REXUS-Kampagne beginnt

Forschungsraketen starten mit Studentenexperimenten

27.02.2009
Mehr als ein Jahr Vorbereitung - Studenten fiebern dem Start ihrer Experimente entgegen

Am Montag, den 2. März 2009, beginnt die zweiwöchige Forschungskampagne REXUS 5/REXUS 6. Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) ermöglicht gemeinsam mit dem Swedish National Space Board (SNSB) und der Europäischen Weltraumorganisation ESA Studenten, erstmals eigene Experimente auf Forschungsraketen durchzuführen. Deutsche und schwedische Experten unterstützen in den kommenden zehn Tagen die Nachwuchswissenschaftler bei der Vorbereitung der beiden Kleinraketen. Hierfür sind sie zur Esrange gereist, der europäischen Startbasis für Forschungsraketen und -ballons nahe der nordschwedischen Stadt Kiruna. Bei Außentemperaturen von minus 20 Grad Celsius beginnt der Countdown.

Abb. Zusammensetzen der Nutzlastmodule

Konzentrierte Vorbereitungen auf die erste Weltraummission

Nach einjähriger Vorbereitung erreicht das Projekt für die Studenten nun den Höhepunkt. Begonnen hat alles mit ihrer Bewerbung auf die Ausschreibung von DLR und ESA im Winter 2007. Im März 2008 wurden fünf Experimente aus Deutschland, Finnland, Norwegen und Spanien ausgewählt. Bereits zur Trainingswoche im April 2008 mussten die Studenten ihre Experimententwürfe der kritischen Prüfung durch Experten von DLR, SSC und ESA während des so genannten PDR (Preliminary Design Review) überprüfen lassen. Während dieser Trainingswoche wurde den Studenten das Wissen vermittelt, wie sie ihr Experiment zu konstruieren haben, damit es den Belastungen eines Raketenstarts standhält.

Drei Monate später mussten die Studenten bei dem Critical Design Review zeigen, dass sie die Forderungen und Anregungen der Fachleute verstanden und umgesetzt hatten. Mit dem abgesegneten Design konnte es nun an den Bau der Flughardware gehen. Vor drei Wochen wurde diese während der elektrischen Tests und mechanischen Integration in die Gesamtraketennutzlast bei der Mobilen Raketenbasis des DLR (MORABA) in Oberpfaffenhofen geprüft. Auch diese Hürde meisterten die Studententeams.

Bis zur Ankunft in Schweden überließen die Nachwuchswissenschaftler ihr Experiment den Ingenieuren und Technikern von DLR und SSC. Bei einem Zwischenstopp auf dem Weg zum Polarkreis wurden die Raketennutzlasten REXUS 5 und REXUS 6 in Stockholm ausgewuchtet und die physikalischen Eigenschaften wie Masse, Schwerpunkt und Trägheitsmomente gemessen.

Start einer REXUS-Rakete Zwei Wochen am Polarkreis

Nun kommen spannende Tage auf die Studenten zu. In der ersten Woche werden weitere Tests der Experimente mit dem Gesamtsystem REXUS durchgeführt. Auch wird überprüft, ob die Telemetrieanlagen auf Esrange die Daten von der Forschungsrakete empfangen können und alle anderen Bodensysteme wie geplant funktionieren. Ebenfalls werden in dieser Zeit die Raketenmotoren und die Flughardware vorbereitet und montiert.

Am Montag, den 9. März 2009, erfolgt dann der Roll-Out der REXUS 6-Rakete, das heißt sie wird zur Startrampe gebracht und für den Start vorbereitet. Am selben Tag ist der Test-Countdown geplant. Hier wird alles wie beim echten Start durchgeführt, es wird auch auf Null herunter gezählt, allerdings wird nicht gezündet. Wenn alles nach Plan geht, geschieht dies am Dienstag, den 10. März. Die Rakete wird dann auf etwa 95 Kilometer Höhe fliegen, wo sie den Weltraum streift, bevor sie sich wieder in Richtung Erde bewegt. Die Luftreibung wird die Nutzlast abbremsen und in etwa vier Kilometer Höhe wird das Bergungssystem aktiviert werden. Die Nutzlast landet daraufhin an einem Fallschirm. Der Start der zweiten Rakete, REXUS 5, ist für Donnerstag, den 12. März, geplant.

