Quelle: Technische Universität München 2. September 2024.

2. September 2024 – Der Mond ist staubig und kahl. Der vertraute Heimatplanet Erde liegt rund 360.000 km entfernt, die Gravitationskraft ist nur ein Sechstel der Erdanziehung und es herrscht absolute Luftleere. Wie besiedelt und bewirtschaftet man eine solche Umgebung? Mit dieser Herausforderung haben sich 42 talentierte Studierende und junge Berufstätige aus 21 Ländern eine Woche lang auf dem Space Station Design Workshop (SSDW) an der Technischen Universität München (TUM) am Raumfahrtcampus Ottobrunn auseinandergesetzt.

Vor über 50 Jahren hat ein Mensch das letzte Mal den Mond betreten. Lange nach der letzten Apollo-Mission im Jahr 1972 hat ein neues Wettrennen um bemannte Missionen zum Mond begonnen. Nicht nur die NASA und ESA, sondern auch die Raumfahrtagenturen aus Russland, China und Indien sowie private Unternehmen wollen zum Mond. Schon heute ist von Plänen über die Besiedlung des Erdtrabanten zu lesen. Eines Tages soll er als „Hub“ und Zwischenstation für weite Reisen in die Tiefen des Weltraums dienen.

Zwei Teams, ein Wettbewerb
Doch wie überlebt man bei Temperaturen zwischen plus 120 und minus 230 Grad Celsius? Woher kommen die lebensnotwendige Atemluft und das Trinkwasser? Was passiert mit den menschlichen Ausscheidungen und kann man auf dem Mond auch Videos streamen?

Mit diesen und vielen weiteren Fragen und Herausforderungen haben sich die 42 Teilnehmenden des SSDW 2024, der vom 24. bis 30. August 2024 stattfand, beschäftigt. Eine Woche lang und oft bis tief in die Nacht grübelten die Teilnehmenden aufgeteilt in „Team Weiß“ und „Team Blau“ über diese Fragen. Die Aufgabenstellung? Nichts Geringeres als die Entwicklung eines umfassenden Infrastruktur-Netzwerks für die Bewirtschaftung des Mondes bis zum Jahr 2050, das bis 2070 vollständig betriebsbereit sein soll.

WLAN und medizinische Versorgung
Das kleine Dorf auf dem Mond soll alles haben, was man zum Überleben braucht. Darüber hinaus soll die Siedlung perspektivisch wirtschaftlich rentabel sein. Die Teams tüftelten am Strahlenschutz der Unterkünfte, überlegten wie viele unbemannte Rover es zur Erkundung braucht und ob die bemannten Fahrzeuge mit einer Druckkabine ausgestattet werden sollten oder die Raumfahrenden doch lieber im sperrigen Raumanzug unterwegs sind. Bei der Besprechung der vorläufigen Präsentationen gaben die beratenden Experten und Expertinnen zu bedenken, ob die notwendige Kommunikation über WLAN in den Unterkünften aus Aluminium noch funktionieren und ob zwei medizinische Einrichtungen für perspektivisch 75 dauerhaft angesiedelte Astronautinnen und Astronauten ausreichen würden.

Große Herausforderungen lauern nicht nur bei den lebenserhaltenden Maßnahmen, der Technik und Kommunikation, sondern auch bei der Wertschöpfung. Schließlich soll die Besiedlung nicht nur Geld kosten, sondern als Zwischenstation für Raumfahrtexpeditionen auch Erlöse erwirtschaften.

Die Aufgabenstellung nennt konkrete Zahlen: Mit Beginn der Station im Jahr 2050 sollen monatlich 10 Tonnen Treibstoff und bis 2070 100 Tonnen Treibstoff hergestellt werden. Die Teilnehmenden feilen bis zum Schluss an einem Businessplan. Wie teuer ist die Treibstoffherstellung, wie viel wird für den Weiterflug benötigt, welche Preise können für den Tankstopp verlangt werden? All dies gilt es zu berücksichtigen. Auf der Suche nach weiteren Einnahmequellen sind die Teams kreativ. Ein Team plant gar die Herstellung von lunarem Wein als exklusives Exportprodukt.

