Quelle: TU Berlin.

Die geheimnisvolle dunkle Seite des Mondes ist von der Erde aus nie zu sehen. Hinter dem Mond ist keine direkte Kommunikation mehr mit der Erde möglich. Eindrucksvoll waren die spannenden Minuten, als 1968 der Kontakt zu den Astronauten der Apollo-Mission bei der Mondumrundung abriss. Doch diese und andere Regionen des Erdtrabanten sind nicht nur geologisch und astronomisch interessant, sondern auch wirtschaftlich. Studierende des Masterstudiengangs „Master of Space Engineering“ (MSE) der TU Berlin haben im Rahmen des IGLUNA 2020-Projekts und der Initiative „ESA Lab@“ einen Demonstrator für ein Kommunikationssystem entwickelt, das auch Zugang zu diesen Regionen bieten soll. Vom 10. bis 19. Juli 2020 präsentieren sie als eines von fünfzehn von der ESA ausgewählten internationalen Teams ihre Ideen. Ursprünglich war geplant, in den Schweizer Alpen eine echte Weltraumbasis als Testumgebung für den Praxistest der studentischen Innovationen aufzubauen. Coronabedingt wird die Demonstration nun virtuell mit interaktiven Livepräsentationen stattfinden.

„Hinter dem IGLUNA-Projekt steckt das Ziel, Roboter, Maschinen und Infrastrukturen zu entwickeln und zu testen, die auf dem Mond, dem Mars oder unter anderen extremen Bedingungen eingesetzt werden können, um das Leben von Menschen dort zu ermöglichen“, erklärt TU-Teamleiter Mayank. Zusammen mit Johannes Schumacher startete er 2018 während des Hackathons „Act in Space“, der an der TU Berlin durchgeführt wurde, das „Celestial“-Projekt. Darin sollten Relais für die Übertragung von Daten bevorstehender Mondmissionen entwickelt werden. 2019 war der erste Prototyp fertig und das Team erfolgreich bei der Bewerbung um die Teilnahme an dem begehrten IGLUNA 2020-Projekt der ESA. „Mit der Teilnahme am IGLUNA 2020-Projekt, bietet sich uns die Chance, die Möglichkeiten unsere Technologie einem relevanten Fachpublikum vorzustellen“, ergänzt Johannes Schumacher. „Das Projekt wird von Experten aus ESA, Industrie und Wissenschaft betreut und bietet so eine Plattform für die Entwicklung von Technologien mit potenziellen kommerziellen Anwendungen.“

Das „Celestial“-Projekt – Kommunikation im Weltraum

„Wenn der Weltraum das neue Internet ist, dann ist der Mond das Modem“, so die Vision des „Celestial“-Gründers Mayank. Monatelang hatte das Team darauf hingefiebert, in diesem Juli in mehr als 2000 Metern Höhe auf dem schweizerischen Pilatus-Bergmassiv hoch über Luzern ihr innovatives Kommunikationssystem für den Weltraum vorzustellen. Es handelt sich um ein miniaturisiertes Kommunikationssystem, das auf der SDR-Technologie (Software Defined Radio) basiert. Diese ist sowohl auf der Erde als auch im Weltraum anwendbar, da sie zum Beispiel zur Änderung der Betriebsfrequenzen ferngesteuert werden kann und so bei Weltraummissionen zusätzlichen Gestaltungsspielraum bietet. Für die Signalübertragung werden zudem vom Celestial-Team entwickelte Antennen integriert, die einen hohen Verstärkungsfaktor bieten. Mit der erfolgreichen Demonstration dieser Antennen sollen zukünftig noch leistungsstärkere Varianten mittels Additiver Fertigung realisiert werden.

