Quelle: DLR 27. Februar 2024.

27. Februar 2024 – Am 27. Februar 2024 um 8:27 Uhr ist die Höhenforschungsrakete MAPHEUS-14 des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) erfolgreich von der schwedischen Raketenbasis ESRANGE nahe Kiruna gestartet. Sie erreichte eine Höhe von 265 Kilometer und versetzte ihre wissenschaftliche Fracht rund sechseinhalb Minuten lang in Schwerelosigkeit. Insgesamt 14 Experimente waren an Bord der Rakete, die nach der Landung wieder sicher geborgen wurden. Die Ergebnisse sollen künftigen Weltraummissionen, der Technologie- und Materialentwicklung wie auch den Menschen auf der Erde dienen.

MAPHEUS-14 startete mit dem neuen Raketenmotor RED KITE, der von DLR und Bayern-Chemie gemeinsam entwickelt wurde und nun erfolgreich seinen Regelbetrieb aufgenommen hat. Die zweite Raketenstufe war ein Improved Malemute, ein militärischer Raketenmotor der für den zivilen Forschungseinsatz umgewidmet und ebenfalls von der Bayern-Chemie produziert wurde. Somit lag das Antriebssystem der Höhenforschungsrakete erstmals vollständig in deutscher Hand. Die Forschungsflugreihe MAPHEUS wird vom DLR-Institut für Materialphysik im Weltraum, vom DLR-Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin sowie von der Mobilen Raketenbasis MORABA des DLR gemeinsam mit Partnern aus Schweden betrieben.

„Dank des neuen leistungsfähigen Motors war MAPHEUS-14 unsere bisher umfangreichste und wissenschaftlich stärkste Kampagne. Wir hoffen, dass dies eine neue Ära für das Projekt und unsere Zusammenarbeit mit zahlreichen externen Beteiligten einleiten wird“, sagt Prof. Thomas Voigtmann, wissenschaftliche Projektleiter der Mission vom DLR-Institut für Materialphysik im Weltraum.

Prof. Felix Huber, Direktor der DLR-Einrichtung Raumflugbetrieb und Astronautentraining, ergänzt: „Der RED KITE-Motor ist ein gutes Beispiel für die Zusammenarbeit zwischen Industrie und Forschung. Jetzt haben wir einen eigenen Motor, eine zweite Quelle, die nach unserem Flugprofil entwickelt wurde. Er passt perfekt zu den Anforderungen, die wir haben. Das ist jetzt wirklich ein Vorteil.“

RED KITE – Booster für die Forschung
Der neue Feststoffmotor RED KITE ist als Erst- und Zweitstufe für mehrstufige Höhenforschungsraketen ausgelegt. Er ist besonders leistungsstark und erlaubt Nutzlasten von mehr als 400 Kilogramm. So waren auf MAPHEUS-14 sieben Experimentanlagen sowie ein „Shared Module“ untergebracht, das sieben Kleinexperimente beherbergte.

Forschungseinrichtungen aus Deutschland, Schweden, Frankreich und Australien nahmen an der Mission teil. Einige führten einzigartige Versuche aus der Materialforschung und -fertigung durch, die Technologieentwicklungen vorantreiben. Andere untersuchten menschliche und tierische Zellen, um herauszufinden wie sich das Gehirn regeneriert und wie sich Schwerelosigkeit auf das zentrale Nervensystem auswirkt. Patienten auf der Erde sollen von den Erkenntnissen daraus profitieren. Die Experimente sollen auch einen Beitrag dazu leisten, die Entstehung von Krebs besser zu verstehen. Novum war außerdem das erste komplett 3D-gedruckte Experiment an Bord einer Höhenforschungsrakete.

Deutsch-Schwedische Raumfahrtkooperation
Im Shared Module, das von der Swedish Space Corporation (SSC) verantwortet wurde, waren Experimente im Cubesat-Maßstab untergebracht. Der MAPHEUS-Flug diente als Technologieerprobung für künftige Weltraum-Experimente auf CubeSat-Satelliten. Die kostengünstigen Kleinsatelliten sind für Universitäten wie auch kommerzielle Anwender zunehmend attraktiv.

