34. Raumfahrt Kolloqium

Unter der Leitung von Professor Dachwald und Professor Czupalla werden eine Vielzahl spannender Projekte durchgeführt, die nicht nur für die Zukunft der Raumfahrt von Bedeutung sind, sondern auch unseren Studierenden eine Möglichkeit geben, die in der Vorlesung gelernten Inhalte in einer praxisnahen Umgebung zu vertiefen.

Eines dieser spannenden Projekte ist µMoon. Bei diesem Projekt ist das Ziel, eine realitätsnahe physikalische Simulation der in den Weltraum ausgestoßenen Wasserdampf-Fontänen eines Eismondes durchzuführen. Dabei konnten die Studierenden im Rahmen des REXUS/BEXUS Programms Ende März 2023 ihr selbst entwickeltes Experiment auf eine Rakete in Schweden testen. Dieses Experiment führte nicht nur zu einer Vielzahl an technischen Erkenntnissen, sondern auch zu wertvollen Erfahrungen für die Studierenden.

Dies ist nur eines unserer vielen hochinteressanten Projekte an der FH Aachen. Wir laden Sie herzlichst ein, auf unserer Webseite tiefer in die Welt der Raumfahrt einzusteigen und unsere Projekte näher kennenzulernen.

Das junge Space Team Aachen hat es sich zum Ziel gesetzt, Aachen als einen bedeutsamen Standort für die Raumfahrt zu etablieren. Stellvertretend für das Team aus Studierenden der RWTH Aachen und der FH Aachen haben Alexander Thot und Clemens Wotjak die aktuellen Projekte und Wettbewerbe vorgestellt, mit denen sie sich bereits in der Welt der Raumfahrt etablieren konnten.

Eines ihrer zahlreichen Projekte ist die Entwicklung einer Hybridrakete mit dem Namen „STAHR“. Mit einer Schubkraft von 4kN und einer Brenndauer von 40 Sekunden ist die Rakete mit dem ersten selbst entwickelten Hybridtriebwerk des Space Teams Aachen ausgestattet. Eine weitere Besonderheit dieser Entwicklung ist, dass diese Rakete im Gegensatz zu den bisherigen gebauten Raketen auch selbst hergestellte Fallschirme zur sichern Rückkehr verwenden wird. Eine verkleinerte Version des Hybridmotors konnte bereits am Lehrstuhl für Hochdruckgasdynamik erfolgreich getestet werden und somit ein wichtiger Meilenstein der Forschung erreicht werden. Im Oktober 2024 wird die Hybridrakete des Space Team Aachen vom schwedischen Kiruna aus starten.

Ein Experiment zur Transpirationskühlung namens „Trace“ soll einen wesentlichen Beitrag zur Nachhaltigkeit leisten. Raketen werden durch den Eintritt in die Atmosphäre einer extremen Hitze ausgesetzt. Deshalb ist ein Hitzeschild von entscheidender Bedeutung. Hier bietet die Transpirationskühlung durch Temperaturkontrolle im Gegensatz zu herkömmlichen Technologien eine wiederverwendbare Alternative und ein wichtiger Schritt in Richtung einer nachhaltigen Raumfahrt.

Mit einer Vielzahl von Projekten und Wettbewerbsteilnahmen trägt das Space Team dazu bei, Aachen als Drehscheibe für innovative Raumfahrtaktivitäten weiterzuentwickeln. Wer das Space Team dabei unterstützen möchte und das gleiche Interesse an der Raumfahrt teilt, ist herzlich willkommen!

Florian Mrosek stellte in einem weiteren Vortrag das ESA Business Incubation Centre NRW vor und erläuterte die zahlreichen Vorteile, die dieses Zentrum ambitionierten Start-ups aus dem Raumfahrtbereich bietet. Gerade auch durch die Unterstützung mit dem nötigen Know-How hilft den Start-ups, sich in der Raumfahrt zu etablieren.

Die Gründer erwarten nicht nur Fördermittel in Höhe von bis zu 50.000€, Business-Workshops und technische Unterstützung. Besonders der Zugang zu den Netzwerken der ESA und dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) und die dadurch entstehenden Kooperationsmöglichkeiten bieten den jungen Unternehmen die Möglichkeit, Innovationen weiterzuentwickeln. Außerdem werden Fragen zu Intellectual Property Rights (IPR) und anderen rechtlichen Belangen umfassend beantwortet.

