Quelle: DLR 23. Juli 2024.

23. Juli 2024 – Die neue Laseruhr des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) hat einen Spitzenwert an Genauigkeit für optische Uhren mit Gaszellen erzielt. In 30 Millionen Jahren würde sie nur eine Sekunde falsch gehen. Die Quanteneigenschaften von Jodmolekülen geben den Takt der Laseruhr vor.

Weltraumtaugliche Laseruhren sollen künftig zu einer zentimetergenauen Satellitennavigation beitragen sowie einen globalen Zeitstandard liefern. Sie versprechen neue Wege für einen leistungsstärkeren Datentransfer in der weltweiten Kommunikation, der vernetzten Mobilität, beim autonomen Fahren bis hin zu Handel und Logistik.

Aktuell entwickelt und baut das DLR im Projekt COMPASSO eine weltraumtaugliche Laseruhr. Ab 2027 wird diese auf der Internationalen Raumstation (ISS) für den Einsatz optischer Uhren auf Satelliten erprobt.

Zeit ist nicht gleich Zeit
Auf die Frage, was ist Zeit, sagte Albert Einstein einmal: „Zeit ist, was man an der Uhr abliest.“ Es kommt auf die Genauigkeit der Uhr an. Wie gut Satellitennavigation, Internet, Erdbeobachtung oder Finanzwesen funktionieren, hängt auch davon ab, wie exakt die notwendigen Zeitangaben bei der Datenübertragung sind. Satellitenuhren liefern Zeitsignale, mit denen sich beispielsweise Positionen auf der Erde bestimmen lassen oder Kommunikationsnetze synchronisiert werden.

Weltraumtaugliche Laseruhren können künftig genauere Zeitinformationen liefern, um Satellitendienste für Kommunikation und Navigation effizienter und präziser zu machen. Laseroptische Uhren sind aufgrund ihrer höheren Taktfrequenz rund hundertmal genauer als aktuelle Satellitenuhren auf Mikrowellenbasis.

Laseruhr erzielt Spitzenwert
Mit seiner führenden Expertise für Quantentechnologien in der Raumfahrt hat das DLR im Projekt COMPASSO die hochpräzise Laseruhr entwickelt. „Sie weicht weniger als 100 Pikosekunden pro Tag von der sogenannten Weltzeit ab. Eine Pikosekunde ist der Millionste Teil einer Millionstel Sekunde. Diese Abweichung entspricht einer Sekunde auf 30 Millionen Jahre“, erklärt Prof. Claus Braxmaier vom DLR-Institut für Quantentechnologien in Ulm. „Wir schließen damit die Lücke zwischen der Genauigkeit von konventionellen Satellitenuhren und den großen, schweren High-End-Atomuhren, die in nationalen Metrologie-Instituten unsere Weltzeit festlegen.“

Den Takt der Laseruhr gibt die Quantenphysik vor. Dazu wird die Wellenlänge eines Lasers auf eine bestimmte Schwingung von Jodmolekülen in einer Gaszelle abgestimmt. Der Takt dieser Schwingung hängt nur von den quantenmechanischen Eigenschaften des Jods ab. Mit dieser geräteunabhängigen Referenz lässt sich die hohe Genauigkeit der optischen Uhr erreichen.

Im Uhrenlabor des DLR-Instituts für Kommunikation und Navigation haben die DLR-Forscherinnen und -Forscher die Laseruhr bis zur aktuellen Genauigkeit weiterentwickelt und mit einer anderen Präzisionsuhr verglichen, einem sogenannten Wasserstoff-Maser. Dies ist eine Art Laser im Mikrowellenbereich. „Durch Überlagern der Zeitsignale beider Uhren können wir wie mit einer Stoppuhr die einzelnen Takte der Laseruhr zählen. Diese folgen mit einer Frequenz von 10 Megahertz aufeinander, das sind 10 Millionen Takte pro Sekunde“, erläutert Claus Braxmaier. „So konnten wir sowohl die Ganggenauigkeit als auch die Präzision unserer Laseruhr bestimmen. Je präziser eine Uhr ist, desto gleichmäßiger ist ihr Takt. Die Ganggenauigkeit gibt an, wie weit ihr Takt nach einer bestimmten Zeit vom Sollwert abweicht.“

Laseruhren für globale Genauigkeit
Ziel des COMPASSO-Projekts ist, optische Schlüsseltechnologien für die künftige Satellitennavigation zu entwickeln. „Unsere Vision ist, die hohe Genauigkeit von Laseruhren für eine global verfügbare Zeitangabe zu nutzen. Damit ließe sich ein weltweit einheitlicher, präziser Zeitstandard realisieren“, sagt Claus Braxmaier.

„Neue Generationen hochpräziser, weltraumtauglicher Laseruhren werden die Leistung von satellitengestützten Technologien erheblich verbessern“, erklärt Dr. Stefan Schlüter vom Galileo Kompetenzzentrum des DLR. „Wichtige Bereiche sind beispielsweise das autonome Fahren, die Telekommunikation sowie der Katastrophenschutz und der Finanzsektor.“ Die Genauigkeit und die höhere Taktfrequenz laseroptischer Uhren soll zudem leistungsfähigere Kommunikationsnetzwerke mit höheren Datenraten ermöglichen.

Auf dem Weg zur ISS
Am DLR-Institut für Quantentechnologien entsteht aktuell eine weltraumtaugliche Version der Laseruhr, die 2027 zur Internationalen Raumstation (ISS) starten soll. Für den Einsatz im All muss die Uhr besonders leicht, kompakt, robust und gleichzeitig zuverlässig sein. Im realen Betrieb müssen Satellitenuhren mindestens 15 Jahre autonom und störungsfrei laufen.

„Wir wollen ein Flugmodell unserer Laseruhr auf der europäischen Bartolomeo-Plattform der ISS erproben. In diesem Außenlabor ist die Uhr typischen Weltraumbedingungen ausgesetzt. Sie muss im Vakuum sowohl bei direkter Sonneneinstrahlung sowie im Schatten der Erde im tiefkalten Weltraum ohne direkten Zugriff einwandfrei funktionieren“, erläutert Claus Braxmaier. „Herausfordernd ist dabei, die Dampfzelle mit dem Jodgas konstant auf 20 Grad Celsius zu halten – egal, ob sie gerade in der Sonne oder im Schatten ist. Die gleichbleibende Temperatur ist wichtig für die hohe Genauigkeit der Uhr. Wir wollen damit zeigen, dass sich unsere Laseruhr für die nächsten Generationen des europäischen Satellitennavigationssystems Galileo eignet.“

Noch sind die Komponenten der Laseruhr auf einem Labortisch aufgebaut. Im nächsten Schritt muss das Forschungsteam die Uhr möglichst kompakt zusammenbauen, damit alles auf die Größe von zwei Schuhkartons passt. Das Lasersystem enthält besonders temperaturstabile und alterungsbeständige Materialien, wie Zerodurglas. Ein hochstabiler Leichtbau garantiert, dass die Uhr die beim Raketenstart auftretenden Vibrationen und Kräfte aushält. Im Weltraum darf sich nichts verziehen, damit die Wellenlänge des Lasers für ein präzises Zeitsignal konstant bleibt. „Die Komponenten der Laseruhr haben bereits mehrere Belastungsproben erfolgreich bestanden, beispielsweise auf Höhenforschungsraketen oder im Fallturm“, sagt Dr. Thilo Schuldt vom DLR-Institut für Quantentechnologien.

Mini-Laseruhren eröffnen neue Anwendungen
Die Uhrentechnologie mit Gaszellen als Taktgeber hat noch einen weiteren Vorteil: Sie lässt sich weiter verkleinern. Laseruhren von der Größe eines Smartphones mit einer solchen Genauigkeit eröffnen völlig neue Anwendungen und wirtschaftliche Perspektiven.

Beispielsweise ließen sich mit Mini-Laseruhren ausgestattete Fahrzeuge im Straßenverkehr oder Lieferdrohnen in Städten mit einem gemeinsamen Navigationsmanagement vernetzen. Mit solchen Informationen über Verkehrsströme ließen sich Effizienz und Sicherheit erhöhen. „In Kombination mit Beschleunigungssensoren wäre mit bordeigenen Laseruhren zudem ein schlechter oder unterbrochener Satellitenempfang leicht zu überbrücken. Die hohe Signalstabilität der Uhr schafft die Grundlage, auch unter schwierigen Navigationsbedingungen exakte Positionsdaten zu berechnen, etwa zwischen Häuserzeilen oder in Tunneln“, erklärt Dr. Stefan Schlüter.

