seiner insgesamt vier Missionen im Weltraum führte er
höchst anspruchsvolle Arbeiten aus, die sowohl in Fachkreisen als auch in der
breiten Öffentlichkeit grosse Anerkennung gefunden haben. Insbesondere im
Rahmen der vierten Mission musste er in einer bestimmten Zeitspanne unter
extremen Bedingungen einen Auftrag erfüllen, für den er nur eine Chance hatte.
Als Mitglied des Teams hatte er so eine individuelle Leistung zu erbringen, die
weitgehend über Erfolg oder Misserfolg der Mission entschied. Ich bin überzeugt,
dass uns Herr Nicollier vor diesem Erfahrungshintergrund ganz wesentliche Faktoren der psychischen Leistungsfähigkeit schildern wird.
Es ist für mich ein grosses Vergnügen, hier an der ETH in Zürich über Leistung
unter extremen Bedingungen zu sprechen. Ich möchte Herrn Dr. Annen herzlich für die Einladung danken. Ich habe vor zwei Tagen die Gelegenheit gehabt,
während meines Aufenthalts in Zürich Dienst zu leisten. Dabei trainierte ich in
Dübendorf individuell mit der PC-9 und werde das wohl auch am Montag tun.
Ich möchte ihnen hiermit danken, dass sie es mir ermöglichen, auch hier meine
Dienstpflicht zu erfüllen.
Ich habe mich entschlossen, diesen Vortrag auf Deutsch zu halten. Es ist
dies wohl ein gefährlicher Entschluss, zumal die Gefahr besteht, dass sie mich
nicht verstehen. Es ist aber auch ein gefährliches Unterfangen für mich, da
jederzeit die Möglichkeit besteht, dass ich nicht verstehe, was ich auf Deutsch
sage. Dennoch, schliesslich bin ich in Zürich und hier spricht man bekanntlich
deutsch.
Ich habe die grosse Chance gehabt, als einer der ganz wenigen Menschen
überhaupt den Weltraum während vier Missionen zu erleben. Die Möglichkeit,
in den Weltraum zu fliegen, bringt natürlich sehr viel Freude. Die immer wieder überraschenden Ansichten der Erde sind ein unbeschreibliches Erlebnis
und sehr eindrucksvoll. Der Sternenhimmel ist absolut wunderschön. Es gibt
keinen Wolken- oder Regentag da oben. Das Schweben in der Kabine ist auch
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ein sehr spezielles Gefühl und der Sinn von dem, was dort draussen gemacht
wird, ist für mich sehr befriedigend.
Aber es gibt auch eine Kehrseite. Es gibt Angst, Sorgen, Kopfschmerzen,
Angespanntheit, Stress, Schlaflosigkeit und die Furcht, Fehler zu machen.
Manchmal entstehen Fehler, obwohl man ständig bemüht ist, dies zu vermeiden, und die Toleranz für allfällige Fehler ist in dieser lebensfeindlichen Umgebung (unforgiving environment) sehr klein. Die Konsequenzen von Fehlern
können in der Folge dramatische Auswirkungen haben. Bemannte Weltraumfahrt ist eine Herausforderung. Ich bin aber nicht der Meinung, dass das eine
Exklusivität der bemannten Weltraumfahrt ist. Schlussendlich sind Spitzensportler, Bergsteiger, Piloten, Taucher, Soldaten, sogar Geschäftsleute und Chief
Executive Officers auch sehr oft mit grossen Herausforderungen konfrontiert.
Ich wurde angefragt, über Leistung unter extremen Bedingungen zu sprechen und ich werde das gerne tun. Es gibt sicher sogenannte „lessons learnt“
aus unserem Beruf, welche für andere Berufsgruppen, zum Beispiel dem Militär, von Wert und Bedeutung sein können. Es ist meine Hoffnung, das sie einige dieser Erfolgsrezepte, welche von der bemannten Raumfahrt her kommen,
nützlich finden. In der Folge werde ich versuchen, ihnen eine Vorstellung
davon zu geben, was es mit dem Abenteuer Planet Erde auf sich hat. Ich werde
sicher über Leistung unter extremen Bedingungen sprechen, ihnen aber auch
die bemannte Raumfahrt etwas näher bringen.
Meine Ausführungen gliedere ich wie folgt: Ich werde ihnen zunächst eine
kurze Einführung in die bemannte Raumfahrt geben. Dann komme ich zum
Hauptthema dieses Vortrages, dem Rezept für Erfolge. Aus den vier Missionen,
die ich bis jetzt durchgeführt habe, hatten zwei Missionen zum Ziel,
Wartungsarbeiten am Hubble-Teleskop durchzuführen. Anhand dieses
Beispiels der Hubble-Teleskop-Reparaturmission werde ich ihnen das Leben im
All etwas näher bringen. Anschliessend werde ich das Projekt der
Internationalen Raumstation beschreiben. Die meisten Shuttleflüge haben zur
Zeit die Aufgabe, den Bau der Internationalen Raumstation voranzutreiben. Ich
werde den Zeithorizont über die nächsten vier bis fünf Jahre kurz skizzieren
und schliesslich den Vortrag mit einer kurzen Zusammenfassung beenden.
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Einführung in die bemannte Raumfahrt
Warum Weltraumfahrt? Natürlich gibt es sehr viele Aspekte der Weltraumfahrt: Es gibt die praktischen Anwendungen, das sind die Kommunikationssatelliten, die Navigationssatelliten und Erdbeobachtung via Satellit, was für
die optimale Nutzung der Erde von zunehmender Bedeutung sein wird (Umweltschutz, etc.). Es gibt den wissenschaftlichen Bereich und Hubble ist ein
typischer Teil davon. Das Weltraumprogramm ist zum Teil bemannt, zum Teil
unbemannt. Normalerweise ist Hubble auf sich selbst angewiesen und fliegt auf
einer Umlaufbahn in einer Höhe von 600 km um die Erde. Die auszuführenden
Arbeiten werden von der Bodenstation aus kommandiert. Die Daten werden
telemetrisch und mit einem Fernsehsystem via Relaissatelliten an die
Geostation geschickt. Das ist ein rein wissenschaftliches Programm. Es gibt ferner wissenschaftliche Forschung über das Leben und die Umgebung im All in
grosser Höhe über der Erde. Es gibt wissenschaftliche Materialforschung und
biologische Experimente.