Das „Celestial“-Projekt hat bereits sowohl in der Industrie als auch im akademischen Bereich große Anerkennung gefunden. Renommierte Industriepartner wie OHB, ST Engineering, die Initiative für industrielle Innovatoren, Spaceit, Planetary Transportation Systems und Rohde & Schwartz sind involviert, die sowohl ingenieurtechnischen Support als auch Entwicklungs-, Finanz- und Testunterstützung bieten. Von akademischer Seite wird das Projekt von TU-Professor Dr. Klaus Brieß, Fachgebiet Raumfahrttechnik, betreut sowie von den Wissenschaftlern Dr. Zizung Yoon, Dipl.-Ing. Cem Avsar und Manuel Ortega, M. Eng. Das Fachgebiet beschäftigt sich mit der Erforschung und Entwicklung von Kleinsatelliten und verfügt über ein eigenes Missions-Kontroll-Zentrum. Mit 21 ge­star­te­ten Klein­sa­tel­li­ten, sogenannten Pico-Satelliten, die ge­mein­sam mit Stu­dierenden ent­wickelt und ge­baut wur­den, und wei­te­ren, die der­zeit ent­wickelt wer­den, zählt die TU Berlin zu den auf dem Ge­biet der Pico-Satellitentechnik zu den füh­ren­den Uni­ver­si­tä­ten der Welt.

Interaktive Präsentationen per Live-Stream

Da die 130 teilnehmenden Studierenden auch aus Ländern wie den USA stammen, ist der ursprüngliche Praxistest auf dem Pilatus und im Verkehrshaus des Swiss Space Center in Luzern aufgrund der aktuellen Einreisebestimmungen und Hygiene-Regeln nicht durchführbar. Die interaktiven Präsentationen der Teams, die vom 10. bis 19. Juli 2020 stattfinden, werden jedoch per Live-Stream öffentlich verfügbar sein.

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Quelle: Swiss Space Center.

Vom 10. bis 19. Juli 2020 werden die 15 internationalen Studententeams ihre Projekte zum Thema „Ein ferngesteuertes Weltraumhabitat“ in virtuellem Format präsentieren. Die Forschungskampagne hätte ursprünglich in Luzern stattfinden sollen. Aufgrund der gegenwärtigen Covid-19-Krise musste das original Format verändert werden, und wurde statt dessen in eine Online-Version umgewandelt.

Um die Projekte erfolgreich abschließen zu können, richtet das Swiss Space Center stattdessen innerhalb des gleichen Zeitrahmens eine virtuelle Forschungskampagne ein, um die Projekttests zu unterstützen, das Engagement der Teams im vergangenen akademischen Jahr ins Rampenlicht zu bringen, Weltraumexperten für öffentliche Präsentationen einzuladen und die Ergebnisse vom ganzen Projekt weltweit zugänglich zu machen.

Die virtuelle Forschungskampagne wird aus verschiedenen Arten von Online-Veranstaltungen bestehen: Einweihungsfeier, Shows von Studentenprojekten, Präsentationen von Gästen, Preisverleihung und Abschlussfeier. Jan Wörner, Generaldirektor der Europäischen Weltraumorganisation (ESA), wird am 10. Juli die virtuelle Forschungskampagne offiziell eröffnen. Über sechs Tagen (10. bis 16. Juli) wird jedes Team sein Projekt in einem einstündigen Online-Vortrag präsentieren. Während dieser Live-Events kann die breite Öffentlichkeit über einen Online-Bereich mit Fragen und Antworten mit den Teams und Experten interagieren. Im Rahmen des «Space Awards» werden die drei Teams, die die größte Motivation und das größte Engagement gezeigt haben, die Möglichkeit kriegen, ihr Projekt exklusiv Jan Wörner vorstellen zu können. Das vorläufige Programm der Virtual Field Campaign ist online verfügbar und die Livestream-Plattformen werden in Kürze definiert.

Außerdem wird das Swiss Space Center die weitere Entwicklung von IGLUNA unterstützen, indem es die Vorbereitungen für IGLUNA 2020/2021 startet. Der Aufruf zur Einreichung von Projekten wird vom 15. Mai bis 30. Juni 2020 auf der Open Space Innovation Plattform (OSIP) der ESA geöffnet sein. Die ausgewählten Studentenprojekte beginnen im September dieses Jahres und enden im Juli 2021 bei einer Forschungskampagne in Luzern, im VERKEHRSHAUS und auf dem Pilatus.

