Quelle: Universität Bremen.

1. März 2022, Kai Uwe Bohn, Universität Bremen. Schwappender Kaffee ist vielen Menschen als nerviges Alltagsproblem bekannt, mit dem man leben kann und muss. Im Ingenieurbereich kann sich eine solche Dynamik jedoch fatal auswirken. „Schwappender Treibstoff gefährdet beispielsweise die Flugstabilität von Raketen. Oder der Transport von Flüssiggas in Tankschiffen wird gefährlich, wenn das Schwappen in Resonanz mit der Schiffsbewegung gerät“, sagt Dr. Kerstin Avila, Verfahrenstechnikerin im Fachbereich Produktionstechnik der Universität Bremen und am Leibniz-Institut für Werkstofforientierte Technologien (IWT). Gemeinsam mit weiteren europäischen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern hat sie ganz neue Forschungsergebnisse vorlegt, die jetzt in den renommierten Fachzeitschriften Nature Communications und Physical Review Letters publiziert wurden.

Resonanzen schwappender Wellenbewegungen verlässlich vorhergesagt
Vorhersagen hinsichtlich der Resonanz von schwappenden Flüssigkeiten mit anderen Bewegungen waren bisher nur eingeschränkt möglich. In Kooperation mit Theoretikern der ETH Zürich ist es Kerstin Avila und ihrem Team in der Experimentellen Strömungsmechanik nun jedoch gelungen, erstmalig Resonanzen schwappender Wellenbewegungen verlässlich vorherzusagen. Dazu wurden durch die Kombination von abstrakten Theorien, maschinellem Lernen und Experimenten ganz neue Wege in der Forschungsarbeit beschritten. „Wir haben gezeigt, dass alle benötigen Informationen für die Vorhersage in nur ganz wenigen Messungen enthalten sind, die unser Team durchgeführt hat“, sagt Kerstin Avila. 

Zusammen mit drei Wissenschaftlern aus Österreich, Polen und Frankreich zeigte Kerstin Avila in einer weiteren Untersuchung, dass sich die Ausbreitung von Turbulenzen sehr einfachen Gesetzmäßigkeiten unterwirft. „Diese Gesetzmäßigkeiten gelten dabei nicht speziell für Fluide, sondern beschreiben in erster Näherung beispielsweise auch die Ausbreitung eines Virus durch die Bevölkerung oder eines Waldbrandes“, bringt Kerstin Avila einen weiteren interessanten Aspekt zur Sprache. „Im Kern steckt hinter dieser Ausbreitungsdynamik die Theorie der ‚direkten Perkolation‘, die in vielen Wissenschaftsgebieten genutzt wird, um Phänomene zu erklären.“ 

Meilenstein: Belastbare Daten statt nur einer Hochrechnung
Bisher wurden die vorhergesagten Zahlen, die bei einer Virusausbreitung beispielsweise letztlich nur auf hochgerechneten Daten basieren, noch nie tatsächlich exakt in der Natur oder einem räumlich ausgedehnten Experiment beobachtet. Genau dies ist dem Team mit der Bremer Verfahrenstechnikerin jetzt aber nach jahrelanger Forschung mit einem Strömungsexperiment gelungen. „Für die Bestätigung der Theorie und für die Beschreibung des Turbulenzübergangs stellt das einen echten Meilenstein dar“, freut sich die Wissenschaftlerin.

Für ihre Forschung an den hier vorgestellten Projekten wird Kerstin Avila seit zwei Jahren von der Zentralen Forschungsförderung der Universität Bremen unterstützt. Als Postdoktorandin soll sie so die Möglichkeit erhalten, mit einem eigenständigen Projekt ihre Arbeiten in einem hochproduktiven Umfeld zu betreiben, sich international in ihrer jeweiligen Scientific Community zu vernetzen und die Voraussetzungen zur Berufung auf eine Lebenszeitprofessur zu schaffen. Als „Gastgeber“ für diese Forschungen hat sich die Nachwuchswissenschaftlerin die renommierten Verfahrenstechniker Professor Lutz Mädler und Professor Udo Fritsching von der Universität Bremen sowie dem Bremer Leibniz-Institut für Werkstofforientierte Technologien ausgesucht.

Daneben erforscht Kerstin Avila als Teil der interdisziplinären Forschungsgruppe FOR 2688 (Ingenieurswissenschaft, Physik, Medizin) die Bewegung von Partikeln in Rohrströmungen mit einem pulsierenden Massenstrom. Das von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) geförderte Projekt hat das Ziel, die strömungsdynamischen Aspekte der Blutströmung besser zu verstehen.

Links zu den Originalpublikationen:
M. Cenedese, J. Axås, B. Bäuerlein, K. Avila K, G. Haller G: Data-driven modeling and prediction of non-linearizable dynamics via spectral submanifolds, Nature Communication, https://www.nature.com/articles/s41467-022-28518-y

L. Klotz, G. Lemoult, K. Avila, and B. Hof: Phase Transition to Turbulence in Spatially Extended Shear flows, Physical Review Letters, https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.128.014502

Weitere Informationen:
www.uni-bremen.de/mvt/team/dr-rer-nat-kerstin-avila
www.uni-bremen.de

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• physikalische Grundlagenforschung

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Quelle: DLR.

Unter dem Motto „Space Moves!“ suchte das Raumfahrtmanagement des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) beim vierten INNOspace-Masters-Wettbewerb wieder nach neuen Ideen und Konzepten, die aktuelle Problemstellungen der Raumfahrtbranche aufgreifen und innovative Lösungsvorschläge bieten. Vier Wettbewerbskategorien – „Challenges“ genannt – aus verschiedenen Entwicklungs- und Innovationsphasen der Wertschöpfungskette standen für die Teilnehmer zur Auswahl. Die „DLR Raumfahrtmanagement Challenge“ stellte dabei die Forschungs- und Entwicklungsphase in den Mittelpunkt, während die „Airbus Challenge“ und die „OHB Challenge“ zu Vorschlägen für bereits einsatzfähige Lösungen aufrief. Die „ESA BIC Start-up Challenge“, die der Anlaufphase galt, konzentrierte sich auf Geschäftsmodelle und Unternehmensneugründungen. Insgesamt 253 Teilnehmer aus Unternehmen, Start-ups, Universitäten und Forschungseinrichtungen in 17 europäischen Ländern haben ihre Projektskizzen eingereicht, zwölf wurden in die Endrunde des Innovationswettbewerbs gewählt. Die Preisträger des Wettbewerbs stehen nun fest, Gesamtsieger wurde die ESDA-Axiotherm GmbH mit einer neuartigen Polymerverbindung.

Preisverleihung im Humboldt-Carré in Berlin
Überreicht wurden die Preise im Rahmen der vierten INNOspace-Masters-Konferenz am 3. Juli 2019 im Humboldt-Carré in Berlin durch Dr. Walther Pelzer, Vorstand des DLR Raumfahrtmanagements, sowie durch Partner des Wettbewerbs. „Die große Anzahl und hohe Qualität der eingereichten Ideen verdeutlichen die Innovationskraft und Relevanz dieses Wettbewerbs“, erläuterte Dr. Pelzer. „Zukunftsweisende Entwicklungs- und Forschungsansätze wurden in diesem Jahr insbesondere in den Bereichen Softwaretechnologie und intelligente Werkstoffe erarbeitet. Insgesamt unterstreicht die große Bandbreite der adressierten Themen das enorme Potenzial branchenübergreifender Transferprojekte“, so Pelzer weiter. Der Koordinator der Bundesregierung für die Deutsche Luft- und Raumfahrt, Thomas Jarzombek MdB, eröffnete gemeinsam mit Dr. Walther Pelzer die Konferenz. „Unabhängig von der Rangfolge der Preisträger des heutigen Tages möchte ich allen Teilnehmern für ihren außergewöhnlichen Einsatz danken. Ich bin überzeugt, dass jede Idee, die wir heute gehört haben, positive Auswirkungen hat und der deutschen Raumfahrt auf vielfältige Weise nutzen wird“, erklärte Jarzombek in seiner Eröffnungsrede.