Für die bemannte Raumfahrt insbesondere gibt es noch das Element
Schicksal. Ich glaube persönlich, dass es das Schicksal der Menschheit ist, den
Weltraum zu erforschen. Natürlich ist es die „ultimate domain“ dieser
Forschung, dass wir uns ausserhalb unserer Atmosphäre bewegen. Es gilt, eine
unendliche Gegend zu erforschen. Und theoretisch steht uns das ganze
Universum für diese Entdeckungsreisen offen! Es gibt auch einen Überlebensfaktor. Ich glaube persönlich, dass das Leben auf der Erde bedroht ist: nicht
kurzfristig, aber sicher langfristig. Spätestens, wenn sich die Sonne in etwa 3
Milliarden Jahren zu einem riesigen Stern (roter Riese) aufbläht, werden die
Tage der Erde gezählt sein, und man sollte dann fähig sein, ausserhalb des
Planeten Erde zu leben. Bestimmt wird die Erde aber viel früher von einem
grossen Meteoriten getroffen werden. Und man weiss, dass dies in der
Geschichte der Erde zu dramatischen Veränderungen und Konsequenzen für
das Leben hier geführt hat. Das wird früher oder später passieren. Dass wir die
Möglichkeit haben, in den Weltraum zu reisen und auf andere Himmelskörper
zu gehen, ist vielleicht ein Überlebensfaktor für die Menschheit.
Die bemannte Weltraumfahrt ist etwa 40 Jahre alt. Der erste Flug von
Gagarin war am 12. April 1961 und der erste Shuttleflug war genau 20 Jahre
später, am 12. April 1981. Es gab zu Beginn einen sehr starken politischen
Zweck, die bemannte Weltraumforschung voranzutreiben. Insbesondere das
Apollo-Programm hatte – gemäss Dokumenten des Weissen Hauses – nur ein
politisches Ziel. Es gab weder wissenschaftliche noch militärische oder kommerzielle Ziele, welche verfolgt wurden. Es waren rein politische Ziele. Es gab
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natürlich auch, quasi nebenbei, sehr viele Daten für die Wissenschaft, aber das
Hauptziel dieser Missionen war zu Beginn der Raumfahrt ein politisches. Nach
dem Kalten Krieg hat sich sehr viel verändert. Die Russen und die Amerikaner
arbeiten heute, zusammen mit anderen Partnern inklusive den Europäern,
gemeinsam an und auf der Internationalen Raumstation.
Nach dem Apollo-Programm haben die Vereinigten Staaten und Russland
beschlossen, Raumstationen zu entwickeln und zu bauen, um eine permanente
Präsenz im Weltraum zu gewährleisten. Die Amerikaner haben dabei einen
anderen Weg gewählt als die Russen. Sie haben eine sehr effiziente und komplizierte Möglichkeit gefunden, wie man Transporte in den Weltraum unternehmen kann: den Space-Shuttle. Europa war beteiligt im Shuttleprogramm
und beteiligt sich auch an der Errichtung der Internationalen Raumstation.
Die bemannte Raumfahrt ist eine grosse Herausforderung. Es gibt viele
Gefahren und der Preis ist sehr hoch. Leistung zählt sicher in der bemannten
Raumfahrt. „Failure is not an option!“ – dieser Ausspruch aus dem Hollywoodfilm über Apollo 13, welcher von Gene Kranz, dem Flugdirektor dieses Unternehmens, ausgesprochen wird, bringt die Situation auf den Punkt. Es ist interessant, dass in der Apollo 13-Mission letztlich nicht die Astronauten die grossen Helden waren, sondern Gene Kranz. Die Lösung dieser extrem grossen
Probleme, welche durch die Explosion eines Sauerstofftanks an Bord der
Raumfähre verursacht wurden, wurde am Boden (Mission Control) erarbeitet.
Die Astronauten haben an Bord ihres Flugkörpers das ausgeführt, was ihnen
vom Boden aus mitgeteilt wurde.
Zu Beginn der Raumfahrt war man nicht sicher, ob Leben im All und insbesondere in der Schwerelosigkeit überhaupt möglich war. Bevor die Sowjetunion und die Amerikaner überhaupt Menschen in das All geschickt haben,
sandten die Sowjets die Hündin „Leika“ und die Amerikaner den Schimpansen
„Sam“ zu Testzwecken ins All. Es wurde festgestellt, dass Leben in der Schwerelosigkeit möglich ist. In der Folge wurden Gagarin und Shepard in die Umlaufbahn geschickt.
Heute weiss man, dass Menschen eine ziemlich lange Zeit im All leben können. Der grösste Faktor ist wirklich die Schwerelosigkeit. Man adaptiert sich bis
zu einem gewissen Grad an das gravitationslose Sein. Das einzige Problem, das
noch nicht gelöst ist, ist die Verminderung der Knochensubstanz. Es gibt bei
einem Aufenthalt in der Schwerelosigkeit einen Verlust von 1% der
Knochenmasse pro Monat – und zwar auch dann, wenn man an Bord regelmässig Übungen macht. Es versteht sich von selbst, dass nach einigen Jahren
Aufenthalt im All die Verminderung der Knochenmasse so weit fortgeschritten
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wäre, dass es wohl am besten wäre, dort oben zu bleiben. Man könnte nicht
mehr auf die Erde kommen.
Durch die Apollo-Missionen wurde ein ganz neues Bild der Erde zugänglich und die Menschen konnten dadurch aus einem neuen Blickwinkel entdecken, dass die Erde klein, zerbrechlich und sehr schön ist. Am 21. Juli 1969
machten Neil Armstrong und Edwin Aldrin die ersten Schritte auf dem Mond.
Bis heute gab es sechs Missionen auf den Mond und es wurde auf unserem
natürlichen Trabanten nicht nur marschiert, sondern man fuhr auch mit speziellen Jeeps.