Wie tickt eine Laseruhr?
So wie das Pendel in einer Standuhr den Takt vorgibt, liefert ein sogenannter jodstabilisierter Laser den Takt der COMPASSO-Uhr. Dazu befindet sich im Laserstrahl eine rund 20 Zentimeter lange Gaszelle mit Jodmolekülen, die als natürliche Zeitreferenz dienen. Die Wellenlänge des grünen Laserlichts wird auf eine bestimmte Schwingung der Atomkerne der Jodmoleküle geregelt. Die Frequenz dieser Schwingung ist durch die quantenmechanischen Eigenschaften des Jods vorgegeben. Dadurch ist die Zeitreferenz geräteunabhängig, woraus sich die hohe Genauigkeit der Laseruhr ergibt.

Um ein standardisiertes Zeitsignal zu erzeugen, wird das grüne Licht des jodstabilisierten Lasers mit den Laserpulsen eines sogenannten Frequenzkammlasers überlagert. Dessen Spektrum umfasst bis zu einer Million Farben. Die zugehörigen Lichtfrequenzen liegen wie die Zinken eines Kamms in exakt gleichen Abständen beieinander, vergleichbar einem Lineal. Wie beim Stimmen eines Musikinstruments mit einer Stimmgabel wird durch Messen der Intensität der beiden überlagerten Laserstrahlen ein standardisiertes Taktsignal erzeugt. Dieses liegt im Bereich der Radiofrequenzen bei 10 Megahertz.

Über das Projekt COMPASSO
Im Projekt COMPASSO erprobt und qualifiziert das DLR neuartige laseroptische Technologien für den Einsatz im Weltraum. Das DLR-Institut für Kommunikation und Navigation in Oberpfaffenhofen und das DLR-Institut für Quantentechnologien in Ulm entwickeln gemeinsam mit der Raumfahrtindustrie leistungsfähige und resiliente Lasersysteme für die Satellitennavigation sowie für wissenschaftliche Missionen. Der Projektname COMPASSO ist an ein Recheninstrument des italienischen Gelehrten, Astronomen und Mathematikers Galileo Galilei (1564 bis 1642) angelehnt.

An der Entwicklung der COMPASSO-Laseruhr sind das DLR-Institut für Quantentechnologien, das DLR-Institut für Kommunikation und Navigation, das DLR-Institut für Optische Sensorsysteme und das DLR-Institut für Raumfahrtsysteme beteiligt. Das DLR Galileo Kompetenzzentrum leitet das Projekt in enger Kooperation mit dem DLR-Institut für Softwaretechnologie sowie dem DLR-Raumflugbetrieb und Astronautentraining. Projektbeteiligte aus der Industrie und Forschung sind Tesat-Spacecom, Menlo Systems, Airbus Defence and Space, SpaceTech Immenstaad, das Institute of Scientific Instruments der Tschechischen Akademie der Wissenschaften und das Ferdinand-Braun-Institut.

Das Galileo Kompetenzzentrum des DLR
Das Ziel des Galileo Kompetenzzentrums ist, die Zukunft der Satellitennavigation aktiv voranzubringen, mitzugestalten und zu erweitern. Es bündelt seit 2019 Ergebnisse von Forschungsaktivitäten aus den DLR-Instituten, um zukunftsfähige Konzepte und Technologien für die Satellitennavigation umzusetzen und zu demonstrieren.

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• **ISS** Forschung & Forschungseinrichtungen

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Quelle: Mynaric, Airbus U.S. Space & Defense, Inc. 12 Mai 2022.

Houston, 12. Mai 2022 – Mynaric (NASDAQ: MYNA) (FRA: M0Y) und Airbus U.S. Space & Defense, Inc. haben einen Vertrag über den Betrieb des CONDOR Mk2-Terminals von Mynaric für weltraumgestützte Laserkommunikation auf der funktionalen Testplattform Bartolomeo der Internationalen Raumstation (ISS) unterzeichnet. Mynaric plant, sein industrialisiertes optisches Kommunikationsterminal auf der ISS zu betreiben, um die Fähigkeiten des Produkts in der erdnahen Umlaufbahn zu demonstrieren und seinen Kunden ein erweitertes Spektrum an experimentellen Missionsszenarien zu bieten.

Das Terminal wird in der von Airbus gebauten und betriebenen Bartolomeo External Payload and Science Hosting Facility untergebracht sein, die an das Columbus-Labor der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) angeschlossen ist. Bartolomeo dient als funktionales Testumfeld auf der ISS, dass einem breiten Spektrum von Kunden die Möglichkeit bietet, neue Technologien und innovative Lösungen zu testen und zu entwickeln, um die kommerzielle Infrastruktur auf der Erde und im Weltraum weiter auszubauen.

Die Positionierung des CONDOR Produktes auf Bartolomeo bietet eine klare Sicht auf die Erde und den Weltraum, so dass Mynaric seinen Kunden hervorragende Bedingungen für die Erprobung und Demonstration einer Reihe von Laserkommunikationsanwendungen mit einem weltraumgestützten Terminal bieten kann, das unter anderem den Interoperabilitätsstandard für optische Kommunikation der Space Development Agency erfüllt. Im Rahmen dieser On-Orbit- Demonstration plant Mynaric, sein optisches Kommunikationsterminal CONDOR einem ausgiebigen Testregime zu unterziehen, um verschiedene Fähigkeiten zu demonstrieren und den Betrieb im Weltraum zu erproben.

„Wir freuen uns, Teil der Bemühungen von Mynaric zu sein, Konnektivität mit hoher Datenrate von der Internationalen Raumstation aus zu demonstrieren“, sagte Debra Facktor, Head of U.S. Space Systems bei Airbus U.S. Space & Defense, Inc. „Die Entscheidung für Bartolomeo als Standort für das optische Kommunikationsterminal CONDOR unterstreicht den Wert, den unsere Plattform den Kunden bietet, indem sie die Qualifizierung von Technologien im Weltraum von der Idee hin zu einer potenziell marktverändernden Lösung beschleunigt und vereinfacht.“

„Durch die Nutzung der Bartolomeo-Plattform für unsere Lösung planen wir, unseren Kunden ein erweitertes Spektrum an Demonstrations- und experimentellen Missionsszenarien zu präsentieren und anzubieten“, sagte Tim Deaver, Vice President für Strategic Solutions bei Mynaric. „Diese Erfahrung wird Kunden helfen, den Nutzen unserer Produkte zu erfahren, verschiedene Einsatzstrategien für den großflächigen Einsatz von Laserkommunikationstechnologie zu verfeinern und zu beschleunigen und zudem unsere operative Erfahrung im Weltraum aufzubauen.“

Das optische Kommunikationsterminal CONDOR von Mynaric wird voraussichtlich Teil der Versorgungsmission der Internationalen Raumstation im Herbst 2022 sein.

Über Airbus U.S. Space & Defense, Inc.
Airbus U.S. Space & Defense, Inc. mit Hauptsitz in Arlington, VA, bietet fortschrittliche Lösungen für die komplexesten Anforderungen der USA in den Bereichen Verteidigung, Sicherheit, Raumfahrt und Aufklärung. Als langjähriger Partner der US-Regierung setzt Airbus U.S. erstklassige Lösungen in den Bereichen Satelliten, Laserkommunikation, Rotor- und Starrflügler ein, um seine auf die nationale Sicherheit ausgerichteten Kunden bei der Erfüllung ihrer Aufgaben zu unterstützen. Weitere Informationen finden Sie unter https://airbusus.com/.

Über Mynaric
Mynaric (NASDAQ: MYNA) (FRA: M0Y) ist führend in der industriellen Revolution der Laserkommunikation durch die Herstellung optischer Kommunikationsterminals für Luft-, Raumfahrt- und mobile Anwendungen. Laserkommunikationsnetzwerke bieten Konnektivität vom Himmel aus und ermöglichen ultrahohe Datenraten und eine sichere Datenübertragung über große Entfernungen zwischen beweglichen Objekten für drahtlose terrestrische, mobile, luft- und weltraumgestützte Anwendungen. Das Unternehmen hat seinen Hauptsitz in München und weitere Niederlassungen in Los Angeles, Kalifornien, und Washington, D.C. Weitere Informationen finden Sie unter mynaric.com.

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• **ISS** Raumlabor Columbus

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Quelle: DLR.