Für die nächsten vier Jahre sind 300 Inkubationen geplant. Mittlere und kleine Start-Ups, die sich ebenfalls bewerben möchten, müssen sich durch einen klaren Bezug zur Raumfahrt auszeichnen, jünger als 5 Jahre sein und ihren Sitz in NRW haben. Eine Bewerbung vor der eigentlichen Gründung ist ebenfalls möglich. Ein 30-seitiger Business Plan vervollständigt die Bewerbung.

Insgesamt präsentiert sich das ESA Business Incubation Centre NRW als Initiator, der jungen Raumfahrtunternehmen die Möglichkeit bietet, ihre Ideen in die Realität umzusetzen. Die vielfältigen Fördermöglichkeiten und das große Netzwerk von ESA und DLR bieten eine einzigartige Plattform für den Erfolg innovativer Raumfahrtprojekte.

In der faszinierenden Welt der Optik ist die Son-x GmbH ein Hersteller von optischen Komponenten und Systemen. Dr. Benjamin Bulla erläutert in seinem Vortrag die verschiedenen Technologien, die das Unternehmen zu einem erfolgreichen Pionier in der Branche machen.

Im Mittelpunkt steht das einzigartige Ultrapräzisionsbearbeitungsverfahren „Ultra Precision Diamond Machining“, bei dem durch den Einsatz des Schneidstoffs Diamant Formgenauigkeiten von unter 1 µm erreicht werden.

Planeten außerhalb unseres Sonnensystems, sogenannte Exoplaneten, sind aufgrund ihrer geringen Sichtbarkeit und ihrer großen Entfernung mit bloßem Auge kaum zu erkennen. Mit der Entwicklung von „Fast-Steering-Mirror“-Spiegeln für Weltraumteleskope auf Satelliten ermöglicht Son-x somit nicht nur die Entdeckung, sondern erlaubt auch die Analyse von Planeten und Exoplaneten. Außerdem bietet es die Möglichkeit der Erdbeobachtung, indem das optische System in Verbindung mit einem Infrarot-Kamerasystem in Kleinsatelliten, sogenannten „CubeSats“, eingesetzt wird.

Mit klarem Fokus auf Innovation und vor allem Präzision setzt Son-x so Maßstäbe für die Zukunft der Weltraumforschung und unterstreicht die Bedeutung hochpräziser Optik in dieser Branche.

Thomas A. Schervan präsentierte die iBOSS GmbH und ihre wegweisende Vision für die Zukunft der Raumfahrt. Diese umfasst nicht nur Satelliten und planetare Anwendungen, sondern insbesondere die Herausforderung, Weltraumschrott „aufzuräumen“ und damit eine nachhaltige Raumfahrt zu unterstützen. iBOSS hat es sich zum Ziel gesetzt, dieses Problem innovativ durch die Entwicklung einer Art „Aufräumdienst“ anzugehen.

Für die zukünftige Raumfahrt bedarf es nach Ansicht der Firma auch modularer Architektur sowie kooperativem Design, um so effizienter und nachhaltiger auf die sich ständig ändernden Anforderungen von Raumfahrtmissionen zu reagieren. Diese Anforderungen erfüllt „iSSI“. Dieser Kupplungsbausatz soll der „USB-Standard für den Weltraum“ sein. Ein Standardanschluss, der in naher Zukunft die Übertragung von Strom, Daten, Kräften und Wärme möglich machen soll und der durch individuelle Bausteine erweitert werden kann, sowohl auf dem Planeten Erde als auch im Weltraum. Diese nachhaltige Technologie hat bereits das Interesse von Kooperationspartnern wie dem US-amerikanischen Luft- und Raumfahrtunternehmen Arkisys geweckt.

Das REXUS/BEXUS-Programm bietet Studierenden die Möglichkeit, ihre Projekte und Experimente auf einer Höhenforschungsrakete oder einem Forschungsballon durchzuführen. Im März 2023 hatten zwei Teams der FH und der RWTH Aachen die Möglichkeit, ihre wissenschaftlichen Experimente auf der REXUS-Rakete zu platzieren und auf dem Raketenstützpunkt Esrange in Kiruna, Schweden, zu starten.