Neben den Ideen-Präsentationen der Finalisten diskutierten in zwei Podiumsdiskussionen hochrangige Experten künftige Herausforderungen und Chancen der Raumfahrt, insbesondere mit Blick auf Künstliche Intelligenz. Der deutsche Astronaut und zeitweise ISS-Kommandant Dr. Alexander Gerst sowie Matthias Hartmann, Vorsitzender der Geschäftsführung IBM Deutschland, ergänzten die Konferenz mit Redebeiträgen. „Gemeinsame Forschung, Innovation und stetige technologische Weiterentwicklung sind in einer globalen Welt wichtiger denn je. Nur so können Gesellschaften den Lebensraum nachhaltig Schritt für Schritt weiter verbessern. Der Erfindergeist, der auf dem INNOspace Masters herrscht, begeistert mich. Ich bin stolz, dass wir mit dem Projekt CIMON ein Teil davon sind und im gemeinsamen Unterfangen die erste autonome Künstliche Intelligenz in den Weltraum gebracht haben“, sagte Hartmann.

PCM-Polymer-Verbindung: Neuartiges Material für die thermische Stabilisierung von Bauteilen und Systemen
Den Gesamtgewinn und den Gewinn der OHB Challenge konnte ESDA-Axiotherm für sich verbuchen. Das Unternehmen aus dem thüringischen Eisenberg entwickelt eine Polymerverbindung aus Phasenwechselmaterialien (PCM) zur thermischen Stabilisierung von Weltraumkomponenten und -systemen, um Überhitzung oder Unterkühlen zu vermeiden. Das Material verhindert Temperaturschwankungen und erzeugt eine gleichmäßige Temperaturkurve. Insbesondere Batterien – auch in der Elektromobilität – können von dieser Technologie profitieren.

SmartSpace – Ein Modul für den globalen Einsatz eines IoT Cloud Services
Ein Konzept, das neue Übertragungswege für das Internet der Dinge (Internet of Things/IoT) bereitstellt, überzeugte in der DLR Raumfahrtmanagement Challenge. Das SmartSpace-Konzept des Instituts für Raumfahrtsysteme der TU Braunschweig sieht dedizierte Kommunikationsmodule auf der Erde und im Weltraum vor, um eine Datenerfassung und -übertragung zu ermöglichen. Innerhalb des Konzepts dienen SmartSpace-Module als Datenpuffer für mehrere IoT-Geräte und deren Anwendungen und senden die gesammelten Daten an ein übergeordnetes Satelliten-Backbone. Die Netzwerk-Lösung kommt ohne eigene Bodenstation aus und gewährleistet die für das Internet der Dinge unentbehrlichen Datenverbindungen auch außerhalb der Ballungsräume.

Aktuatoren für Nanosatelliten
Eine Technik, die sich mit auffaltbaren Strukturen an Satelliten befasst, gewann die ESA BIC Challenge. Kleine Satelliten können mit Antennen oder Segeln ausgerüstet werden, die sich erst im Orbit entfalten. Für die Entfaltung werden spezielle Stellmotoren, sogenannte Aktuatoren, benötigt. Die Firma Deployables Cubed aus Gilching entwickelt besonders kleine Modelle, um Europas Unabhängigkeit auf diesem Gebiet zu ermöglichen.

Echtzeit-Container-Tracking und -Überwachung
Die Firma Callwise Ltd. aus dem britischen Wycombe überzeugte in der Airbus Challenge mit einer Lösung für das weltweite Nachverfolgen von Schiffscontainern in Echtzeit. Das System erlaubt die Verfolgung und Überwachung auf dem gesamten Transportweg, auch bei Wechseln der Transportmittel. Darüber hinaus kann es Warnungen für diverse Ereignisse, etwa das unbefugte Öffnen der Tür, erzeugen. Zudem ist die Technik in der Lage, verloren gegangene Container auf See zu tracken.

Über den Ideenwettbewerb INNOspace Masters
Veranstalter des INNOspace Masters ist das DLR Raumfahrtmanagement im Auftrag des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWi). Der Wettbewerb ist Teil der Initiative INNOspace, die seit 2013 Innovationen und Technologietransfers zwischen Raumfahrt und raumfahrtfremden Industriezweigen fördert. Partner des Wettbewerbs sind die ESA Business Incubation Centres (BIC) Bavaria & Northern Germany und ESA BIC Hessen & Baden-Württemberg sowie die Raumfahrtkonzerne Airbus und OHB. Organisiert wird der INNOspace Masters durch die AZO Anwendungszentrum GmbH Oberpfaffenhofen, die auch den Copernicus Masters und den Galileo Masters ausrichtet.

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Ein Beitrag von Christian Klempsmann. Quelle: ScienceDaily, San Francisco State University.

Astronom Stephen Kane und sein Team von der San Francisco State University haben gestern die „Venus-Zone“ vorgestellt. Definiert ist die „Venus-Zone“ als der Bereich in einem Sonnensystem, in dem ein Planet die Bedingungen aufweist, wie sie für die Venus typisch ist und die den Planeten für den Menschen unbewohnbar machten.

Besonders hilfreich werden die vorliegenden Erkenntnisse bei der Unterstützung der Kepler-Mission der NASA sein. Das Kepler-Weltraumteleskop wurde im März 2009 gestartet, um nach Exoplaneten (extrasolare Planeten) zu suchen, wobei ein besonderes Augenmerk auf erdähnlichen Planeten in der habitablen Zone eines Sonnensystems lag. Kepler hat, auch wenn die Hauptmission wegen technischer Probleme mittlerweile beendet wurde, Hunderte von Planeten gefunden, darunter auch erdgroße Planeten. Für die Astronomen stellt sich dabei die besondere Schwierigkeit, erdähnliche Planeten wie die Venus, die sich am Rand der habitablen Zone bewegt von denen zu unterscheiden, die sich in der habitablen Zone befinden.

Nach Auffassung von Kane hatten Erde und Venus einen ähnlichen Beginn in der Evolution der Atmosphäre. Der Grund, warum sich danach unterschiedlich weiterentwickelt haben, ist die unterschiedliche Entfernung zur Sonne. Kane war unter anderem bei der Entdeckung des Exoplaneten Kepler-186f beteiligt, einem erdähnlichen Planeten, bei dem sich genau diese Fragestellung ergab. „Die Erde ist Dr. Jekyll und die Venus Mr. Hyde und man kann beide nicht nur auf Grundlage Ihrer Größe unterscheiden“, brachte er das Thema auf den Punkt.

Zusammen mit Forschern der Penn State University definierte Kane die Venus-Zone anhand der Strahlungsenergie, die der Planet von seinem Mutterstern erhält. Als äußersten Rand wurde dabei der Bereich angenommen, in dem die Atmosphäre eines Planeten von Treibhausgaseffekten, wie wir sie von der Venus kennen, beherrscht wird, als inneren Rand der Bereich, an dem die Atmosphäre vom Strahlungsdruck zerstört wird.

Die von Kepler oder zukünftigen Teleskopen gefundenen Exoplaneten können nach dieser Methode als erd- oder venusähnlich klassifiziert werden.

Gleichzeitig sollen die Ergebnisse dazu dienen, die entwicklungsgeschichtlichen Unterschiede zwischen Erde und Venus besser zu verstehen.

Weitere Informationen:
Informationen zu Johannes Kepler, Namensgeber des Teleskops

Das System Kepler-186

Der Beitrag Dr. Jekyll und Mr. Hyde: Die Venus-Zone erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: Europlanet, EPSC 2014.

Diverse Raumsonden und Rover, welche mit hochauflösenden Kamerasystemen, hochmodernen Messinstrumenten, immer intelligenteren Sensoren und leistungsfähigeren Softwareprogrammen ausgerüstet sind, dringen gegenwärtig immer tiefer in die Weiten unseres Sonnensystems vor. Sowohl verschiedene Weltraumteleskope wie zum Beispiel das Hubble Space Telescope oder das Spitzer-Teleskop als auch erdgestützte Groß-Teleskope liefern zudem ständig neue Fotoaufnahmen und Daten über die Planeten, Monde, Kometen und Asteroiden unseres heimatlichen Sonnensystems und erfassen mit ihren innovativen Aufnahmetechniken mittlerweile auch vermehrt die Exoplaneten, welche fremde und oftmals viele hunderte Lichtjahre von unserem Sonnensystem entfernt gelegene Sterne umkreisen.

Mittlerweile vergeht dabei kaum noch ein Tag, an dem nicht neue Forschungsdaten, atemberaubende Bilder und sensationelle Erkenntnisse aus dem weiten Forschungsfeld der Planetologie veröffentlicht werden, welche sowohl die in die Planetenforschung involvierten Experten als auch die interessierte Öffentlichkeit begeistern.