Das DLR setzte in der aktuellen Mission seine Zusammenarbeit mit adesso SE fort. Der deutsche IT-Dienstleister beteiligte sich an MAPHEUS-14 mit einem Experiment zur Post-Quanten-Kryptographie. Getestet wurde die sichere Datenübertragung aus dem All sowie die Nutzer-Authentifizierung für Fernsteuerungen bei Weltraummissionen. Das Unternehmen wie auch die anderen Experimentteams werten nun ihre einzigartigen Daten aus.

Seit dem Erstflug vor 15 Jahren hat das DLR sein Programm mit Höhenforschungsraketen stetig weiterentwickelt. Der erfolgreiche Flug mit RED KITE erweitert nun den Experimenthorizont für die nächsten MAPHEUS-Missionen.

Über das Projekt
MAPHEUS ist ein Höhenforschungsprogramm des DLR und steht für „Materialphysikalische Experimente unter Schwerelosigkeit“. Seit 2009 finden regelmäßig Flüge mit Höhenforschungsraketen statt. Auf wissenschaftlicher Seite wird das Projekt vom DLR-Institut für Materialphysik im Weltraum sowie dem DLR-Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin betrieben. Die Forschungsflüge werden durch die Mobile Raketenbasis (MORABA) der DLR-Einrichtung Raumflugbetrieb und Astronautentraining verantwortet und am Startplatz Esrange der Swedish Space Corporation (SSC) durchgeführt.

Im Rahmen der Mission MAPHEUS-14 arbeitete das DLR zusammen mit den Unternehmen Bayern-Chemie und adesso SE sowie insgesamt 12 Forschungseinrichtungen: GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung, Leibniz Institut für Neue Materialien, Universität Düsseldorf, Université de Bordeaux, Universität Bonn, Technische Hochschule Köln, Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover, La Trobe University, Astronomisk Ungdom, ResearchSat, Karolinska Institutet, Royal Melbourne Institute of Technology (RMIT).

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• Höhenforschungsraketen

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Quelle: adesso SE 6. Dezember 2023.

Dortmund/Köln 6. Dezember 2023 – Im Rahmen der Zusammenarbeit wird adesso kommende DLR-MAPHEUS-Raketenstarts mit Forschungsprojekten begleiten. Ein weiteres Ziel der Partner ist die Förderung des noch jungen Zukunftsmarkts New Space. Dabei sollen Start-ups im DLR-Aeromedical FabLab an die moderne Raumfahrt herangeführt werden.

Im Februar 2024 soll die DLR-MAPHEUS-14-Forschungsrakete im nordschwedischen Kiruna zu einem Weltraumflug in 260 Kilometer Höhe abheben. Wie schon bei den vorherigen DLR-MAPHEUS-Missionen mit materialphysikalischen und biomedizinischen Experimenten unter Schwerelosigkeit wird adesso zum nunmehr dritten Mal mit Hard- und Softwarelösungen an Bord sein und Experimente gemeinsam mit DLR-Wissenschaftlerinnen und -Wissenschaftlern durchführen. Die Experimente im All sollen wichtige wissenschaftliche Erkenntnisse in Sachen sichere Sensornetzwerke, Beweiswerterhaltung von Sensordaten im All, IT-Security und Datenverschlüsselung unter anderem für Lebenserhaltungssysteme liefern.

Sichere Datenströme für sichere Lebenserhaltungssysteme
In der MAPHEUS-12-Mission konnte das mit adesso-Software ausgestattete Experiment „007/Blofeld“ den Nachweis erbringen, dass Realtime-Computing, Sensorsysteme und Datenströme während des gesamten Fluges der Rakete inklusive sechsminütiger Schwerelosigkeit geschützt waren: eine wertvolle Erkenntnis, da nur eine wirksame Kryptografie einen sicheren langfristigen Betrieb von Lebenserhaltungssystemen und Raumfahrzeugen im Weltall gewährleisten kann. Während MAPHEUS-13 konnte das Experiment um sichere Telemetrie und den erfolgreichen Einsatz von Post-Quanten-Kryptographie erweitert werden. Der Kooperationsvertrag sieht vor, dass solche Tests bei den kommenden DLR-MAPHEUS-Missionen fortgeführt werden.