Über IGLUNA
Das vom Swiss Spacer Center koordinierte Projekt IGLUNA, welches ein ESA_Lab@CH Projekt darstellt, ermöglicht 15 Schülerteams eine aktive Beteiligung an einer internationalen Vision für die Raumfahrt: ein ferngesteuertes Weltraumhabitat. Während einem Jahr sammeln mehr als 130 Studierende aus 10 Ländern ihr Wissen, um Technologien für einen Lebensraum unter einer extremen Umgebung zu entwerfen, zu bauen und zu testen.

Beteiligte Länder: Schweiz, Belgien, Italien, Polen, USA, Deutschland, Griechenland, Estland, Großbritannien und Rumänien.

Über das Swiss Space Center
Das Swiss Space Center ist eine nationale Einrichtung mit Büros in den Eidgenössischen Technischen Hochschulen ETH Zürich und EPFL. Das Swiss Space Center trägt zur Umsetzung der Schweizerischen Raumfahrtpolitik bei. Sie bietet einen Dienst zur Unterstützung von akademischen Einrichtungen, Forschungs- und Technologieorganisationen und der Industrie beim Zugang zu Raumfahrtmissionen und verwandten Anwendungen und fördert die Interaktion zwischen diesen Interessengruppen.

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• ESA

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Quelle: Swiss Space Center.

Dieses Studienjahr entwickeln 15 internationale Studententeams ihre Technologien zum Thema Leben im Weltraum mit dem Ziel, ihre Projekte im Juli 2020 ferngesteuert vom VERKEHRSHAUS aus zu testen. Dieses interuniversitäre Projekt folgt auf die erste IGLUNA Ausgabe, die im vergangenen Sommer in Zermatt erfolgreich abgeschlossen wurde.

IGLUNA bringt weiterhin StudentInnen aus der ganzen Welt zusammen, um gemeinsam an einem interdisziplinären Projekt zu arbeiten. Nachdem IGLUNA 2019 erfolgreich bis zu einer Testkampagne im Gletscher bei Zermatt im vergangenen Juni geführt wurde, hat sich die Europäische Weltraumorganisation ESA entschieden, diese Initiative erneut zu unterstützen.

Fünfzehn Teams aus zehn Ländern wurden für die Durchführung dieser Mission ausgewählt. Der Schwerpunkt liegt dieses Jahr auf der Entwicklung von Technologien, die für das Leben unter extremen Lebensbedingungen (wie auf anderen Himmelskörpern oder auf der Erde) nötig sind – neu mit der Herausforderung, die Module fernzusteuern wie in einer richtigen Weltraummissionen. Nach dem Aufbau der Module auf einem Berg bei Luzern werden die Studierenden ihre Experimente vom VERKEHRSHAUS aus betreiben und durchführen, mit begrenztem Zugang zum Testgebiet.

Die StudentInnen kommen aus unterschiedlichen Studienrichtungen und werden sechs Forschungsthemen abdecken. Mehrere Teams arbeiten an den Lebenserhaltungssystemen wie z.B. die Nahrungsmittelproduktion, Wassergewinnung und Wiederaufbereitung, während andere die Struktur der Behausung entwickeln. Die weiteren Teams kümmern sich um die Wohlbefinden der BewohnerInnen, das Kommunikationssystem und das Energiemanagement. Nicht zuletzt werden einige Studierende die Gelegenheit dieses extremem Umfelds nutzen, um wissenschaftliche Experimente durchzuführen.