Aus diesen neu gewonnenen Daten, aber teilweise auch aus bereits mehrere Jahrzehnte alten Messergebnissen, leiten die Wissenschaftler weitere Erkenntnisse über die Entstehungs- und Entwicklungsgeschichte unseres Planetensystems und des Universums sowie über die physikalischen, chemischen und geologischen Eigenschaften der einzelnen planetaren Objekte ab. Gleichzeitig ergeben sich dabei aber mit jeder erhaltenen Antwort fast automatisch auch immer wieder neue Fragestellungen, welche durch weitere Forschungen und durch zukünftige Raummissionen beantwortet werden sollen.

Vom 7. bis zum 12. September 2014 wird sich die weltweite Wissenschaftsgemeinde der Planetenforscher im Rahmen des diesjährigen „European Planetary Science Congress“ (kurz „EPSC“) neben der Präsentation weiterer neuer Forschungsergebnisse genau solchen neu aufgetretenen Fragen widmen und dabei nach Wegen suchen, um diese im Rahmen zukünftiger Forschungsprojekte und Weltraummissionen zu beantworten.

Durch den mittlerweile seit dem Herbst 2006 regelmäßig stattfindenden EPSC-Kongress ergibt sich die Gelegenheit, Fachkräfte aus den verschiedensten Bereichen der Planetenforschung – Wissenschaftler, Techniker und Ingenieure der einzelnen gegenwärtig aktiven und für die Zukunft geplanten interplanetaren Missionen, Fachleute für bodengebundene astronomische Beobachtungen und überwiegend in den verschiedensten theoretischen Arbeitsbereichen tätige Forscher – an einem Ort zu einem gegenseitigen Wissens- und Gedankenaustausch zusammenzuführen.

Der EPSC-Kongress ist der größte regelmäßig in Europa stattfindende Kongress der Planetenforscher. Für den EPSC-Kongress 2014, welcher in diesem Jahr auf dem Gelände des Estoril Congress Center in Cascais in der Nähe der portugiesischen Hauptstadt Lissabon stattfindet, haben sich rund 800 Teilnehmer aus Europa und den USA, aber zum Beispiel auch aus Russland, China und Japan angekündigt. Die von Montag bis Freitag stattfindende Fachtagung beinhaltet mehr als 50 verschiedenen Sessions und mehrere, auf spezielle Themen ausgerichtete Splinter-Meetings und Workshops, welche ein umfassendes Themenspektrum abdecken werden.

Die darin enthaltenen über 800 Beiträge, welche in Form kurzer mündlicher Vorträge oder im Rahmen einer Posterpräsentation dargebracht werden, reichen vom Themenbereich der Gasplaneten Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun sowie deren Ringsystemen, Atmosphären und Monden über die sogenannten terrestrischen – also erdähnlichen – Planeten Merkur, Venus und Mars und über unseren Erdmond bis hin zu den kleinsten Objekten unseres Sonnensystems, den Asteroiden, Kometen und Meteoren.

Ein besonderer Höhepunkt dürfte dabei die Präsentationen der jüngsten Forschungsergebnisse der Raumsonde Rosetta sein, welche erst am 6. August 2014 nach einem mehr als zehnjährigen Flug durch unser Sonnensystem den Kometen 67P/Tschurjumow-Gerasimenko erreichte. Einen weiteren Themenschwerpunkt bilden die Ergebnisse der Raumsonde Cassini, welche sich bereits seit mehr als zehn Jahren in einer Umlaufbahn um den Saturn befindet.

Aber auch neueste Erkenntnisse aus dem Themenbereich der Exoplanetenforschung, aktuelle Forschungsergebnisse aus der Astrobiologie und diverse Feldforschungsstudien sollen vorgestellt und dabei im Rahmen der jeweiligen Vorträge kurz diskutiert werden. Ebenso werden auch die technischen Aspekte zukünftiger Raum-Missionen bei dem Kongress nicht außer Acht gelassen. Neben den technischen Erfahrungen der aktuellen Missionen wird im Rahmen mehrerer Workshops auch ein Austausch über zukünftige Raummissionen stattfinden.

So werden die Wissenschaftler und Ingenieure zum Beispiel über die Zielsetzungen zukünftiger Missionen oder die technischen Möglichkeiten von Orbitern, Landern und Rovern bei der Erforschung fremder Planeten und Monde und die mit der Planung und Durchführung solcher Missionen verbundenen Probleme diskutieren. Neben der ExoMars-Mission, welche aus einem 2016 zu startenden Marsorbiter und einem Rover – angepeilter Starttermin ist das Jahr 2018 – besteht, wird hierbei unter anderem auch die zukünftige Merkurmission BepiColombo erörtert, welche im Juli 2016 zu dem innersten und zugleich kleinsten Planeten unseres Sonnensystems aufbrechen soll.

Um die Gespräche und Diskussionen der Beteiligten in einer möglichst entspannten Atmosphäre zu ermöglichen, wurde für den diesjährigen Kongress – wie auch bereits in den Vorjahren – erneut ein vielfältiger Mix aus teilweise parallel stattfindenden Vorträgen, Workshops, Splinter-Meetings, Panels und Posterpräsentationen als Veranstaltungsform gewählt.

Die Zusammenarbeit von „Profis“ und „Amateuren“
Ein spezieller Themenkomplex wird sich dabei erneut der Zusammenarbeit der professionellen Wissenschaftler mit der internationalen Gemeinde der Amateurastronomen und „Hobbyplanetologen“ widmen. Diese Zusammenarbeit erwies sich in den vergangenen Jahren bereits als sehr produktiv und erstreckte sich dabei speziell auf die Beobachtung der Planeten Jupiter und Saturn, wo Amateurastronomen wertvolle Fotoaufnahmen über Kometen- und Asteroidenimpakte (Jupiter) oder das aktuelle Wettergeschehen (Saturn) liefern konnten, welche aufgrund der limitierten Beobachtungszeiten in diesem Umfang nicht mit professionellen Instrumenten hätten angefertigt werden können.

Aber auch bei der gezielten und regelmäßig erfolgenden Beobachtung des Mondes, der Venus, von Kometen oder von Meteoren und der Bestimmung von deren Fallraten sind Amateurastronomen gefragt und werden dabei aktiv in professionelle Beobachtungsprogramme eingebunden. Ein derzeit besonders aktuelles Beispiel hierfür bietet die Mission Rosetta, wo Amateurastronomen eine wichtige Rolle bei der Beobachtung des Zielkometen einnehmen. Details hierzu finden Sie in diesem Blog-Eintrag der ESA zur Rosetta-Mission.
Außerdem soll der EPSC-Kongress dazu dienen, um neue Ideen zu entwickeln, welche der Verbesserung des sogenannten „Public Outreach“, der Verbreitung der neuesten wissenschaftlichen Erkenntnisse und die gleichzeitig erfolgende Einbindung der interessierten Öffentlichkeit in die damit verbundenen Arbeiten der beteiligten Wissenschaftler der verschiedenen europäischen Forschungsinstitute, dienen. Durch eine innovative Öffentlichkeitsarbeit – so das Ziel – sollen die Aktivitäten der mit der Planetenforschung beschäftigten Wissenschaftler bei den Bürgern, bei der Industrie und nicht zuletzt auch bei den für die Vergabe der benötigten Finanzmitteln verantwortlichen politischen Entscheidungsträgern mehr Beachtung finden.

Sie sind gerade in der Nähe von Lissabon? Dann schauen Sie vorbei!
Parallel zu dem Kongress findet ebenfalls am Estoril Congress Center vom 8. bis zum 12. September das Astronomy Education Alliance Meeting statt. Zudem werden in der Region Cascais/Estoril in den nächsten Tagen mehrere öffentliche Veranstaltungen stattfinden. Aber auch ein direkter Besuch des Kongresses und eine Teilnahme an den diversen Vorträgen ist für Interessierte möglich.

Der nächste „European Planetary Science Congress“ findet im Jahr 2015 vom 27. September bis zum 2. Oktober in Nantes/Frankreich statt und wird wie bereits im Herbst 2011 am dortigen Kongresszentrum abgehalten.

Verwandte Website:

• EPSC-Kongress 2014 (engl.)

Der Beitrag Der EPSC-Kongress 2014 in Cascais/Portugal erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Roland Rischer. Quelle: ESTCube Forum, ESTCube Homepage.