DLR und adesso erleichtern New-Space-Akteuren den Marktzugang
Darüber hinaus widmen sich das DLR und adesso in ihrer Zusammenarbeit einem ganz neuen Bereich: Gemeinsam wollen sie Jungunternehmen den komplexen Zugang zur Raumfahrt erleichtern. Neben etablierten Vertreterinnen und Vertretern der Raumfahrtbranche drängen zahlreiche neue Akteure auf den Markt. In Deutschland gibt es eine stark wachsende Anzahl von Start-ups im New-Space-Sektor. Mit unterschiedlichen Hintergründen wie den Materialwissenschaften, Informatik, Biomedizin und Biotechnologie wollen diese Unternehmen Experimente im All durchführen, da sich beispielsweise Werkstoffe dort ganz anders verhalten.

DLR-Aeromedical FabLab liefert Anschubhilfe
Als Anlaufstelle dient zukünftig die Expertise des Aeromedical FabLabs des DLR in Köln, eine Mischung aus einem Labor und einer Fertigungsstrecke. Dort können Experimente durchgeführt und Weltraummissionen vorbereitet werden, die nicht ausschließlich der Grundlagenforschung dienen. Damit die knappen Fluggelegenheiten optimal genutzt werden können, unterstützen das DLR und adesso Start-ups bei diesen Vorhaben.

Dr. Jens Hauslage, Wissenschaftler am DLR-Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin, zur geplanten Zusammenarbeit: „Wir wollen den Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern und Unternehmen aus dem New-Space-Sektor mit flexiblen Entwicklungsverfahren eine niederschwellige Möglichkeit bieten, Experimente im Weltraum durchzuführen. Allerdings sind Raumfahrtprojekte sehr komplex und insbesondere Newcomer benötigen eine erfahrene Begleitung, die im DLR Institut- für Luft- und Raumfahrtmedizin gegeben ist.“

Die meisten New-Space-Vertreter haben nur wenig bis gar keine Erfahrung, wenn es um Weltraummissionen, Telemetrie, sichere Datenspeicherung oder Raketenantriebe geht. Dies stellt neben der Akquise von Venture Capital die größte Herausforderung dar, um Zugang zu Forschungsprojekten im All zu erhalten. „Wir wollen das Bindeglied zwischen dem DLR und der interessierten New-Space-Bewegung sein. Unsere Aufgabe wird es sein, diese Start-ups mit einem Angebot aus Coaching, Consulting und Vorqualifizierung zu begleiten“, sagt Christian Kahlo, Chief Security Architect bei adesso.

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• DLR

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Quelle: adesso SE 21. Oktober 2022.

21. Oktober 2022 – Der Einsatz von adesso-Software im All ist der Startschuss für eine Kooperation mit dem DLR-Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin im Rahmen des Höhenforschungsraketenprogramms MAPHEUS.

Das Forschungsraketenprogramm MAPHEUS des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) führt materialphysikalische und biologische Experimente unter Schwerelosigkeit im Weltraum durch. Jährlich startet das DLR eine MAPHEUS-Forschungsrakete, die bis zu 260 Kilometer Höhe erreicht und damit an die sechs Minuten Schwerelosigkeit ermöglicht, bevor sie wieder in die Erdatmosphäre eintritt. Durch die jährlichen MAPHEUS-Flüge besteht die Möglichkeit, eine Experimentanlage auf unterschiedlichen Flügen mit verschiedenen Proben zu bestücken und dadurch eine Vielzahl an wissenschaftlichen Resultaten zu gewinnen.