21. März 2022. Wenn sich am 23. März 2022 um 13:55 Uhr Mitteleuropäischer Zeit (MEZ) die Luke am US-amerikanischen Quest-Modul der Internationalen Raumstation ISS öffnet, beginnt für den deutschen ESA-Astronauten Matthias Maurer die wohl herausforderndste Aufgabe seiner sechsmonatigen „Cosmic Kiss“-Mission: Der 52-jährige Werkstoffwissenschaftler aus St. Wendel im Saarland wird – zusammen mit seinem US-amerikanischen NASA-Kollegen Raja Chari – zu einem Außenbordeinsatz (EVA – Extra Vehicular Activity) aufbrechen und die ISS für rund sechseinhalb Stunden verlassen. Die beiden sind auch optisch gut zu unterscheiden: Matthias Maurer wird im komplett weißen Anzug „EV-2“ unterwegs sein. Raja Chari trägt „EV-1“ mit einem roten Streifen. Die sogenannte US EVA 80 ist der 248. „Weltraumausstieg“ in der ISS-Geschichte. Der Weltraumausstieg wird ab 13:55 Uhr MEZ live von NASA-TV übertragen.

Schwere Arbeit unter niedrigem (Luft-) Druck

„Matthias Maurer ist nach Thomas Reiter, Hans Schlegel und Alexander Gerst der vierte deutsche Astronaut, der überhaupt einen EVA absolviert. Das ist absolut kein Spaziergang, sondern ein exakt geplanter und körperlich extrem anstrengender Einsatz. Auf Matthias wartet harte Arbeit mit einer wunderschönen Aussicht“, erklärt Volker Schmid, Manager der „Cosmic Kiss“-Mission von Matthias Maurer bei der Deutschen Raumfahrtagentur im DLR. Im Weltraum herrscht unter anderem Vakuum. Der Luftdruck tendiert gegen Null.

„Unser Körper braucht aber Luft. Deshalb wird in der Raumstation ein Luftdruck von etwa ein bar aufrechterhalten, der dem Normaldruck auf unserer Erde in Meereshöhe entspricht“, erklärt Daria Margiotta, Flugdirektorin für die „Cosmic Kiss“-Mission im Columbus-Kontrollzentrum beim DLR in Oberpfaffenhofen. Deshalb muss auch der US-amerikanische Raumanzug, den Matthias Maurer während seines EVA trägt, ebenfalls unter Druck stehen. Allerdings nur so viel, dass sich Matthias Maurer noch ein wenig bewegen kann. „Der Luftdruck im Anzug ist auf etwa ein Drittel bar reduziert. Trotzdem müssen die Astronauten immer noch gegen die verbleibende Anzugsteifigkeit der Arme, Finger, Beine anarbeiten, um ihre Aufgaben außerhalb der ISS zu erfüllen“, erläutert Daria Margiotta.

Nur ein Stecker von der Kommerzialisierung entfernt

Doch welche „Prüfungen“ erwarten die beiden Astronauten auf ihrer sechseinhalbstündigen Tour außerhalb der ISS eigentlich? Als Hauptaufgabe müssen sie einen Teil des Kühlsystems der Raumstation reparieren. Dafür werden sie neue Schläuche an einem Ventilmodul des Kühlsystems installieren, das die Temperaturen der ISS reguliert, indem es Ammoniak durch die Wärmetauscher der Station leitet. Zudem wird er eine Außenkamera an der großen Auslegerstruktur der Station, auf der auch die Solargeneratoren montiert sind, austauschen sowie weitere Hardware nachrüsten.

„Aus deutscher Sicht erfüllt Matthias Maurer außerdem noch eine extrem wichtige Aufgabe. Er wird die kommerzielle Außenplattform Bartolomeo am Columbus-Modul der ESA praktisch betriebsbereit machen, indem er das letzte fehlende Strom- und Datenkabel installiert und damit die Plattform vollständig mit der ISS verbindet“, betont Volker Schmid. „Ein Tag nach dem Außenbordeinsatz von Matthias Maurer werden wir Bartolomeo vom Columbus-Kontrollzentrum in Oberpfaffenhofen aus aktivieren und in den folgenden zwei Wochen das Bartolomeo-Kontrollzentrum in Bremen beim Abschluss der Kommissionierungsphase unterstützen“, ergänzt Daria Margiotta.

Mehr Platz auf der Station dank Technologie „Made in Germany“

Mit Bartolomeo startet die ISS in ein neues Zeitalter. „Das Projekt „made in Germany“ wird jetzt die Kommerzialisierung der Raumstation weiter unterstützen. Denn Bartolomeo bietet nun als erste private Außenplattform Europas auf der ISS Firmen und Forschungseinrichtungen die einmalige Gelegenheit, ihr Projekt einfacher und schneller im Weltraum zu realisieren“, freut sich Volker Schmid. Benannt nach dem jüngeren Bruder von Christoph Columbus – Entdecker und Namensgeber des europäischen ISS-Labors – wird die zwei Mal zweieinhalb Meter große und 484 Kilogramm schwere Plattform nun auch dank des EVA von Matthias Maurer den verfügbaren Platz an der ISS um zwölf Experiment- und drei Antennenplätze erweitern. Die Nutzlasten dürfen rund einen halben Kubikmeter groß sein und „genießen“ aus etwa 400 Kilometern Höhe eine freie Sicht zur Erde oder in den Weltraum.

Vielfalt für Experimente garantiert

Bartolomeo ist daher besonders für Experimente geeignet, die eine „freie“ Weltraumumgebung brauchen. „Vor allem Strahlenbiologen, Astro- und Sonnenphysiker, Erdbeobachter, Atmosphären- oder Klimaforscher werden von dieser Plattform profitieren. Besonders geeignet ist Bartolomeo auch zur Technologieerprobung und -validierung. Denn auf der ISS und damit auch auf Bartolomeo existieren einzigartige Möglichkeiten, die in keinem Labor der Erde erreicht werden, weil optische Sensoren, Materialien, Robotikbauteile und Antennen in direkter Weltraumumgebung getestet werden können“, betont Volker Schmid. Für Bartolomeo sind zurzeit mehrere Nutzlasten in Arbeit, die Anfang 2023 eingesetzt werden sollen. Dies sind verschiedene Biologie-, Material- und Strahlungsexperimente, Kameras und Sensoren zur Technologieerprobung und Messung verschiedener Umweltparameter. Auch Experimente zu hochgenauen Uhren und zur Laserkommunikation sind geplant. Die Plattform wurde von Airbus in Bremen gebaut und soll gemeinsam mit dem Columbus-Kontrollzentrum am DLR-Standort Oberpfaffenhofen betrieben werden.

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• Matthias Maurer auf ISS Expedition 66/67

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Quelle: Airbus Defence and Space, UNOOSA.

Wien, 26. Oktober 2021 – Die Klimamission, die die Ziele der Vereinten Nationen für nachhaltige Entwicklung unterstützt, wird auf der externen Nutzlastplattform Bartolomeo von Airbus fliegen.

Das siegreiche „ClimCam“-Team besteht aus Fachleuten verschiedener Bereiche und symbolisiert die Kraft der internationalen Zusammenarbeit, indem es Forscher aus drei Institutionen zusammenbringt: der ägyptischen Raumfahrtagentur, der kenianischen Raumfahrtagentur und dem nationalen Raumfahrtprogramm Ugandas innerhalb des ugandischen Ministeriums für Wissenschaft, Technologie und Innovation.

Gemeinsam werden sie ein Fernerkundungs-Kamerasystem zur Überwachung von Wetter, Überschwemmungen und zu den Auswirkungen des Klimawandels in Ostafrika entwickeln. Die drei Institutionen haben sich auf eine offene Datenpolitik geeinigt und tauschen die im Rahmen des Projekts gewonnenen Informationen und Bilder aus, um die Bemühungen zur Eindämmung des Klimawandels in der gesamten Region zu unterstützen. Zusätzlich zu seinen direkten Zielen wird das Projekt auch die Entwicklung von Weltraumtechnologie in Afrika demonstrieren und afrikanische Ingenieure und Wissenschaftler inspirieren.

