Quelle: Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU) 17. September 2024.

17. September 2024 – Wie fühlt es sich an, bei einer Mission zur Grenze zwischen Erde und Weltall mitzuarbeiten? „Ziemlich cool“, sagt Hannes Ebeling. „Wir sind schließlich eines von lediglich neun europäischen Teams, die diese Chance bekommen haben. Das hat uns schon riesig gefreut.“

„Wir“ – das ist ein Grüppchen von zehn angehenden Physikerinnen und Physikern der Abteilung für Extraterrestrische Physik der CAU, das sich vor einem Jahr für die Teilnahme am sogenannten BEXUS-Projekt beworben hat. Das Akronym steht für „Balloon Experiments for University Students“, und dieser Name ist Programm: Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) und die schwedische Raumfahrtbehörde SNSA geben darin Studierenden die Möglichkeit, ein wissenschaftliches Experiment an Bord eines Ballons in die Stratosphäre zu schicken.

Strahlungs-Detektor überzeugte die Jury
„Man reicht dazu zunächst seinen Vorschlag ein und stellt ihn ein paar Wochen später bei einer Konferenz vor“, sagt Ebeling, der das Projekt zusammen mit seiner Kommilitonin Ava Pohley geleitet hat. „Wir wollten einen Detektor bauen, mit dem sich kosmische Strahlung analysieren lässt. Diese entsteht beispielsweise bei der Explosion von Sternen und kann Satelliten oder Raumsonden schädigen; daher ist es wichtig, ihre Intensität und Zusammensetzung zu kennen. Uns ist es gelungen, die Jurorinnen und Juroren von unserem Vorhaben zu überzeugen.“

Doch noch existierte die Idee lediglich auf dem Papier. Die Umsetzung in die Praxis war ziemlich fordernd: In regelmäßigen Abständen musste das Team sogenannte Reviews durchlaufen. Darin stellte es einem Gremium von BEXUS-Expertinnen und -Experten den aktuellen Stand seines Experiments vor. „Dabei kamen dann wie bei einem wirklichen Raumfahrt-Projekt immer wieder Verbesserungsvorschläge, die wir umsetzen mussten“, erklärt Ava Pohley.

Das Ergebnis der vielen hundert Stunden Arbeit sieht auf den ersten Blick unspektakulär aus: eine weiße Kiste, aus der einige Kabel heraushängen. Doch die Box hat es im wahrsten Sinne des Wortes in sich: Sie enthält eine ganze Reihe verschiedener Sensoren. Kernstück ist aber der sogenannte Cherenkov-Detektor. Er besteht aus einem quaderförmigen Aerogel-Block. Das Aerogel ist transparent und besteht zu mehr als 99 % aus Luft. Es ist also unglaublich leicht und fragil.

Aerogel hilft, schwere von leichten Teilchen zu unterscheiden
Die Lichtgeschwindigkeit in diesem schwammartigen Feststoff liegt nicht wie in Vakuum bei 300.000, sondern bei 286.000 Kilometern pro Sekunde. „Wir nutzen diese Eigenschaft aus, um herauszufinden, aus welchen Teilchen die kosmische Strahlung in der Stratosphäre besteht“, sagt Pohley.

Grundlage dafür ist ein Effekt, der bereits 1934 vom russischen Physiker Pavel Cherenkov entdeckt wurde: Wenn geladene Teilchen sich in bestimmten Medien schneller als das Licht fortbewegen, erzeugen sie dabei selbst Licht. Die Vakuum-Lichtgeschwindigkeit lässt sich nicht überschreiten, die in einem Aerogel dagegen schon. „Je leichter ein Teilchen ist, desto weniger Energie benötigt es, um sich darin schneller als mit der dort gültigen Lichtgeschwindigkeit fortzubewegen“, erklärt Hannes Ebeling.

Dieser Zusammenhang lässt sich nutzen, um schwere Teilchen in der kosmischen Strahlung – beispielsweise Protonen oder Helium-Kerne – von den deutlich leichteren Elektronen zu unterscheiden. „Und das ist es, was wir mit unserem Cherenkov-Detektor tun“, sagt der Sprecher der CAU-Gruppe, die ihr Messinstrument auf den Namen „CHAOS“ (Cherenkov Atmospheric Observation System) getauft hat.