Abb. Start einer REXUS-Rakete

REXUS - live dabei!

Die DLR-Kommunikation wird über die Mission REXUS täglich mit einer Internet-Reportage berichten. Das Tagebuch informiert hautnah über die ambitionierten Forschungsprojekte der Studenten und die Arbeit der Raketeningenieure auf Esrange. Interessierte können dort den Werdegang von REXUS 5 und 6 in Wort, Bild und Ton mitverfolgen.

Wissenschaftliche und technologische Fragestellungen

Die Studentenexperimente auf dieser Kampagne beschäftigen sich mit der Geo- und Atmosphärenphysik, sowie technologischen Erprobungen. Das Experiment AGADE (Applied Geomagnetics for Attitude Determination Experiment) von Studenten der Technischen Universitäten Dresden und Freiberg startet auf REXUS 6. Für Kleinst-Satelliten werden kompakte und leichte Mess-Systeme benötigt. AGADE testet hierfür kleine, kommerziell erhältliche Magnetometer.

Es soll festgestellt werden, ob diese zur Messung der Flugorientierung eines solchen Satelliten tauglich sind. Die während des Raketenflugs gewonnenen Messdaten werden mit der Orientierung der Rakete und deren Flugbahn, einem Standard-Modell des Erdmagnetfelds sowie den Daten von hochgenauen Referenzmagnetometern an Bord und auf dem Boden abgeglichen.

Auf der gleichen Nutzlast fliegt das norwegische Experiment NISSE (Nordic Ionospheric Sounding rocket Seeding Experiment) der Universität Bergen mit. Ziel dieses Experimentes ist es, eine künstliche Eiswolke in 90 bis 100 Kilometern Höhe durch Ablassen von Wasser aus der Rakete zu erzeugen. Diese Wolke wird mit drei Radaranlagen in Schweden, Finnland und Norwegen verfolgt. Dadurch kann ihr Verhalten in der Ionosphäre und unter speziellen elektromagnetischen Bedingungen untersucht werden.

Abb. Das NISSE-Experiment

Unter der Nasenspitze von REXUS 5, die in etwa 70 Kilometer Höhe abgetrennt wird, befindet sich das CharPa-Experiment einer Doktorandengruppe des Instituts für Atmosphärenphysik in Kühlungsborn. Mit einer speziellen Elektrode soll ermittelt werden, ob die Ladungen von Teilchen, die sich oberhalb von 60 Kilometern Höhe befinden, natürlichen Ursprungs sind oder durch Reibungsprozesse erzeugt wurden.

Diese Teilchen werden als mesosphärische Rauchteilchen bezeichnet, da sie sich aus Abdampfprodukten von Meteoriten gebildet haben. Ihre Größe beträgt ein bis fünf Nanometer, ihre Konzentration mehrere tausend Stück pro Kubikzentimeter. Es wird vermutet, dass sie eine große Rolle bei atmosphärischen Prozessen wie etwa der Bildung von Nacht-leuchtenden Eiswolken spielen.

Im nächsten Experimentenmodul befindet sich das ITIKKA-Experiment der Universität Tampere, Finnland. Das Studententeam hat für ein eigenes Amateurraketenprojekt eine Inertialplattform entwickelt und gebaut. Diese soll nun auf REXUS zum ersten Mal unter "echten" Bedingungen fliegen. Das Vib-Bip-Team der Technischen Hochschule Castelldefels (Spanien) experimentiert unter den reduzierten Schwerebedingungen die auf REXUS 5 vorhanden sind, mit Luftblasen die in einen vibrierenden Zylinder mit Wasser eingebracht werden.