UNOOSA-Direktorin Simonetta Di Pippo sagte: „Gemeinsam mit Airbus und dank des Einfallsreichtums der ausgewählten Forscher ermöglichen wir es, dass dieses in Afrika hergestellte Modul an Bord der ISS fliegen kann. Dieses Projekt wird wertvolle Erkenntnisse für die ostafrikanische Region liefern, um drängende Probleme wie Dürren und Überschwemmungen zu bewältigen und die Widerstandsfähigkeit ihres Agrarsektors zu erhöhen, wodurch möglicherweise viele Menschenleben gerettet und ein Beitrag zum Aufbau einer besseren Zukunft geleistet werden kann. Das Projekt wird auch eine wichtige Inspiration für Talente in Afrika sein, die in den Raumfahrtsektor einsteigen wollen. Wir sind sehr stolz darauf, dass wir dazu beigetragen haben, und wir freuen uns darauf, das Projekt ins All zu bringen.“

“Wir freuen uns sehr, dieses von der UNOOSA unterstützte Team mit seiner afrikanischen Klimamission als Passagier auf der Bartolomeo-Plattform begrüßen zu dürfen“, sagte Andreas Hammer, Leiter von Space Exploration bei Airbus Defence and Space. „Natürlich bieten wir ihnen unseren Bartolomeo All-in-One Space Mission Service an, das heißt, unsere eigenen erfahrenen Raumfahrtexperten werden sich um alle Aspekte dieser Weltraummission kümmern – von vorbereitenden Formalitäten, über Start und Installation der Nutzlast, bis hin zu Betrieb und Datenübertragung. Auf diese Weise kann sich das Team voll und ganz auf die Entwicklung und Nutzung seiner Umweltüberwachungs-Nutzlast konzentrieren, ohne sich um etwas anderes kümmern zu müssen. Dies ist einer der grundlegenden Vorteile des Bartolomeo-Dienstes: wir machen den Zugang zum Weltraum einfacher als je zuvor.“

„Wir sind sehr glücklich, dass wir diese Chance bei einem so erstklassigen Wettbewerb erhalten haben. Das Team möchte sich bei der UNOOSA und Airbus für diese Gelegenheit bedanken“, sagte Ayman Ahmed, Teamleiter bei der ägyptischen Raumfahrtbehörde und Koordinator des ClimCam-Projekts. „Natürlich wissen wir, dass es in unserer Region Herausforderungen gibt. Der Klimawandel wirkt sich immer stärker auf Afrika aus, insbesondere auf die am stärksten gefährdeten Gebiete, und trägt zur Ernährungsunsicherheit und zur Belastung der Wasserressourcen in Ostafrika bei. Mit einem bildgebenden System auf Bartolomeo können wir diese Auswirkungen in unseren Heimatländern überwachen und sehen. Wir sind uns der Herausforderung bewusst, die die Entwicklung eines solchen Geräts für den Betrieb an Bord der ISS mit sich bringt, da die Designvorgaben sehr kritisch und anspruchsvoll sind. Der Wettbewerb war sehr hart, aber diese Gelegenheit zu erhalten, ist für unser Team nur der Anfang, um mehr zu lernen und große Erfahrungen im Bereich der Raumfahrttechnologie und ihrer Anwendungen zu sammeln.“

Dies ist das erste Mal, dass die Vereinten Nationen einen Gewinner in Partnerschaft mit einem privatwirtschaftlichen Unternehmen ausgewählt haben und ihm den Zugang zum Weltraum ermöglichen.

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• **ISS** <Raumlabor Columbus>

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Quelle: Airbus Defence and Space.

Bremen/Friedrichshafen/Köln – Das Galileo-Kompetenzzentrum des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR-GK) und Airbus haben einen Vertrag über 16,8 Millionen Euro für das Hosting der DLR-Mission COMPASSO auf der Internationalen Raumstation (ISS) Bartolomeo unterzeichnet.

COMPASSO wird die erste In-Orbit-Verifikation von kompakten und hochstabilen laseroptischen Uhren sein. Über eine bidirektionale optische Verbindung werden diese Uhren mit hochstabilen Uhren auf der Erde verglichen und synchronisiert. Darüber hinaus wird die optische Verbindung zwischen der ISS und der Bodenstation genutzt, um den Einfluss von atmosphärischen Turbulenzen auf die Frequenz- und Zeitübertragung zu beurteilen.

In Kombination mit optischen Verbindungen sind hochstabile optische Uhren von besonderem Interesse für zukünftige Generationen von Satellitennavigationssystemen, wie z. B. Galileo, und die Basis für neue Architekturen von Globalen Navigationssatellitensystemen (GNSS), wie z. B. das am DLR entwickelte Kepler-Konzept. Kombiniert mit der Steuerung weiterer Parameter, wie der Genauigkeit bei der Bahnbestimmung und der Atmosphärenmodellierung, kann eine höhere Genauigkeit bei der Positionsbestimmung auf der Erde bei gleichzeitiger Reduzierung der Komplexität und Größe des Bodensegments erreicht werden.

„Neben Anwendungen zur Satellitenpositionierung ist die in COMPASSO entwickelte Frequenzreferenz eine hochstabile und extrem kohärente Lichtquelle für die Inter-Satelliten-Laserinterferometrie“, sagte Hansjoerg Dittus, Mitglied des Vorstands des DLR. „Dies ist von großem Interesse für Erdbeobachtungsmissionen wie GRACE-FO (Gravity Recovery and Climate Experiment follow-on) oder wissenschaftliche Missionen wie LISA (Laser Interferometer Space Antenna).“

Die 200 Kilogramm schwere COMPASSO-Mission wird voraussichtlich Ende 2024 starten und einen Doppelplatz auf der Bartolomeo-Plattform belegen. Am Ende der 18-monatigen Mission werden die Nutzlastkomponenten zur Erde zurückgebracht.

„COMPASSO wird auf einem speziellen Träger – ArgUS – montiert, einer Adapterplatte, die ursprünglich für den Transport mehrerer kleinerer Nutzlasten in einem Ride-Share Szenario entwickelt wurde“, sagte Andreas Hammer, Leiter Space Exploration bei Airbus. „Es ist großartig, dass wir mit dieser maßgeschneiderten Servicelösung auch dem DLR-GK eine ideale Basis für ihre COMPASSO-Experimente bieten können.“

Das DLR Galileo-Kompetenzzentrum ist für das COMPASSO-Projektmanagement verantwortlich und fungiert sowohl als Auftraggeber als auch als technische Behörde. Es koordiniert die DLR-Institute und externen Zulieferer, die die COMPASSO-Subsysteme entwickeln, einschließlich der On-Board- und Boden-Software. Das DLR-GK ist in Oberpfaffenhofen angesiedelt.

Für die COMPASSO-Mission bietet Airbus eine spezifische, auf die Kundenbedürfnisse zugeschnittene Kombination von Dienstleistungen an, die das System-Know-how des Bremer Airbus-Teams und die Engineering-Kompetenz des Friedrichshafener Airbus-Teams kombiniert, um komplexe Nutzlasten für die ISS zu realisieren. Airbus bietet nicht nur den Bartolomeo-Service an, der den Start der Nutzlast, die Installation, den Betrieb und die Rückkehr umfasst, sondern liefert auch den maßgeschneiderten ArgUS Multi-Payload-Träger und ist für das System-Engineering sowie die Montage- und Integrationsaktivitäten verantwortlich.

Die Bartolomeo-Plattform von Airbus wurde 2020 gestartet und mit einem Roboterarm am Columbus-Modul der ISS befestigt. Nach dem abschließenden Anschluss der Verkabelung, der einen „Weltraumspaziergang“ erfordert, wird die Plattform in den kommenden Wochen für ihre Inbetriebnahme im Weltraum bereit sein.

Bartolomeo ist eine Airbus-Investition in die ISS-Infrastruktur, die das Hosting von bis zu zwölf externen Nutzlasten in einer Weltraumumgebung ermöglicht und einzigartige Möglichkeiten für Demonstrations- und Verifikationsmissionen im Orbit bietet. Sie wird in einer Partnerschaft zwischen Airbus, ESA, NASA und dem ISS National Laboratory betrieben.

Bartolomeo ist für viele Arten von Missionen geeignet, darunter Erdbeobachtung, Umwelt- und Klimaforschung, Robotik, Materialwissenschaften und Astrophysik. Es bietet begehrte Nutzlast-Hosting-Fähigkeiten für Kunden und Forscher, um Raumfahrttechnologien zu testen, neue Geschäftsansätze im Raumfahrtbereich zu verifizieren, wissenschaftliche Experimente unter Mikrogravitationsbedingungen durchzuführen oder Fertigungstechniken im Weltraum zu erforschen.

Die Nutzlastunterbringung ermöglicht Steckplätze für eine große Bandbreite an Nutzlastmassen, von 5 bis 450 kg, und einen Größenbereich von bis zu etwa einem Kubikmeter. Für kleinere Nutzlasten hat Airbus den Multi-Payload-Träger ArgUS entwickelt, eine Ride-Share-Lösung, die die Aufnahme mehrerer Nutzlasten auf einer Adapterplatte ermöglicht, die in einem Nutzlast-Steckplatz befestigt wird. Diese Nutzlasten können bis zu 3U groß sein, d.h. etwa die Größe eines Schuhkartons (1U = 10x10x10cm³).

Als Weiterentwicklung der Plattform wird Airbus eine optische Daten-Downlink-Kapazität von ein bis zwei Terabyte pro Tag bereitstellen.