Vom 11. bis 13. September haben sich die Teams auf dem Campus der EPFL in Lausanne getroffen, um ihre Projekte zu starten und gemeinsam an der Feldkampagne vom Juli 2020 zu arbeiten. So wird beispielsweise ein Team Fasern für Textilien und Baustrukturen aus dem Gestein herstellen, damit andere diese dann vor Ort als Baumaterial verwenden können. Durch diese Zusammenarbeit, das gemeinsame Nachhaltigkeitsziel, die technologische Herausforderung und die Fernsteuerung zielt IGLUNA darauf, die Studierenden mit der Vielfalt und den Einschränkungen von Raumfahrtprojekten und deren terrestrischen Anwendungen vertraut zu machen.

Ausgewählte Institutionen

• MELiSSA Foundation, Belgien
• Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne EPFL, Schweiz
• Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften ZHAW, Schweiz
• Sapienza Università di Roma, Italien
• Warsaw University of Technology, Polen
• Massachusetts Institute of Technology MIT, USA
• Brandenburgische Technische Universität Cottbus BTU, Deutschland
• RWTH Aachen, Deutschland
• Windesheim University of Applied Sciences, Niederlande
• Politecnico Milano, Italien
• Technische Universität Berlin TU, Deutschland
• Tallinn University of Technology, Estland
• Aristotle University of Thessaloniki, Griechenland
• Universität Bern, Schweiz
• University of Strathclyde, Vereinigtes Königreich

Über IGLUNA
Das vom Swiss Spacer Center koordinierte Projekt IGLUNA, welches ein ESA_Lab@CH Projekt darstellt, ermöglicht Studierenden eine aktive Beteiligung an einer internationalen Vision für die Raumfahrt: ein ferngesteuertes Weltraumhabitat. Während einem Jahr sammeln 15 Schülerteams aus verschiedenen Studienrichtungen, um Technologien für einen Lebensraum unter einer extremen Umgebung zu entwerfen, zu bauen und zu testen.

Über das Swiss Space Center
Das Swiss Space Center ist eine nationale Einrichtung mit Büros in den Eidgenössischen Technischen Hochschulen ETH Zürich und EPFL. Das Swiss Space Center trägt zur Umsetzung der Schweizerischen Raumfahrtpolitik bei. Sie bietet einen Dienst zur Unterstützung von akademischen Einrichtungen, Forschungs- und Technologieorganisationen und der Industrie beim Zugang zu Raumfahrtmissionen und verwandten Anwendungen und fördert die Interaktion zwischen diesen Interessengruppen.

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Quelle: Swiss Space Center.

20 Studenten-Teams befassen sich mit der Frage, wie Menschen in einer extremen Umgebung wie auf dem Mond überleben können. Im Rahmen des Projektes IGLUNA entwarfen die Teams ihre Prototypen im Herbstsemester 2018, die sie nun im Frühjahressemeter 2019 realisieren. Diese Module werden während einer Feldkampagne in der Gletscherhöhle des Klein Matterhorns und einer Ausstellung im Dorfzentrum von Zermatt in der Schweiz, vor den Augen der Touristen zusammengeführt.

Die Studententeams erarbeiteten Entwürfe von Modulen, die für das Leben in einem Habitat im Eis unter der Oberfläche des Mondes konzipiert wurden. Diese Ideen wurden bei der Halbzeitveranstaltung, die im Januar am CERN in Genf stattfand, fixiert. In den nächsten zwei Monaten bauen die Projektteams ihre Prototypen zusammen und liefern sie bis Juni nach Zermatt, um diese raumfahrtbezogene Mission zu starten. Dabei stellen sie sich unter anderem der Herausforderung, dass die Elemente in die Gondel sowie einen Lift passen müssen, um zur Eisgrotte zu gelangen. Während der Feldkampagne treffen die Elemente aufeinander: Die Studenten bauen das Habitat, testen ihre Ausrüstung und präsentieren ihre Projekte nicht nur den Experten sondern auch der breiten Öffentlichkeit.