REXUS-Rakete auf der Startrampe REXUS und BEXUS - ein Programm für den wissenschaftlichen Nachwuchs

Das Deutsch-Schwedische Programm REXUS/BEXUS ermöglicht Studenten, eigene praktische Erfahrungen bei der Vorbereitung und Durchführung von Raumfahrtprojekten zu gewinnen. Ihre Vorschläge für Experimente in der Gondel eines Ballons oder in Höhenforschungsraketen (REXUS - Raketen-EXperimente für Universitäts-Studenten) können jährlich im Herbst eingereicht werden. Jeweils die Hälfte der Raketen- und Ballon-Nutzlasten stehen Studenten deutscher Universitäten und Hochschulen zur Verfügung. Die schwedische Raumfahrtagentur SNSB hat den schwedischen Anteil für Studenten der übrigen ESA-Mitgliedsstaaten geöffnet.

Abb. REXUS-Rakete auf der Startrampe

Die BEXUS-Ballons eignen sich besonders für Atmosphärenforschung und technologische Experimente. Die Helium-Ballone haben ein Volumen von 10.000 bis 12.000 Kubikmeter und steigen bei einer Flugzeit von drei bis sechs Stunden auf 20 bis 35 Kilometer Höhe. Die Gesamtlänge des Ballonsystems kann bis zu 100 Meter betragen, die Nutzlast maximal 100 Kilogramm. Die wissenschaftlichen Fragenstellungen bei den REXUS-Forschungsraketen sind ähnlich. Sie erreichen eine Flughöhe von etwa 100 Kilometer und bieten Experimentierzeiten von einigen Minuten.

Die programmatische Leitung und die Ausschreibung der DLR-Experimente erfolgt durch die DLR Raumfahrt-Agentur in Bonn. Die Organisation, Betreuung und Integration der deutschen Experimente wird durch das DLR-Institut für Raumfahrtsysteme in Bremen durchgeführt. Ihm obliegt die DLR-interne Projektleitung. Die Flugkampagnen werden von EuroLaunch, einem Joint Venture der Mobilen Raketenbasis des DLR (MORABA) und dem Esrange Space Center des schwedischen Raumfahrtunternehmens SSC (Swedish Space Corporation), durchgeführt.

Neue Experimentvorschläge für Ballons im September 2010 und Raketen im März 2011 können Studenten wieder im Herbst 2009 einreichen.

Asteroiden-Raumsonde Dawn

Kursänderung am Nachbarplaneten Mars

13.02.2009
Asteroiden-Sonde Dawn: Kursänderung am Mars Forscher beobachten zeitgleich Marsgebiete mit der NASA-Sonde Dawn und der europäischen Sonde Mars Express

Die Schwerkraft unseres Nachbarplaneten Mars bringt die Raumsonde Dawn am 18. Februar 2009 auf den richtigen Kurs für ihren Weiterflug zum Asteroiden Vesta. Die Forscher testen bei diesem nahen Vorbeiflug am Roten Planeten das deutsche Kamerasystem an Bord der Sonde. Diese Aufnahmen sollen mit der vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) betriebenen Stereokamera HRSC an Bord der ESA-Sonde Mars Express verglichen werden. Die Sonde wird ihr erstes Hauptziel, den Asteroiden Vesta, im August 2011 erreichen.

Abb. Asteroiden-Sonde Dawn: Kursänderung am Mars

Dawn nähert sich dem Mars bis auf 565 Kilometer

Nach anderthalbjähriger Flugzeit und etwa einer Milliarde Kilometer zurückgelegter Reisestrecke, fliegt die NASA-Asteroidensonde Dawn am Mittwoch, den 18. Februar 2009, kurz nach Mitternacht am Mars vorbei. Die Raumsonde nähert sich dem äußeren Nachbarplaneten der Erde mit fast 20.000 Kilometern pro Stunde von der Nachtseite, gelangt dann über die Nordhalbkugel auf die Tagseite und fliegt über die Vulkanregion Tharsis. Um 1.27 Uhr Mitteleuropäischer Zeit (MEZ), dem Zeitpunkt der größten Annäherung, wird Dawn nur 565 Kilometer von der Marsoberfläche entfernt sein.

