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    Rotierend wie ein Ahornsamen

    16.04.2019 | STUDIUM & LEHRE
    Aus diesem Kunststoff-Prototypen haben die Würzburger Studierenden Abdul Bilican, Clemens Riegler und Sarah Menninger (v.l.) vom Daedalus-Team den SpaceSeed entwickelt.
    Aus diesem Kunststoff-Prototypen haben die Würzburger Studierenden Abdu Bilican, Clemens Riegler und Sarah Menninger (v.l.) vom Daedalus-Team den SpaceSeed entwickelt. (Bild: Universität Würzburg)

    SpaceSeed: Unter diesem Namen hat ein studentisches Team aus Würzburg und Wien eine Kapsel entwickelt, die künftig in der Raumfahrt zum Einsatz kommen könnte. Im ersten Praxistest überzeugte sie.

    Eigentlich wollten sie einen Gleiter bauen, der Fracht aus dem Weltall zur Erde bringen kann. „Das ging aber aus sicherheitstechnischen Gründen nicht“, sagt Clemens Riegler, Masterstudent in „Satellite Technology“ an der Julius-Maximilians-Universität Würzburg (JMU) und Teammitglied im Raumfahrt-Projekt „Daedalus“.

    So kamen die Würzburger Studierenden auf eine andere Idee, mit der sie bei einem Praxistest glänzten: Sie bauten ein Flugobjekt, das einem Ahornsamen ähnelt, den SpaceSeed. Das Objekt hat vier Flügel, trägt Messgeräte in sich und schwebt aus 75 Kilometern Höhe sanft zur Erde. Dabei rotiert es stetig um seine Achse – genau wie ein Ahornsame, der vom Baum fällt.

    Immer wieder müssen Lasten von der Atmosphärengrenze zur Erde transportiert werden. „Das können Blutproben von Astronauten sein oder Experimente, die auf der ISS oder auf Satelliten durchgeführt werden“, erläutert Riegler. Auch von Asteroiden entnommene Proben werden mitunter durchs All zur Erde geschickt. Das bedeutet einen großen Aufwand, so Riegler: „Flüssigkeiten müssen isoliert und die Gefäße stoßfest verpackt werden.“ Aber so sei es möglich, das Material heil auf die Erde zu befördern.

    Fallschirme haben Nachteile

    Üblicherweise werden solche Nutzlasten mit Fallschirmen transportiert. Deren Einsatz sei allerdings problematisch, sagt Riegler. Im Vakuum des Weltraums gast das Fallschirmmaterial aus, es verliert an Masse und Festigkeit. Darum müssen Fallschirme in Containern luftdicht verpackt werden. Beim Wiedereintritt in die Atmosphäre droht das Material zu schmelzen, weshalb ein Hitzeschild notwendig ist. Fallschirmeinsätze sind also aufwändig. Darum ist das Interesse an einer kostengünstigen Alternative entsprechend groß.

    Diese Alternative testete das Daedalus-Team Anfang März 2019 in Schweden. Namensgeber ihres Projekts ist eine Mythengestalt. „Daedalus war ein genialer Ingenieur, der das Fliegen erfunden hat“, erläutert Riegler. Das deutsch-schwedische Programm, in das „Daedalus“ eingebettet war, nennt sich „Rexus“ (Rocket Experiments for University Students).

    Im Bewerbungsverfahren des Programms hatte sich das JMU-Team zusammen mit Studierenden der Technischen Universität Wien erfolgreich gegen andere Bewerber durchgesetzt. Unterstützt wurden die Würzburger Studierenden bei dem Projekt von Hakan Kayal, Professor für Raumfahrttechnik an der JMU. Dort könnten sie Räume und Instrumente nutzen sowie vom Knowhow der Mitarbeiter profitieren.