Start für Anfang Oktober geplant
Ob sich die ganze Mühe gelohnt hat, wird sich Anfang Oktober im schwedischen Kiruna zeigen. Am 1. Oktober oder den Tagen danach (der genaue Zeitpunkt hängt vom Wetter ab) wird der Cherenkov-Detektor made in Kiel von dort an Bord eines Forschungs-Ballons in die Stratosphäre aufsteigen, zusammen mit den Experimenten von drei anderen Gruppen (die restlichen fünf Experimente werden bei einem zweiten Flug transportiert). Verläuft alles nach Plan, hat der Ballon nach 1,5 Stunden seine Zielhöhe von rund 26 Kilometern erreicht. Die Messungen werden mehrere Stunden dauern. Nach Landung des Ballons werden die Experimente an Bord ausgewertet.

Ein Teil des CAU-Teams reist bereits am 27. September in die nördlichste Stadt Schwedens, um dort alles vorzubereiten. Der Rest kommt am 1. Oktober nach. „Normalerweise werden solche kompakten Cherenkov-Detektoren nicht für die Messung kosmischer Strahlung in der Atmosphäre eingesetzt“, betont Ava Pohley. „Wir wollen demonstrieren, dass sich dieses Messprinzip sehr gut auch für diesen Zweck nutzen lässt.“

Text: Frank Luerweg

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• Raumfahrtbezogene Ausbildung / studentischer Satellitenbau

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Quelle: DLR 27. März 2023.

27. März 2023 – Nach zwei Jahren ist es endlich soweit: Die Forschungsraketen REXUS 29 und 30 starten vom Raumfahrtzentrum Esrange bei Kiruna in Nordschweden. Ab dem 28. März 2023 öffnet sich das Startfenster, sofern die Wetterbedingungen mitspielen. Mit an Bord sind insgesamt neun Experimente von Universitätsteams aus Deutschland, Schweden, Rumänien und Norwegen. Die fast sechs Meter langen Raketen besitzen einen Durchmesser von rund 36 Zentimetern und können bis zu 40 Kilogramm Experiment-Nutzlast tragen. Sie durchfliegen auf ihrem Parabel-ähnlichen Flug zwei Schichten der Atmosphäre – die sogenannte Tropo- und Stratosphäre – und erreichen die Mesosphere in einer Höhe von bis zu 80 Kilometern. Auf dem Flug durch diesen suborbitalen Raum herrscht dann für rund zwei Minuten Schwerelosigkeit – Zeit genug, um alle Experimente an Bord auszuführen.

„Hier in Kiruna sehen wir jedes Jahr junge, engagierte Nachwuchstalente, die Tag und Nacht an ihren Experimenten arbeiten. Sie wollen unbedingt bei diesen REXUS-Flügen dabei sein. Das wissenschaftliche Potenzial ist sehr groß. Das macht dieses Nachwuchsprogramm mit jedem neuen Start deutlich“, betont Dr. Michael Becker, Leiter des REXUS/BEXUS-Programms (Raketen- und Ballon-Experimente für Universitäts-Studierende) bei der Deutschen Raumfahrtagentur im DLR. Das Nachwuchsprogramm gibt es schon seit dem Jahr 2007 und bringt pro Jahr im Februar oder März zwei REXUS-Forschungsraketen sowie im September oder Oktober zwei BEXUS-Forschungsballone in den sogenannten suborbitalen Raum. „Aufgrund der Pandemie musste diese REXUS-Startkampagne allerdings immer wieder verschoben werden“, erklärt Michael Becker. „Auch für die Studierenden haben die Verschiebungen große Herausforderungen mit sich gebracht. Die haben sie alle erfolgreich gemeistert. Nun sind alle gespannt auf zwei spannende Starts und die Durchführung der lang vorbereiteten Experimente.“

REXUS 29: Experimente aus Deutschland, Norwegen und Rumänien mit an Bord
Auch bei dieser Doppel-Kampagne werden erneut verschiedenste Themenbereiche zur Forschung in Schwerelosigkeit abgedeckt. Wenn die REXUS-29-Forschungsrakete voraussichtlich am 29. März 2023 in Richtung Stratosphäre abhebt, werden insgesamt fünf Experimente mit an Bord sein, von denen drei aus Deutschland, eines aus Rumänien und eines aus Norwegen stammen.