Nahezu zeitgleiche Marsaufnahmen von zwei verschiedenen Raumsonden

Beim diesem Vorbeiflug am Mars, einem so genannten Swing-By-Manöver, wird zu Testzwecken eine der beiden in Deutschland entwickelten Kameras von Dawn angeschaltet. Wissenschaftler vom Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung (MPS), die das Kameraexperiment auf Dawn leiten, haben gemeinsam mit Wissenschaftlern vom DLR und der Freien Universität Berlin die Aufnahmen geplant. Eine Stunde nach dem Vorbeiflug von Dawn wird dann die vom DLR betriebene High Resolution Stereo Camera (HRSC) auf der europäischen Raumsonde Mars Express Aufnahmen von denselben Marsregionen machen.

"Die fast zeitgleichen Beobachtungen desselben Gebiets auf dem Mars dienen dazu, die Leistungsmerkmale der Kamerasysteme von Dawn und Mars Express gegenseitig zu überprüfen", erklärt Dr. Stefano Mottola vom DLR-Institut für Planetenforschung in Berlin, der an der Entwicklung der beiden Framing Cameras (FCs) auf der Raumsonde Dawn mitgewirkt hat und Co-Investigator bei der Mission ist. "Die Herausforderung bei diesem Manöver war", ergänzt Professor Ralf Jaumann, HRSC Experiment-Manager im DLR und ebenfalls Co-Investigator bei Dawn, "gemeinsam mit den Flugingenieuren der Europäischen Weltraumorganisation ESA im Weltraum-Kontrollzentrums in Darmstadt auszutüfteln, wie stark sie Mars Express zur Seite auslenken müssen, damit wir eine Stunde nach dem Dawn-Überflug dieses Gebiet auch mit der Mars Express-Stereokamera aufnehmen können."

Marsschwerkraft bringt Asteroiden-Sonde auf den richtigen Kurs

Forscher sprechen bei diesem Vorbeiflug am Mars von einem Mars Gravity Assist (MGA). Er dient zum einen dazu, mit der Schwerkraftwirkung des Mars die Fluggeschwindigkeit der Sonde etwas zu steigern und den Radius der spiralförmigen Flugbahn von Dawn um die Sonne zu erweitern, so dass die Raumsonde in den kommenden Monaten allmählich in Richtung des Asteroiden-Hauptgürtels zwischen Mars und Jupiter gelangt. Vesta ist etwa zweieinhalb Mal so weit von der Sonne entfernt wie die Erde (150 Millionen Kilometer).

Abb. Flugbahn der NASA-Raumsonde Dawn: Über den Mars in den Asteroidengürtel

Ein weiteres wichtiges Ziel des MGA-Manövers ist es, den Winkel der Bahnebene von Dawn um die Sonne zu verändern. Der Orbit von Vesta ist gegenüber der Ekliptik, der Ebene der Erdbahn um die Sonne, um über sieben Grad geneigt – Dawn wird durch den Marsvorbeiflug nun in die Bahnebene des Asteroiden gelenkt.

Ungewöhnliches Manöver der europäischen Sonde Mars Express

Um das gleiche Gebiet wie Dawn in einem mehrere hundert Kilometer breiten Streifen zwischen den Tharsis-Vulkanen und dem Olympus Mons, dem höchsten Vulkan auf dem Mars, aufnehmen zu können, wird Mars Express in einem bislang nur selten durchgeführten Manöver um etwa 28 Grad in Richtung Osten geneigt. Die ESA-Marssonde befindet sich seit mehr als fünf Jahren in einer Umlaufbahn um den Roten Planeten. Eines von sieben Experimenten ist die vom DLR betriebene Stereokamera HRSC, die seither gut zwei Drittel des Mars in hoher Auflösung, in Farbe und in 3D aufgenommen hat. Neben den gemeinsamen Aufnahmen der Kameras von Dawn und Mars Express werden auch die Spektrometer beider Sonden Daten aufzeichnen. Die Marsforscher können auch diese Daten anschließend miteinander vergleichen. Nach dem Vorbeiflug wird die Dawn-Kamera aus immer größerer Entfernung etwa eine Woche lang weitere Aufnahmen vom Mars machen.

