Weltraumtoiletten: Ein Örtchen im All

Bei Artemis II war beim Start die Toilette ausgefallen. Ein guter Grund, einen Blick auf die Frühzeit und den aktuellen Stand des astronautischen Sanitärwesens zu wagen.Christina Koch meldete Houston ein Problem. Wenige Stunden zuvor waren die Astronautin und ihre drei Crewkollegen Reid Wiseman, Victor Glover und Jeremy Hansen in der Nacht zum Donnerstag an der Spitze einer fast hundert Meter hohen Rakete mit der Mission Artemis II zu einem Testflug zum und um den Mond aufgebrochen – dem ersten bemannten Raumflug außerhalb des Erdorbits seit 1972. Nach dem erfolgreichen Start wollte Koch laut Bericht der amerikanischen Nachrichtenplattform Space.com nun die Bordtoilette der Orion-Raumkapsel Integrity aufsuchen, doch da blinkte ein Warnlämpchen. Das Örtchen war fürs Erste nicht wie vorgesehen benutzbar. Die Astronautin ging dem Problem nach, allerdings nicht sofort. Zunächst galt es ein wichtiges Testmanöver, die Proximity Operations Demonstration, durchzuführen, bei der Pilot Victor Glover ihre Kapsel manuell bis auf zehn Meter an die abgetrennte obere Triebwerksstufe heranflog. Das hatte Vorrang. Etwas bange dürfte es der Besatzung der Integrity unterdessen aber in der Toilettenfrage schon geworden sein. Ihre Mission zum Mond und wieder zurück dauert schließlich mehr als neun Tage.Gewickelt zum WeltraumspaziergangDas Thema Toilettengang ist eines, nach dem Astronauten nach ihrer Rückkehr zur Erde mit am häufigsten gefragt werden, wenn sie öffentliche Vorträge über ihre Missionen halten – aber es ist nicht gerade das, worüber sie am liebsten sprechen. Die mit dem Problem befassten Ingenieure wiederum verstecken ihre Lösungen gerne hinter möglichst nüchternen Wortbildungen, etwa „Maximum Absorbency Garment“ (MAG). Das ist eine Spezialwindel für astronautisches Personal im Außenbordeinsatz.Bis zum Mond kommt man damit natürlich nicht. Wie aber dann? In der Vorbereitung der Apollo-Flüge scheint man diesem Aspekt der bemannten Raumfahrt eine vergleichsweise niedrige Priorität eingeräumt zu haben und mutete den Astronauten etwas zu, was an technischer Anspruchslosigkeit kaum zu überbieten war: die berüchtigten Apollo-Bags.Anschließend gut durchknetenDie „Fecal Collection Assembly“ (FCA), wie sie offiziell hieß, war bereits in den Gemini-Kapseln zum Einsatz gekommen und ergänzte das separat beziehungsweise parallel zu verwendende „Urine Collection Device“ (UCD). Das wesentliche Element der FCA war ein Beutel aus durchsichtigem Kunststoff. Von Pausenbrottüten unterschied er sich zum einen durch einen mit einer haftenden Beschichtung versehenen Ring zur Fixierung an der hier einschlägigen Körperregion des Benutzers, zum anderen durch eine seitliche Einstülpung. Letztere ermöglichte den Eingriff zweier Finger, denn in Schwerelosigkeit musste der Ablösung des Materials im Allgemeinen mechanisch nachgeholfen werden.Anschließend konnte die Tüte aber nicht gleich verschlossen werden. Die biologische Aktivität ihres Inhalts hätte Gase abgegeben, welche die Tüte zum Platzen hätten bringen können. Daher wurde erst noch ein antibakterielles Gel zugegeben – aus einem Portionsbeutel, ähnlich denen, in denen Fast-Food-Anbieter Ketchup oder Sojasoße bereitstellen. Dieses Gel war nun mit dem Beutelinhalt durch Kneten zu vermengen.Waste EscapeDas ganze Prozedere war in der winzigen, mit drei Mann besetzten Apollo-Kapsel ohne jegliche Privatsphäre zu absolvieren und sorgte natürlich für nicht unerhebliche olfaktorische Belastungen. Auch verlief nicht immer alles wie vorgesehen. So etwa am 18. Mai 1969, dem sechsten Tag der Mission Apollo 10. Die mit den Astronauten Tom Stafford, John Young und Eugene Cernan besetzte Kapsel umrundete gerade zum neunundzwanzigsten Mal den Mond, da protokollierte das Transkript des Stimmenrekorders einen Ausruf Staffords: „Wer war das?