Quelle: TU Hamburg 12. April 2024.

12. April 2024 – Einen selbstgebauten Satelliten in den Weltraum zu bringen – das klingt für viele Studierende der Technischen Universität Hamburg wie ein Traum. Prof. Ulf Kulau ermöglicht genau das im Rahmen seines neuen Lehrprojektes „EduSat: Kleinsatellit als Chance für fach-, semesterübergreifende und interdisziplinäre Lehre“. In der Auftaktveranstaltung „Grundlagen Raumfahrtelektronik und Primärmission“ lernen Studierende zunächst die Herausforderungen der Raumfahrtelektronik kennen, zum Beispiel, welche Auswirkungen die Strahlung im Weltraum auf elektronische Komponenten hat und wie man diesen begegnet. In praxisorientierten Kursen entwickeln sie dann eigene Subsysteme für einen Satelliten. Dabei sollen Studierende verschiedener Fachrichtungen gemeinsam die auftretenden Probleme lösen. Das Ziel ist es, dass nach einigen Semestern ein fertiger Kleinsatellit entsteht, der von einem kommerziellen Full-Service-Dienstleister in eine niedrige Erdumlaufbahn gebracht werden kann. Mittels einer Bodenstation an der TU Hamburg werden die Studierenden der einzelnen Fachrichtungen danach gemeinsame Experimente mit dem Satelliten durchführen. Der teilnehmende Student Manmeet Singh sagt: „Ich möchte als Informatiker unbedingt beim Thema Raumfahrt dabei sein. Ich habe vor dem Rechner gewartet, bis die Anmeldung für den Kurs freigeschaltet wurde. Nur so konnte ich einen Platz bekommen, denn der Kurs war schon nach wenigen Sekunden voll.“

Forschungsthema Raumfahrt
Um das Projekt zu finanzieren, hat Kulau knapp 400.000 Euro von der Stiftung Innovation in der Hochschullehre eingeworben, die mit experimentellen Konzepten Offenheit und Kreativität in der Hochschullehre fördern möchte. „Raumfahrt ist ein immer wichtigerer Wirtschaftsfaktor“, erklärt der Projektleiter. „Mir ist es wichtig, dass dieses spannende Thema auch in der Lehre unserer Universität ankommt.“

Prof. Ulf Kulau leitet die Arbeitsgruppe Smart Sensors der TU Hamburg. Er forscht an smarten Sensoren, die Daten vor Ort messen und verarbeiten, vor allem für Raumfahrtanwendungen. Er entwickelte ein smartes T-Shirt, das Herzparameter von Astronauten erfasst und 2022 vom deutschen Astronaut Matthias Maurer auf der Raumstation ISS erprobt wurde. Aktuell arbeiten Kulau und sein Team daran, smarte Sensoren für das Gesundheitsmonitoring der Astronauten auf der NASA-Mond-Mission Artemis 2 fit zu machen.

Weitere Informationen: https://www3.tuhh.de/e-exk3/

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• Raumfahrtbezogene Ausbildung / studentischer Satellitenbau

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Quelle: TUHH.

10. November 2021 – Der deutsche Astronaut Matthias Maurer ist nach langem Warten mit der Weltraummission Cosmic Kiss zur ISS aufgebrochen. An einem der Experimente vor Ort ist auch Junior Professor Ulf Kulau der Technischen Universität Hamburg beteiligt. Er hat Sensoren für ein smartes Shirt des Astronauten entwickelt, das minimale, durch den Herzschlag bedingte, Brustkorbbewegungen misst. Matthias Maurer wird das Shirt während seines Aufenthalts im All tragen und die daraus gewonnenen Daten anschließend zur Erde schicken. An der TU Hamburg werden diese dann von Kulau und dem gesamten Team (DSI Aerospace Technologie GmbH, DLR Bremen, Uni Bielefeld) ausgewertet und analysiert. Ziel der Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler ist es herauszufinden, ob die Methode geeignet ist, Maurers Herz während dessen sechsmonatigen Aufenthalts auf der ISS zu beobachten und wie die Signalverarbeitung auch unter Raumfahrtbedingungen noch weiter in den Sensor integriert werden kann.

Die Bewegung des Herzens messen
Das Smart Shirt ist mit zwei daumengroßen Sensoren ausgestattet, die am Herzen und an der Halsschlagader von Astronautinnen und Astronauten kleinste Bewegungen wahrnehmen können. Aus diesen sollen wichtige Herzparameter wie der relative Blutdruck, ebenso wie die Öffnungs- und Schließzeiten der Herzklappen berechnet werden können. „Mit dieser Methode könnten wir zukünftig mit kleinster Technologie tiefere Einblicke in die Physiologie eines Astronauten bekommen, und so zum Beispiel die Folgen des Muskelabbaus in der Schwerelosigkeit beobachten“, erklärt Kulau. Um Erfahrungen mit der Methode auch am Körper einer Frau zu erlangen, findet das Experiment anschließend mit der italienischen Astronautin Samantha Cristoforetti statt, die im Frühjahr 2022 die nächste Mission auf der ISS leitet.

Frühwarnsystem für Astronauten
Die Ergebnisse des Experiments sind vor allem mit Blick auf zukünftige Gesundheitsüberwachungssysteme im Weltraum interessant. Kulaus Vision geht aber darüber hinaus. Künftig könne er sich vorstellen, dass alle Astronautinnen und Astronauten mit Sensoren ausgestattet würden, um eine Art Frühwarnsystem zu entwickeln. „Vor allem bei Außeneinsätzen stehen Astronauten unter enormen Stress und erkennen im Notfall ihre eigenen körperlichen Grenzen nicht. Die Sensoren könnten Veränderungen im Herzschlag frühzeitig feststellen und dem Astronauten signalisieren ‚Mach mal eine Pause’.“

Smarte Shirts auf dem Mars?
Neben dem Einsatz seiner Technologie auf der ISS hat Kulau auch schon Expeditionen in Richtung Mond und Mars im Kopf. Insbesondere bei Langzeitmissionen zu weiter entfernten Zielen ergebe sich die Herausforderung eine umfangreiche Gesundheitsüberwachung der Astronautinnen und Astronauten zu ermöglichen. Neben der langen Zeit in der Schwerelosigkeit wird eine Betreuung durch die Bodencrew auch aufgrund einer zeitlich verzögerten Kommunikation erschwert. Die Lösung könnten auch hier smarte Sensoren sein. Doch auch auf der Erde finden sich zahlreiche Einsatzmöglichkeiten der Technologie. Zum Beispiel um das Herz kranker Patientinnen und Patienten dauerhaft zu beobachten.

Innovation im All
Die internationale Raumstation ISS ist bereits seit 2001 im All und gilt als größtes Labor in der Schwerelosigkeit, in dem Forschung zu Astrophysik, Psychologie und Medizin stattfindet. Gleichzeitig ist die Raumstation ein Innovationsmotor für neue Technologien wie Laserkommunikation, Robotik oder Sensorik – wie das Smart Shirt. Matthias Maurer ist der vierte deutsche Astronaut, der zur ISS fliegt. Die Crew der Mission „Cosmic Kiss“ soll etwa sechs Monate lang auf der Raumstation bleiben, um dort Experimente durchzuführen und Außeneinsätze zu absolvieren.

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