Interdisziplinäre Expertise
Für die Besiedlung des Monds braucht man also nicht nur Raumfahrtexpertise, sondern auch fundierte Kenntnisse unter anderem aus den Bereichen Architektur, Biologie, Medizin, Recht und Betriebswirtschaft. Die Teams profitieren hier gegenseitig von ihrem interdisziplinären Hintergrund. Gleichzeitig werden sie intensiv von 24 Expertinnen und Experten aus Wissenschaft und Industrie betreut. Zahlreiche Vorlesungen zu Themen wie Projektmanagement, Weltraumrecht, Kommunikation, Robotik oder Strahlung vermitteln weiteres Grundlagenwissen.

Siegerehrung über den Dächern Münchens
Am Freitag ist es endlich so weit. Nach einer Woche harter Arbeit präsentieren beide Teams ihre Entwürfe. Erstmalig in der Geschichte des SSDW werden nicht nur Präsentationen mit den Konzepten vorgestellt, sondern auch Modelle aus dem 3D-Drucker. Auf einer ein Quadratmeter großen Mondlandschaft werden die Stationen, Start- und Landepads, die Infrastruktur zur Energie- und Ressourcengewinnung und weitere Details im Maßstab 1:200 vorgestellt. Die Jury bestand aus den 24 Expertinnen und Experten. Unter Ihnen ist auch Astronaut Reinhold Ewald, der in den vergangenen Jahren Organisator des Workshops war.

Die Anspannung der Teilnehmenden muss nun der Geduld weichen. Denn vor der Siegerehrung geht es nach München. Für die Preisverleihung hat sich das Veranstaltungsteam einen besonderen Raum ausgesucht – weit über den Dächern der Landeshauptstadt. Im Vorhoelzer Forum am Stammsitz der TUM endet schließlich der SSDW 2024. Das Sieger-Team lautet am Schluss denkbar knapp: „Team Weiß“.

Weitere Informationen
Der SSDW, fand seit 1996 regelmäßig am Institut für Raumfahrtsysteme (IRS) der Universität Stuttgart statt. An den Luft- und Raumfahrtcampus der TUM in Ottobrunn brachte ihn Prof. Gisela Detrell mit, die kürzlich zur Professorin für Human Spaceflight Technology an die TUM berufen wurde. Als Studentin hatte sie selbst 2009 am Workshop teilgenommen. Diese Erfahrung hat sie nicht nur in ihrem Wunsch nach einer Forscherinnenkarriere im Bereich der Raumfahrt bestärkt, sondern auch zu einem prägenden Mitglied des Organisationsgremiums gemacht. Künftig wird der SSDW jährlich abwechselnd an der TUM und in Stuttgart am IRS abgehalten.

Finanziert wurde der Workshop hauptsächlich durch das Bayerische Staatsministerium für Wirtschaft, Landesentwicklung und Energie, dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) und der TUM. Darüber hinaus unterstützen zahlreiche Unternehmen und Agenturen den Workshop, entweder finanziell, durch die Entsendung einer Expertin oder eines Experten oder durch die Bereitstellung von Softwarelizenzen.

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• Raumfahrtbezogene Ausbildung / studentischer Satellitenbau

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Quelle: Rocket Factory Augsburg 6. Dezember 2022.

Berlin – 6. Dezember 2022 – Rocket Factory Augsburg (RFA) und das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) haben heute auf einer Veranstaltung in Berlin die Gewinner des Nutzlastenwettbewerbs für Kleinträger bekannt gegeben. Demnach werden sieben Kunden mit einer Gesamtnutzlast von 136 kg beim Erstflug von RFA ONE starten. Keinem anderen Kleinträger wurde von so vielen Kunden die Nutzlast für den Erststart anvertraut. Die Bewerbungsrunde für den zweiten Flug der RFA ONE ist noch offen.

Nach dem Gewinn des DLR-Mikrolauncherwettbewerbs im April 2022 erhielt RFA ein Preisgeld von 11 Millionen Euro und konnte die Bundesregierung als Ankerkunde für die ersten beiden Flüge gewinnen. Satellitenhersteller, Forschungsinstitute und Start-ups wurden daraufhin eingeladen, sich über eine DLR-Ausschreibung für diese Flüge zu bewerben. Eine Jury wählte nun die sieben Missionen/Gewinner für den ersten Start der RFA ONE aus, der in eine sonnensynchrone Umlaufbahn in 500 km Höhe fliegen wird. Dort werden die Satelliten präzise ausgesetzt und können schnell in Betrieb genommen werden, um ihre jeweilige Mission zu erfüllen. Der Start ist für Ende 2023 geplant. Die Bewerbungsfrist für den zweiten RFA-Start läuft im April 2023 ab.