“ Darauf Cernan: „Wo kommt das denn her?“, und wieder Stafford: „Gib mir ein Tuch, schnell. Da schwebt eine Wurst (‚turd‘) durch die Luft.“ Young: „Ich war das nicht. Das ist keine von meinen.“Die Frage, wer von den drei Mondfahrern für diesen „waste escape“ verantwortlich war, wurde nie abschließend geklärt. Fest stand nach Apollo aber, dass Beutel als Primärlösung keine Zukunft hatten, und auf späteren Weltraummissionen stand der Besatzung so etwas wie eine Toilette zur Verfügung.Der Kaffee von heute ist der Kaffee von morgenDas Prinzip war dabei immer das gleiche: Saugende Luftströme ersetzen Schwerkraft und das spülende Wasser einer terrestrischen Toilette. Dabei werden feste und flüssige Ausscheidungen stets getrennt aufgefangen. Die festen befördert die Saugluft in anschließend verschließbare Plastikbeutel. Die flüssigen werden auf der Internationalen Raumstation ISS mit „Pretreat“ versetzt, einer Lösung von Chromtrioxid in Phosphorsäure. Diese sehr korrosive Chemikalie verhindert das Ausfallen im Urin gelöster Stoffwechselprodukte in den Leitungen, die darum allerdings aus einer besonders säurebeständigen Speziallegierung bestehen müssen.Auf der ISS führen diese Leitungen die Flüssigkeit seit 2008 einer Kläranlage zu, denn dort werden heute 90 Prozent allen von den Astronauten verbrauchten Wassers wieder zu Trinkwasser recycelt. In anderen Raumfahrzeugen – die Orion des Artemis-Programms eingeschlossen – wird der Urin zumeist in den Weltraum abgelassen, was aber in mindestens einem Fall zu einer gefährlichen Situation geführt hat: Während des Jungfernflugs des Spaceshuttles Discovery im Sommer 1984 bildete sich am Auslass des Abwassers ein 61 Zentimeter langer Eiszapfen. Der hätte beim Wiedereintritt des Raumschiffs in die Erdatmosphäre fatale Auswirkungen haben können. Daher versuchte man, den gefrorenen Urin zu entfernen, was aber erst durch den Einsatz des Greifarms gelang.Das beste WeltraumkloProbleme mit Weltraumtoiletten gab es seither immer wieder. So musste man nach einem Ausfall der Urinpumpe an Bord des russischen Zvezda-Moduls der Internationalen Raumstation ISS dort zwischenzeitlich wieder zur Beuteltechnik übergehen. Insgesamt aber hat inzwischen jahrzehntelange Erfahrung die Technik soweit verbessert, dass auch die Orion-Kapsel des Artemis-Programms mit einer „Hygiene Bay“, einer Toilettenkabine, ausgestattet werden konnte.Das dort installierte „Universal Waste Management System“ (UWMS) ist das bislang fortschrittlichste Weltraumklo überhaupt. Von 2014 an von der NASA und der Firma Collins Aerospace für insgesamt 31 Millionen Dollar entwickelt, wurde es Ende 2020 auf dem Modul Tranquility der internationalen Raumstation installiert. Nach anfänglichen Problemen ist es dort seit 2021 im Einsatz und heute eine von drei Toiletten auf der ISS. Die technisch weitgehend identische Version in der Orion-Kapsel ist nun das erste Klosett, das jenseits der Erdumlaufbahn zum Einsatz