MAPHEUS – Materialphysikalische Experimente unter Schwerelosigkeit



 Der Start für MAPHEUS-4 ist für Mai / Juni 2013 geplant
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Physikalische Experimente im erdgebundenen Labor werden in vielen Fällen von der Schwerkraft negativ beeinflusst. In den Materialwissenschaften werden beispielsweise Prozesse in Metalllegierungen untersucht, die auf atomaren Größenskalen ablaufen. Entsprechende Experimente brauchen „Schwerelosigkeit“, um qualitativ hochwertige Resultate zu liefern. MAPHEUS, ein DLR Forschungsraketenprogramm, bietet materialphysikalischen Nutzlasten des DLR diese schwerelose Experimentierumgebung. Jährlich startet das DLR eine MAPHEUS Forschungsrakete, die bis zu 150 km Höhe erreicht und damit 3.5 Minuten Schwerelosigkeit ermöglicht, bevor sie wieder in die Erdatmosphäre eintritt.

MAPHEUS (Materialphysikalische Experimente unter Schwerelosigkeit) wird unter der Leitung des DLR Instituts für Raumfahrtsysteme ausgeführt. Die materialphysikalische Nutzlast wird vom DLR Institut für Materialphysik im Weltraum ausgewählt, konzipiert, gebaut und wissenschaftlich betreut. Die Mobile Raketenbasis (MORABA) ist für die Raketensysteme (Servicesystem, Rate-Control-System und Bergungssystem) verantwortlich und führt gemeinsam mit SSC Esrange die Starts in Kiruna (Schweden) durch. MAPHEUS-1 startete im Mai 2009, MAPHEUS-2 am 27. Oktober 2010 und MAPHEUS-3 am 25. November 2012. Die nächste Mission MAPHEUS-4 ist für Mai/Juni 2013 geplant.

 MAPHEUS-3 auf der Startrampe
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Mit Forschungsraketen wie MAPHEUS wird der Weltraum zum Labor für physikalische Experimente. Die untersuchten Effekte sind atomare Transportprozesse in flüssigen Al- und Ge-basierten Legierungen (ATLAS-M Experiment). Ziel ist hier die Bestimmung von Diffusionskoeffizienten. Das DEMIX-M Experiment beschäftigt sich mit der Mischbarkeit und den Mischungslücken von Cu-basierten Metalllegierungen während der Abkühlphase. Das Verhalten von magnetisch angeregten granularen Gasen wird mit der MeGraMa-M Experimentanlage beobachtet. MAPHEUS-3 hat außerdem einen Hochtemperatur-Scherzellenofen enthalten, der für die Röntgenradiographieanlage auf MAPHEUS-4 getestet wurde. Die hohen Prozesstemperaturen und der daraus resultierende hohe Energieverbrauch sind wesentliche technische Herausforderungen auf MAPHEUS.

Verglichen mit anderen Mikrogravitationsplattformen (beispielsweise Fallturm und Parabelflug) bieten Forschungsraketen wie MAPHEUS eine attraktive Kombination aus langen Experimentzeiten und einer hohen Qualität der Schwerelosigkeit. Durch die jährlichen Flüge besteht die Möglichkeit, eine Experimentanlage auf unterschiedlichen Flügen mit unterschiedlichen Proben zu bestücken und dadurch eine Vielzahl an wissenschaftlichen Resultaten zu gewinnen.

 Start von MAPHEUS-3 am 25. November 2012
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Für MAPHEUS kommt ab dem vierten Flug eine einstufige Feststoffrakete S30 zum Einsatz, die die Nutzlast auf mehr als 150 km Höhe bringt. Während des Aufstiegs ist die Rakete drallstabilisiert und rotiert um die eigene Längsachse. In 70 km Höhe eliminiren ein sogenanntes Yo-Yo System bzw. ein Rate-Control-System den Drall und leiten damit die Phase der Schwerelosigkeit ein. Nach Wiedereintritt in die Erdatmosphäre landen die wissenschaftlichen Experimente an einem Fallschirm.


Kontakt
Martin Siegl
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)
, Institut für Raumfahrtsysteme
Tel: +49 421 24420-1124

Fax: +49 421 24420-1120

E-Mail: Martin.Siegl@dlr.de
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http://www.dlr.de/irs/desktopdefault.aspx/tabid-5038/8410_read-14463/