23. Raumfahrtkolloquium an der FH Aachen

Am 18. November fand in Aachen an der FH eine Fachkonferenz zum Thema „Neue Technologien für die Erforschung des Weltraums“ statt.

Ein Beitrag von Raumfahrer.net Gastautor und Simon Plasger. Quelle: 23. Raumfahrtkolloquium Aachen.

In Zusammenarbeit mit unserem Gastautor Ian Benecken
Auf der Gemeinschaftsveranstaltung von FH Aachen, DGLR und DLR hielten mehrere Referenten Vorträge zu unterschiedlichsten zukunftsweisenden Technologien, die die Raumfahrt in Zukunft weiter bringen können. Es ging aber auch um astronomische Themen.

Nach der obligatorischen Begrüßung referierte Prof. Dr. Hans-Jörg Fahr von der Universität Bonn über die Entstehung unseres Sonnensystems. Er erklärte, dass das Sonnensystem aus einer Wolke entstanden sein muss, die unter der eigenen Gravitation kollabiert ist.

Ob aus so einer Wolke ein Sternsystem entsteht, hängt vom Drehimpuls ab. Ist dieser zu niedrig oder gar nicht vorhanden, kollabiert die Wolke vollständig, ohne dass ein Stern entstehen kann. Sollte der Drehimpuls zu hoch sein, entsteht entweder eine Scheibe oder ein Ring, aus dem sich durch Aufteilung noch ein Vielsternsystem bilden kann.

Bei unserem Sonnensystem stimmte der Drehimpuls jedoch und die Wolke begann, in sich zusammenzufallen. Ein großer Teil der Masse sammelte sich im Zentrum, wo sie sich verdichtete, bis schließlich die Kernfusion zündete und Wasserstoff in Helium umgewandelt wurde. Die Sonne war entstanden.

Um diese kreiste eine Staubscheibe, welche aus der Materie bestand, die nicht im Zentrum gelandet war. Nach und nach verklumpten sich dort erste Kleinkörper. Da diese eine geringe Eigengravitation besaßen, zogen sie nach und nach mehr Masse an. Aus diesen vergrößernden Klumpen entstanden schließlich die Planeten.

Als sich die Planeten gebildet haben, blieben noch Wasserstoff und Sauerstoff übrig. Diese Elemente verbanden sich und aus dem nun vorhandenen Schnee und Eis bildeten sich zusammen mit Staubteilchen Kometen, die durch das Sonnensystem kreisen.

Auf diesen interessanten Vortrag folgte direkt der nächste. Dr. Martin Hilchenbach vom Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung zeigte die Möglichkeiten der Erforschung planetarer Oberflächen auf. Dabei erwähnte er sowohl bereits beendete Missionen als auch zukünftige.

Zuerst ging es um den Mond. Da dort bereits viel getan wurde, wurde hauptsächlich geschichtliches erwähnt. Unter anderem ging Hilchenbach auf die Probleme ein, die man hatte, als man noch nicht wusste, ob man in der Mondoberfläche versinken würde. Außerdem wurde auf die russischen Missionen Lunochod 1 (ferngesteuerter Mondrover) und Luna 16 (Sample Return) eingegangen.

Bei der Erforschung der Asteroiden wurde hauptsächlich Hayabusa erwähnt. Beispielsweise waren die aktuellen Funde in der Rückkehrkapsel ein Thema. Auch wurde auf die Methode des Staubssammelns mithilfe eine Projektils, welches auf die Oberfläche gefeuert wurde, eingegangen.

Für die Kometenerforschung ist im Moment die Sonde „Rosetta“ unterwegs. 2014 soll die Sonde in einen Orbit um den Kometen 67P/Tschurjumow-Gerasimenko einschwenken und einen kleinen Lander mit dem Namen „Philae“ absetzen. Dieser ist in der Landephase weitgehend passiv und hat deshalb wenig Teile, die auf der langen Reise kaputt gehen können. Eines der wenigen Teile, die bei der Landung gesteuert werden müssen, ist eine Art Harpune, die direkt nach der Landung in den Boden des Kometen gerammt werden muss, damit Philae stehen bleibt und nicht zurück ins All gestoßen wird.

Nach der Landung wird Philae mit verschiedensten Instrumenten den Boden des Kometen untersuchen. Dazu ist unter anderem ein Bohrer an Bord, der die entnommenen Proben in ein Karussell setzt, mit dem sie zu den Instrumenten befördert werden, in denen sie untersucht werden können. Dieser Bohrer und andere Instrumente befinden sich an einem Roboterarm, der nach der Landung ausgeklappt wird und die nähere Umgebung des Landeplatzes untersuchen wird.