Bei der diesjährigen MAPHEUS-12-Mission fungiert adesso erstmals als IT-Kooperationspartner des DLR und war beim Start der Rakete heute auf der schwedischen Raketenbasis ESRANGE mit von der Partie. adesso lieferte für ein Experiment der heute Morgen erfolgreich absolvierten MAPHEUS-12-Mission die komplette Software-Infrastruktur für das Teilexperiment „Exp.007/Blofeld“. Dieses war gemeinsam mit den anderen materialphysikalischen und biologischen Experimenten rund sechs Minuten der Schwerelosigkeit im All ausgesetzt.

Forschungsgegenstand des Experiments „007/Blofeld“ sind chipgesicherte kryptografische Operationen, die vor allem die Validität von Sensordaten im All betreffen. Die Absicherung von Sensordaten in Raumfahrzeugen und in „Lebenserhaltungssystemen“ (Ökosystemen) im All nimmt eine immer größere Rolle in der Weltraumforschung ein. Dabei kommt dem Thema IT-Security und Datenverschlüsselung, einem weiteren Spezialgebiet von adesso, eine entscheidende Bedeutung zu: So konnte im Experiment „007/Blofeld“ zum ersten Mal eine Methode (ein Softwaremodul) zur „Beweiswerterhaltung“ (Datenvalidität) per elektronischer Signatur und Verschlüsselung von wissenschaftlichen Sensordaten unter Weltraumbedingungen mit Unterstützung von adesso getestet werden.

Dr. Jens Hauslage, Gravitationsbiologe am DLR Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin, beschreibt die Herausforderung für Datensicherheit im Weltraum: „Für den Betrieb von Lebenserhaltungssystemen und Raumfahrzeugen im Weltall sind sichere Datenverbindungen eine notwendige Grundlage. Nur valide Messwerte können einen Langzeitbetrieb von Raumstationen und Lebenserhaltungssystemen sichern und sie gegen Manipulationen schützen. Die wissenschaftliche Kooperation mit adesso, dessen Experten über profunde IT-Security-Expertise verfügen, ermöglicht es uns, die sichere Authentisierung und verschlüsselte Kommunikation zum ersten Mal im Weltraum zu testen und Erfahrungen für zukünftige Missionen zu sammeln.“

Konkret greift für den Versuch „007/Blofeld“ ein implementierter „Spion“-Chip verschlüsselte Temperaturdaten ab. Dieses Experiment soll zeigen, dass selbst abgehörte Daten für den Spion nicht zu verwenden sind und die Daten für den Empfänger valide bleiben. Christian Kahlo, Softwareexperte bei adesso, hat die Softwarearchitektur für das MAPHEUS-12-Experiment „007/Blofeld“ federführend entwickelt. Er sieht in den ersten Schritten bei der DLR-Mission eine gute Basis für den Aufbau einer eigenen Experteneinheit bei adesso: „Mit unserem ersten Weltraumprojekt sammeln wir wertvolle Erfahrungen für die Planung unseres neuen Geschäftssegments ‚adesso Aerospace‘. Hier möchten wir uns als IT-Forschungspartner für den Einsatz von Softwareanwendungen in der Luft- und Raumfahrt zukünftig etablieren.“

Das DLR-Höhenforschungsraketenprogramm MAPHEUS steht unter der Gesamtleitung des Instituts für Materialphysik im Weltraum des DLR Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt.

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Quelle: DLR 21. Oktober 2022.

Am 21. Oktober 2022 um 9:25 Uhr startete die Forschungsrakete MAPHEUS-12 des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) von der schwedischen Raketenbasis ESRANGE nahe Kiruna. Sie erreichte eine Höhe von rund 260 Kilometern und segelte dann an einem Fallschirm zurück zur Erde. Mit an Bord erstmals Nervenzellen mit Blick auf deren abweichende elektrische Signale in Schwerelosigkeit. Zudem untersuchte das Forschungsteam im Zusammenhang mit der Entstehung von Krebs, wie sich die Polarität von Zellen unter „Zero-G“ verhält. Einen Testlauf unter Weltraumbedingungen gab es mit dem Flug für neuartige Solarzellen ebenso wie für eine Verschlüsselungstechnik, die zukünftig Daten von Lebenserhaltungssystemen und Raumfahrzeugen schützen soll. Erstmals kam eine wiederverwendbare Zündeinheit in der Oberstufe zum Einsatz.