Mit dem Experiment S CEPHEI (Suspension of Carbon Nanotubes under Dielectrophoretic Influence) untersucht das Team der Technischen Universität Dresden spezifische Eigenschaften von Kohlenstoff-Nanoröhrchen (CNT). Aufgrund ihrer besonderen thermischen, elektrischen und mechanischen Eigenschaften sind diese sehr vielseitig einsetzbar. Mit ihnen lassen sich Materialien für den Schutz vor elektrostatischen Entladungen und vor elektromagnetischen Störungen sowie für Sensorik und mechanische Verstärkung entwickeln. Da die Eigenschaften von der Ausrichtung dieser Nanoröhrchen abhängen, ist es wichtig, diesen Ausrichtungsprozess im Detail zu verstehen.

Das Team HERMESS (Hull applied ElectroResistive MEasurement of Structural Strains) der Universität der Bundeswehr München hat sich zur Aufgabe gemacht, die mechanische Beanspruchung bei der Flugbelastung besser zu charakterisieren und damit Erkenntnisse über die realen Flugbelastungen in der Struktur ihres Raketenmoduls zu gewinnen. Ein besseres Verständnis der tatsächlich in der Struktur auftretenden Belastungen ermöglicht Leichtbauansätze, die zu einer besseren Materialausnutzung und damit zu einer Reduzierung der Masse und der Kosten führen können.

Mit einem sogenannten „Space Seed“ entwickelte das Team Deadalus2 der Universität Würzburg ein Fluggerät, das wie beim langsamen Fall eines Ahornsamens durch Eigenrotation bei der Rückkehr zur Erde abgebremst wird. Um den Flug zu stabilisieren, wird der Körper des „Space Seed“ vom Rotor entkoppelt und der gesamte Flug durch Kontrollsysteme überwacht. Der Einsatz von Landekontrollen soll den sicheren Transport einer möglichen Nutzlast ohne Fallschirm – zum Beispiel zur Landung auf anderen Planeten – ermöglichen.

Team ECRIDA – (3D Printing by Curing Resin In-orbit using UV Digital Light Processing Apparatus) der University Politehnica Bucharest aus Rumänien entwickelte einen DLP-Drucker zur Herstellung von 3D-Objekten. Dabei wird ein Harz mit UV-Licht gehärtet, um während der Schwerelosigkeitsphase einen Prüfkörper herzustellen.

Ziel von RaPTeX (Radiologic Particle Telescope eXperiment) der Arctic University of Norway, ist die Erforschung der Atmosphäre durch Messung geladener Teilchen (wie Pionen, Myonen) während des REXUS-Flugs. Das Experiment verwendet Halbleitersensoren und einen strahlungsresistenten, anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis (ASIC). Die wissenschaftlichen Daten, die während des Fluges gesammelt werden, dienen der Erprobung dieser Technologie für CubeSat Anwendungen.

REXUS 30: Experimente aus Deutschland und Schweden gehen gemeinsam auf die suborbitale Reise
Wenn mit REXUS 30 die zweite Forschungsrakete voraussichtlich am 30. März 2023 in Richtung Stratosphäre abhebt, werden insgesamt vier Experimente mit an Bord sein. Zwei davon kommen aus Deutschland und die anderen beiden aus Schweden.

An Bord von REXUS 30 befindet sich das Experiment IMFEX (ISRU MoonFibre Experiment) des Studierendenteams der Rheinisch-Westfälischen Technischen Hochschule Aachen. Das MoonFibre-Experiment zielt darauf ab, eine Technologie zu entwickeln, mit der man künftig Materialien aus Mondregolith herstellen können soll. Das In-situ-Ressourcennutzungs-MoonFibre EXperiment ist das erste Experiment, das zeigen soll, dass das Spinnen von Fasern in der Schwerelosigkeit möglich ist. Dabei sollen die optimalen Spinnparameter bestimmt und die mechanischen Eigenschaften der erzeugten Fasern mit unter Schwerkraft hergestellten Kontrollproben verglichen werden. Die Ergebnisse dieses Experiments sind ein wichtiger Beitrag zur Entwicklung künftiger Faserspinnanlagen auf dem Mond, um damit zu einer zukünftigen Besiedlung des Mondes beizutragen.