Startmöglichkeiten gibt es bei jeder Wartungsmission zur ISS, die etwa alle drei Monate stattfinden. Nutzlasten können innerhalb von eineinhalb Jahren nach Vertragsunterzeichnung vorbereitet und einsatzbereit sein. Nutzlastgrößen, Schnittstellen, Vorbereitung vor dem Start und Integrationsprozesse sind weitgehend standardisiert. Das verkürzt die Vorlaufzeiten und spart im Vergleich zu herkömmlichen Missionen deutlich Kosten.

Airbus bietet diesen einfachen Zugang zum Weltraum als All-in-One-Missionsservice an. Dieser umfasst die technische Unterstützung bei der Vorbereitung der Nutzlastmission, den Start und die Installation, den Betrieb und die Datenübertragung sowie eine optionale Rückkehr zur Erde.

Über Airbus
Airbus ist ein weltweit führendes Unternehmen im Bereich Luft- und Raumfahrt sowie den dazugehörigen Dienstleistungen. Der Umsatz betrug € 70 Mrd. im Jahr 2019, die Anzahl der Mitarbeiter rund 135.000. Airbus bietet die umfangreichste Verkehrsflugzeugpalette. Das Unternehmen ist europäischer Marktführer bei Tank-, Kampf-, Transport- und Missionsflugzeugen und eines der größten Raumfahrtunternehmen der Welt. Die zivilen und militärischen Hubschrauber von Airbus zeichnen sich durch hohe Effizienz aus und sind weltweit gefragt.

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• **ISS** Raumlabor Columbus

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Quelle: Airbus Defence and Space.

Bremen / Noordwijk – Die Europäische Weltraumorganisation ESA und Airbus haben sich auf Serviceaufträge für zwei unabhängige Nutzlastmissionen geeinigt, die in den Jahren 2022 bzw. 2024 zur Nutzlastplattform Bartolomeo auf der Internationalen Raumstation (ISS) starten sollen.

Die erste Nutzlast ist die Exobiologie-Plattform (EXPO) der ESA. Sie trägt eine Reihe von Strahlungsexperimenten, die darauf abzielen, die Evolution von organischen Molekülen und Organismen im Weltraum besser zu verstehen. Die Anlage wird in einem dem Zenith zugewandten Slot platziert und zwei wissenschaftliche Module mit Bartolomeo verbinden. Diese Module werden alles beherbergen, was für die Experimente benötigt wird, einschließlich der wissenschaftlichen Probenbehälter, Fluidik Systeme und Sensoren für die einzelnen Experimente namens Exocube, IceCold und OREOcube. Am Ende der dreijährigen Mission werden die Proben zur Erde zurückgebracht, wo sie eingehend untersucht und analysiert werden.

Die zweite Nutzlast ist die Experimentplattform SESAME, die von der französischen Raumfahrtbehörde CNES entwickelt wurde. Diese Mission wird das Alterungsverhalten von neuen Materialien im Weltraum untersuchen und ebenfalls die Rückholoption von Bartolomeo nutzen. Nach einem Jahr im Weltraum werden die Experimente zur Erde zurückgebracht. Dann können die Wissenschaftler die Proben gründlich untersuchen, um die Auswirkungen der Weltraumumgebung auf die Materialien vollständig zu verstehen.

Diese Serviceaufträge im Wert von 6,5 Millionen Euro sind die ersten unter einem neuen Rahmenvertrag, den die ESA und Airbus abgeschlossen haben und der die allgemeinen kommerziellen Bedingungen für ESA-Nutzlastmissionen auf Bartolomeo vorgibt.

„Mit diesem Rahmenvertrag machen wir es der ESA deutlich einfacher, den Bartolomeo-Service für eine schnelle und kostengünstige Nutzung der ISS zu nutzen“, sagte David Parker, ESA-Direktor für astronautische und robotische Exploration. „Die kommerziellen Vereinbarungen wurden gestrafft, so dass unsere Forscher die Vorteile der kurzen Vorlaufzeiten und der hohen Flexibilität von Bartolomeo in vollem Umfang nutzen können. Wir freuen uns sehr, dass die ersten beiden ESA-Nutzlasten auf der Plattform gesichert sind, und wir freuen uns auf die Nutzung dieses neuen europäischen Assets auf der ISS.“

Andreas Hammer, Leiter Space Exploration bei Airbus, sagte: „Wir freuen uns auf die Zusammenarbeit mit unseren Partnern bei der ESA, um diese beiden und zukünftige Nutzlasten ins All zu bringen – und bei Bedarf auch wieder zurück. Das starke Interesse seitens der ESA und anderer Institutionen sowie einer Reihe kommerzieller Anbieter bestätigt den Bedarf an unseren effizienten und erschwinglichen Nutzlastträger-Lösungen für niedrige Erdumlaufbahnen.“

Die Bartolomeo-Plattform von Airbus wurde 2020 gestartet und mit einem Roboter am Columbus-Modul der ISS befestigt. Nach dem endgültigen Anschluss der Verkabelung während eines Weltraumspaziergangs Anfang 2021 wird die Plattform für die Inbetriebnahme im Weltraum bereit sein.

Bartolomeo ist eine Airbus-Investition in die ISS-Infrastruktur, die das Hosting von bis zu zwölf externen Nutzlasten in der Weltraumumgebung ermöglicht und einzigartige Möglichkeiten für Demonstrations- und Verifikationsmissionen im Orbit bietet. Sie wird in einer Partnerschaft zwischen Airbus, ESA, NASA und dem ISS National Laboratory betrieben.

Bartolomeo ist für viele Arten von Missionen geeignet, darunter Erdbeobachtung, Umwelt und Klimaforschung, Robotik, Materialwissenschaften und Astrophysik. Sie bietet Kunden und Forschern begehrte Nutzlast-Hosting-Fähigkeiten, um Raumfahrttechnologien zu testen, ein neues Raumfahrt-Business-Konzept zu verifizieren, wissenschaftliche Experimente in der Mikrogravitation durchzuführen oder in die Fertigung im Weltraum einzusteigen.

Startmöglichkeiten gibt es bei jeder Servicemission zur ISS, die etwa alle drei Monate stattfinden. Die Nutzlastunterbringung ermöglicht Steckplätze für eine große Bandbreite an Nutzlastmassen, von fünf bis 450 Kilogramm. Als Weiterentwicklung der Plattform wird Airbus eine optische Daten-Downlink-Kapazität von ein bis zwei Terabyte pro Tag bereitstellen.

Nutzlasten können innerhalb von eineinhalb Jahren nach Vertragsunterzeichnung vorbereitet und einsatzbereit sein. Nutzlastgrößen, Schnittstellen, Vorbereitung vor dem Start und Integrationsprozesse sind weitgehend standardisiert. Dies verkürzt die Vorlaufzeiten und senkt die Kosten im Vergleich zu herkömmlichen Missionskosten erheblich.

Airbus bietet diesen einfachen Zugang zum Weltraum als Komplettservice an. Dieser umfasst die technische Unterstützung bei der Vorbereitung der Nutzlastmission, den Start und die Installation, den Betrieb und die Datenübertragung sowie die optionale Rückkehr zur Erde.

Über Airbus
Airbus ist ein weltweit führendes Unternehmen im Bereich Luft- und Raumfahrt sowie den dazugehörigen Dienstleistungen. Der Umsatz betrug € 70 Mrd. im Jahr 2019, die Anzahl der Mitarbeiter rund 135.000. Airbus bietet die umfangreichste Verkehrsflugzeugpalette. Das Unternehmen ist europäischer Marktführer bei Tank-, Kampf-, Transport- und Missionsflugzeugen und eines der größten Raumfahrtunternehmen der Welt. Die zivilen und militärischen Hubschrauber von Airbus zeichnen sich durch hohe Effizienz aus und sind weltweit gefragt.

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• **ISS** Raumlabor Columbus

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Quelle: Ernst-Mach-Institut (EMI).

Freiburg – Fraunhofer EMI und Airbus haben einen Vertrag über die Durchführung einer In-Orbit-Demonstration auf der Bartolomeo-Plattform der Internationalen Raumstation ISS unterzeichnet. Mit dieser Mission ermöglicht das Fraunhofer-Institut für Kurzzeitdynamik, Ernst-Mach-Institut, EMI, seiner Ausgründung ConstellR die Demonstration eines neuen Messkonzepts, um genaue Messungen der Landoberflächentemperatur (LST) der Erde auf globaler Ebene durchzuführen.

Das ConstellR-Messsystem ist eine Kamera zur multispektralen Bilddatenanalyse, die aus einem thermischen Infrarotdetektor und neu entwickelter Datenverarbeitungshardware besteht. Die Kamera wird ein Volumen von 3U (das heißt circa 3000 Kubikzentimetern) auf dem ArgUS Multi-Payload Carrier nutzen. Die ArgUS-Plattform ermöglicht die Aufnahme mehrerer kleinerer Nutzlasten auf der Bartolomeo-Plattform.