Auch der Mars bekam und bekommt Besuch von der Erde. Besonders auf die verschiedenen Roverprogramme wurde eingegangen. Beispielsweise wurden alle Komponenten des ExoMars-Programms vorgestellt und Aktuelles zum MSL „Curiosity“ erklärt. Ein weiterer Punkt war der Wunsch nach einer aktiven Vibrationsregelung der Instrumente der Sonden.

Nach der Erforschung von Planeten ging es nun um die Methoden, Daten zwischen All und Erde zu transportieren. Prof. Dr. Felix Huber vom DLR in Oberpfaffenhofen zeigte die Probleme und deren Lösungen bei der Datenverarbeitung auf.

Ein erster Schwachpunkt bei Satelliten ist, dass die Satelliten nur blinde Befehlsempfänger sind. Mit einer besseren Software könnten die Satelliten ihre Daten schneller verarbeiten. Außerdem könnte der Bordspeicher besser ausgenutzt werden und der Satellit fähig sein selber nach Zielen gesucht werden Besonders für Erdbeobachtungssatelliten ist diese Art der Weiterentwicklung interessant.

Auch ein weiterer Schwachpunkt kristallisiert sich heraus: Satelliten im LEO (Low Earth Orbit, niedriger Erdorbit) haben nur eine sehr geringe Kontaktzeit zu ihren Bodenstation. Dieses Problem kann gelöst werden, in dem im GEO (geostätionärer Orbit) Relaissatelliten platziert werden. Jedoch kosten diese wieder zusätzliche Investitionen.

Über die Fortbewegung von Sonden im All referierte anschließend Dr. Davar Feilie von der Universität Gießen. In seinem Vortrag über Ionentriebwerke wurden zuerst die Einsatzzwecke und benötigten Eigenschaften elektrischer Triebwerke aufgezeigt. So sollte z.B. das (inzwischen eingestellte) Darwin-Weltraumteleskop Ionentriebwerke zur genauen Ausrichtung auf einen Punkt im All erhalten.

Für solche Zwecke braucht ein Triebwerk dieses Typs genaueste Eigenschaften. Zum Beispiel muss der Schub im Mikronewtonbereich regelbar sein und das Triebwerk muss eine sehr lange Lebensdauer haben (~ 30.000 Stunden). Eine hohe Anforderung ist, dass die Triebwerke einen sehr fein regelbaren Schubvektor haben, um die Lageregelung so genau wie möglich zu machen.

Feilie zeigte auch Missionen, die bereits erfolgreich mit Ionentriebwerken ihre Ziele erreicht haben und teilweise auch zur Erde zurückgekehrt sind. Beispiele sind Hayabusa, Deep Space 1 und Artemis.

Ein weiterer Punkt der Erforschung des Alls, der allerdings noch nicht eingesetzt wird, ist die Untersuchung von Eisplaneten und –monden mit Einschmelzsonden. Mit diesem Thema beschäftigte sich Dr. Erika Kaufmann aus der Österreichischen Akademie für Wissenschaften in Graz. Wie sie erzählte, sei leider noch kein Versuch wirklich erfolgreich gewesen.

Ein sehr großes Problem ist immer noch die Energieversorgung solcher Sonden. Sie müssen über einen längeren Zeitraum eine hohe Temperatur erzeugen. Auch muss noch an dem Design gearbeitet werden. Die bisherigen Prototypen schmelzen sich zwar einige Zentimeter ins Eis, bilden anschließend jedoch einen Krater. Kaufmann sagte dazu: „Es ist in gewisser Weise ein Fehlschlag, jedoch lernt man daraus.“

Ein neues Design soll dies verbessern und eine weitere, für die geplanten Einsatzzwecke sehr wichtige Neuerung haben: es soll eine wissenschaftliche Nutzlast mitgenommen werden können, welche in der Realität einen Ozean untersuchen soll, der unter dem Eis liegt.

Den letzten Vortrag vor dem Abendprogramm hielt schließlich Prof. Dr. Bernd Häusler von der Universität der Bundeswehr in München. Er referierte über Radio Science, einer Technologie zur Erforschung von Planetenatmosphären bei der Signalübermittlung.

Sendet eine Sonde ein Signal aus und dieses muss durch eine Atmosphäre, durch die Sonnenkorona oder an einem Schwerefeld vorbei, so wird das Signal dabei abgelenkt, verlangsamt oder die Polarisation verändert. Durch genaue Messungen lassen sich Rückschlüsse auf Schwerefeld oder Atmosphären ziehen. Dabei ist es jedoch wichtig, dass Sonde und Bodenstation exakt die gleiche Uhrzeit haben, um Abweichungen festzustellen.

Raumcon:

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