Dr. Dirk Heinen erforscht Schmelzsonden und Navigationssysteme für diese Sonden. Schmelzsonden werden genutzt, um Gletscher und Eisschelfe zu durchdringen, zu explorieren und darunterliegende subglaziale Seen zu erreichen. Aktuell werden die Schmelzsonden in terrestrischen Analogmissionen eingesetzt, um in der Zukunft auch subglaziale Ozeane der Eismonde Europa und Enceladus in situ erforschen zu können.

Seit 2010 forscht Dirk Heinen am III. Physikalischen Institut B der RWTH Aachen. In seiner Promotion arbeitete er an einem akustischen Lokalisierungssytem für die Schmelzsonde EnEx-IceMole. Der EnEx-IceMole wurde im Rahmen der Enceladus-Explorer-Initiative "EnEx" der Deutschen Raumfahrtagentur im DLR in Zusammenarbeit von sechs Hochschulen entwickelt. Zusammen mit Kollegen von der FH Aachen hat er im Jahr 2014 an den Blood Falls, am Taylor-Gletscher in der Antarktis, mit dem EnEx-IceMole eine subglaziale Wasserprobe entnommen. Seitdem entwickelt und erforscht Dirk Heinen verschiedene Schmelzsonden und akustische Instrumentierungen. Seit 2018 forscht er hauptsächlich am TRIPLE-IceCraft. Das TRIPLE-IceCraft ist eine Schmelzsonde, um mehrere hundert Meter dicke Eiskörper zu explorieren. Im Frühjahr 2023 leitet er den Einsatz der TRIPLE-IceCraft-Schmelzsonde im antarktischen Ekström-Eisschelf an der Neumayer-Station III.