Mit Raketen und Ballonen über den Wolken forschen

"Das war neben meinem Auslandssemester das Highlight meines Studiums", sagt Andreas Gierse über seinen Trip in die Einsamkeit und Kälte Nordschwedens im Frühjahr 2013. Was sich wie ein Extremurlaub anhört, diente aber der Wissenschaft und auf diese Forschungsarbeit bezieht sich der Absolvent der Fachhochschule Aachen auch: "Bei unserem Experiment ging es um ein System zur Entkopplung von Schwingungen". Dieser Versuch war am besten in einer Höhenforschungsrakete durchführbar, da sie etwa zwei Minuten Mikrogravitätion, also nahezu Schwerelosigkeit, realisieren kann. Das REXUS/BEXUS-Programm des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) bot ihm eine Mitfluggelegenheit auf einer solchen Forschungsrakete an. Anderthalb Jahre zuvor hatte sich Andreas Gierse noch als Student der Luft- und Raumfahrttechnik zusammen mit sieben anderen Teammitgliedern darum beworben. Heute schreibt er seine Doktorarbeit am Fallturm ZARM der Universität Bremen über ein Thema, das sich direkt aus diesen Versuchen ergab.

REXUS/BEXUS-Studierendenwettbewerb 2013: Spannende Experimente und Teamplayer gesucht

Der aktuelle REXUS/BEXUS-Wettbewerb ist gerade eröffnet: Studierendenteams deutscher Hochschulen können ab sofort bis zum 21. Oktober 2013 Vorschläge für spannende Experimente auf Stratosphärenballons oder Forschungsraketen beim DLR einreichen. Geeignet sind zum Beispiel Themen aus der Atmosphärenphysik, Ballon- und Raumfahrttechnik, Strahlenphysik oder -biologie, Forschung in reduzierter Schwerkraft, Fernerkundung oder Kommunikation. Die jeweils zwei BEXUS-Ballone und REXUS-Raketen werden im Herbst 2014 beziehungsweise im Frühjahr 2015 vom Raumfahrtzentrum Esrange bei Kiruna in Nordschweden starten. Insgesamt ist Platz für 20 Experimente.

Im REXUS/BEXUS-Programm können Studierende ihr Wissen in die Praxis umsetzen. Das DLR bietet ihnen die Möglichkeit, ein vollständiges Raumfahrt-Projekt von der eigenen Experimentidee über Design, Bau, Tests und Flug bis zur Aus- und Verwertung der Daten zu durchlaufen. Die Experimente laufen unter Bedingungen ab, die sich deutlich von denen in einem normalen Labor unterscheiden: Hohe mechanische Belastungen während Start und Landung, fallender Druck mit zunehmender Höhe, die reduzierte Schwerkraft und Temperaturen bis minus 40 Grad Celsius auf dem Ballon stellen eine zusätzliche Herausforderung dar. Außerdem müssen alle Experimente vollautomatisch ablaufen. Diese vielfältigen Aufgaben lassen sich am Besten in einem Team bewerkstelligen, dessen Mitglieder aus verschiedenen Fachrichtungen kommen und so alle erforderlichen Fähigkeiten einbringen können.

"Der Lerneffekt aus der Rexus-Mission war für mich größer als der aus den normalen Studiumsprüfungen. Das ist sehr gut genutzte Zeit, auch wenn man dadurch ein oder zwei Semester länger studiert", sagt Andreas Gierse. Ganz wichtig sei auch das Teammanagement, so Giese: "Wir konnten als Studentengruppe vollkommen autonom arbeiten. Diese Verantwortung hat Spaß gemacht und wir haben extrem viel über Projektmanagement gelernt."

"Wie auf einer Bohrinsel"

Eine Höhe bis zu 90 Kilometern erreichen die REXUS-Raketen während ihres insgesamt etwa siebenminütigen Flugs. Jedes Experiment ist in einem eigenen zylindrischen Modul der knapp sechs Meter langen Rakete montiert. In die Außenwand der Experiment-Module können Öffnungen für Kameras, Messinstrumente, aber auch zum Aussetzen kleiner Mess-Sonden geschnitten werden. Bei Bedarf lässt sich die flugstabilisierende Drehung der Rakete so abbremsen, dass über eine maximale Zeit von 120 Sekunden auch Experimente in reduzierter Schwerelosigkeit, das heißt bei ungefähr einem Hundertstel der Erdschwerkraft, durchführbar sind. Am Ende des Flugs landet die Rakete an einem Fallschirm. Nach der Bergung mit einem Hubschrauber können die Experimentgruppen schon kurze Zeit danach wieder auf ihre Hardware zugreifen, um die gemessenen Daten auszulesen.

Die BEXUS-Ballone steigen abhängig vom Nutzlastgewicht auf eine Höhe von 20 bis 30 Kilometern. Ungesteuert fliegen sie mit dem Wind über einen Zeitraum von zwei bis fünf Stunden in Richtung Finnland. Messungen können während des Aufstiegs, des horizontalen Flugs und beim Sinkflug erfolgen. Experimentstatus, Messwerte, aber auch Bilddaten werden sowohl aus den Raketen als auch von den Ballonen über Telemetriesysteme an die Bodenstation übertragen, so dass die Studierendenteams schon während des Flugs erste Ergebnisse erfahren können. Das Flugticket für die Experimente, die das DLR auswählt, enthält nicht nur einen Platz auf Rakete oder Ballon, sondern auch die Teilnahme der Studierendenteams an einer Trainingswoche und an der Startkampagne - beides auf dem frostigen Startplatz Esrange im hohen Norden. "Man ist dort so abgeschieden und auf die Aufgabe konzentriert - wir haben uns in Kiruna wie auf einer Bohrinsel gefühlt", berichtet Andreas Gierse.

Informationen zur Bewerbung

Weitere Informationen zum REXUS/BEXUS-Programm (Raketen- und Ballon-Experimente für Universitäts-Studenten) zum Nachlesen und Nachhören finden Sie hier:

Projekt-Webseite REXUS/BEXUS

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Fallturm Bremen