Ich habe gesagt, dass die beiden Supermächte – USA und Sowjetunion –
nach dem Apollo-Programm unterschiedliche Wege in der Raumfahrt eingeschlagen haben. In Amerika wurde durch die NASA das Space-Shuttle-Programm entwickelt. Das war ein sehr schwieriges Unterfangen. Man wollte im
Gegensatz zu früheren Missionen ein wiederverwendbares Raumfahrzeug produzieren. Um die Wiederverwendbarkeit zu erreichen, musste ein anspruchsvoller und mit vielen Herausforderungen gepflasterter Weg zurück gelegt werden. Schlussendlich sind sowohl der Orbiter (Shuttle), als auch die beiden Feststoffraketen, welche nach zwei Minuten abgestossen werden, wiederverwendbar. Sie werden zurückgeholt, gewartet und wieder benützt. Der einzige Teil,
welcher bei jeder Mission verloren geht, ist der grosse mittlere Tank, der mit
einem Gemisch aus Sauerstoff und Wasserstoff gefüllt ist. Etwa 800 Tonnen
flüssiger Sauerstoff und Wasserstoff werden für den Aufstieg in die Umlaufbahn benötigt und während gerade einmal 8 Minuten und 30 Sekunden verbraucht.
Es ist ein sehr grosser Kontrast zwischen dem Aufstieg des Shuttles von der
Erde und der Phase im All. Zuerst Feuer, Gefahr, Vibrationen, Lärm – und nachher in der Umlaufbahn ist es absolut leise. Man hört nur Ventilatoren, welche
für die Luftumwälzung in der Kabine verantwortlich sind. Man bewegt sich mit
8 km/s oder 27'000 km/h um die Erde. In eineinhalb Stunden umkreist man einmal die Erde. Das geschieht dann etwa 16 mal pro Tag und das Ganze absolut
ohne Lärm – das ist wirklich sehr eindrucksvoll.
Die Beteiligung Europas am Shuttle-Programm ist zwar eher bescheiden,
trotzdem wurde ein hochwertiges Space Laboratorium entwickelt. So wurde es
für die ESA möglich, in ca. 15 von insgesamt 100 geflogenen Missionen den
Shuttle als eine kleine und kurzfristig brauchbare Raumstation für wissenschaftliche Laborexperimente zu benutzen. Das Interesse Europas an den Shuttlemissionen ist ausschliesslich wissenschaftlicher Natur.
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Die Russen haben bekanntlich zuerst Saljut und später Mir entwickelt. Die
Raumstation Mir ist fast am Ende ihres Lebens. Da sich die Russen an der Internationalen Raumstation beteiligen, haben sie nicht mehr die Mittel, parallel dazu ihre eigene Raumstation zu unterhalten. Dies war nebst vielen technischen
Mängelerscheinungen der Grund, warum sich die Russen für die Aufgabe der
15-jährigen Mir entschieden hatten. Am 20. März wird sie mit einem Impuls
wieder zur Erde geschickt und am 23. März in der Atmosphäre weitgehend in
einem „suicidal dive“ zerstört werden. Die restlichen Teile werden schliesslich,
sofern alles nach Plan verläuft, im Pazifischen Ozean versinken.
Rezepte für den Erfolg
Die nachstehenden Punkte sind nicht wirklich in der Reihenfolge ihrer Wichtigkeit aufgeführt, aber sie widerspiegeln meine persönliche Meinung und Erfahrung. Das muss sich nicht mit der offiziellen Ansicht der ESA oder NASA
decken. Aber ich zeige ihnen das, was ich persönlich als wichtig und sinnvoll
erachte – für die Zwecke der Raumfahrt, aber auch für andere Anwendungsbereiche, die ich bereits schon erwähnt habe.
1.
Wohldefiniertes Ziel und klare Prioritäten
Jede Mission hat ein sehr klares Ziel. Ich gebe ihnen dazu ein Beispiel. In der
letzten Mission, in der ich dabei war – die Mission 103 – war das Ziel, Reparaturarbeiten am Hubble-Teleskop gemäss einem sehr klar definierten Schema
durchzuführen. Hauptziel war, sechs Kreisel auszuwechseln. Vier waren defekt
und es gab nur zwei, welche einwandfrei funktionierten und zwei Kreisel
genügten schlicht nicht, um die richtige Lage des Weltraumteleskops einzuleiten. Das Teleskop war zu dieser Zeit nicht funktionsfähig. In zweiter Priorität
ging es darum, das „Gehirn“ von Hubble, einen Rechencomputer, auszuwechseln. Dritte Priorität war das Auswechseln eines Sternsensors. Dies war aufgrund der fehlerhaften Arbeitsweise nötig, nicht zuletzt auch deshalb, um die
Lage von Hubble stabilisieren zu können. In vierter Priorität musste ein
Datenübermittler ausgewechselt werden. Das Ziel wie auch die Prioritäten
waren minutiös und detailliert beschrieben. Es ist entscheidend, dass man ein
klares Ziel hat, und somit fokussiert arbeiten kann. Das Ziel war schwierig
genug zu erreichen. Das war mit der Grund, dass wir zum Beispiel keine sekundärmedizinischen Experimente an Bord hatten. Denn das hätte wiederum nach
zusätzlichen Trainingseinheiten verlangt, was aber Trainingszeit für das eigentliche Ziel gekostet hätte. Wenn man alles gemacht hätte, hätte man dort Zeit
opfern müssen, wo es wirklich wichtig gewesen wäre, Zeit zu investieren.
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2.