    Kommunikation via Satellit ermöglicht

    „Die Hardware für den SpaceSeed, die aus mit Sensoren bestückten Minicomputern besteht, bekamen wir aus Wien“, erzählt Sarah Menninger, Masterstudentin der Informatik. Neben dem Bau der Flugobjekte gehörte es zu den Aufgaben der JMU-Studierenden, eine Software zu schreiben, die verschiedenste Aufgaben erfüllt. Zum Beispiel ermöglicht diese, die von den Sensoren des SpaceSeed erhobenen Daten via Satellitenkommunikation zu übertragen. Außerdem findet man mit ihrer Hilfe die SpaceSeeds nach der Landung wieder. Riegler: „Sonst müsste man sie auf der Erde wie Nadeln im Heuhaufen suchen.“

    Über die Software sammelten die Studierenden vor allem Daten über das Flugverhalten der SpaceSeeds. Das Team weiß nun, dass sich ihr Flugobjekt 300 Mal pro Minute um sich selbst drehte. Und seine Landegeschwindigkeit betrug 25 Meter pro Sekunde. „Mit unseren Sensordaten haben wir die Funktionsfähigkeit des Rotor-Konzepts beweisen können, das war unser oberstes Ziel“, so Riegler.

    Gebaut aus Carbon- und Glasfasern

    „Die SpaceSeeds zu konstruieren, das war für uns eine große Herausforderung“, sagt Abdu Bilican, der an der JMU Funktionswerkstoffe studiert. Ganz unterschiedliche Materialien kamen für die verschiedenen Funktionen des Flugobjekts zum Einsatz: „Legierungen, Kunststoffe, Aluminium und Carbonfasern.“ Die Flugobjekte, so lautete eine Vorgabe, sollten auf jeden Fall kostengünstig herstellbar sein. Letztlich entschied die Gruppe, für die Flügel und die Spitze Carbonfasern einzusetzen. Der Körper des Flugobjekts besteht aus Glasfasern.

    Im März 2019 waren die Studierenden schon zum zweiten Mal in Schweden, genauer: im Raumfahrtzentrum Esrange bei Kiruna. Dort wurde ihr SpaceSeed mit einer Rakete in Richtung Weltraum geschossen. Eigentlich hätte das schon im März 2018 passieren sollen, doch damals gab es Probleme mit einer Trägerrakete. Lange wussten die Studierenden nicht, ob es noch einen weiteren Versuch geben wird. Die Zusage erhielten sie dann im November 2018.

    Nachdem die Studierenden bewiesen haben, dass der SpaceSeed funktioniert, könnte die Technologie weiterentwickelt werden. „Es wäre beispielsweise möglich, das Flugobjekt im nächsten Schritt steuerbar zu machen“, so Riegler. Der angehende Satellitentechnologe hat großes Interesse daran, die Idee weiterzuverfolgen, „als Forschungsprojekt oder Start-Up.“ Wobei sich so oder so die Frage nach potenziellen Geldgebern stellt.

    Verein für künftige Studierendengenerationen

    Zunächst gibt es jedoch eine vordringlichere Aufgabe anzupacken. Riegler: „Wir wollen bald einen Verein gründen.“ Der Name ist bereits gefunden. „JUST Würzburg e.V.“ soll er heißen. Ausgeschrieben steht das für „Junior Spaceteam Würzburg“. Der Verein soll künftigen Rexus-Studierendengenerationen eine Basis für die Arbeit bieten. Mit ihm soll es auch leichter als bisher sein, Sponsorengelder für die Projekte zu sammeln.

    Professor Kayal möchte auch die Gründung des Vereins unterstützen. Er hat zudem erreicht, dass die Teilnahme am Rexus/Bexus-Programm inzwischen mit ECTS-Punkten auch formal anerkannt wird: Studierende im Bachelor-Studiengang Luft- und Raumfahrtinformatik können sich die Leistung bei erfolgreicher Teilnahme in dem Modul „Praktikum Raumfahrttechnik“ anrechnen lassen.

    Das Rexus/Bexus-Programm

    An diesem Programm haben in den vergangenen Jahren immer wieder studentische Teams der JMU teilgenommen. Rexus-Bexus ermöglicht es Studierenden aus Europa, Experimente auf Forschungsballons und -raketen durchzuführen. Jedes Jahr werden in Kiruna (Schweden) zwei Raketen und zwei Ballons gestartet, mit insgesamt bis zu 20 studentischen Experimenten an Bord. Getragen wird das Rexus-Bexus-Programm vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt und der Swedish National Space Agency.

    Website Rexus-Bexus-Programm

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