„Mit MAPHEUS-12 haben wir ein äußerst vielseitiges Experimentpaket für rund sechs Minuten in die Schwerelosigkeit des nahen Weltraums befördert und anschließend sicher geborgen“, sagt der wissenschaftliche Projektleiter der Mission Prof. Thomas Voigtmann vom DLR-Institut für Materialphysik im Weltraum. „Wir sind froh die sensiblen Nervenzellen, Meeresorganismen und Materialexperimente in gutem Zustand nach idealem Flug zurück auf der Erde zu haben.“ Nach ihrem 15-minütigem Flug landete die Nutzlast sanft per Fallschirm rund 70 Kilometer vom Startplatz entfernt in der nordschwedischen Tundra. Anschließend flog ein Bergungsteam zur Landestelle und transportierte die Nutzlast am Hubschrauber hängend zurück zur Startbasis. Dort begann direkt die Sicherung der gesammelten Daten.

Upgrade an Forschungsrakete und Bodenstation
Die 11,5 Meter lange und mehr als 1,6 Tonnen schwere Rakete ist bereits die zwölfte, die im Rahmen der MAPHEUS-Experimentreihe erfolgreich von der Abteilung Mobile Raketenbasis (MORABA) der DLR Einrichtung Raumflugbetrieb und Astronautentraining gestartet wurde. „Diesmal hatte die zweistufige Rakete erstmals ein neues Service-Modul an Bord, das eine zehnmal schnellere Kommunikation mit der Bodenstation und präzisere Lageinformationen mit komplett neu gestalteter Elektronik, Mechanik und Software bietet“, erklärt MORABA-Projektleiter Alexander Kallenbach. „Das neue Modul dient nun als Basis für die weitere Entwicklungen in Richtung intelligenter on-board Systeme, die im MAPHEUS-D Projekt geplant sind.“ Zudem kam bei MAPHEUS-12 erstmals eine wiederaufbereitete Zündeinheit bei der Oberstufe zum Einsatz, die bereits an Bord von MAPHEUS-9 geflogen war. Am Boden kam mit der Mission erstmals ein neuartiges Telemetrie-System zum Einsatz. Dieses ermöglicht die an verschiedenen Bodenstationen empfangenen Signale der Rakete direkt an die jeweiligen Steuerungskonsolen für Experimente und Supportsysteme zu verteilen. Diese neue Entwicklung basiert auf Komponenten des Holistic Control Centers (HCC), welches eine moderne, flexible und Service-orientierte Infrastruktur für alle künftigen Raumflugmissionen am Deutschen Raumfahrt-Kontrollzentrum (GSOC) bieten wird. „Wir sind begeistert, dass die Software jetzt erfolgreich Ihren ‚Jungfernflug‘ absolvieren konnte“, freut sich Prof. Felix Huber, Leiter der DLR Einrichtung Raumflugbetrieb und Astronautentraining. „Dieser Erfolg gibt dem HCC-Konzept den nötigen Schub, nun bald auch bei orbitalen Missionen genutzt zu werden.“

Premiere: Neuronale Netzwerke in Schwerelosigkeit
Ihren „Jungfernflug“ erlebten auch die Nervenzellen an Bord von MAPHEUS-12. Diese konnten während des Kurzzeitraumfluges direkt auf elektrophysiologischer Ebene untersucht werden. Das neuronale Netzwerk des Experiments MEA (Multi-Elektroden-Array) besteht dabei aus kultivierten Primärneuronen, die sich über zwei Chips verteilen. Diese finden in einer vakuumdichten Kammer bei 37 Grad Celsius ideale Lebensbedingungen vor. „Während des Fluges konnten die Aktionspotentiale einzelner neuronaler Zellen sowie die Aktivität des gesamten Netzwerks aufgezeichnet werden“, berichtet Dr. Christian Liemersdorf vom DLR-Institut für Luft- und Raufahrtmedizin. Aktionspotentiale sind die elektrischen Signale, die zwischen Neuronen im Gehirn und dem zentralen Nervensystem ausgetauscht werden. Die Schwerelosigkeit steht im Verdacht, Einfluss auf die neuronalen Verbindungen im Gehirn zu nehmen. „Vermutlich ist dies ein wesentlicher Grund, warum Astronautinnen und Astronauten während ihres Aufenthalts im Weltall oftmals unter gewissen kognitiven Einschränkungen leiden“, ergänzt Liemersdorf. „Wir werten die gesammelten Daten nun detailliert aus, um diese möglichen Zusammenhänge genauer zu verstehen.“ Wegen der Empfindlichkeit der Neuronen war es bisher nicht möglich auf der Internationalen Raumstation ISS mit diesen zu experimentieren.