Zwei Asteroiden als Reiseziele: Vesta im August 2011 und Ceres im Februar 2015

Dawn, englisch für Morgendämmerung, ist eine so genannte Discovery-Mission der NASA zu den Asteroiden Vesta und Ceres, die sich auf Sonnenumlaufbahnen im Asteroidengürtel befinden. Von der detaillierten Untersuchung dieser beiden, seit ihrer Entstehung kaum veränderten Körper, erhoffen sich die Wissenschaftler wichtige Erkenntnisse über die früheste Zeit unseres knapp 4,6 Milliarden Jahre alten Sonnensystems.

Abb. Logo der NASA-Discovery-Mission Dawn

Kamerasysteme aus Deutschland an Bord der Sonde

Neben einem Spektrometer der italienischen Weltraumagentur ASI (Agenzia Spaziale Italiana), das zur Kartierung der mineralogischen Zusammensetzung der Asteroidenoberflächen eingesetzt wird, sowie einem Gammastrahlen-Neutronen-Spektrometer (GRaND, Gammy-Ray and Neutron Detector) der National Laboratories in Los Alamos (USA, New Mexico) befinden sich auf Dawn zwei Aufnahmesysteme, die "Framing Cameras" (FCs). Der Name "Framing Cameras" geht zurück auf den eingebauten, lichtempfindlichen Flächensensor, der ein quadratisches Bild (engl. "frame", (Bilder-) Rahmen) des aufgenommenen Gebiets erzeugt. Die FCs sind der deutsche Beitrag zur Dawn-Mission und wurden unter Federführung des Max-Planck-Instituts für Sonnensystemforschung (MPS) in Katlenburg-Lindau in einer Kooperation mit dem DLR-Institut für Planetenforschung gebaut. Verantwortlich für die Aufnahmeplanung und den Betrieb der FCs ist Dr. Holger Sierks vom MPS. Beide Kameras sind baugleich. Sollte eine im Laufe der Mission ausfallen, kann die andere ihre Aufgaben voll erfüllen. Der lichtempfindliche Sensor und die daran angeschlossene Elektronik zum Auslesen der Signale und deren Weiterleitung in den Instrumentenrechner (DPU – Digital Processing Unit) wurden im DLR entwickelt, wo auch Teile der Kamera geeicht wurden.

Abb. Die deutsche "Framing Camera" auf der NASA-Mission Dawn

Angetrieben durch ein Ionentriebwerk erreicht Dawn im August 2011, nach 2,8 Milliarden Kilometern Flugstrecke, den Asteroiden Vesta. Die Sonde wird in eine Umlaufbahn um den mit etwa 500 Kilometer Durchmesser drittgrößten (aber zweitschwersten) Asteroiden im Asteroiden-Hauptgürtel zwischen Mars und Jupiter einschwenken. Nach Abschluss der Experimente im April 2012 wird Dawn weitere 1,6 Milliarden Kilometer zu Ceres fliegen, der mit einem Durchmesser von knapp tausend Kilometern der größte Asteroid ist und – wie auch Pluto – als Zwergplanet bezeichnet wird. Dawn wird die erste Mission in der Geschichte der Raumfahrt sein, die an zwei unterschiedlichen Körpern in eine Umlaufbahn einschwenken wird.