Das Ziel von ConstellR ist es, eine Konstellation von Mikrosatelliten aufzubauen, welche täglich oder sogar stündlich Informationen über die genaue Oberflächentemperatur unseres Planeten liefern kann – mit hoher räumlicher Auflösung. Die Nachfrage nach solchen Daten steigt, da mit ihnen die Überwachung und Modellierung von Umwelt- und Klimaphänomenen wie beispielsweise Wasserstress in Pflanzen, Evapotranspiration und Vorhersagen über Ernteerträge möglich ist.

Angesichts der steigenden Belastung für die Landwirtschaft durch den Klimawandel und die demographische Entwicklung sind solche Daten unerlässlich, um die globale Ernährungssicherung zu gewährleisten. Denn die Nahrungsmittelproduktion hängt vom verfügbaren Wasser ab und dies wiederum von der Temperatur. So gibt insbesondere die regelmäßige Bestimmung der Temperatur der Pflanzen frühzeitig Rückschlüsse über deren Wasserstress und die Frage, ob eine Pflanze Wasser benötigt. Noch bevor es zu Schäden kommt, kann reagiert und somit der Ernteertrag gesteigert werden. Dies ist ein Schlüsselfaktor für die Vermeidung von Nahrungsmittelengpässen.

»Die Zuverlässigkeit und Leistungsfähigkeit unserer Kamera ist eindeutig der Schlüssel zum Erfolg unserer Mission, wichtige gesellschaftliche Herausforderungen zu bewältigen«, sagt Dr. Max Gulde, CEO von ConstellR. »Wir wollen unsere Technologie so schnell wie möglich testen und haben den Bartolomeo-Service nicht nur als einen sehr schnellen, sondern auch als den flexibelsten und kosteneffizientesten Weg dazu identifiziert. Dank Bartolomeo war der Weltraum für uns noch nie so nah.«

»Wir freuen uns sehr über das wachsende Interesse an unserer Forschungsplattform Bartolomeo auch für kleinere Nutzlasten wie diese Kamera«, sagt Andreas Hammer, Head of Space Exploration bei Airbus. »Mit einem Kundenstamm, der eine gesunde Mischung aus traditionellen Raumfahrtanbietern und neuen Marktteilnehmern wie ConstellR ist, kommen wir unserem Ziel, eine Raumfahrtmission so einfach wie möglich zu machen, ein gutes Stück näher.«

ConstellR ist ein junges Start-up aus Freiburg, das mithilfe von Minisatelliten hochauflösende Thermal-Infrarotdaten der Erde (Temperaturdaten) zur Verfügung stellen wird, die zu einem weltweit effizienteren Einsatz von Wasser in der Landwirtschaft führen könnte. Damit trägt ConstellR aktiv zum Ziel der Vereinten Nationen bei, Nahrungsmittelknappheit zu vermeiden und bis zum Jahr 2050 circa 50 Prozent mehr Nahrung für die Weltbevölkerung zur Verfügung zu stellen.

Die Kamera zur hochgenauen Landoberflächentemperaturmessung soll im Rahmen der ersten ArgUS-Mission ins All gebracht werden. Finanziert wird das Projekt durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie, das den Technologietransfer in Start-ups wie ConstellR fördert.

Die Forschungsplattform Bartolomeo von Airbus bietet die Möglichkeit, externe Nutzlasten an der Außenseite der ISS unterzubringen: Das ist eine einzigartige Möglichkeit für Demonstrations- und Verifikationsmissionen im Orbit. Sie wurde Anfang des Jahres am Columbus-Modul der ISS angebracht und wird in einer Partnerschaft zwischen Airbus, ESA, NASA und dem ISS National Laboratory betrieben. Bartolomeo ist eine Investition von Airbus in die ISS-Infrastruktur und ermöglicht die Aufnahme von bis zu zwölf externen Nutzlasten in der Weltraumumgebung.

Bartolomeo ist für viele Arten von Missionen geeignet, etwa Erdbeobachtung, Umwelt- und Klimaforschung, Robotik, Materialwissenschaften und Astrophysik. Sie bietet Kunden und Forschenden Nutzlast-Hosting-Möglichkeiten, um Raumfahrttechnologien zu testen, ein neues Geschäftskonzept für die Raumfahrt zu verifizieren, wissenschaftliche Experimente in der Mikrogravitation durchzuführen oder in die Fertigung im Weltraum einzusteigen.

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• **ISS** Raumlabor Columbus

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Quelle: Airbus Space Systems.

In einer komplexen, mehrstündigen Aktion des kanadischen Robotikarms der Raumstation ISS wurde die Bartolomeo Plattform an das Europäische Weltraumlabor Columbus montiert. Sehr zur Freude des Teams von Airbus Bremen, das die Plattform entwickelt und gebaut hat.

„Dies war eine äußerst anspruchsvolle Aktion“, sagte Projektleiter Andreas Schütte von Airbus in Bremen. „Die komplexen Mechanismen und alle Schnittstellen unserer Plattform mit dem „Canadarm“ funktionierten einwandfrei und alle unsere Planungen und Berechnungen zur Installation erwiesen sich als korrekt. Danke an das ganze Team und alle, die uns unterstützt haben.“

Mit dem Erreichen dieses Meilensteins ist ein wichtiger Schritt zum Einstieg in die kommerzielle Nutzung der Plattform für die Mikrogravitationsforschung getan.

Andreas Hammer, Leiter Space Exploration bei Airbus beglückwünschte das ganze Team: „Ich freue mich, dass in diesen schwierigen Zeiten unsere Raumfahrtprojekte weiterlaufen. Das war eine ganz hervorragende  Leistung des Teams, mein Glückwunsch und meine Anerkennung geht an alle Beteiligten, die unter hohem Termindruck arbeiten mussten. Sie können zu Recht stolz darauf sein. Ich bedanke mich auch bei unseren Kunden ESA und DLR, die unser Vorhaben maßgeblich unterstützt haben. Nun ist es umso wichtiger, weitere Kunden für die Plattform zu finden, um die kommerzielle Nutzung der Forschung im erdnahen Raum weiter voranzutreiben.“

Obwohl die Plattform nun fest an Columbus montiert ist fehlt noch die elektrische Verbindung. Diese muss durch einen Außenbordeinsatz der ISS Astronauten erfolgen. Wann dieser Einsatz erfolgen kann, steht zurzeit noch nicht fest.

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• **ISS** Raumlabor Columbus

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Die erste kommerzielle Außenplattform Europas auf der Internationalen Raumstation ISS soll am 6. März 2020, 23:50 Uhr Ortszeit (EST), ins All starten. Die in Deutschland gebaute und getestete Bartolomeo-Plattform ist ein großer Schritt in Richtung kommerzieller Raumstationsnutzung in Europa. Eine Pressemitteilung des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR).

Quelle: DLR.

Ihre Tage auf der Erde sind gezählt: In einer Dragon-Raumkapsel wartet die Außenplattform Bartolomeo zurzeit im Kennedy Space Center in Florida auf ihren Start zur Internationalen Raumstation ISS. „Mit dem „Forschungsbalkon“ Bartolomeo startet die ISS in ein neues Zeitalter. Das Projekt „made in Germany“ treibt die Kommerzialisierung der Raumstation spürbar voran. Bartolomeo bietet als erste private Außenplattform Europas auf der ISS Firmen und Forschungseinrichtungen die einmalige Chance, ihr Projekt einfach und schnell im Weltraum zu entwickeln“, freut sich Dr. Walther Pelzer, Vorstand im Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) zuständig für das Raumfahrtmanagement. Nach den umfangreichen Tests zum Schwingungsverhalten am Göttinger DLR-Institut für Aeroelastik und erfolgreichen letzten Tests in Florida steht dem Start am 6. März 2020 um 23:50 Uhr Ortszeit (7. März 2020, 7:50 Uhr MEZ) mit SpaceX-20 nun nichts mehr im Wege. Die Plattform wurde von Airbus in Bremen gebaut und soll gemeinsam mit dem Columbus-Kontrollzentrum am DLR-Standort Oberpfaffenhofen betrieben werden.