kommt. Das UWMS ist 65 Prozent kleiner und 40 Prozent leichter als die bis dahin in dem nicht russischen Trakt der ISS genutzte Toilette. Wie frühere Modelle auch verfügt die Vorrichtung über einen Schlauch mit auswechselbaren Adaptern für männliche und weibliche Astronauten sowie über eine „Schüssel“. Deren Öffnung ist infolge der Sauglufttechnik allerdings erheblich kleiner als die auf der Erde üblichen Designs, weswegen die Benutzung eine gewisse Übung verlangt und während der Astronautenausbildung trainiert werden muss.Neu beim UWMS ist eine im Vergleich zum Vorgängermodell einfachere Bedienbarkeit. Der saugende Luftstrom startet automatisch, sobald der Deckel angehoben wird. Und die Nutzer des UWMS müssen sich auch nicht mehr mit Gurten fixieren. Geeignete Griffe und Fußbänder reichen, damit man nicht während des Vorgangs von der Schüssel driftet. Eine im Sommer 2022 von der NASA veröffentlichte Befragung dreier ISS-Crewmitglieder nach den ersten 17 Tagen und insgesamt 80 Toilettengängen ergab zusammenfassend, die neue Toilette sei „einfach zu benutzen, und sie funktioniert“. Hauptkritikpunkt waren die hohen Lärmemissionen.Notfallurinale sind nicht UnisexDabei verfügt das nicht so stille Örtchen gegenüber den älteren Modellen auch über eine vereinfachte Hardware. Ein einziger Motor betreibt sowohl das Sauggebläse für den Urin als auch das für die Feststoffe. Das spart Platz und vor allem Gewicht, birgt aber auch ein gewisses Risiko. Der Motor ist nun ein „single point of failure“, dessen Ausfall das System komplett lahmlegen würde. Auf der ISS wäre diese Situation handhabbar – dort gibt es Platz für Ersatzteile und damit die Aussicht auf umgehende Reparatur, vor allem aber können die Astronauten immer noch auf die beiden russischen Toiletten ausweichen. Sollte aber der Artemis-Crew dieses Malheur widerfahren, würde sie auf klassische Beutellösungen zurückgreifen müssen. Für das kleine Geschäft würden entfaltbare Notfallurinale mitgeführt, erklärt eine NASA-Website zur Artemis-II-Mission. Die gebe es in zwei Ausführungen für Männer und Frauen. Mit diesen dürften nun die Crewmitglieder der Mission Artemis II die Zeit bis zur Klärung der aktuellen Toilettenstörung überbrückt haben. Denn wie eine NASA-Sprecherin schließlich mitteilte, sei das Problem eine Blockade des Urinpumpenrotors gewesen.Fünfeinhalb Stunden nach dem Start wurde dann die Behebung des Problems gemeldet. „Freue mich, mitteilen zu können, dass Toilette bereit zur Benutzung ist“, gab Christina Koch durch. Der gelernten Elektroingenieurin war mit Unterstützung der Bodenkontrolle die Reparatur des verklemmten Rotors gelungen. Houston hatte laut Space.com dann noch einen etwas eigentümlich formulierten Rat an die Crew: „Wir empfehlen, das System auf Betriebsgeschwindigkeit zu bringen, bevor Sie Flüssigkeit spenden – und es nach der Spende noch etwas laufen zu lassen.“Das ging also noch einmal gut. Problematischer wäre allerdings ohnehin ein dauerhafter Ausfall von Systemkomponenten für das große Geschäft gewesen. Für dieses stünde den Crewmitgliedern zwar auch dann weiterhin die Schüssel zur Verfügung, aber ohne Saugluft hätte ein Benutzer wieder genau jene Schwierigkeit, derentwegen die Apollo-Bags mit diesen seitlichen Einstülpungen versehen gewesen waren. Immerhin, man wäre in der „Hygiene Bay“ der Orion-Kapsel hinter einer Tür und damit mit diesem Problem wenigstens allein.