Zusammenhänge von Krebs, Zell-Polarität und Schwerelosigkeit
Der nur 0,5 Millimeter kleine Meeresorganismus Trichoplax adhaerens – das einfachste mehrzellige Lebewesen der Welt – kann zwischen oben und unten unterscheiden und damit Schwerkraft wahrnehmen. Rund 450 Exemplare dieser Kleinstlebewesen, die lediglich aus einem oberen und einem unteren Zell-Epithelium bestehen, flogen im Experiment GraviPlax mit MAPHEUS-12 ins All. Im Interesse des internationalen Forschungsteams steht, wie der Organismus genetisch auf die Schwerelosigkeit reagiert und wie sich daraus etwas über die Mechanismen der Krebsentwicklung lernen lässt. „Trichoplax adhaerens besitzt alle wichtigen Gengruppen, die mit dem Verlust der Polarität und damit der Ausbildung von Krebszellen in Zusammenhang gebracht werden können“, erklärt Dr. Jens Hauslage vom Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin. Damit lassen sich Erkenntnisse auch auf höhere Organismen übertragen. Die finalen Auswertungen der Proben werden in den nächsten Wochen im Labor in Hannover stattfinden. Nun wollen die Forschungspartner des DLR, der Tierärztlichen Hochschule Hannover (TiHo) und der australischen La Trobe Universität in Melbourne noch genauer verstehen welchen Einfluss die Gravitation auf die Ausbildung von Polarität und deren evolutiven Einfluss hat.

Ein Spion reist huckepack
Huckepack auf der GraviPlax-Platine reist der Versuchsaufbau des Experiments 007/Blofeld, bei dem gemeinsam mit dem Industriepartner adesso SE die Sicherheit verschlüsselter Sensor-Datenströme unter Weltraumbedingungen getestet wird. „In Raumfahrzeugen und Lebenserhaltungssystemen nimmt der Betrieb und die Überwachung von Umwelt- und Vitalparametern eine immer größere Rolle ein. Dabei ist nicht nur eine abhörsichere Verbindung zu den Sensoren, sondern auch die Validität der Daten besonders wichtig.“, erklärt Software Architekt Christian Kahlo. Für den Versuch greift ein implementierter „Spion“-Chip verschlüsselte Temperaturdaten ab. Dieses Experiment soll zeigen, das selbst abgehörte Daten für den Spion nicht zu verwenden sind und die Daten für den Empfänger valide bleiben.

Weitere Experimente
Darüber hinaus wird im Experiment RAMSES gemeinsam mit der Universität Konstanz in einem Analogsystem die gerichtete Bewegung von Bakterien untersucht, was zukünftig einmal hilfreich bei der gezielten Einbringung pharmazeutischer Wirkstoffe sein könnte. Im Projekt SVALIN analysiert ein Forschungsteam der TU München federführend wie die Umgebungsbedingungen im All neuartige auf MAPHEUS-12 montierte Solarzellen beeinflussen. Gemeinsam mit dem Leibniz-Institut für neue Materialien wird im Experiment SOMEX/ARNIM-II die Agglomeration von Gold-Nanoteilchen in Schwerelosigkeit mit Blick auf zukünftige Anwendungen in der Mikroelektronik untersucht.

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