DLR fördert deutsche Beteiligungen durch sein Raumfahrtmanagement

Der Gesamtaufwand für die Mission Dawn beträgt inklusive Start und Betriebskosten etwa 320 Millionen Euro; der deutsche Beitrag beläuft sich auf drei Prozent. Für die beiden Dawn-Kameras, an deren Bau auch das Institut für Datentechnik und Kommunikationsnetze der Technischen Universität Braunschweig mitwirkte, wurden Mittel aus dem nationalen Raumfahrtprogramm der Bundesregierung durch das Raumfahrtmanagement des DLR und der DLR-Grundfinanzierung für Forschung und Entwicklung aufgewendet, sowie – zum überwiegenden Teil – von der Max-Planck-Gesellschaft. Ferner beteiligte sich auch das Jet Propulsion Laboratory der NASA an der Finanzierung der deutschen Kameras.

Space Shuttle "Atlantis" (Flug STS-122)

Herzlichen Glückwunsch Columbus!
10.02.2009
Am 7. Februar 2008 startete das Space Shuttle "Atlantis" (Flug STS-122) vom Kennedy Space Center in Florida und brachte das Weltraumlabor Columbus zur Internationalen Raumstation ISS. Mit der dauerhaften Montage an der ISS und der Inbetriebnahme am 11. Februar 2008 begann der Einsatz des ersten europäischen Raumlabors für die Langzeitforschung unter Weltraumbedingungen.

Abb. Hans Schlegel arbeitet am Columbus-Labor

Columbus ist Europas Hauptbeitrag zur ISS und soll mindestens zehn Jahre lang eingesetzt werden. Unmittelbar nach seinem Andocken an die ISS begann die Forschung. Von Februar bis März 2008 lief beispielsweise das Experiment WAICO (Waiving and Coiling of Arabidopsis). Dieses Experiment aus der Gravitationsbiologie soll klären, wie sich Pflanzen ohne Schwerkraft orientieren. WAICO bildete den Auftakt biologischer Forschungsexperimente im Biolab, einem der Experimentier-Regale im Columbus-Labor. Die Fortsetzung des Experiments WAICO 2 ist für Sommer 2009 geplant.

DLR-Experimente im Columbus-Labor

Ebenfalls seit Februar 2008 in Betrieb ist die Anlage Expose-EuTEF, mit der Experimente zur Strahlen- und Astrobiologie durchgeführt werden. Hier laufen unter anderem die Experimente DOSIS zur Strahlenmessung, ADAPT zur Adaptionsstrategie von Mikroorganismen und PROTECT zur Untersuchung der Widerstandsfähigkeit von Sporen gegenüber extraterrestrischen Bedingungen. Alle drei Experimente stammen vom Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR). Ein weiteres DLR-Experiment ist SOLO (Sodium Loading in Microgravity). Das Experiment aus der Humanphysiologie untersucht, ob eine erhöhte Aufnahme von Salz über die Nahrung den ohnehin schon stattfindenden Knochenabbau in der Schwerelosigkeit intensiviert.

Insgesamt wurden auf der ISS seit 2001 bereits rund 40 deutsche Experimente begonnen und teilweise schon abgeschlossen. Der Schwerpunkt der Forschung lag dabei in den Bereichen Biotechnologie, Raumfahrtmedizin und Plasmakristallforschung. Rund 60 weitere deutsche Projekte warten derzeit auf ihre Umsetzung. An Forschungsarbeit besteht für die Astronauten also kein Mangel.

Columbus-Kontrollzentrum: 24 Stunden im Einsatz

Mit dem Betrieb von Columbus begann auch die eigentliche Arbeit des Columbus-Kontrollzentrums, das sich im Deutschen Raumfahrt-Kontrollzentrum des DLR in Oberpfaffenhofen befindet. Das Columbus-Kontrollzentrum steuert im Auftrag der ESA den Betrieb des Weltraumlabors und koordiniert das wissenschaftliche Programm. Seit einem Jahr sind hier mehr als 75 Wissenschaftler und Ingenieure vom Industrial Operator Team (IOT) für das europäische Weltraumlabor im Einsatz, um den 24-Stunden-Betrieb zu gewährleisten, und investierten bereits 240.000 Arbeitsstunden in Columbus. So konnten wichtige Erfahrungen gesammelt werden.