Mit dem Thema Mond beschäftigt sich auch das Team µMoon (Verification and Simulation of Enceladus‘ Plume Models) der Aachen University of Applied Sciences. Der Saturnmond Enceladus wurde als Kandidat für die Suche nach Leben und dessen Entwicklung sowie für die Rolle von flüssigem Wasser identifiziert. In der Nähe seines Südpols wurden an der Oberfläche „Plumes“ beobachtet, die wie kalte Geysire regelmäßig Gasmoleküle und Eispartikel ausspucken, die sich der Anziehungskraft von Enceladus entziehen und die äußeren Ringe des Saturns bilden. µMoon soll diese Geysire unter Weltraumbedingungen mit einem Experimentmodul nachbilden. Dazu wurde eine Düse mit einer eisähnlichen Oberfläche und einem darunter liegenden Wasserreservoir entwickelt, um die Eisspalten auf Enceladus zu simulieren. Durch Messungen von Plume-Austritten aus einer Wasserzusammensetzung, die der von Enceladus ähneln soll, wird diese realistische Nachbildung die aktuellen Hypothesen über die Mechanismen von Eismond-Plumes im Modellversuch überprüfen.

Das schwedische Team B2D2 (Bistable Boom Dynamic Deployment) des Royal Institute of Technology möchte mit seinem Experiment zeigen, dass qualitativ hochwertige Messungen des Erdmagnetfeldes von einer CubeSat-Plattform aus möglich sind, wobei ein selbstausfahrender Ausleger mit zwei Magnetometern verwendet wird. Dafür wird eine Free Falling Unit (FFU) von der REXUS-Rakete abgeworfen. Die Demonstration des Einsatzes des Auslegers soll dazu beitragen, ihn für weitere Forschungen und künftige Weltraummissionen zu qualifizieren.

Team ASTER (Attitude Stabilized Free Falling Experiment) der Luleå University of Technology in Schweden zielt darauf ab, ein leistungsfähiges, kostengünstiges und einfach zu integrierendes Lageregelungssystem für frei fallende Experimente zu entwickeln, die von Höhenforschungsraketen abgeworfen werden. Drei elektrisch angetriebene Reaktionsräder sollen dabei die frei fallende Einheit in drei Achsen in einer Umgebung mit reduzierter Schwerkraft stabilisieren und ausrichten.

REXUS und BEXUS: ein Programm für den wissenschaftlichen Nachwuchs
Das deutsch-schwedische Programm REXUS/BEXUS (Raketen- /Ballon-Experimente für Universitäts-Studenten) ermöglicht Studierenden, eigene praktische Erfahrungen bei der Vorbereitung und Durchführung von Raumfahrtprojekten zu gewinnen. Der nächste Aufruf für Experiment-Vorschläge wird voraussichtlich Mitte 2023 veröffentlicht. Jeweils die Hälfte der Raketen- und Ballon-Nutzlasten stehen Studierenden deutscher Universitäten und Hochschulen zur Verfügung. Die schwedische Raumfahrtagentur SNSA hat den schwedischen Anteil für Studierende der übrigen Mitgliedsstaaten der Europäischen Weltraumorganisation ESA geöffnet.

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• Höhenforschungsraketen

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Quelle: DLR.

Das deutsch-schwedische REXUS/BEXUS-Programm (Rocket and Balloon Experiments for University Students) geht in die nächste Runde: Ab sofort können sich Studierende von deutschen Hochschulen mit ihren Experimentideen für wissenschaftliche Untersuchungen auf Forschungsraketen und -ballonen bewerben. „Das Programm richtet sich an Studierende aus den Natur- oder Ingenieurwissenschaften mit einer tollen Idee für ihr eigenes Weltraumexperiment“, so REXUS/BEXUS-Programmleiter Dr. Michael Becker vom Raumfahrtmanagement des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR). Höhepunkt des Programms ist der Start des Experiments auf einem Stratosphärenballon (BEXUS) oder einer Höhenforschungsrakete (REXUS) vom Raumfahrtzentrum Esrange bei Kiruna in Nordschweden.

Anmeldefrist bis zum 13. Oktober 2020
Bis zum 13. Oktober 2020 können sich Studierende beim DLR um die Teilnahme am REXUS/BEXUS-Programm bewerben. Gesucht werden Experimentideen aus verschiedenen Disziplinen, wie etwa der Satellitenkommunikation, der Forschung unter Weltraumbedingungen, oder der Atmosphärenphysik. Die ausgewählten Teams erhalten eine Einladung zur Trainingswoche und werden dort die anderen europäischen Teams, sowie das technische und organisatorische Umfeld für Raketen- und Ballonflüge kennenlernen.