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Führungsstruktur (Mission Management / Flight Control / Crew)
Das wurde schon in den vorhergehenden Vorträgen erwähnt. In unserem Fall
gibt es Führung auf drei Stufen. Für jede Mission gibt es ein Mission Management Team am Boden. Das sind Leute, die sehr viel Erfahrung mit bemannten
Weltraummissionen haben, insbesondere dem Shuttle-Programm. Diese Leute
beschliessen langfristige Elemente der Mission. Will man zum Beispiel einen
Tag länger im All bleiben oder kommt man aus irgend einem Grund einen Tag
früher zurück, wird das vom Mission Management entschieden. Die zweite
Stufe ist der Flight Control Room unter der Leitung des Flugdirektors, z.B. Gene
Kranz für Apollo 13. Diese Führungsstufe ist verantwortlich für die mittelfristigen Entschlüsse. Will man zum Beispiel einen Weltraumspaziergang etwas verlängern, von sechseinhalb auf sieben Stunden, da noch eine Arbeit beendet
werden muss, werden solche Fragen vom Flugdirektor mit seinen Flugkontrolleuren beantwortet. Sie verfügen über die grösste Erfahrung mit den verschiedensten Elementen der Betriebsysteme. Schliesslich gibt es die Besatzung
mit ihrem Kommandanten an der Spitze. Unsere Crew für diese Mission umfasste sieben Astronauten unter dem Kommandanten Curtis Brown. Entscheidungen, die sehr kurzfristig und wichtig für die Sicherheit sind, beschliesst die
Besatzung und unternimmt wenn nötig die erforderlichen Massnahmen, um
sich oder die Mission zu retten. Wenn wir während eines Weltraumspaziergangs ein Gerät verlieren, stehen wir immer vor der Entscheidung, ob
wir uns das Ding wieder holen oder einfach im All zurücklassen, auch wenn es
einige Millionen gekostet hat. Dieser Entschluss wird natürlich nicht vom
Mission Management Team gefällt, sondern von der Besatzung, weil nur vor Ort
eine sinnvolle Entscheidung getroffen werden kann. Mit dieser Führungsstruktur haben wir gute Erfahrungen gemacht.
3.
Arbeits- und Verantwortlichkeitszuweisung
Das Beste wäre, wenn die sieben Besatzungsmitglieder alles wissen würden.
Aber das ist absolut unmöglich und darum verteilt man die einzelnen Bereiche.
Ich kann beispielsweise den Space-Shuttle nicht landen. Ich habe das zwar
mehrmals im Simulator gemacht und es würde in Wirklichkeit vielleicht funktionieren, aber ich habe nicht das richtige Training dafür. Curtis Brown, der
Kommandant, oder Scott Kelly, der Pilot, hätten die Raumspaziergänge um den
Sternsensor Nummer 2 am Hubble nicht durchführen können, da sie das dafür
notwendige Training nicht hatten. Nicht, dass sie nicht fähig gewesen wären,
dies zu lernen, aber es geht darum, eine gewisse Verteilung zu haben. In bestimmten Gebieten ist es allerdings notwendig, im Training eine Überlappung
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anzustreben. Nebst dem Kommandanten kann auch der Pilot den Space-Shuttle
landen. Es verhält sich wie in einem Linienflugzeug, das ist klar. Für die Weltraumspaziergänge gab es ebenfalls zwei Teams. Vier Weltraumspaziergänge
waren nötig, um die Reparaturarbeiten an Hubble durchzuführen. Das benötigte drei aufeinanderfolgende Tage und somit war es nicht möglich, immer mit
demselben Team zu arbeiten. Nach der grossen physischen und psychischen
Anstrengung mussten sich die einzelnen Teams regelmässig erholen. Man hatte
das Team mit John Grunsfeld und Steve Smith für die Weltraumspaziergänge 1
und 3 und für die Weltraumspaziergänge 2 und 4 waren Mike Foale und ich
zuständig. Wir alle jedoch waren trainiert, alles durchzuführen, was für diese
vier Weltraumspaziergänge vorgesehen war. Das ist aus Gründen der Sicherheit
und der Flexibilität wichtig, wenn beispielsweise jemand ein medizinisches
Problem oder Schwierigkeiten mit dem Raumanzug gehabt hätte. Zudem will
man die Flexibilität haben, um für eine gewisse Arbeit ein anderes Crewmitglied einzusetzen. Also muss man alle diese Faktoren gut abwägen. Man
will eine gewisse Redundanz haben, aber man muss auch die Verantwortlichkeiten und Spezialitäten klar verteilen.
4.
Teamarbeit
Ich habe schon erwähnt, dass nicht nur das Team an Bord wichtig ist, sondern
auch die einzelnen Führungsgruppen im Kontrollzentrum am Boden eine bedeutende Rolle spielen: Zusammen sind wir ein ganzes Team, in dem jeder eine
wichtige Funktion zu erfüllen hat. Innerhalb der Besatzung gibt es natürlich
Teamarbeit. Und was wichtig für die Sicherheit ist, muss immer von mindestens zwei Personen gemeinsam gemacht werden. Unser Kommandant Curtis
Brown hatte eine dezidierte Meinung dazu: „I don’t want any mistakes on my
mission! If you make a mistake, you’re fired!“ Curtis Brown meinte das nicht
ganz so ernst, wie es sich anhört, aber wir wussten, dass er sich sehr über allfällige Fehler ärgern würde. Er hat noch gesagt: „If you make a mistake, not one
of you will be fired but two of you will be fired! Because everything that is critical has to be done by two at the time!” Es gibt fünf Rechner an Bord des SpaceShuttles: GPC, General Purpose Computer Nr. 1, 2, 3, 4 und 5. Diese Maschinen
sind natürlich sehr wichtig für die Sicherheit: kein Computer – kein Überleben,
keine elektrische Energie – kein Überleben. Wenn man nun an Bord des SpaceShuttles einen Schalter für diese Computer bewegt, ist das immer auch kritisch
für die Sicherheit der Besatzung. Darum wird das immer durch zwei Personen
gleichzeitig ausgeführt. Man kontrolliert GPC Nr. 1 – O.k. – I see, it’s GPC Nr 1,
to „stand by“ – O.k. – „stand by“ – and then to „hold“. Das wird immer von zwei
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Personen ausgeführt. Wenn nur eine Person das machen würde, könnte es sein,
dass es einen Fehler gibt. Wenn zwei Personen das machen, geht die Wahrscheinlichkeit, dass gleichzeitig ein Fehler von beiden gemacht wird, drastisch
nach unten. Auch das ist ein Faktor der Teamarbeit.
5.