„Ein kleiner Schritt für die Menschheit – ein großer für Estland“, könnte man in Anlehnung an Neil Armstrong mit Blick auf den ESTCube 1 sagen. Vor rund einem Jahr und vier Monaten –am frühen Morgen des 07. Mai 2013 europäischer Zeit – startete als Sekundärnutzlast der estnische Minisatellit ESTCube-1 auf Vega VV02 von Kourou aus in den Weltraum. Mit an Bord waren Proba V (Primärnutzlast) und VNREDSat 1A (weitere und viel größere Sekundärnutzlast). Die Mission wird von Studenten der estnischen Universität Tartu betrieben. Tartu erlangte bereits mit ihrer 1811 errichteten Sternwarte im 19. Jahrhundert einige Bedeutung in der astronomischen Forschung. Beteiligt sind auch die Estnische Luftfahrtakademie, die Universität Tallinn, das Finnische Meteorologische Institut und die Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR).

Bereits die involvierten Institutionen lassen vermuten, dass das Projekt bei weitem nicht nur ein studentisches Lernprojekt zum Satellitenbetrieb ist, auch wenn man sich seit dem Start hauptsächlich auf die Beherrschung der Kommunikation sowie die laufende Bestimmung von Position, Ausrichtung und des Verhaltens des Cube-Satelliten (10x10x11 Zentimeter und 1,05 Kilogramm Gewicht) konzentrierte. Dazu dienen Daten von an Bord befindlichen Sonnensensoren, Magnetometern und Gyroskopen. Die Sonnensensoren erlauben die räumliche Positionsbestimmung. Die Magentometer erfassen Ausrichtung und Stärke der irdischen Magnetfeldlinien und dienen als Kompass. Zusammen mit den Sonnensensoren ermöglichen sie eine ziemlich exakte Ermittlung von Ausrichtung und Bewegungsrichtung des Satelliten. Die Gyroskope messen Änderungen der Rotationsachse und –geschwindigkeit von ESTCube 1.

Ferner muss der Energiehaushalt des Cube-Satelliten mit seinen sechs kleinen Panels à 2 Solarzellen über die relativ lange Flugdauer ausgeglichen gestaltet werden. Ein Panel liefert 2,4 Watt, je nach Sonnenausrichtung können bis zu 3,6 Watt erzeugt werden. Im Juli 2014 wurde festgestellt, dass die Solarzellen-Leistung auf 60 Prozent abgesunken ist. Deshalb wurden zugunsten der Batterie-Aufladung einige Subsysteme abgeschaltet. Sie wurden nur bei Bedarf und ausreichender Batterieladung aktiviert. Weil das Aufladen unter diesen Umständen zu lange dauerte, wurde die Bordsoftware dahingehend angepasst, dass nun alle Subsysteme einschließlich der Kommunikation bis auf das Energiesystem abgeschaltet werden können. Ein Aufladevorgang dauert nun wieder nicht länger als kurz nach dem Start. Die Testplanung wird nicht weiter verzögert.

Das Hauptziel der ESTCube-1-Mission stellt weitgehend weltraumtechnisches Neuland dar. Mittels eines zehn Meter langen und elektrisch positiv aufgeladenen Drahtes soll der Nachweis erbracht werden, dass sich mit Hilfe der Abstoßungskraft elektrisch positiv geladener Plasmateilchen des Sonnenwindes Weltraumkörper beeinflussen lassen. Allein das Ausbringen des Drahtes ist anspruchsvoller, als man gemeinhin denkt, und bisher anscheinend noch nicht zufriedenstellend gelungen. Eine Bordkamera dient primär der optischen Kontrolle dieses Vorgangs. E-Sails stellen letztendlich auch besondere Anforderungen an die Festigkeit des sehr dünnen Drahtes wegen möglicher Treffer duch Mikrometeoriten. Der ESTCube-1-Draht entspricht solchen Anforderungen jetzt schon. Die Drähte werden bei eventueller großtechnischer Anwendung mehrere Kilometer lang sein.

Ein zusätzliches Missionsziel ist, mit der Bordkamera Aufnahmen von der Erde zu liefern, wenn möglich eine Weltraumaufnahme von Estland. Letzteres ist ohne Triebwerk und mit drei Luftspulen-Elektromagneten (Magnettorquer) zur Lageregelung schon einigemaßen ambitioniert, aber im April 2014 gelungen. Magnettorquer nutzen das Erdmagnetfeld zur Kraftentfaltung aus. Die Erledigung des Missionszieles „Estland-Selfie“ wurde vorgezogen, weil man die Gefahr sah, dass sich der bereits ausgebrachte Draht um den Satelliten wickelt, wenn dieser mit der Kamera zur Erde gedreht wird.

Nun sind seit dem Start (bis zur Freischaltung dieses Artikels) fast 485 Tage vergangen – die ESTCube-Homepage zählt sekundengenau mit. Wenig überraschend kommt nach so langer Wartezeit in der Weltraum-Fangemeinde ab und zu die Frage auf, ob denn das E-Sail-Experiment schon gelaufen sei. Das ist noch nicht der Fall, am 07. August 2014 kam im ESTCube-Forum jedoch endlich die Ankündigung, dass die entsprechenden Vorbereitungen nun in die Endphase gingen. Zuvor müssten aber Probleme, verursacht durch unregelmäßige magnetische Störungen, gelöst werden. Die Ursache ließ sich bislang nicht identifizieren. Die magnetischen Störungen führen zu einer Instabilität der Rotationsachse, die auch durch eine korrigierte Steuerungs-Matrix der Magnettorquer bis Mitte August nicht in den Griff zu bekommen war. Bei Erhöhung der Rotationsgeschwindigkeit dreht sich der Satellit entgegen der ursprünglichen Planung um eine seiner Diagonalen.

Wenn keine Lösung des Problems gefunden wird, wird man das E-Sail-Experiment mit der Drehung um die Diagonalachse durchführen. Dies sei, so die Aussage im ESTCube Forum, zwar nicht die günstigste Versuchsanordnung, erlaube aber ebenfalls das erfolgreiche Ausbringen des E-Sail-Drahtes und die Messung der darauf wirkenden Kräfte.

Das kontrollierte Hoch- und Herunterfahren der Rotation war Ziel weiterer Übungen und auch einiger Software-Anpassungen. So führte eine unzureichende Zeitsychronisation mit den Sonnensensoren dazu, dass die Ausrichtung des Satelliten vom Bordcomputer falsch berechnet und das Beschleunigen der Rotation abgebrochen wurde. Die 15. Software-Aktualisierung heilte dieses Problem. Höhere Winkelgeschwindigkeiten verlangen zudem eine höhere Frequenz beim Ansprechen der Magnettorquer. Das hätte die elektrische Stromversorgung unvorhergesehenen Belastungen aussetzen können. Die erwähnte Software-Aktualisierung brachte auch hier anscheinend eine Lösung, die aber noch sorgfältig ausgetestet werden muss.

Über die Diagonalachse kann ESTCube 1 inzwischen Winkelgeschwindigkeiten zwischen 10 und 280 Grad pro Sekunde ansteuern. Die estnischen Studenten haben bei der Lösung aufkommender Probleme dabei nicht nur viel gelernt. Sie sind auch stolz darauf, dass ESTCube 1 einer der wenigen Satelliten unter studentischer Verantwortung ist, der eine gezielte Steuerung der Rotation bis zur genannten Winkelgeschwindigkeit erlaubt.

Der E-Sail-Draht wird erst bei einer Umdrehung pro Sekunde ausgebracht. Dies sind noch ein paar Winkelgrade mehr, als bislang erreicht und beherrscht werden. Da der Draht nur einmal abgewickelt werden kann, darf es bei der Berechnung der Satelliten-Ausrichtung keinerlei Zweifel an der Richtigkeit geben. Da bleibt im Endspurt also noch einiges zu tun.

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• Sonnensegel

Der Beitrag Was macht eigentlich ESTCube 1? erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Hans Lammersen. Quelle: Welt.de, University of Hertfordshire, fr-online.de.

Das Sternbild Walfisch ist im Herbst in unseren mitteleuropäischen Breiten im Süden zu sehen, wenn der Himmel nicht allzu lichtverschmutzt ist. Denn das Sternbild weist keine hellen, auffälligen Sterne auf und geht im Lichtermeer größerer Ballungsräume leicht unter. Der Stern τ (Tau) steht im unteren Bereich des Sternbilds, ist aber ebenfalls mit bloßem Auge zu sehen.

