Quelle: Julius-Maximilians-Universität Würzburg 2. Mai 2023.

2. Mai 2023 – Passend zum Frühjahr, wenn der Pollenflug Allergieleidende plagt, sind die sogenannten SpaceSeeds Ahornsamen nachempfunden. Sie nutzen das Prinzip der Autorotation, um – ganz wie das natürliche Vorbild – sanft zur Erde zu gleiten. Entwickelt hat sie ein Team aus rund 40 Studierenden der Julius-Maximilians-Universität Würzburg (JMU). Sie haben sich im Verein WüSpace e.V. organisiert.

Möglich machte den Weltraumflug der SpaceSeeds das REXUS/BEXUS-Programm. Dieser Zusammenschluss mehrerer europäischer Raumfahrtorganisationen bietet Studierendengruppen regelmäßig die Chance, eigene Raumfahrtprojekte umzusetzen und praktische Erfahrungen zu sammeln.

Eine Alternative zum Fallschirm
Aus dem ursprünglichen Daedalus-Projekt, welches 2019 den Flug ins All angetreten hatte, war WüSpace entstanden. Nun durfte das Team von Daedalus 2 dem Beispiel des Vorgängerprojekts folgen: Am 1. April waren die SpaceSeeds an Bord einer REXUS-Rakete, die vom Esrange Space Center in Nordschweden gestartet war.

Die beiden Landekapseln wurden in 80 Kilometern Höhe ausgeworfen und sammelten während ihres kontrollierten Falls eine Vielzahl von Daten: „Neben einigen allgemeinen Daten, etwa Luftdruck und Temperatur, waren das vor allem solche, die zur Weiterentwicklung der Technologie nötig sind“, erklärt Zuri Klaschka aus dem Vorstandsteam von WüSpace.

Das Prinzip der Autorotation könnte zukünftig Fallschirme bei der Rückkehr von Landekörpern aus dem All ersetzen: „Unser Ziel ist es, über eine aktive Regelung des Anstellwinkels der Rotorblätter einen kontrollierten Fall zu induzieren. Diese Technik kann in einigen Aspekten gegenüber Fallschirmen zu bevorzugen sein,“ so Projektleiter Frederik Dunschen. Die aktive Regelung des Anstellwinkels stellt die wichtigste Weiterentwicklung im Vergleich zum ersten Projekt dar.

REXUS/BEXUS: „Unheimlich wertvolle Erfahrung“
Am REXUS/BEXUS-Programm sind neben dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) auch die Schwedischen Nationalen Raumfahrtbehörde (SNSA) und die Europäische Weltraumorganisation (ESA) beteiligt. Gefördert werden Raketen- (REXUS) und Ballonexperimente (BEXUS) von Studierenden.

Für Zuri Klaschka ist „die Erfahrung, vollkommen selbstständig – mit allen Herausforderungen, Schwierigkeiten und sonstigen Schritten, die dies mit sich bringt – ein Raumfahrtprojekt umzusetzen, unheimlich wertvoll.“

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• Höhenforschungsraketen

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Quelle: Technische Universität Wien, TU Wien Space Team.

Die Projektidee klingt beinahe unmöglich: Kann man röhrenförmige Messgeräte aus dem Weltraum abwerfen, die im freien Fall Messdaten sammeln und dann ganz von selbst, ohne Fallschirm, wohlbehalten zur Erde zurückkehren? Das Projekt Daedalus, ein Zusammenschluss von Studierenden der Universität Würzburg und des TU Wien Space Teams, hat nun bewiesen: Ja, das lässt sich machen.

Eigentlich wäre das Experiment schon vor einem Jahr geplant gewesen, damals gab es allerdings unerwartete Probleme mit der deutsch-schwedischen Trägerrakete. Am 4. März konnte der Raketenstart mit den Messgeräten an Bord endlich nachgeholt werden. Nun, nachdem die Daten ausgewertet sind, zeigt sich: Das Projekt war ein voller Erfolg.

Das Space Team der TU Wien ist ein Studierenden-Verein, der in den letzten Jahren immer wieder aufwändige Weltraumprojekte durchgeführt hat – von der Entwicklung eigener Raketen bis zum Start eines Mini-Satelliten.

Daten sammeln in höheren Atmosphäreschichten
Das Ziel war, ein Gerät zu entwickeln, mit dem man günstig und einfach meteorologische Daten sammeln kann. Die Höhe von etwa 70–80 Kilometern ist besonders interessant: Für Wetterballons, die höchstens auf 30 bis 40 Kilometer aufsteigen können, ist das bereits zu hoch, und mit Satelliten lässt sich dieser Bereich der Atmosphäre nur schlecht erfassen.

Die Grundidee für das neuartige Messgerät erinnert an Ahornsamen, die durch ihre langen Flügel ganz langsam und sanft zu Boden sinken. Auch die drei röhrenförmigen Sonden des Daedalus-Projekts sind mit Flügeln ausgestattet, die ihren Fall bremsen.

In den Weltraum befördert wurden die Sonden im Rahmen von „REXUS/BEXUS“, einer Kooperation des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt mit dem Swedish National Space Board und der ESA. In einem unbesiedelten Gebiet in Schweden werden im Rahmen von „REXUS/BEXUS“ Raketen gestartet, die von Studierenden entwickelte Instrumente in eine Höhe von 70 bis 80 km transportieren.

Großer Erfolg
„Nach dem Auswerten der Daten können wir nun sagen, dass unser Experiment plangemäß verlaufen ist“, berichtet Christoph Fröhlich, Präsident des Space Teams. 130 Sekunden lang stieg die Rakete auf, dann wurden die drei Sonden in einer Höhe von 75 km plangemäß ausgeworfen.

Im freien Fall wurden sie auf 800 Meter pro Sekunde beschleunigt, bevor sie nach dem Wiedereintritt in die Atmosphäre abgebremst wurden. Bei der Landung hatten sie noch eine Geschwindigkeit von etwa 25 m/s. Mit Hilfe von Satellitenkommunikationsmodulen meldeten die Sonden dann ihren Aufenthaltsort, per Hubschrauber konnten alle drei schließlich geborgen werden – etwa 33 km von der Startrampe entfernt.

„Bis auf einige Flügel, die vermutlich durch Kontakt mit Bäumen bei der Landung abgebrochen sind, blieben die Sonden unversehrt“, sagt Christoph Fröhlich. Entscheidend für das Team war die Frage, ob der Ahornsamen-artige Bremsmechanismus korrekt funktioniert hat. „Wir konnten nun die Sensordaten auswerten, dazu gehören die Sinkgeschwindigkeiten und die Drehgeschwindigkeit der Sonden. Sie zeigen, dass die Sonden wie geplant in einer stabilen Rotation abgebremst wurden. Sie sind also nicht bloß wie ein Stein nach unten gefallen, und es kam auch nicht zu unkontrolliertem Trudeln.“

Das bedeutet, dass die im Rahmen des Daedalus-Projekts entwickelte Technologie funktioniert und sich für Atmosphärenexperimente bestens eignet. „Diesmal ging es uns darum, die Methode zu demonstrieren, in Zukunft wollen wir auch wissenschaftliche Experimente in der Atmosphäre durchführen“, sagt Christoph Fröhlich. Eine Nachfolgemission ist bereits geplant.

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