Die Eishöhle befindet sich in einer Höhe von 3.883 Metern über Meer, im Inneren des Gletschers, 15 Meter unter der Gletscheroberfläche mit einer Raumtemperatur von -4°C. In dieser extremen Umgebung werden die Studenten das Habitat aufbauen und ihre Prototypen testen. Zusätzlich werden sie ihre Ausrüstung auch außerhalb der Eishöhle auf der Oberfläche des Gletschers des Klein Matterhorns testen. Parallel dazu werden die Studierenden in Zermatt in der Kunstgalerie des Backstage Hotel Vernissage eine Ausstellung zum Thema IGLUNA und das Leben auf dem Mond einrichten. Die Feldkampagne ist öffentlich zugänglich und es werden zu diesem Anlass noch weitere Veranstaltungen in Zermatt geplant.

IGLUNA besteht aus den folgenden Projekten, die bei der Feldkampagne vom 17. Juni bis 3. Juli 2019 anwesend sein werden:

#1 Bauroboter (CHIRON) – ETH Zürich, Schweiz
Ein Robotersystem mit einem autonomen Roboterarm, der über austauschbare Werkzeuge verfügt, um Eisblöcke auszusägen und mit diesen eine Wand zu errichten.

#2 Intelligentes abfallbasiertes landwirtschaftliches Anbausystem (SWAG-System) – ZHAW, Schweiz
Optimiertes, geschlossenes Anbausystem für ein Mondhabitat, welches lediglich menschliche Abfallstoffe als Dünger verwendet und ein hydroponisches und mondgesteinbasiertes System beinhaltet.

#3 Die Innovative Soziokinetische Analyse für Lebensräume in extremen Umgebungen (ISA) – EPFL, Schweiz
Ortung mehrerer Personen in einer Mehrkamera-Umgebung durch eine Algorithmusanalyse, um den Zusammenhang zwischen sozialem Verhalten und der gebauten Umwelt herzustellen.

#4 Algen-Bioreaktor – HSLU, Schweiz
Bioreaktor zur Algenzucht und Sauerstoffproduktion.

#5 GrowbotHub – Universität von Lausanne und EPFL, Schweiz
Automatisierte Struktur, die das hydroponische System von Team 2 (SWAG) beherbergt.

#6 Lebensraumkonzept im Mondlavaröhren (MOONY) – Politecnico di Milano, Italien
Gestaltung des Mondhabitats, bei dem die Umwelt und verschiedene Einrichtungen darauf abzielen, die besten psycho-physiologischen Bedingungen für die Bewohner zu schaffen.

#7 Ziegel Bogenstruktur für geniales Bauen (BASIC) – EPFL, Schweiz
Design für die Architektur des Habitats sowie Layoutkoordination unter Verwendung einer erweiterbaren Bogenstruktur aus Holz und XPS-Sandwichplatten für den Aufbau der Habitatsstruktur.

#8 Schürfroboter mit Navigationsführung in kalter Umgebung – Universität Politehnica in Bukarest, Rumänien
Roboter mit der Fähigkeit, im Eis zu navigieren und sich seinen eigenen Weg zu bohren.

#9 Demonstrator für die Sauerstoffproduktion (DOP) – Universität Politehnica in Bukarest, Rumänien
Demonstrator zur gasförmigen Wasserstoff- und Sauerstofferzeugung durch Wasserelektrolyse.

#10.1 CircaDia – Technische Universität in Tallinn, Estland
Überwachung der menschlichen Gesundheit durch Zeitmanagement mittels Kreislauf- und Ermüdungsanalyse.

#10.2 LunAva – Technische Universität in Tallinn, Estland
Avatar, der als Mission Control funktioniert und die Astronauten bei der Verwaltung der Humanressourcen und der Informationskommunikation im Weltraum unterstützt.

#11 Intelligente Überwachung – Technische Universität in Tallinn, Estland
Intelligentes regelbasiertes Analysesystem, das Entscheidungen über unvollständige Messdaten begründen und treffen kann.