Die Gruppe um Mikko Tuomi hat insgesamt 6.000 Beobachtungen dieses Sterns analysiert und ist auf dieser Grundlage zu dem Ergebnis gekommen, dass der Stern von fünf Planeten umkreist wird (Tau Ceti b bis f). Die Massen der Planeten schwanken zwischen dem doppelten und dem siebenfachen der Masse der Erde. Einer dieser Planeten (Planet e) soll sich in der habitablen Zone des Systems befinden, in einer Region also, die das Vorhandensein von flüssigem Wasser erlaubt, was eine grundlegende Voraussetzung für die Existenz von Leben ist. Dieser Planet weist in etwa die fünffache Masse unserer Erde auf und ist damit der bisher kleinste entdeckte Planet in einer habitablen Zone um einen anderen Stern. Seine Entfernung von Tau Ceti gleicht der der Venus von der Sonne und seine Umlaufzeit beträgt 168 Tage.

Bei den Untersuchungen sollte es eigentlich darum gehen, das Grundrauschen eines Sterns zu messen, um damit eine Eichung für feinere Analysemethoden zu erlangen. Daher hatte sich die Gruppe Tau Ceti ausgesucht, da man der Meinung war, dort kein Planetensystem vorzufinden. Umso größer nun die Überraschung, dass man wohlmöglich gleich fünf Planeten gefunden hat. Die Wissenschaftler werten den Fund als ein weiteres Indiz dafür, dass Planetensysteme um nahezu jeden Stern existieren. Allerdings kann es ich bei den beobachteten Bahnstörungen, aus denen auf die Existenz der Planeten geschlossen wird, immer noch vom Stern Tau Ceti selbst verursachte Anomalien handeln, schränkten die Wissenschaftler ein.

Tau Ceti ist 11,9 Lichtjahre von der Erde entfernt. Er ist der nächste sonnenähnliche Einzelstern. Wegen seiner Ähnlichkeit zur Sonne und seiner relativen Nähe war er schon früher Ziel der Suche nach extraterrestrischer Intelligenz. Die Oberflächentemperatur ist etwas geringer als die der Sonne, aber er befindet sich wie sie in einer stabilen Phase seines Lebens, dem Wasserstoffbrennen, welches den Stern schon seit Milliarden Jahren erhält und ihm noch eine lange Lebensdauer garantiert; auch eine wichtige Voraussetzung für die Existenz von höherem Leben.

Das Portal zu Exoplaneten auf raumfahrer.net finden Sie hier:

• //www.raumfahrer.net/astronomie/extrasolar/home.shtml

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• Exoplaneten

Der Beitrag Erdähnlicher Planet bei Tau Ceti? erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter

Nach seiner Landung auf dem Mars wird der Rover Curiosity unseren Nachbarplaneten über einen Zeitraum von mindestens zwei Jahren mit seinen insgesamt 10 wissenschaftlichen Instrumenten ausführlich untersuchen und dabei diverse Daten sammeln. Dadurch erhoffen sich die an der Mission beteiligten Wissenschaftler unter anderem neue Erkenntnisse darüber, ob auf dem Mars einstmals „lebensfreundliche“ Bedingungen herrschten, welche die Entstehung von mikrobiologische Lebensformen ermöglichten und ob es vielleicht sogar denkbar ist, dass die aktuellen Bedingungen auf dem Mars auch noch in der Gegenwart die Existenz solcher Lebensformen ermöglichen könnten.

Eines der dabei zum Einsatz kommenden Instrumente ist ein Strahlungsdetektor mit der Bezeichnung „Radiation Assessment Detector“ (kurz „RAD“). Die Aufgabe dieses unter anderem an der Christian-Albrechts-Universität in Kiel entwickelten Instrumentes besteht darin, auf dem Mars die in der Planetenatmosphäre und auf der Oberfläche auftretende Strahlung zu ermitteln. Im Gegensatz zur Erde verfügt der Mars über kein relevantes Magnetfeld, welches den Planeten ausreichend vor dieser Strahlung abschirmen könnte, so dass die aus dem Weltall einfallende Strahlung die ungeschützte Planetenoberfläche nahezu vollständig erreicht.

Diese die Marsatmosphäre durchdringende Strahlung besteht zum einen aus der galaktischen kosmischen Strahlung (GCR), welche ihren Ursprung außerhalb unseres Sonnensystems hat und zum Beispiel durch Sternexplosionen – sogenannte Supernovas – freigesetzt wird. Zum anderen besteht sie aus der solaren Strahlung, die bei bestimmten physikalischen Prozessen auf der Sonne freigesetzt wird. Diese Sonnenwinde sind auf der Erde unter anderem für die Entstehung der Polarlichter verantwortlich. Des weiteren beinhaltet die den Mars treffende Strahlung eine sekundäre Strahlungskomponente, welche durch eine Wechselwirkung der galaktischen Strahlung und der solaren Strahlung mit der Marsatmosphäre und der Oberfläche des Planeten entsteht.

Die teleskopähnliche Öffnung des lediglich 1.560 Gramm wiegenden und 10,3 x 12,2 x 20,4 Zentimeter abmessenden RAD-Instrumentes ist auf der vorderen linken Oberseite von Curiositys Roverdeck platziert und fängt die einfallende Strahlung in einem Messfeld von 65 Grad ein. Hierbei kommen drei siliziumbasierte Sensoren und zwei Szintillatoren zum Einsatz. Für den Betrieb benötigt das Instrument eine elektrische Leistung von 4,2 Watt.

Über die Bedeutung der vorgesehenen Messungen auf dem Mars äußert sich Prof. Dr. Robert Wimmer-Schweingruber vom Institut für Experimentelle und Angewandte Physik der Universität Kiel folgendermaßen: „Das ist besonders wichtig, um bestimmen zu können, in welcher Bodentiefe eventuell frühere Lebensformen die unwirtliche Strahlungsumgebung des Mars überlebt haben oder überleben könnten.“ Anhand der Resultate kann so kalkuliert werden, ab welcher Tiefe unter der Marsoberfläche eine Suche nach mikrobischen Lebensformen oder deren Überresten sinnvoll ist.

Mit dem RAD sollen hochenergetische atomare und subatomare Partikel, speziell die Röntgen- und Gammastrahlung, sowie Neutronen und geladene Teilchen (Ionen und Elektronen), detektiert werden. Mit den so ermittelten Strahlungswerten lassen sich auch die bisherigen Modelle über die Wechselwirkungen der Strahlung mit der Marsatmosphäre und der Planetenoberfläche überprüfen. Dies ist wichtig, um Aussagen darüber zu tätigen, in welchem Grad die auf die Marsoberfläche auftreffende Strahlung für die Erosion der dort befindlichen Böden und Gesteine verantwortlich ist.

Die RAD-Messungen werden allerdings nicht ausschließlich bei der Beantwortung der Frage hilfreich sein, ob in der Gegenwart Mikroben auf dem Mars existieren könnten oder inwieweit die einfallende Stahlung zu einer chemischen Veränderung der Planetenoberfläche führt. Vielmehr dienen die zu gewinnenden Daten auch der Planung einer zukünftigen bemannten Mission zu unserem äußeren Nachbarplaneten. Die gewonnenen Erkenntnisse sollen so auch dazu genutzt werden, um die zu erwartenden Strahlungsdosen zu ermitteln, denen die Raumfahrer bei zukünftigen Marsmissionen auf der Planetenoberfläche ausgesetzt sein werden. Hierfür wird RAD nach der Landung von Curiosity – abhängig vom aktuellen Energiestatus des Rovers – stündlich für etwa 15 Minuten aktiv sein und entsprechende Messungen vornehmen.

Allerdings beginnt die Messungen der Strahlungswerte nicht erst nach der erfolgreichen Landung des Rovers auf dem Mars. Vielmehr nutzten die an dem Instrument beteiligten Wissenschaftler bereits den etwa neun Monate dauernden Flug zum Mars, um Daten zu sammeln. Dabei sollen Daten über die Strahlungsmenge und die sich ergebende Intensität gesammelt werden, der interplanetare Raumfahrer auf dem Weg zum Mars ausgesetzt sein werden.