Strikte Einsatzdisziplin
Man muss einfach sehr diszipliniert arbeiten. Man muss laufend mitteilen, was
man macht. Man ist immer „Hot-Mic“, wenn man draussen ist, und man kommentiert dauernd, was man draussen gerade tut. Das grösste Problem bei einem
Weltraumspaziergang ist, dass man sehr leicht Dinge verliert: Werkzeuge oder
Objekte, die von A nach B bewegt werden müssen. Wenn wir nicht sorgfältig
sind, dann verlieren wir diese Sachen. Alle Objekte, alle Werkzeuge zum Beispiel, sind mit Sicherheitsleinen verbunden. Man muss alle diese Verbindungen
„managen“. Wenn man mit vielen Werkzeuge arbeitet, hat man alle diese kleinen Kabel und dann kann man der Bodenstation nicht melden, dass die
Operation anstatt eine halbe Stunde nun eben einfach eine Stunde dauern wird,
da das Arbeiten mit diesen Kabeln einen grösseren Zeitaufwand verlange. Da
hilft nur ein sehr effizientes Training mit diesen Kabeln auf der Erde und dann
im Weltall ein sehr diszipliniertes Arbeiten, so dass Zeitverzögerungen kein
Thema sind.
6.
Das Unvorhergesehene vorsehen
Man trainiert die auszuführende Mission. Für den Weltraumspaziergang ist das
wie Ballett. Jeder Spaziergang ist so strukturiert, dass man in jeder Zeiteinheit
genau weiss, was zu tun ist. Man weiss, an welchem Ort in welcher Körperstellung, mit welchem Werkzeug, mit wie vielen Touren z.B. der Bohrer welche Schraube anziehen, respektive lösen muss. Man weiss das, weil man es
unzählige Male auf der Erde geübt hat. Man muss aber auch Aktionsvarianten
intus haben, falls es Probleme gibt. Dazu ist das Üben der Zusammenarbeit mit
der Bodenstation ungemein wichtig. Während des Trainings wird nicht nur
alles durchexerziert, sondern auch laufend alles dokumentiert. Wenn man im
Training eine gewisse Anzahl von Fehlerszenarios trainiert und dokumentiert
hat und während einer Mission im All ein ähnliches Problem auftritt, nimmt
man das Protokoll zur Hand und hat in kürzester Zeit die Lösung. Man muss
nicht etwas Neues erfinden, denn man hat das schon gemacht. Falls sich ein
völlig unbekanntes neues Problem stellen würde, welches man noch nie hat
lösen müssen, ist das Training so angelegt, schwierige Probleme zu meistern,
sodass eine Kontrolle des Problems sehr wahrscheinlich ist. Das Unvorher-
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gesehene vorsehen! Man trainiert unvorhergesehene Situationen, d.h. mögliche
Fehler und Problemlösungen viel häufiger als die eigentliche Mission.
7.
Trainieren, trainieren, trainieren – bis man nicht mehr kann!
Man muss trainieren, bis man nicht mehr kann – auch wenn man überzeugt ist,
die nächste Trainingseinheit nicht mehr zu brauchen, da man sehr sicher ist,
dass man es beherrscht. Man muss trainieren, bis man „satt“ ist davon. Solange
man nicht „satt“ ist, ist man nicht gut genug trainiert. Ich glaube, obwohl es der
letzte Punkt ist, ist es wohl der wichtigste für unsere Arbeit. Man muss natürlich die technische Kenntnisse aller Systeme haben, aber dennoch erst recht
trainieren, trainieren, trainieren, bis man nicht mehr kann.
H u b b l e - Teleskop Mission
Um die genannten Punkte zu verdeutlichen, schildere ich nun einige Elemente
der Hubble-Mission. Die erste Wartungsmission, an der ich beteiligt war, war
1993 und die letzte 1999. Das Hubble-Weltraumteleskop ist ein Kooperationsprogramm zwischen der NASA und der ESA. Die Idee, welche dieser Mission
zugrunde lag, war die, dass man ein Teleskop in der Erdumlaufbahn haben
wollte, welches – ungefiltert von der Erdatmosphäre – Lichteindrücke von
Sternen fremder Galaxien empfangen kann. Damit erreicht man eine viel bessere Schärfe der Bilder und erhält zusätzlich das ganze Spektrum der vorhandenen Strahlen. Natürlich hat das seinen Preis. Das Hubble-Weltraumteleskop hat
etwa 2 Milliarden Dollar gekostet, wobei 15% von der ESA bezahlt wurde.
(Bild von der Installation des Hubble-Teleskops.) Man sieht die Installation
des Hubbles auf seiner Umlaufbahn im April 1990. Der Manipulatorarm des
Space-Shuttles entlässt gerade das Hubble-Teleskop auf seinen Orbit. Die Solargeneratoren wurden von der ESA geliefert und sind zwecks Energieaufnahme
optimal auf die Sonne ausgerichtet. Zu dieser Zeit lief alles gut, da man sich im
Glauben wähnte, nun optimale Bilder und somit neue Erkenntnisse über den
Aufbau von unbekannten Sonnensystemen zu erhalten. Leider wurden aber die
grossen Hoffnungen und Erwartungen, die sich mit dem neuen, teuren Teleskop
ergaben, vorerst nicht erfüllt, da nach der Übermittlung und Auswertung der
ersten Bilder klar wurde, dass mit der Form des Hauptspiegels etwas nicht stimmen konnte. Der Hauptspiegel war zu flach, d.h. er war auf einen Durchmesser
von 2.4 m am Rande zwei Mikrone (zwei tausendstel Millimeter) zu flach. Das
scheint mechanisch gesehen ein vernachlässigbarer Fehler zu sein, jedoch
optisch war das unannehmbar. Man probiert, die Form mit einer Präzision von
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einem Zehntel der Wellenlänge zu erreichen. Für das gelbe Licht ist die Wellenlänge ein halbes Mikron. Daraus wird ersichtlich, dass man weit über dem tolerierbaren Wert lag. Fazit: Die Bilder hatten nicht die erwartete Schärfe. Man
musste etwas unternehmen. Ursprünglich war vorgesehen, alle drei Jahre einen
Flug zum Hubble zu unternehmen, um Wartungs- und Reparaturarbeiten vorzunehmen. Die erste Wartungsmission war vorgesehen für Dezember 1993. Ich
habe die Chance gesehen, dort als Bordingenieur und Operateur des Roboterarms dabei zu sein.