Mit einem ausgebuchten Volumen für den ersten Flug kann RFA ihre technologische und kommerzielle Führungsrolle erneut bestätigen. Keinem anderen Kleinträger wurde von so vielen Kunden die Nutzlast für den ersten Flug anvertraut.

„Wir sind stolz darauf, dass wir bei unserem ersten Flug mit diesen sieben Kunden so viel Kapazität gebucht haben. Die volle Auslastung der dem DLR zur Verfügung stehenden Nutzlastkapazität ist ein starker Vertrauensbeweis in unser Produkt und unseren Service sowie in uns als Unternehmen und Team“, sagt Jörn Spurmann, Chief Commercial Officer bei RFA. Er fügt hinzu: „Die Zusammenarbeit mit dem DLR ist für beide Seiten sehr vorteilhaft und das deutsche Konzept ist ein Vorbild in Europa, das andere übernehmen. Wir sollten es weiter entwickeln und ausbauen, um noch mehr Nutzlasten flexibel und kostengünstig in den Orbit bringen zu können. Der Bedarf ist auf jeden Fall da.“

Der Nutzlastwettbewerb ist eingebettet in den Mikrolauncher-Wettbewerb der Deutschen Raumfahrt-Agentur im DLR. Ziel dieses Programms ist es, die Kommerzialisierung der europäischen Raumfahrt voranzutreiben und die Eigenständigkeit und Wettbewerbsfähigkeit von Unternehmen und Forschungseinrichtungen, insbesondere im Bereich kleinerer Nutzlasten, zu verbessern.

„Der Nutzlast-Wettbewerb ist ein wichtiges Element in der Kleinsatellitenstrategie der Bundesregierung und ein weiterer Schritt zur Stärkung des Kleinsatelliten-Segments in der europäischen Raumfahrt“, erläutert Dr. Walther Pelzer, DLR-Vorstandsmitglied und Leiter der Deutschen Raumfahrtagentur im DLR. „Neben der Förderung der deutschen Startdienstleister bieten wir jetzt Institutionen und Unternehmen eine attraktive Gelegenheit, ihre Kleinsatellitentechnologien im All zu erproben und wissenschaftliche Experimente durchzuführen.“

Die Missionen, die an Bord des ersten Fluges von RFA ONE sein werden, sind im Einzelnen:

AllBertEinStein
TU München
Deutschland

Für das Projekt AllBertEinStein sollen auf einer Oberstufe präzise charakterisierte künstliche Meteoroide ins All geschossen werden. Die Objekte haben einen Durchmesser von 5 und 10 cm und bestehen aus Eisen und Gesteinsmaterial und ahmen damit echte Meteoroiden nach. Erst nach dem De-Orbit-Burn der Oberstufe werden die Meteoroiden ausgesetzt, so dass alle Objekte auf einer bekannten Flugbahn in die Atmosphäre eintreten werden. Die optische Strahlung der entstehenden Feuerkugeln und ihre spektrale Zusammensetzung werden in einer Beobachtungskampagne aus der Luft erfasst.

Mehr Informationen: AllBert EinStein – Eine experimentelle Studie zum Eintritt von Meteoroiden in die Erdatmosphäre für planetare Abwehr und Analyse von Space Debris.

ARTICA
SPACEMIND (NPC – Neues Produktionskonzept SRL)
Italien

In-Orbit-Demonstration des ARTICA CubeSat Deorbiting Systems, einer Vorrichtung, die in der Lage ist, einen Satelliten am Ende seiner Lebensdauer passiv und autonom zu de-orbiten, um einen nachhaltigen Zugang zum Weltraum zu gewährleisten.