Abb. Columbus-Kontrollzentrum

"Das Columbus-Modul läuft seit einem Jahr und bietet die Grundlage für Experimente in der Schwerelosigkeit. Es wird jedoch ständige Überwachung vom Boden benötigt, um eine angenehme und sichere Arbeitsumgebung für die Astronauten zu gewährleisten", sagt Dr. Dieter Sabath, Projektleiter des Missionsbetriebs im Columbus-Kontrollzentrum. "Das Flight Control Team hat alle Arbeiten, die zum Betrieb von Columbus im ersten Jahr notwendig waren, erfolgreich vorbereitet und durchgeführt sowie die notwendigen Wartungsarbeiten unterstützt. Es hat sich jedoch herausgestellt, dass für den langfristigen Betrieb ungefähr genauso viel Vorbereitungsarbeit geleistet werden muss, wie Schichtarbeit an der Konsole anfällt. Doch zur Zeit überwiegt noch die Schichtarbeit."

Ab Mai 2009 sechs Astronauten ständig auf der ISS

Die gewonnenen Erfahrungen haben auch ermöglicht, die Zusammenarbeit zwischen den einzelnen Teams (Flight Control Team, FCT, Ground Control Team, GCT, European Planning Team, EPT, Engineering Support Team, EST) am Boden effektiver zu gestalten und Konzepte für zukünftige Verbesserungen auszuarbeiten. Diese Effektivitätssteigerungen sind notwendig, um den erweiterten Payload-Betrieb in Columbus durchführen zu können, der mit der Ankunft des belgischen ESA-Astronauten Frank de Winne im Rahmen der europäischen Langzeitmission OasISS im Mai beginnt.

Abb. ISS mit Columbus-Modul

Ab dann wird die Stammbesatzung von bisher drei Astronauten auf sechs verdoppelt. Somit steht mehr Arbeitszeit der Astronauten für den Experimentbetrieb zur Verfügung (Erhöhung von zirka 30 Stunden auf zirka 100 Stunden Astronautenarbeitszeit pro Nutzungsabschnitt für ESA-Experimente). Daher muss mehr Vorbereitungsarbeit für die zusätzlichen Experimente geleistet werden, und während des Betriebs ist mehr Unterstützung vom Boden notwendig, da auch mehrere Experimente gleichzeitig laufen können. Durch die Anwesenheit von Frank de Winne an Bord der ISS erhöht sich der Arbeitsaufwand zusätzlich, da das Columbus-Kontrollzentrum der Hauptansprechpartner für den europäischen Astronauten ist.

Zehn Jahre DLR-Parabelflüge

02.02.2009
13. Kampagne startet in Bordeaux

Vom 2. bis zum 14. Februar 2009 veranstaltet das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) zum 13. Mal eine Parabelflug-Kampagne mit dem Airbus A300 ZERO-G. Vom Flughafen Bordeaux aus startet das größte fliegende Labor der Welt zu insgesamt vier Flügen für Forschung in Schwerelosigkeit. Diese nutzen die Wissenschaftler für ihre 16 Experimente in Biologie, Humanphysiologie, Physik, Materialforschung und Technologie.

Abb. Medizinische Forschung in Schwerelosigkeit

Schwerelos für 40 Minuten

Bei den drei- bis vierstündigen Flügen fliegt der Airbus A300 ZERO-G der französischen Firma Novespace je 31 Parabeln. Dabei steigt das Flugzeug aus dem horizontalen Flug in einem Winkel von bis zu 52 Grad steil nach oben. Dann drosselt der Pilot die Schubkraft der Turbinen und fliegt dabei eine Bahn, die einer Wurf-Parabel entspricht. Der Airbus befindet sich dabei mit seinen Passagieren und Experimenten im freien Fall, wobei für etwa 22 Sekunden annähernde Schwerelosigkeit herrscht. Insgesamt stehen bei der 13. Parabelflug-Kampagne an vier Flugtagen mehr als 40 Minuten Schwerelosigkeit zur Verfügung. Neben eigenständiger Forschung werden auch Experimente für die Internationale Raumstation ISS vorbereitet. Medizinische Untersuchungen sollen zudem den Weg für Langzeitaufenthalte im All und damit beispielsweise für Reisen zum Mars ebnen.