„Das RAD ist [in der Missionsphase des Fluges zum Mars] vergleichbar mit einem Stellvertreter für einen Astronauten in einem Raumschiff auf dem Weg zum Mars“, so die Erklärung von Dr. Donald Hassler vom Southwest Research Institute in Boulder im US-Bundesstaat Colorado, dem für das RAD-Instrument verantwortlichen Wissenschaftler. „Das Gerät befindet sich tief im Inneren der Raumsonde, vergleichbar mit der Position eines Astronauten bei einer bemannten Mission. Zu sehen, wie die Raumsonde das Strahlungsfeld beeinflusst, wird uns wichtige Informationen darüber liefern, wie man ein Raumschiff für eine zukünftige Reise zum Mars am besten konstruieren muss.“

Bisher hatten die Wissenschaftler diese im freien Weltall auftretende hochenergetische Partikelstrahlung ausschließlich mit Instrumenten messen können, welche unmittelbar an oder nahe der Außenhaut von diversen Raumsonden angebracht waren. Das RAD-Instrument wird dagegen auf dem Flug zum Mars durch verschiedenen Komponenten der Cruise Stage von der direkten Einwirkung der Weltraumstrahlung abgeschirmt. Solche Abschirmungen könnten aber eventuell auch die Entstehung von sekundären Strahlungspartikeln begünstigen, welche sich bilden könnten, sobald Partikel der kosmischen Strahlung mit der Hülle der Raumsonde kollidieren. Diese Sekundärpartikel, so die Einschätzung der Fachleute vom JPL, sind für die Crew einer bemannten Mission unter Umständen gefährlicher als die ursprünglich auftretenden Strahlungsteilchen.

Das RAD-Instrument nahm den Betrieb bereits am 6. Dezember 2011 auf und ist das einzige Instrument von Curiosity, welches bereits während des Hinfluges zum Mars wissenschaftliche Daten liefert. Hierbei wurden alle 24 Stunden wissenschaftliche Daten des Instruments an das in Pasadena/Kalifornien befindliche Kontrollzentrum der Mission übermittelt. Seit der Aktivierung des RAD wurde die Cruise Stage von Curiosity mehrmals von den Ausläufern von Sonnenstürmen getroffen. Die dabei auftretenden Teilchenschauer konnten mit dem Instrument eindeutig nachgewiesen werden. „Die ersten Datenpakete von RAD sehen vielversprechend aus“, so Dr. Donald Hassler. „Wir erkennen darin einen starken Fluss an Strahlung, welcher etwa vier mal höher ausfällt als die Strahlung, welche von dem RTG [der atomaren Energiequelle des Rovers] auf der Startrampe erzeugt wurde. Es ist sehr aufregend, den Beginn der wissenschaftlichen Mission des Rovers mitzuerleben.“

Die Sammlung von wissenschaftlichen Daten durch das RAD-Instrument während der Cruise-Phase zum Mars dauerte bis zum 13. Juli 2012 an. An diesem Tag wurde das Instrument – wie bereits zuvor vorgesehen – vorerst deaktiviert, da der Zeitpunkt der Landung Curiositys immer näher rückte und verschiedene Software-Updates an den Rover übermittelt werden mussten. Nach einer erforderlichen Konfiguration der RAD-Betriebssoftware wird das Instrument den erneuten wissenschaftlichen Betrieb erst nach der erfolgreichen Landung auf dem Mars wieder aufnehmen.

Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) ist als Partner der NASA an der Curiosity-Mission beteiligt. Es förderte die Entwicklung der Sensoreinheit des RAD-Instruments an der Christian-Albrechts-Universität in Kiel und am Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin des DLR in Köln. Die Entwicklung der Sensoren erfolgte dabei in enger Kooperation mit der in München ansässigen Firma Kayser-Threde. Die Entwicklung wurde zudem durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (BMWi) gefördert. Die finanzielle Gesamtsumme des Kieler Projektes beläuft sich auf rund 1,3 Millionen Euro. Für die Entwicklung der Elektronikeinheit von RAD war dagegen das Southwest Research Institute (SwRI) in Boulder, Colorado verantwortlich.

Diskussion zu diesem Artikel

• Marsrover Curiosity
• MSL Rover Curiosity auf Atlas V (541)
• Planet Mars

Verwandte Webseiten

• Hassler et al., 2009: The Radiation Assessment Detector
• Vortrag: Calibration of the Radiation Assessment Detector (RAD)
• NASA: Instrument RAD
• NASA Science: Curiosity and the Solar Storm
• Measuring the Radiation Environment on Mars

Der Beitrag Der Strahlungsdetektor RAD erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Sascha Haupt. Quelle: BBC News, Nature.

Wissenschaftler der Universität Texas und weiterer Institute haben die Verwerfungen und Risse (Lineae) der Eisoberfläche, unter anderem anhand von Daten der Raumsonde Galileo, analysiert und mit Vorgängen auf der Erde, insbesondere in der Antarktis, verglichen. Sie sind zu dem Schluss gekommen, dass wahrscheinlich kleinere „Seen“ etwa 3 km unter der Oberfläche, und damit deutlich über dem großen Ozean, der in 10 bis 30 km Tiefe vermutet wird, existieren. Die Forscher gehen davon aus, dass warmes Wasser aus der Tiefe durch die Eiskruste aufsteigt und die Reservoirs nahe der Oberfläche bildet. Beim Aufsteigen schmilzt das warme Wasser Eis auf, und es bilden sich Risse, die später wieder zufrieren, wobei durch die Ausdehnung Teile der Kruste angehoben werden.

Dieser neue Befund hat auch Konsequenzen für Astrobiologen, die seit den ersten Anzeichen für flüssiges Wasser auf Europa über Leben auf diesem Mond spekulieren. So könnte es durch das aufsteigende Wasser und die nahe der Oberfläche gelegenen Seen zu einem Austausch von Nährstoffen zwischen höher und tiefer gelegenen Wasserschichten kommen. Flüssiges Wasser so nah an der Oberfläche würde natürlich auch die Erforschung durch Raumsonden erheblich vereinfachen.

Der Beitrag Neue Erkenntnisse über Wasser auf Jupitermond Europa erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Günther Glatzel. Quelle: NASA/JPL.

In diesem Jahr wird ein erweitertes Test-Habitat (Habitat Development Unit) verwendet. Im Vergleich zum letzten Jahr wurde ein entfaltbares Loft aufgesetzt, ein Hygieneabteil angebaut und eine Arbeitsplattform mit Rampe montiert. Auch im Inneren gibt es einige Veränderungen, so bei der Laborausrüstung und den Arbeitsstationen. Zum Einsatz kommen außerdem zwei Elektrofahrzeuge, mit denen der Aktionsradius künftiger Raumfahrer auf anderen Himmelskörpern bedeutend erweitert werden kann.

Das Loft ist aus einem Studentenwettbewerb hervorgegangen, den das Team der Universität Wisconsin-Madison für sich entscheiden konnte. Es sitzt oben auf dem bisherigen, starren Habitat und erweitert das Volumen beträchtlich.

Die Arbeitsplattform mit Rampe ist an der Ausstiegsschleuse montiert und mit beleuchteten Handläufen sowie einem elektrischen Lastenaufzug versehen. Auf dieser Plattform kann auf staubärmerem Untergrund an gesammelten Proben oder zu wartenden Maschinen gearbeitet werden.

Das Hygienemodul verfügt über verschiedene Tanks für Frisch- und Brauchwasser, eine Dusche, eine Toilette sowie Stauraum für Abfälle. Während des Testzeitraumes soll die Benutzbarkeit der Systeme überprüft werden.

Ebenfalls Gegenstand der Tests sind unter anderem Energiemanagement, Computer und Computernetzwerk im Habitat, Kommunikationsmittel, die Produktion von pflanzlichen Nahrungsmitteln, medizinische Betreuung, Lebenserhaltungssysteme, LED-Beleuchtung und Umweltschutz.

Wieder genutzt werden sollen zwei Fahrzeuge (Space Exploration Vehicle, SEV), diesmal in der Umgebung von erstarrten Lavaflüssen in Nord-Arizona. Dabei stehen in erster Linie das Sammeln wissenschaftlicher Daten, die Kommunikation und die Erprobung weiterentwickelter Technologien im Mittelpunkt. Bei simulierten Ausstiegen aus dem Habitat bzw. aus den Rovern werden Handlungsabläufe und Werkzeuge getestet.

Raumcon:

• Desert Rats im Thema „Rückkehr zum Mond“

Der Beitrag Feldtest 2011 für Planetenhabitat erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Thomas Weyrauch. Quelle: NASA. Vertont von Peter Rittinger.

In der Seismologie der Erde bewährte Methoden wurden eingesetzt, um die alten Daten zu analysieren. Es erwies sich, was man schon lange vermutet hatte: Auch der Mond hat einen festen inneren Kern, der von Schichten geschmolzenen und teilweise geschmolzenen Materials umgeben ist.