Weitere Informationen: https://www.npcspacemind.com/

Curium Two
PTS – Planetare Transportsysteme
Deutschland

Die Mission dient der Erprobung und Validierung neuer Elektronik wie Grafikprozessoren und Sensoren für künftige kommerzielle Raumfahrtmissionen. Dazu werden die Komponenten als Nutzlasten in einer kommerziellen Cubesat-Plattform installiert und können zu Testzwecken über einen längeren Zeitraum im Weltraum (idealerweise +12 Monate) einzeln ein- und ausgeschaltet werden.

Mehr Informationen: https://www.pts.space/

ERMINAZ
AMSAT-Deutschland e.V.
Deutschland

Bei der vorgeschlagenen Mission handelt es sich um eine syndizierte Multi-PocketQube-Mission (1x 2P + 2x 1,5P + 3x 1P, insgesamt 6 PQs), an der mehrere EU-Länder, die Amateurfunkgemeinschaft, AMSAT-DL, AMSAT-EA (Spanien), ESERO-Deutschland (Sternwarte Bochum), Libre Space Foundation (Griechenland) und andere gemeinnützige Organisationen oder Institutionen der EU beteiligt sind. Sie arbeiten daran, Open-Source Weltraumtechnologien für Bildungszwecke zu entwickeln und das Wissen über den Weltraum zu fördern, voranzutreiben und zu entwickeln. Der Einsatz der PocketQube-Technologie hat das Ziel, die Wirkung der Mission zu maximieren und mehrere Institutionen, Universitäten und Teams einzubeziehen.

Mehr Informationen: https://amsat-dl.org/

PCIOD
DCUBED
Deutschland

In den letzten 1,5 Jahren hat DCUBED zusammen mit Partnern ein einsatzfähiges NanoSat 100W Solar-Array entwickelt, das in ein 1U Stauvolumen passt. Die Aktivität wurde im Rahmen eines ESA Artes AT durchgeführt. Im Rahmen dieser Aktivität wurde ein EM gebaut und getestet (Vibration, Schock, TVAC). DCUBED hat bereits mit dem Bau des FM begonnen und wird dabei vom Freistaat Bayern unterstützt. Jetzt starten sie eine IOD-Mission für ihr PowerCube 100W 1U Solar Array. Das Array ist ein Subsystem, das direkt auf der Trägerplattform (z.B. Kickstage) montiert werden kann und nach dem Abwurf aller anderen Satelliten zum Einsatz kommt. Das PCIOD kann dann direkt mit der Ober-/Kickstage in die Umlaufbahn gebracht werden.

Mehr Informationen: https://dcubed.space/

Separation Ring-Mission
SPACEMIND (NPC – Neues Produktionskonzept SRL)
Italien

Ziel der Mission ist die Demonstration der Funktionsweise eines neu skalierten Trennungsrings für Nanosatelliten im Orbit. Der Ring wird in einem modifizierten 12U-Deplyoer untergebracht, um das Risiko zu minimieren, dass die anderen Nutzlasten im Falle einer Fehlfunktion beschädigt werden. Der Ring ist auf einer festen Platte im Innern des angepassten Dispensers montiert (der Dispenser enthält keine Ausstoßfedern), und wenn der Dispenser die Türen öffnet, wird der Ring aktiviert und gibt einen kleinen Satelliten frei.

Mehr Informationen: https://www.npcspacemind.com/

SpaceDREAM
Kinetik Space
Deutschland      

Ein Roboterarm mit kleinem Formfaktor und geringem Gewicht wird direkt auf der Orbitalstufe der RFA ONE montiert. Der Arm ist mit einem magnetischen Endeffektor ausgestattet. Ein freischwebender Cubesat 1U, der an der Orbitalstufe angebunden ist, wird „freigelassen“ (aber noch angebunden) und dann mit Hilfe der magnetischen Kupplung des Roboterarms wieder eingefangen.  Der Roboterarm wird den autonomen Betrieb zum Einfangen eines freischwebenden Objekts sowie die Fähigkeiten der Bildverfolgung demonstrieren.