Die Erweiterung der ISS um ein Außenlabor

Benannt nach dem jüngeren Bruder von Christoph Columbus – Entdecker und Namensgeber des europäischen ISS-Labors – soll Bartolomeo als erste kommerzielle Außenplattform in diesem Frühjahr an der Außenseite eben dieses Columbus-Labors installiert werden. Dazu bringt zunächst der kanadische Roboterarm die Plattform an ihren Bestimmungsort und fixiert sie dort. In einem letzten Schritt werden dann zwei Astronauten in einem Außenbordeinsatz die elektrische Installation übernehmen. Mit ihren Abmessungen von zwei Mal zweieinhalb Metern wird die neue, 484 Kilogramm schwere Plattform den verfügbaren Platz auf einer Art Forschungsbalkon an der ISS um zwölf Experiment- und drei Antennenplätze erweitern. Die Nutzlasten können rund einen halben Kubikmeter groß sein und haben aus etwa 400 Kilometern Höhe freie Sicht zur Erde oder in den Weltraum. Bartolomeo ist daher besonders für Experimente geeignet, die die freie Weltraumumgebung nutzen.

Große Bandbreite an Nutzungsmöglichkeiten

„Von der neuen Plattform werden daher Strahlenbiologen, Astro- und Sonnenphysiker, Erdbeobachter, Atmosphären- oder Klimaforscher profitieren. Besonders geeignet ist Bartolomeo zur Technologieerprobung und -validierung. Hier existieren einzigartige Möglichkeiten, die in keinem Labor der Erde erreicht werden, weil optische Sensoren, Materialien, Robotikkomponenten und Antennen in direkter Weltraumumgebung getestet werden können“, betont Dr. Julianna Schmitz, die im DLR Raumfahrtmanagement für ISS-Kommerzialisierung zuständig ist.

So wird zum Beispiel auch das Laserkommunikationsterminal OSIRIS des DLR-Instituts für Kommunikation und Navigation am Standort Oberpfaffenhofen voraussichtlich ab dem Jahr 2021 auf Bartolomeo untergebracht. Das System wurde in Kooperation mit dem Industriepartner TESAT aus Backnang bei Stuttgart entwickelt und soll die ständig wachsenden Datenmengen von Experimenten schnell und sicher von der ISS zur Erde übertragen. Neben dem Vorteil, Experimente und Technologien direkt im Weltraum zu testen, sind zudem alle Experimente und Entwicklungen auf Bartolomeo deutlich kostengünstiger als beispielsweise auf Satelliten. Sie benötigen keinen eigenen Raketenstart, sondern werden auf routinemäßigen Versorgungsflüge zur ISS untergebracht. „Die einfache und kostengünstige Nutzung macht Bartolomeo besonders für kleine und mittlere Unternehmen (KMU) attraktiv und kann ihnen neue Geschäftsfelder eröffnen – zum Beispiel im Bereich Telekommunikation. Für eine Nachrüstung von Bartolomeo mit Experimenten müssen auch keine Astronauten mehr ausrücken. Durch standardisierte Maße und Anschlüsse der Experimente ist der Einbau viel einfacher und kann rein robotisch über Fernsteuerung von der Erde aus erfolgen“, erklärt Schmitz. Dazu nimmt ein ISS-Roboterarm das Bauteil an einer der beiden Experimentschleusen auf und installiert es an seinem Bestimmungsort auf Bartolomeo.

Ticket zur kommerziellen ISS Nutzung

Gerade kommerziell motivierte Experimente sollen durch Bartolomeo einen vereinfachten und schnellen Zugang zur Raumstation erhalten. Dazu vertreibt Airbus als Hersteller von Bartolomeo diese Fluggelegenheiten auch an Forschung und Industrie. Laut Hersteller gibt es eine Preisspanne von 300.000 bis 3,5 Millionen Euro Jahresmiete je nach Nutzlastgröße. Darin enthalten sind die Unterstützung der Nutzer bei der Experimententwicklung und Sicherheitszertifizierung, der Flug zur ISS, die Installation mit dem Roboterarm, der Experimentbetrieb und letztendlich die Messdaten. Dabei ist die Industrie nicht reiner Auftragnehmer. Airbus hat für die Entwicklung, den Bau und den Betrieb von Bartolomeo eigene Finanzmittel in Höhe von 40 Millionen Euro investiert und die Plattform partnerschaftlich mit der ESA realisiert. Deutschland ist innerhalb der ESA Mitgliedstaaten der größte Stakeholder beim ISS-Programm.

Perspektive

Bartolomeo ist aus einem Ideenaufruf der ESA zur kommerziellen Nutzung der ISS entstanden und ist nun die zweite Partnerschaft dieser Art. Die erste war die ICE-Cubes-Anlage für kleine standardisierte Nutzlastbehälter der belgischen Firma SAS, die Alexander Gerst während seiner horizons-Mission im Columbus-Labor installiert hat. Weitere kommerzielle Partnerschaften sind bereits vereinbart. Die europäische Weltraumorganisation reserviert 30 Prozent ihrer ISS-Ressourcen für nationale Programme und kommerzielle Beistellungen. Sie sind erste Schritte in Richtung einer kommerzialisierten Nutzung der ISS und erfolgen im Einklang mit den Kommerzialisierungsstrategien der internationalen Partner. Diese sollen die Entwicklung von kommerziellen Angeboten auf der ISS und im niedrigen Erdorbit weiter stimulieren und deren Forschungsmöglichkeiten weiteren Nutzergruppen öffnen. Langfristig versprechen sich die Raumfahrtagenturen so einen kostengünstigeren Zugang als bei einem rein institutionellen Betrieb der ISS.

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• **ISS**Raumlabor Columbus

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Quelle: DLR.

Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) hat in Göttingen eine neuartige Nutzlastplattform von Airbus für die Internationale Raumstation ISS vor ihrem Start getestet. Die Forscher untersuchten das Schwingungsverhalten des Bauteiles, um potentiell gefährliche Vibrationen beim Start ins All auszuschließen.

Die Bartolomeo genannte Plattform wird gerade bei der amerikanischen Raumfahrtbehörde NASA auf den Start vorbereitet. Sie soll im März von Cape Canaveral aus mit einer Falcon-Rakete von SpaceX ins All starten. Dort wird sie an der Außenseite des europäischen Columbus-Labormoduls der ISS angebracht.

Die 1,60 Meter hohe und 1,90 Meter lange Nutzlastplattform wurde in Göttingen intensiven Schwingungstests unterzogen. Dafür wurde sie auf ein von der Umgebung entkoppeltes Fundament auf vier Luftpolstern gestellt, sodass keine störenden Schwingungen beispielsweise vorbeifahrender Lkw auftreten. Sogenannte elektrodynamische Shaker (Rüttler) versetzten dann Bartolomeo in Schwingung. 120 Sensoren registrierten die dabei auftretenden Beschleunigungen und ermöglichten eine Analyse des Schwingungsverhaltens der Plattform. Innerhalb einer Stunde standen erste Auswertungen zur Verfügung. „Wir nutzen diese Methode seit langem für die Untersuchung von Flugzeugen“, sagte Julian Sinske vom Institut für Aeroelastik. Für Kiyoumars Abdoly von Airbus sind die Testergebnisse sehr wichtig: „Wir müssen nachweisen, dass keine negativen Einflüsse auf die Trägerrakete und die Raumstation auftreten.“ Die Entscheidung über die Unbedenklichkeit von Bartolomeo trifft Hung Hun Nguyen von der amerikanischen Raumfahrtbehörde NASA, der im DLR Göttingen die Tests begleitete.

Bartolomeo bietet für die Forschung auf der ISS neue einzigartige Möglichkeiten in direkter Weltraumumgebung, vor allem für Strahlenbiologie, Technologieerprobung, Klima- und Erdbeobachtung, Astronomie, Sonnenphysik und Laserkommunikation. Mit der Plattform sollen künftig kommerzielle Nutzer schneller und kostengünstiger Experimente im All durchführen können. Die Plattform soll größtenteils ohne Eingriff der Astronauten betrieben werden können. Ein fünf Meter langer Roboterarm erlaubt den Einbau und das Verändern von Experimenten von der Erde aus. Ein möglicher Einsatz ist die Beobachtung von Waldbränden wie zuletzt in Australien.

Über Bartolomeo

Bartolomeo wurde von Airbus entwickelt und finanziert. Im Rahmen einer ISS-Kommerzialisierungsinitiative der Europäischen Weltraumorganisation ESA wird Airbus die neue Plattform in einem Public-Private-Partnership betreiben. Die ESA vermittelt die Startgelegenheit und stellt die Crewzeit der Astronauten für die Installation, Columbus-Ressourcen wie die Stromversorgung sowie Echtzeitdaten für die Experimentkontrolle zur Verfügung. Das DLR Raumfahrtmanagement ist im Rahmen seines ESA-Programmengagements an den ISS-Kommerzialisierungsprojekten der ESA beteiligt.

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Quelle: Airbus Defence and Space.