Während des Programms durchlaufen die Teilnehmer den kompletten Zyklus eines Raumfahrtprojekts, also Entwurf, Bau und Test der Experimente. „Viele Studierende nutzen die Teilnahme am REXUS/BEXUS-Programm für ihre Bachelor-, Master- oder Doktorarbeit“, berichtet Dr. Becker. „Die praktischen Erfahrungen, die sie dabei sammeln können, sind eine gute Vorbereitung und helfen beim Einstieg in das spätere Berufsleben.“ Im Verlauf der maximal anderthalbjährigen Projektphase werden die Teams von REXUS/BEXUS-Ingenieuren betreut und unterstützt.

Informationen zur Bewerbung sowie die Formulare für Anmeldung und Experimentvorschlag sind auf der REXUS/BEXUS-Webseite des DLR Raumfahrtmanagements und auf der REXUS/BEXUS-Projektwebseite zu finden.

Das REXUS/BEXUS-Programm
Das deutsch-schwedische Programm REXUS/BEXUS ermöglicht Studierenden, eigene praktische Erfahrungen bei der Vorbereitung und Durchführung von Raumfahrtprojekten zu gewinnen. Jeweils die Hälfte der Raketen- und Ballon-Nutzlasten stehen Studenten deutscher Universitäten und Hochschulen zur Verfügung. Die schwedische Raumfahrtagentur SNSA hat den schwedischen Anteil für Studierende der übrigen Mitgliedsstaaten der Europäischen Weltraumorganisation ESA geöffnet.

Auf deutscher Seite erfolgt die Projektleitung mit der Betreuung der Experimente durch das Zentrum für angewandte Raumfahrttechnologie und Mikrogravitation (ZARM) in Bremen. Die Flugkampagnen führt EuroLaunch durch, ein Joint Venture der Mobilen Raketenbasis des DLR (MORABA), die für die Bereitstellung der Raketensysteme zuständig ist, und des Esrange Space Centers des schwedischen Raumfahrtunternehmens SSC, das über die Startinfrastruktur verfügt. Die Programmleitung liegt beim DLR Raumfahrtmanagement in Bonn.

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• Hoehenforschungsraketen

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Quelle: DLR.

24. Oktober 2019 – Junge Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler wollen den Geheimnissen der Atmosphäre und der Planetenbildung auf die Spur kommen: Am 23. Oktober 2019 startete um 6:33 Uhr mitteleuropäischer Sommerzeit der Stratosphärenballon BEXUS 29 mit Experimenten von Studierendenteams aus mehreren europäischen Ländern vom Raumfahrtzentrum Esrange in Nordschweden. Bei seinem dreistündigen Flug erreichte er eine Höhe von 26 Kilometern. Bereits am 25. Oktober soll mit BEXUS 28 der zweite Ballon der Kampagne folgen. Vier der insgesamt neun Studierendenteams der BEXUS-Mission des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) und der schwedischen Raumfahrtbehörde SNSA stammen von deutschen Hochschulen.

BEXUS 29: Atmosphärenphysik und Planetenforschung
Das Team TANOS (Thermal Atmospheric Neutron Observation System) untersuchte den Fluss von thermalen Neutronen in der Atmosphäre. Die Studierenden der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel entwickelten dafür einen Detektor auf Basis einer Gadoliniumfolie, mit der man den Fluss thermaler Neutronen in der Atmosphäre messen kann. Bisher gibt es nur wenige Verfahren, die es ermöglichen, thermale Neutronen zu messen. Diese entstehen durch Interaktion von kosmischer Strahlung mit Partikeln in der Atmosphäre als sogenannte sekundäre Neutronen. Diese Neutronen sind relativ langsam, weisen eine geringe Energie auf und lassen sich vor allem in der Stratosphäre in einer Höhe von 20 Kilometern finden.

Das Experiment IROCS (Influence of Radiation On Charged Spheres) ging der Frage nach, wie sich aus interstellarem Staub ein Planet bilden kann. Es konzentrierte sich dabei auf die physikalischen Prozesse, die bei Teilchen mit einer Größe im Zentimeter- bis Dezimeterbereich für deren Zusammenklumpen (Aggregation) verantwortlich sind. Das Team der Universität Duisburg-Essen entwickelte das Experiment, um solche geladenen Teilchen und deren Aggregation in der Stratosphäre zu untersuchen. In Schwerelosigkeitsexperimenten auf der Internationalen Raumstation ISS und im Fallturm hatten die Nachwuchswissenschaftler bereits Partikel und deren Ladung nach Kollisionen analysiert. Mit dem Experiment IROCS betrachten die Sutdierenden nun den Einfluss der kosmischen Strahlung auf die Ladung und damit die Aggregation von kollisionsbedingten, geladenen Partikeln während des Fluges in Abhängigkeit von der Flughöhe. Die Nachwuchswissenschaftlerinnen und -wissenschaftler erhoffen sich dadurch ein besseres Verständnis der Enstehung von Planeten.