Mehr Informationen: https://kinetik.space/

Über das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)
Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) ist das Forschungszentrum der Bundesrepublik Deutschland für Luft- und Raumfahrt. Die Organisation betreibt Forschung und Entwicklung in den Bereichen Luftfahrt, Raumfahrt, Energie, Verkehr, Sicherheit und Digitalisierung. Innerhalb des DLR setzt die Deutsche Raumfahrtagentur die Raumfahrtstrategie der Bundesregierung um. Mehr als 330 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter mit Sitz in Bonn koordinieren alle deutschen Raumfahrtaktivitäten auf nationaler und europäischer Ebene und vertreten im Auftrag der Bundesregierung die deutschen Raumfahrtinteressen weltweit. Zu den Aufgaben der Raumfahrt-Agentur im DLR gehören die Planung und Umsetzung des nationalen Raumfahrtprogramms sowie das Management der deutschen Beiträge zur Europäischen Weltraumorganisation (ESA) und zur Europäischen Organisation für die Nutzung meteorologischer Satelliten (EUMETSAT).

Über Rocket Factory
Rocket Factory Augsburg wurde 2018 mit der Vision gegründet, datengenerierende Geschäftsmodelle im Weltraum zu ermöglichen, um unseren Planeten Erde besser zu verstehen, zu schützen und zu vernetzen. Vor diesem Hintergrund ist es das Ziel des Unternehmens, wöchentlich Starts von bis zu 1.300kg in niedrige Erdumlaufbahnen und darüber hinaus zu sehr wettbewerbsfähigen Preisen anzubieten. Auf diese Weise will RFA den Zugang zum Weltraum demokratisieren und die Startkosten in der Raumfahrtindustrie senken. Die Rakete RFA ONE kombiniert drei wichtige Wettbewerbsvorteile: Ein kundenorientierter Service mit präziser Aussetzung im Orbit und einem hohen Maß an Missionsflexibilität durch seine Orbitalstufe; zu einem äußerst wettbewerbsfähigen Preis; ermöglicht durch eine überlegene gestufte Verbrennungstechnologie, kostengünstige Strukturen und die Verwendung von Industriekomponenten.

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• Rocket Factory Augsburg (RFA)

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Quelle: Technische Universität München 4. November 2022.

4. November 2022 – Das Universum ist voller Geheimnisse. Eines davon sind aktive Galaxien, in deren Zentrum sich gigantische Schwarze Löcher befinden. „Wir wissen bis heute nicht genau, welche Prozesse sich dort abspielen“, erklärt Elisa Resconi, Professorin für Experimental Physics with Cosmic Particles an der TUM. Ihr Team ist der Auflösung dieses Rätsels jetzt einen großen Schritt nähergekommen: In der Spiralgalaxie NGC 1068 haben die Astrophysiker*innen eine Quelle hochenergetischer Neutrinos aufgespürt.

Mit Teleskopen, die Licht, Gamma- oder Röntgenstrahlen aus dem All auffangen, ist es sehr schwierig, die aktiven Zentren von Galaxien zu erforschen, weil Wolken aus kosmischem Staub und heißem Plasma die Strahlung absorbieren. Dem Inferno am Rande Schwarzer Löcher entkommen nur Neutrinos, die so gut wie keine Masse und auch keine elektrische Ladung haben. Sie durchdringen den Raum, ohne durch elektromagnetische Felder abgelenkt oder absorbiert zu werden. Deshalb sind sie auch so schwer zu detektieren.

Die größte Hürde bei der Neutrino-Astronomie war bisher die Trennung des sehr schwachen Signals von dem starken Hintergrundrauschen durch Teilcheneinschläge aus der Erdatmosphäre. Erst die langjährigen Messungen des IceCube Neutrino Observatory und neue statistische Methoden ermöglichten Resconi und ihrem Team genügend Neutrino-Ereignisse für ihre Entdeckung.

Detektivarbeit im ewigen Eis
Das IceCube-Teleskop, das sich im Eis der Antarktis befindet, detektiert seit 2011 Leuchtspuren einfallender Neutrinos. „Aus ihrer Energie und ihrem Einfallswinkel können wir rekonstruieren, woher sie kommen“, erklärt TUM-Wissenschaftler Dr. Theo Glauch. „Die statistische Auswertung zeigt eine hochsignifikante Häufung von Neutrino-Einschlägen aus der Richtung, in der sich die aktive Galaxie NGC 1068 befindet. Damit können wir mit an Sicherheit grenzender Wahrscheinlichkeit davon ausgehen, dass die hochenergetische Neutrino-Strahlung aus dieser Galaxie kommt.“