(Bild von Astronauten im Wassertank) Trainieren, trainieren, trainieren!
Man kann die Bedingungen der Schwerelosigkeit im Wasser simulieren. Sie
sehen hier das Installieren einer Wide Field and Planetary Camera von Jeff Hoffmann und Storie Musgrave in einem grossen Tank in Huntsville, Alabama. Jetzt
hat man auch einen in Houston. Es gibt hier im Wasser ein ziemliches „High
Fidelity“-Modell des Hubble-Teleskops, des Space Shuttle-Frachtraumes und
des Roboterarms, welcher in einem Raum ausserhalb des grossen Tanks von mir
bedient wurde. Einer der Weltraumspaziergänger ist jeweils am Ende des
Armes auf einer kleinen Plattform, das heisst, der Astronaut kann beide Hände
für die Arbeit benützen. Der andere ist der sogenannte „Free Floater“. Die
Herausforderung dieser Funktion besteht insbesondere darin, sich mit seinen
Füssen und Beinen so zu verkeilen, dass man die Hände frei zum Arbeiten hat.
Sonst muss man eine Hand benützen, um sich zu stabilisieren, so hat man aber
zum Arbeiten nur eine Hand zur Verfügung, was natürlich sehr mühsam wäre.
Das ist der „Challenge“ eines Weltraumspaziergangs: Geräte nicht zu verlieren
und den eigenen Körper so zu stabilisieren, dass ein sinnvolles und effizientes
Arbeiten möglich ist. Wir verbrachten etwa zehnmal mehr Zeit fürs Training im
Tauchbecken als die effektive Zeit, während der wir uns dann beim Weltraumspaziergang im All aufhielten. Für die letzte Mission waren wir fast 200
Stunden im Wasser.
Der Start für diese erste Wartungs-Mission war am 2. Dezember 1992 um
04 00 Uhr. Dabei ist zu beachten, dass man die Zeit sehr genau einhalten muss,
wenn man ein Rendezvous mit einem Satelliten, einem Teleskop oder der
Raumstation hat. Dies begründet sich damit, dass die Startrampe in der Ebene
der Umlaufbahn sein muss – und das ist einmal pro Tag der Fall.
Zwei Tage Später gab es die Begegnung mit dem Weltraumteleskop Hubble
über dem Indischen Ozean in 600 km Höhe. Diese beiden Objekte, Hubble und SpaceShuttle, bewegen sich mit einer Geschwindigkeit von 8 km pro Sekunde. Man
macht eine sehr langsame Annäherung an das Teleskop, um auf keinen Fall
einen Fehler zu machen, denn wir hatten nur Treibstoff für einen Versuch bei uns.
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Das Hauptziel dieser Mission war, den Hauptspiegel zu korrigieren, und
zwar nicht, indem ein neuer Spiegel hätte montiert werden können, das war
nicht möglich, sondern man installierte ein System, dass die falsche Form des
Spiegels optisch korrigierte. Das zweite Ziel war, die Solargeneratoren auszuwechseln. Sie waren veraltet und hatten die Bedingungen im All nicht allzu gut
überstanden. Auf dem Bild sind wir über Madagaskar, aber alles steht auf dem
Kopf, da die Position des Frachtraumes immer zu unserem Planeten hin zeigte.
So konnte man die einzelnen Konturen der verschiedensten Länder immer wieder aufs Neue studieren. Später waren wir über der nordwestliche Küste Australiens und waren so hoch, dass wir auf einen Blick den ganzen fünften
Kontinenten sehen konnten. Der Horizont war etwa 2500 km entfernt, es war
absolut fantastisch – ein Traum!
Die Mission war ein voller Erfolg. Die Spiegelkorrektur konnte erfolgreich
durchgeführt werden und die defekten Solargeneratoren wurden ausgewechselt. Es gab eine weitere Wartungsmission 1997, an der ich nicht teilnahm.
Dabei ging es nicht so sehr um eine Reparatur des Hubble, sondern um eine
Optimierung, wobei Astronauten wissenschaftliche Instrumente zum Fokus des
Teleskops brachten. Dann hatten wir ein Problem mit den Kreiseln, welche zunehmend Schwächen zeigten und schliesslich zum Teil ersetzt werden mussten. Im Teleskop selbst gibt es sechs Kreisel, um die Arbeit des Hubble zu
gewährleisten, braucht es deren drei. Zu Beginn des Jahres 1999 waren nur
noch drei funktionsfähig und bald darauf nur noch zwei. Somit war das HubbleTeleskop für die Wissenschaft nicht mehr benutzbar.
Nochmals hatte ich die Chance, für eine weitere Mission gewählt zu werden. Neu war diesmal, dass ich als Weltraumspaziergänger ins All gehen konnte. Das bedeutete, dass ich nicht wie in den Missionen zuvor im Kommandoraum des Space-Shuttles war, sondern selbst am Ende des Space-Shuttles am
computergesteuerten Arm meine Aufgaben zu erfüllen hatte. Wieder einmal
lebten wir nach dem Motto: Trainieren, trainieren, trainieren, bis man nicht
mehr will. Normalerweise dauerten diese Trainingssessions sechs Stunden. Wir
wurden um 07 00 Uhr gebrieft und anschliessend wurde uns der spezielle Anzug
angepasst. Der Aufenthalt im Wasser begann um 08 30 Uhr und dauerte bis 14 30
Uhr, dann gab es ein Debriefing bis 17 00 Uhr. Dieses tägliche harte Training war
physisch und psychisch eine grosse Herausforderung. Es ist jedoch der einzige
Weg, um zum Erfolg zu gelangen. Erfolg hat man durch viel, viel, viel Training.
Bis zum Zeitpunkt, wo der Raumanzug zur zweiten Hautschicht wird, vergeht
eine lange Zeit, in der man sich an diesem Anzug reibt, in der man klaustrophobische Zustände erlebt und man sich mit schlechten Gerüchen arrangieren
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muss. Man kann nichts essen, man kann keinen Kaffee trinken während dieser
sechs bis sieben Stunden im Wasser, aber .... man gewöhnt sich daran. Der
Mensch ist sehr anpassungsfähig. Schliesslich, wenn man sich an den Anzug
angepasst und gewöhnt hat, ist man fast bereit.