Mit an Bord von BEXUS 29 war auch das Experiment des Teams SHADE (SDR Helix Antenna Deployment Experiment) der Universität Thessaloniki aus Griechenland, das einen Entfaltungs- und Anzeigemechanismus für eine Helix-Antenne für die Satellitenkommunikation testete. Das Team R2C2 der Luleå University of Technology in Schweden wollte mehr darüber erfahren, was die Radartechnologie und spezielle Materialien für die Navigation von Höhenforschungsballons leisten können.

Experimente für die Atmosphären- und Klimaforschung auf BEXUS 28
Am 25. Oktober soll mit BEXUS 28 der zweite Forschungsballon der Kampagne starten. Mit dabei sind die Experimente von zwei Studierendenteams der Technischen Universität Dresden.

Das Team Gamma-Volantis der Technischen Universität Dresden will unter realen Bedingungen neuartige miniaturisierte Sensoren für Ozon und relative Luftfeuchte während des Flugs in der Stratosphäre testen. Während der Mission wird die Zusammensetzungen von verschiedenen Schichten der Atmosphäre gemessen. Ziel ist es, die dynamische Ozonverteilung in der Atmosphäre besser überwachen zu können, die einen großen Einfluss auf das Klima der Erde hat. Außerdem können solche Ozonsensoren in der Medizin und der Ozonüberwachung verwendet werden.

Das Team OOXYGEN (Organic Oxygen Sensor Reference Experiment), ebenfalls von der TU Dresden, konzentriert sich mit seinem Experiment auf die Messung und damit die detaillierte Beobachtung von Sauerstoff in der Atmosphäre. Während des Fluges wird die Sauerstoffkonzentration gemessen und ein sogenanntes Konzentrationsprofil erstellt. Der hierfür verwendete neuartige Sensor ist einfacher und kostengünstiger und daher auch interessant für technische Anwendungen wie bei Verbrennungsprozessen in Automobilen oder in Kraftwerken.

Das Team DESTINY (Detection of Earthquakes through a Stratospheric Infrasound study) der École Polytechnique in Frankreich untersucht mittels Infraschallmessung seismische Vorgänge der Erde in der Stratosphäre. Von der Luleå University of Technology in Schweden testet das Team IRISC (InfraRed Imaging of astronomical targets with a Stabilized Camera) ein Nahinfrarot-Teleskop für astronomische Messungen mit Statosphärenballons.

REXUS/BEXUS ermöglicht Studierenden die Forschung unter Weltraumbedingungen
Das deutsch-schwedische Programm REXUS/BEXUS (Raketen-/Ballon-Experimente für Universitäts-Studenten) ermöglicht Studierenden, eigene praktische Erfahrungen bei der Vorbereitung und Durchführung von Raumfahrtprojekten zu gewinnen. Jeweils die Hälfte der Raketen- und Ballon-Nutzlasten stehen Studenten deutscher Universitäten und Hochschulen zur Verfügung. Die schwedische Raumfahrtagentur SNSA hat den schwedischen Anteil für Studierende der übrigen Mitgliedsstaaten der Europäischen Weltraumorganisation ESA geöffnet.

Jeweils die Hälfte der Ballon-Nutzlasten steht für Experimente von Studierenden deutscher Universitäten und Hochschulen zur Verfügung. Die schwedische Raumfahrtagentur SNSA hat ihren Anteil auch für Studierende der übrigen ESA-Mitgliedsstaaten geöffnet. Die deutschen Studententeams erhalten technische und logistische Unterstützung vom Zentrum für Angewandte Raumfahrttechnik und Mikrogravitation (ZARM) in Bremen. Die Flüge werden von EuroLaunch, einem Joint Venture der Mobilen Raketenbasis des DLR (MORABA) und dem Esrange Space Center des schwedischen Raumfahrtunternehmens SSC, durchgeführt.

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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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