Die Spiralgalaxie, 47 Millionen Lichtjahre entfernt, wurde bereits im 18. Jahrhundert entdeckt. NGC 1068 – auch bekannt unter dem Namen Messier 77 – ist in Form und Größe unserer Galaxie ähnlich, hat aber ein leuchtend helles Zentrum, das heller strahlt als die gesamte Milchstraße, obwohl es nur in etwa so groß ist wie unser Sonnensystem. In diesem Zentrum befindet sich ein „aktiver Kern“: ein gigantisches Schwarzes Loch von etwa 100 Millionen Sonnenmassen, das große Mengen von Materie aufsaugt.

Doch wo und wie entstehen dort Neutrinos? „Wir haben ein klares Szenario“, antwortet Resconi. „Wir denken, dass die hochenergetischen Neutrinos das Ergebnis einer extremen Beschleunigung sind, die Materie in der Umgebung des Schwarzen Lochs erfährt und dadurch auf sehr hohe Energien beschleunigt wird. Aus Experimenten in Teilchenbeschleunigern wissen wir, dass hochenergetische Protonen Neutrinos erzeugen, wenn sie mit anderen Teilchen zusammenstoßen. Mit anderen Worten: Wir haben einen kosmischen Beschleuniger gefunden.“

Neutrino-Observatorien für eine neue Astronomie
NGC 1068 ist die statistisch signifikanteste Quelle hochenergetischer Neutrinos, die bisher entdeckt wurde. Um auch schwächere und weiter entfernte Neutrino-Quellen lokalisieren und erforschen zu können, seien mehr Daten erforderlich, betont Resconi. Die Forscherin hat unlängst eine internationale Initiative für den Bau eines mehrere Kubikkilometer großen Neutrino-Teleskops im nordöstlichen Pazifik gestartet, das Pacific Ocean Neutrino Experiment, P-ONE. Es soll zusammen mit dem geplanten IceCube-Observatorium der zweiten Generation – IceCube-Gen2 – die Daten für eine künftige Neutrino-Astronomie liefern.

Originalpublikation:
“Evidence for neutrino emission from the nearby active galaxy NGC 1068” The IceCube Collaboration: R. Abbasi et al.
DOI:10.1126/science.abg3395, https://www.science.org/doi/10.1126/science.abg3395.

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• Antarktis-Neutrinoteleskop „IceCube“

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Quelle: DLR 28. Juni 2022.

28. Juni 2022 – Wiederverwendbare Trägersysteme sind bei der Rückkehr zur Erdoberfläche hohen Belastungen und Temperaturen ausgesetzt. Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) testete nun erfolgreich Bauteilstrukturen, Messmethoden und Auswertealgorithmen für die Wiedereintrittsphase mit dem Flugexperiment STORT (Schlüsseltechnologien für hochenergetische Rückkehrflüge von Trägerstufen). Am frühen Morgen des 26. Juni 2022 startete das dreistufige Raketenexperiment vom Startplatz Andøya Space im Norden Norwegens. Die Oberstufe erreichte auf dem Scheitelpunkt der Flugbahn in 38 Kilometern Höhe eine Fluggeschwindigkeit von rund 9.000 Kilometern pro Stunde, was einer Machzahl von über Acht entspricht. Anschließend fiel sie mehr als 350 Kilometer entfernt vom Startpunkt in den Atlantischen Ozean. Die umfangreichen Messdaten wurden während des Fluges an die Bodenstation übertragen.

„Um höhere Fluggeschwindigkeiten zu erreichen, haben wir erstmals eine DLR-Höhenforschungsrakete mit drei statt zwei Raketenstufen eingesetzt“, erklärt Dorian Hargarten vom DLR-Institut für Raumflugbetrieb und Astronautentraining. „Zusätzlich flog die dritte Stufe mit den verschiedenen wissenschaftlichen Nutzlasten eine besonders flache Flugbahn in 38 Kilometern Höhe bei Machzahlen bis acht. Hierbei wurden – analog zur Hitzeentwicklung beim Wiedereintritt in die Erdatmosphäre – verschiede Hochtemperaturexperimente bei den zu untersuchenden hohen Wärmelasten durchgeführt“, so Hargarten weiter.