Eines der Projekte ist das bereits kurz vorgestellte µMoon. Dieses Projekt verfolgt das Ziel der physikalischen Simulation der in den Weltraum ausgestoßenen Wasserdampf-Fontänen eines Eismondes. Es ist bereits bekannt, dass zwischen dem Eispanzer auf der Oberfläche und dem Kern die Existenz eines globalen flüssigen Ozeans wahrscheinlich ist und da stellt sich die Frage: „Ist dort Leben möglich?“. Dieses Projekt befasst sich speziell mit sogenannten „Plumes“, welche auf dem Saturn-Eismond Enceladus Wasserdampf und anderen Materialien ausstoßen. Ziel der Forschung ist das Nachstellen bzw. das Erzeugen eines Plumes mit allen charakteristischen Bestandteilen im Weltraum, um diese besser zu verstehen.

Während sich µMoon mit geophysikalischen und astrobiologischen Prozessen befasst, widmet sich ein weiteres Projekt den Herausforderungen der Materialversorgung im Weltraum. Glasfaser ist ein unverzichtbares Material im Bauwesen und müsste für die Umsetzung von dauerhaften Mondbasen zum Mond transportiert werden. Eine deutliche Kostenreduktion wäre das Produzieren dieser Fasern auf dem Mond selbst. Somit befasst sich das zweite Team im Rahmen des Projektes „RX30 IMFEX“ mit der Forschung, ob die Herstellung von Fasern auf dem Mond möglich ist. Für diese Forschungsfrage entwickelten und flogen sie einen Druckbehälter mit Spinnanlage.

Beide Teams konnten bei dem Start der Rakete erfolgreich Ihre Systeme testen und neue Erkenntnisse für die zukünftige Forschung erlangen. Gerade solche Möglichkeiten, die das REXUS/BEXUS-Programm bietet, helfen den Studierenden, in die Forschungspraxis mit all ihren Facetten einzutauchen und so ihre Fähigkeiten weiterzuentwickeln.

Terrestrische Analogien zu finden, zu verstehen und evtl. zu simulieren ist ein wichtiger Bestandteil in der Planetenforschung, um die Komplexität und Vielfalt, sowie das Verständnis für unbekannte und schwer sowie nicht erreichbare Bereiche im Universum zu verstehen. Ein Beispiel für Erforschungen solcher Analogien sind subglaziale Seen in der Antarktis.

Clemens Espe von der Aachener Firma GSI GmbH präsentierte in seinem spannenden Vortrag eine Vielzahl von Experimenten, die darauf abzielen, subglaziale (also unter Eis gelegene) Umgebungen zu erforschen, um das Ziel einer für die Zukunft angedachten Raumfahrtmission „Enceladus Explorer“ (EnEx) zu ermöglichen. Diese soll nach außerirdischem Leben auf dem Saturnmond Enceladus suchen. Es ist bereits bekannt, dass unter dem Eispanzer des Mondes flüssiges Wasser zu finden ist, sowie organische Verbindungen, welche zu den Grundvoraussetzungen für die Entstehung von Leben gehören. Da die Dicke des Eispanzers bis zu einigen Kilometern betragen kann, muss eine Schmelzsonde zum Durchdringen dieser Dicken entwickelt werden. Bereits mit der im Raumfahrtlabor der FH Aachen und Partnern entwickelten Einschmelzsonde EnEx-IceMole konnten in der Antarktis erstmals saubere Wasserproben von einem sich unter einer Eisdecke befindlichen See entnommen werden. Ein weiters Experiment ist EnEx-nExT, welches im Zusammenhang mit dem EnEx-Konzept eine Einschmelzsonde unter realen Enceladus-Bedingungen in der Planetensimulationskammer des FH-Raumfahrtlabors getestet hat. Derzeit wird von der Firma GSI im Auftrag des DLR die Schmelzsonde TRIPLE-IceCraft mitentwickelt, welche größere Eisdicken durchzudringen und anschließend wieder zurück an die Oberfläche geführt werden soll.

Beindruckend ist, wie eine solche Forschung subglazialer Umgebungen unser Verständnis des Klimas, der Umweltbedingungen und das Leben vertiefen kann. Die Erkenntnisse sind nicht nur für die wissenschaftliche Forschung relevant, sondern helfen dabei unseren Planeten für die Zukunft besser zu verstehen.