Die von Airbus für die Internationale Raumstation ISS entwickelte Forschungsplattform Bartolomeo ist zum Kennedy Space Center in Florida, USA, geliefert worden. Damit rückt eine Premiere im Weltall immer näher: Im März soll mit Bartolomeo zum ersten Mal eine kommerziell entwickelte Forschungsplattform außen an der ISS angebracht werden.

Bartolomeo ist ein Eigeninvestment von Airbus und wird in einer Partnerschaft mit der europäischen Weltraumorganisation ESA betrieben. Die in Europa gebaute Plattform kann bis zu zwölf verschiedene Module mit Nutzlasten aufnehmen, versorgt sie mit Energie und stellt die Datenübertragung zur Erde her.

Mit Bartolomeo bietet Airbus einen schnellen und kostengünstigen Zugang zur Weltraumforschung an. Dieser kann auch von privaten Datendienstleistern verwendet werden. Durch die einzigartige Position der Plattform mit direkter Sicht auf die Erde aus 400 Kilometern Höhe bieten sich Erdbeobachtungen oder auch Messungen für die Umwelt- und Klimaforschung wie zum Beispiel von Stickoxiden oder CO₂-Konzentrationen in der Erdatmosphäre an.

Bartolomeo wird nun zunächst bei der NASA am Kennedy Space Center weitere Inspektionen und abschließende Funktionstests durchlaufen. Anschließend geht es zur Integration in den Dragon-Raumtransporter. Der Start ist aktuell für den 2. März 2020 geplant.

Über Airbus
Airbus ist ein weltweit führendes Unternehmen im Bereich Luft- und Raumfahrt sowie den dazugehörigen Dienstleistungen. Der Umsatz betrug € 64 Mrd. im Jahr 2018, die Anzahl der Mitarbeiter rund 134.000. Airbus bietet die umfangreichste Verkehrsflugzeugpalette. Das Unternehmen ist europäischer Marktführer bei Tank-, Kampf-, Transport- und Missionsflugzeugen und eines der größten Raumfahrtunternehmen der Welt. Die zivilen und militärischen Hubschrauber von Airbus zeichnen sich durch hohe Effizienz aus und sind weltweit gefragt.

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Quelle: ESA.

Nach drei Spacewalks in weniger als einem Monat könnte man annehmen, dass es für Astronauten an Bord der Internationalen Raumstation ruhig zugeht. Die Praxis zeigt jedoch, dass die Wissenschaft nie schläft und die Zeit sehr kostbar ist.

Mit Raumfahrt Geschäftsmöglichkeiten erschließen
Im Mittelpunkt des Außenbordeinsatzes stand die Modernisierung des Stromnetzes der Raumstation. Während ihres Weltraumspaziergangs am 8. April begannen die Astronauten Anne McClain und David Saint-Jacques allerdings auch mit der Installation der ersten Komponenten der neuen kommerziellen Plattform Bartolomeo.

Die neue Plattform ist nach dem jüngeren Bruder von Christoph Columbus benannt. Sie wird an der Außenseite des europäischen Columbus-Moduls befestigt und von Airbus Defence and Space betrieben. Damit können vielfältige Experimente im erdnahen Orbit außerhalb der Station durchgeführt werden. Die Plattform bietet zudem einen ungehinderten Blick auf die Erde und den Weltraum.

Anne und David wurden mit der Installation von zwei Abrutschsicherungssystemen („TSOP“) beauftragt, die dabei helfen sollen, die Plattform und ihre Nutzlasten zu fixieren. Während das sekundäre TSOP nun sicher an seinem Platz ist, wird ein weiterer Spacewalk erforderlich sein, um das primäre TSOP zu installieren, bevor die Plattform Anfang 2020 mit der kommerziellen Versorgungskapsel SpaceX CRS-20 ankommt.

Im Sinne eines verbesserten Zugangs zum Weltraum hat die erste kommerzielle Einrichtung der ESA für Forschung auf der Internationalen Raumstation eine hektische Zeit hinter sich: Ice Cubes. Die Anlage bietet die Möglichkeit, Experimente über vier Monate im Weltraum in kleinen modularen Behältern in der Größe eines Mikrowellenherdes durchzuführen. Vor kurzem wurden zwei neue Würfel installiert und einer wurde deinstalliert, um an Bord von SpaceX CRS-18 auf die Erde zurückzukehren. Die Pulse- und Rush-Experimente von Ice Cube Nummer drei wurden bereits durchgeführt.

Pulse ist eine kunstvolle Nutzlast, die dazu entwickelt wurde, Menschen zu inspirieren. Mit einem einfachen Pulsmesser wird der Puls eines Teilnehmers in den Weltraum gesendet und dort von einer Kaleidoskop-Kamera empfangen, die auf die Impulse reagiert und dem Teilnehmer ein Video liefert.

Mit Rush soll geprüft werden, ob ein handelsüblicher Computer in der Lage ist, sich von den Auswirkungen der Weltraumstrahlung zu erholen.

Blick in den Himmel
Außerhalb des Columbus-Moduls befindet sich der Atmosphere-Space Interactions Monitor (ASIM), der im April 2018 eingesetzt wurde. Dieser Monitor liefert Erkenntnisse über die Entstehung von Blitzen und wie sich Gewitter auf die Atmosphäre und das Klima der Erde auswirken.

Die Anlage hat bereits terrestrische Gamma-Blitze aufgezeichnet, die eine tausendfach höhere Strahlung ausstrahlen als eine Röntgenaufnahme der Zähne. Es wird erwartet, dass die jüngsten Arbeiten der dänischen Firma Terma das Ergebnis weiter verbessern werden.

Terma arbeitete in den letzten sechs Monaten an einem Software-Upgrade, um die beiden Hauptinstrumente von ASIM zu steuern: das Modular Multi-Spectral Imaging Array und den Modular X and Gamma-ray Sensor. Nach Abschluss dieser Upgrades können die Forscher nun bessere Messungen durchführen, da die verbesserte Sensorempfindlichkeit es ermöglicht, noch mehr Gammastrahlung und gigantische Blitze über den Wolken zu erfassen.

Mit Kontaminationen behaftet
Der Schutz von Raumfahrzeugen mit Besatzung und Lebensbereichen vor schädlichen Bakterien und Pilzen wird entscheidend sein, um die menschliche Gesundheit zu gewährleisten und die Ausrüstung bei künftigen Missionen vor Schäden zu bewahren. Seit der Proxima-Mission des ESA-Astronauten Thomas Pesquet im Jahr 2017 testen die Matiss-Experimente das Potenzial antimikrobieller Oberflächen zur Hemmung oder Reduzierung des Wachstums von Mikroorganismen auf der Internationalen Raumstation.

Matiss 2 ist eine Fortführung früherer Tests durch die französische Raumfahrtbehörde CNES. Seit August 2018 werden im Columbus-Modul Probenbehälter, die hydrophobe Oberflächen untersuchen, freigelegt. Diese Experimente erfordern zwar nur eine geringe Beteiligung der Crew, könnten aber bei unseren nächsten Schritten im Weltraum von großem Nutzen sein.

Zusätzlich zur Keimfreiheit müssen wir auch die Atemluft berücksichtigen. Das von der ESA geleitete Experiment zur Überwachung der Atemwege befasst sich mit Staubpartikeln in der Atmosphäre der Internationalen Raumstation und deren Auswirkungen auf die Gesundheit der Astronauten. Anne McClain und Nick Hague nahmen am 9. April die Zusammenstellung der Hardware für eine Atemwegsüberwachung in der US-Luftschleuse in Angriff.

Die Atemwegsüberwachung ist das erste Experiment, bei dem die US Airlock als hypobaric Facility in der Forschung eingesetzt wurde. So bietet es einzigartige Möglichkeiten, den Einfluss von Schwerkraft, Umgebungsdruck und ihrer Wirkung auf den menschlichen Körper zu untersuchen, um die Diagnose und Behandlung von Lungenentzündungen wie Asthma vor Ort zu unterstützen.

Ein vielversprechender Ausblick
Dank der kontinuierlichen Aktivitäten auf der Internationalen Raumstation können wir immer mehr miteinander teilen. Cygnus startet am 17. April 2019 zur Internationalen Raumstation und enthält europäische Teile für die Columbus-Luftfilter, Teile für das fortschrittliche Closed-Loop-System, Teile für die Mission des ESA-Astronauten Luca Parmitano und zwei weitere ICE-Würfel. Einer dient der Überprüfung von Cybersicherheit im Weltraum und der andere soll ein Spektrometer vor einem exobiologischen Experiment der ESA testen, der in Zukunft außerhalb der Raumstation befestigt werden soll.

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