Keramische Segmente und Vorflügel im Test
Entscheidend bei der Hitzeentwicklung in der Wiedereintrittsphase sind Materialien, die den hohen Thermallasten ausreichend widerstehen und diese abführen. Ebenso sind robuste Wärmesensoren essentiell, die die Temperaturentwicklung genau im Blick behalten. „Bei STORT besteht der Vorkörper der dritten Raketenstufe aus fünf keramischen Segmenten“, erklärt der Leiter des STORT-Projekts Prof. Ali Gülhan vom DLR-Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik. „Entlang der vier longitudinalen Linien haben wir den Vorkörper alle 90 Grad mit zahlreichen Wärmeflusssensoren, Thermoelementen und Drucksensoren ausgestattet und sind nun sehr gespannt auf die Datenauswertung.“

Für die Durchführung der Thermalmanagement-Experimente nutzten die Forscherinnen und Forscher an der Rakete drei feste Vorflügel (Canards) mit keramischen Außenschalen, die vom DLR-Institut für Bauweisen und Strukturtechnologie entwickelt wurden. Während ein Canard aktiv gekühlt wurde, war der zweite Canard passiv gekühlt. Der dritte Referenz-Canard (ohne Kühlung) wurde zusätzlich für die Untersuchung der Stoß-Grenzschicht-Wechselwirkung genutzt. Alle drei Canards zeigten im Flug unterschiedliche Strukturantworten bei gleicher Belastung durch die Hitze.

Ein modulares und verteiltes Datenerfassungssystem erlaubte die effiziente Aufzeichnung von Daten aus den unterschiedlichen Experimenten. Bereits im Vorgängerprojekt ATEK wurde zur Gewichtsreduktion der zylindrischen Nutzlastsegmente ein Standardmodul aus Aluminiumlegierungen durch ein Hybridmodul ersetzt, welches aus einer CFK-Struktur mit metallischen Flanschen besteht. Im STORT-Projekt testeten die Forschenden nun ein noch einmal deutlich leichteres und komplett aus CFK bestehenden Modul.

Neben dem DLR ist die TU München durch die Fertigung des CFK-Moduls am Flugexperiment STORT beteiligt. Ein weiterer internationaler Partner ist die Universität Arizona, die Simulationen für das Experiment ‚Stoß-Grenzschicht-Wechselwirkung‘ auf dem Canard durchgeführt hat. Die Planung und Durchführung der Mission lag in der Verantwortung der Abteilung Mobile Raketenbasis (MORABA) des DLR-Instituts für Raumflugbetrieb und Astronautentraining. Der Vorkörper wurde vom DLR-Institut für Bauweisen und Strukturtechnologie ausgelegt und gefertigt. Aerothermale Auslegung, aktives Thermalmanagement, Instrumentierung der Nutzlasten und deren modulare Datenerfassung hat das DLR-Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik eingebracht, welches gleichzeitig die Projektleitung innehat.

Über das Projekt STORT
Das jetzt erfolgreich durchgeführte Flugexperiment ist ein Element des STORT-Forschungsprojektes. Das Projekt ist Bestandteil des DLR Teilprogrammschwerpunktes ‚Wiederverwendbare Raumtransportsysteme‘. Es hat zum Ziel, ausgewählte Technologien und Methoden im Hinblick auf thermomechanische Analyse und Bewertung von Trägersystemen zu entwickeln. Dafür werden die Bauteilstrukturen, Messmethoden und Auswertealgorithmen, die in Grundlagenuntersuchungen entwickelt wurden, für ein Flugexperiment angepasst und schließlich mit dem Flug qualifiziert. Die Flugdaten liefern ergänzend zu den Bodenexperimenten Validierungsdaten für physikalische Modellierungen, numerische Simulationen sowie die Systemanalyse und ermöglichen dadurch eine zuverlässige Auslegung und Bewertung von zukünftigen Trägersystemen. Die weiteren im Projekt beteiligten Einrichtungen sind das DLR-Institut für Raumfahrtsysteme, das DLR-Institut für Faserverbundleichtbau und Adaptronik sowie das DLR-Institut für Softwaretechnologie.

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• Höhenforschungsraketen

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