So sind die Experimente von Prof. Oliver Ullrich von der Universität Magdeburg die ersten Untersuchungen in Schwerelosigkeit, die das Immunsystem des Gehirns zum Ziel haben. Bei längerem Aufenthalt im Weltraum bekommen Astronauten häufig Probleme mit der Immunabwehr. Gerade im Gehirn ist jedoch eine hochfein regulierte und kontrollierte Immunüberwachung überlebenswichtig. Solange das "Immunproblem" im Weltraum nicht gelöst ist oder mit Medikamenten behandelt werden kann, sind Langzeitflüge bei erdfernen Missionen kaum vertretbar. Denn die Folgen für Gehirn und Körper der Astronauten sind derzeit noch unbekannt.

Abb. Der Airbus A300 ZERO-G im Steilflug

Ein anderes Experiment widmet sich neuen Technologien für zukünftige Raumfahrt-Missionen. Das Team um Marco Straubel vom Institut für Faserverbundleichtbau und Adaptronik des DLR Braunschweig beschäftigt sich mit aufrollbaren, ultraleichten Kohlenstofffaser-Masten. Diese Bauteile benötigt man beispielsweise für entfaltbare Sonnenkollektoren, und sie sollen möglichst platzsparend ins All gebracht werden. Dabei sind sie ebenso stabil wie Metallmasten, aber wesentlich leichter und damit günstiger beim Transport.

1425 Parabeln in zehn Jahren

Die DLR Raumfahrt-Agentur führt ihre Parabelflüge seit zehn Jahren durch. Mit der 13. Flugkampagne wird der Airbus A300 ZERO-G für das DLR 227 Experimente mit einem Gesamtgewicht von fast 33 Tonnen in den freien Fall gebracht haben. Auch Schüler waren an biologischen und medizinischen Experimenten beteiligt. Selbst zwei künstlerische Experimente waren mit an Bord. Bei 1425 Parabeln standen insgesamt acht Stunden und 20 Minuten Schwerelosigkeit zur Verfügung.

1999 begann alles zunächst mit einer Kampagne pro Jahr mit je drei bis vier Flugtagen. Da Wissenschaftler die Schwerelosigkeit sowie den Wechsel mit normaler und doppelter Schwerkraft immer häufiger als Forschungsumgebung nachfragen, startet das DLR inzwischen meist zweimal im Jahr. Zwar ist die Schwerelosigkeit pro Parabel stets nur kurz, doch ermöglichen Innovationen in der Messtechnik heute vielfältigere Experimente auf Parabelflügen als vor zehn Jahren. Der nächste DLR-Parabelflug findet im September 2009 statt, dann zum vierten Mal vom Flughafen Köln-Bonn aus.

Forschen in der Schwerelosigkeit

Die Evolution des Lebens und alle biologischen, physikalischen und chemischen Prozesse auf der Erde laufen immer unter Einwirkung der Erdschwerkraft ab. Daraus ergeben sich viele Fragen, beispielsweise: Welchen Einfluss hat die Schwerkraft auf physikalische und biologische Vorgänge? Kann man mit entsprechendem Wissen technologische Prozesse oder Produkte verbessern? Inwieweit können grundlegende Untersuchungen an gesunden Menschen in Schwerelosigkeit zur Behandlung von Patienten auf der Erde beitragen? Forschung in Schwerelosigkeit bietet eine einmalige Gelegenheit, Prozesse und Reaktionen ohne die Einwirkung der Schwerkraft zu untersuchen und dabei auf grundlegende Phänomene zu stoßen. Die Parabelflüge sind dabei wissenschaftlich und technologisch eine Brücke ins All.

Abb. Das Flugmanöver während eines Parabelflugs