Der feste, eisenreiche Bestandteil des Mondkerns hat einen Radius von rund 240 Kilometern. Er wird umschlossen von einer rund 90 Kilometer starken flüssigen Kernschicht, die ebenfalls hauptsächlich aus Eisen besteht. Diese wiederum ist umgeben von einer rund 150 Kilometer starken Schicht aus teilweise geschmolzenem Material.

Im Kern befindet sich neben Eisen ein kleiner Prozentsatz leichterer Elemente wie Schwefel, wie es neusten seismologischen Untersuchungen zufolge auch beim Erdkern der Fall ist.

Die den Mond betreffenden Daten, die neu ausgewertet wurden, stammen von vier Seismometern, die von den Astronauten vierer zwischen 1969 und 1972 durchgeführter bemannter Mondmissionen zurückgelassen wurden. Ende 1977 wurden die letzten Daten von einem dieser Seismometer durch eine Bodenstation auf der Erde empfangen.

So war es den Wissenschaftler möglich, mit Daten aus einer Reihe von aufeinanderfolgenden Jahren zu arbeiten. Die Daten gaben Auskunft über die sogenannten Mondbeben, welche die NASA auf die Tidenkräfte, die die Erde auf den Mond ausübt, zurückführt.

In der Forschergruppe arbeiteten Spezialisten vom Marshall Space Flight Center, der Universität des Staates Arizona, der kalifornischen Universität in Santa Cruz und vom Institut für die Physik der Erde in Paris zusammen.

Die Daten aus der Apollo-Ära will man auch weiterhin benutzen. Sie genau zu verstehen, kann eine große Hilfe bei der Interpretation von neuen Daten künftiger Mondmissionen sein.

Ein Satellitenduo zur Vermessung des Schwerefeldes des Mondes, GRAIL für Gravity Recovery and Interior Laboratory genannt, soll 2011 gestartet werden. Von ihm verspricht man sich insbesondere neue Erkenntnisse über die Strukturen im Mondinneren von der Kruste bis zum Kern und über die Geschichte der thermischen Entwicklung des Erdtrabanten.

Der Beitrag Mond hat Kern, der dem der Erde ähnelt erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Hans J. Kemm. Quelle: Science / eigene Bewertung. Vertont von Peter Rittinger.

Chemiker und Astrobiologen an der Arizona State University sammelten Schlammproben aus dem kalifornischen Mono Lake, ein sehr salziges und alkalisches Gewässer, das hohe Konzentrationen an Arsen enthält. Im Labor züchteten die Forscher Protobakterien aus dem vorhandenen Sediment vom Stamm GFAJ-1.
Das Nährmedium enthielt kaum Phosphor und die Zufuhr von Arsen wurde laufend erhöht. Die wachsenden Kulturen wurden über einen Zeitraum von 2 Jahren immer wieder in eine neue Schale übersiedelt, um das ursprünglich noch vorhandene Phosphor weiter zu reduzieren. Das überraschende Ergebnis: Die Bakterien vermehrten sich weiter und gediehen prächtig, ohne feststellbaren Schaden.

Mit Hilfe verschiedener Methoden analysierten die Forscher in der Folge, ob die Bakterien tatsächlich Arsen in ihren Stoffwechsel einbezogen hatten. Es konnte eindeutig festgestellt werden, dass das Gift tatsächlich in der Desoxyribonukleinsäure (DNA), in Proteinen und in Zellmembranen vorhanden war. Arsen hatte an manchen Stellen fast den zentralen Baustein Phosphor ersetzt. Von Astrobiologen wurde die Entdeckung als ein Meilenstein gewertet, da sie die Wahrscheinlichkeit erhöht, dass außerirdisches Leben existiert.

(Raumfahrer.net berichtete)

Nach Sichtung der Versuchsdaten wurden aber jetzt kritische Stimmen laut. Es existieren 2 Studien, die im Abstand von einem größeren Zeitraum erstellt worden sind, die aber eindeutig widersprüchliche Ergebnisse aufweisen. In der Versuchsdaten-Listung wurde jedoch ein gemeinsamer Mittelwert daraus errechnet, was nicht legitim ist. Des Weiteren wird ein Wert für ein Arsengehalt von 0,19 +/- 0,25 geführt, was aber bedeuten würde, dass die Fehlerwahrscheinlichkeit größer als der Messwert selber ist. Also ist Skepsis schon berechtigt.

Auch die Aussage der Wissenschaftler wird angezweifelt, dass GFAJ-1 sich ausschließlich von Arsen ernähren kann, wenn Phosphat nicht mehr zur Verfügung steht. Die Probanden enthielten nämlich immer noch eine Menge Phosphat. Das Verhältnis für die Phosphat-Anteile war mit 6.9×10^-6 zwar niedrig, aber gegen den Anteil von 13.4×10^-6 doch noch erheblich. Was sagt, dass die DNA nicht komplett phosphorfrei ist und nur noch Arsen enthält. Möglich ist, dass die Wissenschaftler den Grenzbereich erreicht haben, den die angewandte Messmethode überhaupt zulässt. Um dies abzuklären, müssten noch mehrere Versuchsreihen ausgewertet werden.

Die Kritiker meinen deshalb, dass es weit verfrüht ist, hier von einer Sensation zu sprechen. Man sollte also die Biochemie nicht neu schreiben, man kann bestenfalls eine hervorgehobene Anmerkung machen.

Für den Autor stellt sich die Frage, ob diese Versuchsreihe eine Bewertung finden kann hinsichtlich der Entstehung von Leben unter diesen Bedingungen oder ob hier die Evolution nachgeholfen hat. Es scheint ja nicht bekannt zu sein, ob die Bakterien sich der Umgebung angepasst haben, also nach einem Leben in arsen-freier Umgebung oder ob sie sich grundsätzlich in dieser sonst lebensfeindlichen Umgebung parallel entwickelt haben.

Der Beitrag Kritik an arsenbasierten Mikroorganismen erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Hans J. Kemm. Quelle: sciencemag.org.

Weil Giordano Bruno in den Sternen am Himmel Sonnen erkannt hatte, dort weitere Planeten und sogar Leben vermutete, wurde er dafür im Jahr 1600 mit dem Tod auf dem Scheiterhaufen bestraft. Bruno vertrat nicht nur die Ansicht, dass das Weltall unendlich ist, sondern dass es auch unendlich viele Lebewesen auf anderen Planeten im Universum gibt. Moderne Wissenschaftler wollen diesem großen Astronomen nicht nachstehen und sind bemüht, den Nachweis anzutreten, dass es allein in unserer Heimatgalaxie sehr viel mehr Leben gibt als bisher angenommen.

Astronomen von der University of California beobachteten mit dem Keck-Observatorium auf Hawaii 5 Jahre lang 166 Sterne und deren Radialgeschwindigkeit. Diese Objekte befinden sich in einer maximalen Entfernung von 80 Lichtjahren von der Erde. Darunter waren Sonnen der Spektralklassen G und K. G-Sterne haben meist die Größe und Temperatur unseres Zentralgestirns, K-Sterne weisen 0,8 M_So auf und sind rund 2.000 °C kälter als die 5.000 bis 6.000 °C heißen G-Sterne.

Die Wissenschaftler kommen nach den intensiven Beobachtungen dieser sonnenähnlichen Sterne zu dem Schluss, dass bei etwa 23 % von ihnen Planeten vorhanden sein müssten, die unserer Erde sehr ähnlich sind. Die Astronomen meinen auch zu wissen, wie viele Planeten auf engen Umlaufbahnen noch unentdeckt sind. Demnach könnten knapp 2 % der sonnenähnlichen Sterne einen jupiterähnlichen und etwa 6 % einen neptunähnlichen Planeten besitzen. Super-Erden mit 3 bis 10 Erdmassen könnten bei immerhin 12 % der Sterne vorkommen.

Da erdgroße Exoplaneten mit den heute verfügbaren Methoden noch nicht nachweisbar sind, können Astronomen sie nicht direkt auffinden. Sie sind zu klein, um eine ausreichend große Bewegung ihres Heimatsterns auszulösen. Daher schloss das kalifornische Forscherteam von der Anzahl der Gasriesen und der Super-Erden durch Extrapolation auf die Anzahl der nur erdgroßen Planeten. Das Ergebnis der Studie ist in der Novemberausgabe von Science erschienen.

Die Astronomen meinen jetzt, dass es mit der kommenden Generation von terrestrischen und orbitalen Teleskopen nicht schwer sein wird, auch wirklich erdähnliche Planeten zu entdecken.