#12 Aachener Modulares Planeten-Explorationssystem (AMPEX) – RWTH Aachen Universität, Deutschland
Experimentierbox auf Basis der iBOSS-Technik mit einer Eiskernbohrmaschine und einem entsprechenden Handhabungssystem.

#13 Kybernetische Gefährtenpflanzen zur Minderung unzureichender Wechselwirkungen mit der Natur (CYCLAMINA) – Technische Universität von Kreta und Athen, Griechenland
Pflanzen-Computer-Schnittstelle, die eine typische Pflanze durch Klang, und/oder Bewegung und/oder Pseudo-Entscheidungen erweitert, wobei die elektrophysiologischen Signale der Pflanze als Input verwendet werden.

#14 Führung und Ortung von Astronauten, die in harter Umgebung zusammenarbeiten (GLACiER) – Technische Universität in Warschau, Polen
Kommunikation zwischen Habitat und Astronauten zur Lokalisierung der Astronauten außerhalb des Habitats in Echtzeit unter Verwendung von Funkmodulen.

#15 VU Wissenschafts-Experiment (VUSE) – VU Amsterdam, Niederlande
Wissenschaftliche Plattform für geologische, astrobiologische und glaziale Forschung mit Schwerpunkt auf der Analyse von Eiskernen.

#16 Intelligentes Eislabor – VU Amsterdam und ILEWG, Niederlande
Arbeitsstation und Betriebsprotokolle zur Analyse von Eisproben, in Zusammenarbeit mit Kunstwissenschaftlern zur Visualisierung wissenschaftlicher Daten und zur Öffentlichkeitsarbeit.

#17 3D-Laserschockstrahlen einer Hochleistungseissäge (Hephaestus) – EPFL, Schweiz
Additiv hergestellte Hochleistungseissäge verstärkt durch den Einsatz der 3D – Laser Shock Peening Technik.

#18 Entwurf eines Stromversorgungssystems für ein Mondhabitat (MPS) – Universität von Strathclyde, UK
Systementwurf zur Erzeugung, Speicherung, Verteilung und Steuerung der Energieversorgung.

#19 Virtual Reality 3D Modell – EPFL, Schweiz
Mars/Lunar-Basismodell mit interaktiver VR-Umgebung sowie Darstellung von Innenräumen.

#20.1 Mond-Übungs- und Aktivitätsplattform (LEAP) – Technische Universität in Tallinn, Estland
Design eines physischen Trainings durch eine gespielte physische Routinerfahrung.

#20.2 Ganzheitliche Fitness auf dem Mond (HLF) – Technische Universität in Tallinn, Estland
Multifunktionales und modulares Design des Trainingsbereichs.

IGLUNA ist als Demonstrator-Pilotprojekt darauf ausgerichtet, die ESA_Lab Initiative zu unterstützen und zu fördern. Die Erfahrungen aus IGLUNA werden bei der Umsetzung zukünftiger ESA_Labs helfen. Das Swiss Space Center koordiniert das Projekt, die Veranstaltungen und die wichtigsten Aktivitäten des System Engineerings und wird vom Swiss Space Office des Staatssekretariats für Bildung, Forschung und Innovation SBFI und der Europäischen Weltraumorganisation ESA unterstützt.

Das Swiss Space Center ist eine nationale Einrichtung mit Büros in den Eidgenössischen Technischen Hochschulen ETH und EPFL. Das Swiss Space Center trägt zur Umsetzung der Schweizerischen Raumfahrtpolitik bei. Sie bietet einen Dienst zur Unterstützung von akademischen Einrichtungen, Forschungs- und Technologieorganisationen und der Industrie beim Zugang zu Raumfahrtmissionen und verwandten Anwendungen und fördert die Interaktion zwischen diesen Interessengruppen.

Das Swiss Space Center hat 23 Mitarbeiter, darunter den Professor und ehemaligen ESA-Astronauten Claude Nicollier, sowie drei Doktoranden und fünf nationale Praktikanten an mehreren Standorten der Europäischen Weltraumorganisation ESA.

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