Trainiert wird auch regelmässig mit dem Flugzeug. Die NASA hat immer
diese T-38 benützt. Einerseits um von Houston nach Denver zu reisen. Das ist
viel schneller, privater und schöner als mit einem grossen Vogel der Intercontinental Airways zu reisen. Es kostet etwas mehr, aber es sind Ausgaben des
US-Governments... . Andererseits kann man dadurch die Lizenz als Pilot behalten, was sehr wichtig ist. Auch das ist ein Gebiet, wo Leistung zählt. Wenn man
spätabends nach Houston zurückfliegt, die Wetterlage alles andere als schön ist
und man mit einer beschränkten Menge Kerosen wieder heil am Boden ankommen will, muss man laufend unter Zeitdruck Entschlüsse fassen. Das hält einen
ständig in Übung, man bleibt psychisch und physisch fit. Die T-38 ist ein sehr
praktisches Reisemittel, dient aber auch dem mentalen Training.
Am 19. Dezember 1999 gelangten wir nach einem Nachtstart in die Umlaufbahn, welche uns zum Hubble-Teleskop führte. (Bild von Hubble) Es ist nicht
nur ein sehr effizientes, sondern auch ein wohlgeformtes, ästhetisches Instrument für die Wissenschaft. In seiner Dimension ist es etwa 15 m hoch. Wir
sehen hier die Erde, es ist kurz vor Sonnenuntergang und die Sonne beleuchtet
das Teleskop. Wie man sieht, ist das eine traumhafte Sicht aus dem Weltraum.
Bei der Vorbereitung auf einen Weltraumspaziergang ist die Bedienung aller
Geräte eine grosse Herausforderung. Einige Knöpfe sind an kritischen Stellen
angebracht, die man nicht sieht, weil man ja den Kopf nicht frei bewegen kann.
So kann man gewisse Bedienungselemente nur mit der Hilfe eines Spiegels
erkennen. Somit ist zusätzlich alles spiegelverkehrt geschrieben. Auch diese
Art von Bedienung will gelernt sein.
Beim ersten Weltraumspaziergang ging es darum, die sechs Kreisel zu ersetzen. Diese Kreisel sind in drei Büchsen zu je zwei Kreiseln untergebracht. Sie
wurden von Steve Smith und John Grunsfeld ausgetauscht. Auch hier musste
alles, was für die Sicherheit wichtig ist, von zwei Leuten ausgeführt werden.
Routinearbeiten, welche nicht als kritisch eingestuft werden, können von
einem Astronauten alleine bewältigt werden, doch für die meisten Tätigkeiten
braucht es den Double Check!
Der zweite Weltraumspaziergang dieser Mission war am 23. Dezember 1999.
Das war der grosse Tag für mich. Ich war draussen mit Mike Foale zusammen,
der während früheren Weltraumspaziergängen schon Erfahrungen hat sammeln
können. Für mich war es aber bekanntlich das erste Mal. Wir ersetzten das
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Gehirn. Wir waren sozusagen die Gehirnchirurgen am Weltraumteleskop
(schaut zu Kent Ruhnke ...). Mike Foale steht am Ende des computergesteuerten
Armes auf der kleinen Plattform und ich habe die Funktion des Free Floaters.
Herr Annen hat über „Kopf“, „Herz“ und „Hände“ gesprochen. Der „Kopf“ ist
kein Problem, wenn wir im All draussen sind. „Herz“ ist auch kein Problem,
etwa ein Schlag pro Sekunde. Aber die „Hände“, das ist das Problem. Man hat
diese grossen Handschuhe. Wenn man damit arbeiten will, dann ist das schwierig. Meist benötigt man speziell entwickelte Werkzeuge. Diese erlauben uns, mit
Hilfe unserer Hände feine Aktionen auszuführen. Sie sehen hier ein Sicherheitskabel. Ich halte mich lediglich mit einer Hand. Meine Füsse sind im
„Nichts“. Es ist ein sonderbares Gefühl und ich war nicht unglücklich darüber,
dass mich das Sicherheitskabel mit dem Space-Shuttle verband. Es ist selbstverständlich in unserem Interesse, dass wir uns nie über die Distanz der
Sicherheitsleine von unserem Mutterschiff entfernen.
Der zweite Teil unseres Weltraumspaziergangs bestand im Austauschen des
alten Sternsensors, der wie ein Klavier aussieht. Wir haben den alten Sternsensor von Hubble weggenommen und seitlich des Hubble temporär fixiert.
Anschliessend habe ich den neuen Sternsensor im Innern des Hubble montiert.
(Bild) Wir sind hier über Australien. Sie sehen die Farben der Wüste Australiens. Und ich kann mich erinnern, dass ich mich ca. fünf Minuten, bevor diese
Aufnahme gemacht wurde, am Ende des Manipulatorarmes befand; ich habe
nach oben geschaut, also Richtung Erde, und ich erblickte die sich uns nähernde westliche Küste Australiens. Wir waren über dem Indischen Ozean, der ganz
in Blau und Weiss erstrahlte. Mit einem Blick nach rechts konnte ich Java und
Sumatra sehen. Ich sage ihnen das, um zu veranschaulichen, wie viel man dort
oben sieht. Während einer Minute habe ich einfach inne gehalten und war
schlicht überwältigt: „Incroyable!“ Dann hiess es wieder: Weiterarbeiten! Die
Sicht auf unseren blauen Planeten ist so unbeschreiblich schön, dass man
manchmal versucht ist, nichts anderes zu tun als einfach nur dort hin zu schauen. Ich kann ihnen auch versichern, es ist nie langweilig im Weltall. Ständig
wechselt der Hintergrund auf spektakuläre Weise. Ziel unserer Missionen war
natürlich nicht, die Schönheit der Erde zu beobachten, aber die ständig variierende Kulisse hielt uns gelegentlich schon ein wenig in Atem.