Raumcon:

• Exoplaneten

Der Beitrag Unsere Erde ist nicht einzigartig erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Stefan Heykes. Quelle: arxiv.org:1010.2490v1. Vertont von Peter Rittinger.

Hyperschnellläufer sind extrem selten. Sie sind auf dem Weg, ihre Heimatgalaxie zu verlassen oder haben das bereits getan, so dass sie alleine durch das Universum fliegen. Um eine Galaxie verlassen zu können, müssen extrem hohe Geschwindigkeiten erreicht werden. Diese hängen von der Masse der jeweiligen Galaxie ab. Daher reichen in der Kleinen Magellanschen Wolke bereits geringere Geschwindigkeiten als in unserer Milchstraße aus, um als Hyperschnellläufer klassifiziert zu werden. Beschleunigt werden diese Sterne meistens dadurch, dass sie aus dicht gedrängten Gruppen von Sternen herausgeschleudert werden. Auch Supernovae in Mehrfachsystemen können einzelne Komponenten sehr stark beschleunigen.

Hyperschnellläufer lassen sich grundsätzlich auf drei Arten entdecken. Zunächst ist es möglich, die Positionsveränderung von Sternen direkt zu vermessen und aus der Veränderung dieser Position die Bewegungsgeschwindigkeit zu bestimmen. Dann kann man durch Spektralanalysen feststellen, wie stark das Spektrum durch den Doppler-Effekt verschoben ist. Durch den Vergleich mit den sonstigen Sternen in der jeweiligen Galaxie kann man feststellen, ob diese gemessene Geschwindigkeit ausreicht, um die Galaxie zu verlassen.

Neben dieser direkten Bestimmung der Geschwindigkeit kann man auch nach den von den Sternen verursachten Schockwellen suchen. Zwischen den Sternen einer Galaxie ist immer auch Gas. Dieses hat nur eine geringe Dichte und ist oft auch ionisiert, es hat aber eine definierte „Schallgeschwindigkeit“. Diese liegt typischerweise bei etwa 10 km/s. Wenn sich ein Objekt schneller durch dieses interstellare Medium bewegt, verursacht es eine Schockwelle. Durch die Verdichtung wird das Gas erwärmt und strahlt im infraroten Bereich.

Die Astronomen des Argelander-Instituts für Astronomie der Universität Bonn haben genau danach gesucht. Dazu wurden Infrarot-Aufnahmen des Spitzer-Weltraumteleskops verwendet. Auf den Aufnahmen hat man nach den Schockwellen gesucht, die im Infrarotbereich (insbesondere im 24-μm-Band) gut zu erkennen sind. Mit dieser Analyse konnten insgesamt zwölf Schockwellen nachgewiesen werden.

Bei allen gefundenen Sternen handelt es sich um sehr schwere Sterne mit kurzer Lebensdauer. Da an den Schockwellen auch die Bewegungsrichtung erkennbar ist und man weiß, dass Hyperschnellläufer meistens aus Clustern von Sternen stammen, kann man ebenfalls vermuten, woher diese Sterne kommen. Man nimmt hierbei an, dass der jeweils nächstgelegene Cluster junger Sterne in der richtigen Richtung die Heimat dieser Sterne sein muss. Weiter entfernte Cluster würden jeweils zu lange Reisedauern erfordern, als dass die Sterne noch existieren könnten.

Die gefundenen Sterne gehören alle unterschiedlichen Varianten der Spektralklassen O und B an. Diese blauen Riesensterne haben typischerweise Massen von einigen 10 Sonnenmassen, was einer Lebensdauer von einigen Millionen Jahren entspricht, also relativ kurz. Das Alter der gefundenen Sterne liegt daher auch zwischen 3 und 10 Millionen Jahren. In dieser Zeit konnten sie Abstände zwischen 195 und 945 Lichtjahre zu ihren Entstehungsregionen erreichen.

Raumcon:

• Hyperschnellläufer-Sterne

Der Beitrag Hyperschnellläufer in der Kleinen Magellanschen Wolke erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Günther Glatzel. Quelle: SpaceRef.

Die Teams stammen von der Oklahoma-Staatsuniversität sowie den Universitäten von Wisconsin-Madison und Maryland. Aufgabe ist eine zügige Entwicklung von entfaltbaren Modellstrukturen für die nächste Generation von Weltraumforschern.
„Dieser Wettbewerb eröffnet diesen Studenten die Gelegenheit ihres Lebens“, sagte NASA-Cheftechnologe Bobby Brown im Hauptquartier in Washington. „Sie werden neue Hardware entwickeln und bauen. Wenn ihr Team gewinnt, dann bekommen sie die Chance, ihre Entwicklung mit einem starren Habitat der NASA zu verbinden und bei Einsatztests dabei zu sein.“

Der Wettbewerb trägt den Titel „inaugural eXploration Habitat Academic Innovation Challenge“ und wird im Juni 2011 in einem direkten Wettbewerb am Johnson Space Center in Houston entschieden.

In den 1990er Jahren hatte die NASA an der Entwicklung von entfaltbaren Raumstationen gearbeitet, diese Entwicklung später jedoch eingestellt und Patente an Bigelow verkauft. Mittlerweile verspricht man sich allerdings wieder Vorteile von einer derartigen Technik, nachdem Bigelow mit ersten Erprobungsmustern die Machbarkeit nachgewiesen hat.

Der Beitrag Habitat im Studentenwettbewerb erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Ralf Möllenbeck. Quelle: BBC, NASA, ESA. Vertont von Peter Rittinger.

Professor Charles Cockell von der Open University in Milton Keynes (England) berichtet über eine Bakterienart, welche es schaffte, mehr als ein Jahr im Weltraum zu überleben. Diese Bakterien stammen aus dem kleinen Fischerdorf Beer im Süden von England. Dort sind sie Bestandteil der Klippen nahe dem englischen Fischerdorf und reisten in Gesteinsbrocken im Februar 2008 mit dem Space Shuttle Atlantis zur ISS. Diese Proben waren Teil des von der ESA betreuten Experimententräger (EuTEF = European Technology Exposure Facility) an der Außenseite des Columbus-Forschungsmoduls.

Diese Bakterien wurden ausgewählt, um zu untersuchen, wie sie sich in der lebensfeindlichen Umgebung verhalten. Sie waren ultraviolettem Licht, kosmischen Strahlen und extremen Temperaturschwankungen ausgesetzt. Das Experiment ist Teil einer Suche nach Mikroben, welche Astronauten auf zukünftigen Missionen bei der Erforschung unseres Sonnensystems nützlich wären. Sie könnten in Lebenserhaltungssystemen und bei der Gewinnung von Mineralien aus Felsgestein, unter anderem in Basen auf Mond und Mars, zum Einsatz kommen. Im September 2009 wurde der Experimententräger EuTEF mit dem Space Shuttle Discovery zur Erde zurück transportiert.

Hier stellten Wissenschaftler fest, dass viele der Mikroben überlebt hatten. Diese, nun als OU-20 bezeichnet, werden zur Zeit in einem Laboratorium an der Open University (OU) in Milton Keynes eingehend untersucht. Es wird vermutet, dass eine dicke Zellwand die Mikroben so widerstandsfähig macht. Weiter bilden sie Zellkolonien, bei denen die innenliegenden von den äußeren Mikroben vor den widrigen Umgebungseinfüssen, wie UV-Strahlung und Austrocknung, geschützt werden. Bakteriensporen sind dafür bekannt, mehrere Jahre in der Umlaufbahn zu überstehen. Diese Zellen aber haben am längsten von allen Cyanobakterien oder photosynthetisierenden Mikroben im Weltraum überlebt. Sie haben Verwandte in der Antarktis und in heißen Wüsten, diesen werden gute DNA-Reparaturprozesse nachgesagt.

Diese anderthalbjährige Exkursion der Bakterien in den Weltraum war nicht die erste ihrer Art. Eine Probe des Klippenmaterials von Beer reiste ein Jahr zuvor für zehn Tage auf einer russischen Rakete ins All. Bei diesem Biopan-6-Experiment im Rahmen der FOTON-M3-Mission waren Bärtierchen mit an Bord. Diese winzigen wirbellosen Tiere halten den Rekord für die am längsten überlebenden Tiere im offenen Raum.

Raumcon:

• **ISS** Forschung & Forschungseinrichtungen

Der Beitrag Beer-Bakterien sind zäh erschien zuerst auf Raumfahrer.net.