Zwischen den einzelnen Weltraumspaziergängen muss eine Wiederinstandstellung der Weltraumanzüge vorgenommen werden, um den nächsten Ausflug
ins All am kommenden Tag optimal vorzubereiten. Das dauert etwa fünf bis
sechs Stunden: Der Anzug wird gereinigt, die Sauerstoffflaschen gefüllt, Wasser
muss für das Kühlsystem aufgefüllt werden und das System, welches Kohlen-
C l a u d e
N i c o l l i e r
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dioxyd eliminiert und in reine Sauerstoffzufuhr umwandelt, muss ersetzt werden. Man muss alles konsequent machen, Fehler hätten gravierende Auswirkungen. Die Besatzung führt diese Arbeit aus. Man hat kein zusätzliches Personal, welches einen von dieser Aufgabe entbinden könnte. Um diese Arbeit zu
verrichten, gibt es sehr wenig Platz „and no room for failures!“ Am Weihnachtstag 1999 schliesslich, dem 25. Dezember wurde das Hubble-Teleskop nach
erfolgreicher Reparatur wieder in die ihm eigene Umlaufbahn entlassen.
Das Loslassen von Hubble auf seine Umlaufbahn in 600 km Höhe war ein
spezielles Erlebnis. Sehr langsam entfernte sich das teure Gerät, um schliesslich
im Dunkel des Alls nicht heller als ein Stern zu entschwinden. (Bild) Wir sind
wieder über dem Pazifischen Ozean. Es braucht sehr lange, um über den Pazifik
zu fliegen – etwa 20 Minuten... ! Hingegen dauert es nur etwa 30 Sekunden, um
von Genf nach Romanshorn zu gelangen.
Wenn auch nicht mit der eigenen Familie, so feierten wir an diesem ungewohnten Ort doch wie eine Familie Weihnachten. Die Bodenbesatzung hatte
sinnigerweise rote „Santa Claus Hats“ in einem Fach versteckt. Uns wurde gesagt, dass wir dieses Fach erst an Weihnachten öffnen durften: So entstand eine
witzige und schöne Aufnahme (Bild), die uns glücklich und zufrieden zeigt,
eine erfolgreiche Mission durchgeführt zu haben.
(Zwei Bilder mit einem winzigen Ausschnitt des Weltalls, welche von
Hubble aufgenommen wurden.) Das eine Bild wurde von Hubble nach unserer
erfolgreichen Mission gemacht – Mitte Januar 2000. Sie sehen einen Galaxiehaufen, ca. 2 Milliarden Lichtjahre von uns entfernt. Das andere ist ein sogenanntes Hubble Deep Field, eine Aufnahme, die während 10 Tagen entstanden ist.
Mit einer normalen Kamera kann man das nicht machen. Um Weihnachten
1995 hat Hubble durch ein sehr kleines „Fenster“ von gerade einmal einer Bogenminute über einer Bogenminute das Licht von sehr weit entfernten Galaxien
gesammelt. Eine Bogenminute ist ein Dreissigstel des Durchmessers des Vollmondes. Das ist ein winziges Fenster und trotzdem sieht man durch dieses
Fenster lediglich zwei Sterne, die zu unserer Galaxie gehören. Alle anderen
Objekte sind andere Galaxien. Jede dieser Galaxien hat etwa 100 Milliarden
Sterne, welche mit der Sonne vergleichbar sind. Und die schwächsten dieser
Galaxien sind ca. 10 Milliarden Lichtjahre entfernt. Die sind so, wie sie eine relativ kurze Zeit nach dem Urknall waren.
Internationale Raumstation
Die Internationale Raumstation (International Space Station, ISS) ist das grosse
bemannte Weltraumforschungsprogramm der Vereinigten Staaten, Russland,
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Europa, Kanada und Japan. Momentan hat man nur einige wenige Module der
langsam entstehenden Raumstation im All. Aber in vier Jahren, so ist es jedenfalls geplant, wird die ganze Raumstation zusammengebaut und vollständig
eingerichtet sein, sodass sie für die wissenschaftliche Arbeit der verschiedenen
Nationen gebraucht werden kann. Ein Modul kommt aus Europa, das sogenannte Kolumbusmodul ist aus Japan, es gibt ein Robotersystem aus Kanada,
weitere Module sind aus Russland und der Rest stammt aus den USA. Natürlich
wird unentwegt am Bau der Raumstation gearbeitet, einerseits mit Weltraumspaziergängen und andererseits mit Robotern.
Zusammenfassung
Bemannte Raumfahrt ist eine Herausforderung, sie haben das sicher gut verstanden. Hier sind nochmals die Elemente, welche ich ihnen vorher gezeigt
habe. Das Rezept für den Erfolg beinhaltet
– ein wohldefiniertes Ziel und klare Prioritäten;
– die aus drei Stufen bestehende Führungsstruktur (das geht gut für uns, aber
sicher gibt es auch noch andere Anwendungen);
– Teamarbeit;
– Arbeits- und Verantwortlichkeitszuweisung (man will eine gewisse, aber
keine totale Redundanz haben);
– strikte Einsatzdisziplin;
– das Unvorhergesehene vorsehen, und
– trainieren, trainieren, trainieren, bis man nicht mehr kann.
Illustriert habe ich diese Elemente insbesondere an Hand der Arbeit am HubbleTeleskop. Davon sehen wir noch das letzte Bild. Es ist ein sehr schlichtes und
einfaches Bild, welches während der zweiten Wartungsmission des HubbleTeleskops aufgenommen wurde. Es ist ein symbolisches Bild, welches uns die
Werte der bemannten Weltraumfahrt vor Augen führt: Durch die Weltraumfahrt
gewinnen wir ein besseres Verständnis unseres Universums und der sich darin
befindlichen Objekte wie Galaxien, Sterne, Planeten und der Sonne. Durch die
Präsenz im Weltraum erhalten wir weitere Möglichkeiten, die Erde neu zu
sehen und wichtige Abläufe zu verstehen – und mit diesen Erkenntnissen
schliesslich die Erde zu schützen. Durch dieses Wissen können wir uns selbst,
unseren Platz im Weltall und schliesslich unser Schicksal besser begreifen lernen. Aber dafür muss etwas geleistet werden, darum: Leistung – wenn’s zählt!
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