10. Oktober 2015

BE­XUS 20/21: Stu­die­ren­de for­schen in der Stra­to­sphä­re

Start von BE­XUS 21
Bild 1/3, Credit: DLR (CC-BY 3.0)

Start von BEXUS 21

Der Bal­lon hat ein Fas­sungs­ver­mö­gen von 12000 Ku­bik­me­tern und ist zwi­schen 65 und 100 Me­tern lang. Da­mit kann der Stra­to­sphä­ren­bal­lon in ei­ne Hö­he von bis zu 35 Ki­lo­me­tern auf­stei­gen.
Das Team von BE­XUS 20 und BE­XUS 21
Bild 2/3, Credit: DLR (CC-BY 3.0)

Das Team von BEXUS 20 und BEXUS 21

Das deutsch-schwe­di­sche Pro­gramm RE­XUS/BE­XUS (Ra­ke­ten-/Bal­lon-Ex­pe­ri­men­te für Uni­ver­si­täts-Stu­den­ten) er­mög­licht Stu­den­ten, ein von ih­nen ent­wi­ckel­tes Ex­pe­ri­ment un­ter Real­be­din­gun­gen zu tes­ten. Von De­sign, Bau und Tests über den Flug bis hin zur Da­ten­aus­wer­tung und Ver­öf­fent­li­chung durch­lau­fen die Teams ein kom­plet­tes Raum­fahrt-Pro­jekt.
Letz­te Vor­be­rei­tun­gen am Ex­pe­ri­ment COSPA
Bild 3/3, Credit: DLR (CC-BY 3.0)

Letzte Vorbereitungen am Experiment COSPA

Be­vor die Ex­pe­ri­men­te in die Bal­lon­gon­del ein­ge­baut und die Bal­lons von Es­ran­ge aus ge­star­tet wer­den, über­prü­fen die Teams noch ein­mal al­le Funk­tio­nen.

Frische 0 Grad Celsius, leichter Südwind und bewölkter Himmel: am 10. Oktober 2015 startete um 11.17 Uhr MESZ der Forschungsballon BEXUS 20 vom Raumfahrtzentrum Esrange bei Kiruna in Nordschweden in Richtung Stratosphäre. An Bord der gemeinsamen Mission des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) und der Schwedischen Raumfahrtbehörde SNSB befanden sich drei wissenschaftliche Experimente. Insgesamt hatten sich zuvor in einem Auswahlverfahren im Dezember letzten Jahres sechs Studententeams aus Deutschland, Belgien, Norwegen, Polen und Spanien qualifiziert, ihre Experimente auf den Gondeln der BEXUS-Ballone 20 und 21 zu platzieren.

Mit BEXUS 20 lag das wissenschaftliche Augenmerk auf Teilchen und Strahlung in der Stratosphäre. An Bord war auch das deutsche Experiment COSPAvon Studenten der Technischen Universität Darmstadt und der Hochschule Darmstadt. "Wir hatten auf einen möglichst langen Flug gehofft, da COSPA dann mehr Proben sammeln kann", freut sich Teamleiterin Katharina Schütze über die Flugzeit von knapp viereinhalb Stunden, zwei Stunden und zehn Minuten davon in einer Flughöhe von 28.200 Metern. BEXUS 21 hatte bereits am 7. Oktober 2015 um 10.31 Uhr von Esrange abgehoben - hier schickte das deutsche Team der Technischen Universität Dresden sein Experiment In­Tex auf die Reise in die Stratosphäre. Getestet wurde eine aufblasbare Antennenstruktur.


Experiment COSPA (Collection Of Stratospheric Aerosol PArticles)


Das kleine Multi-MINI Gerät im Inneren des Darmstädter Experiments COSPA saugt die in der Stratosphäre vorhandenen Partikel auf zwei hintereinander angeordnete Probenträger. Der erste hält die größeren mit Hilfe von Bor fest, die kleinen fliegen weiter auf den zweiten Probenträger, einem feinmaschigen Sieb aus Nickel und Kohlenstoff. Zwölf solcher Probenträgerpaare ermöglichen die Probennahme in verschiedenen Höhen und Flugphasen des Ballons. Später im Labor werden die jungen Wissenschaftler die genaue Zusammensetzung der Teilchen analysieren und feststellen, ob sie organisch oder anorganisch, natürlichen oder anthropogenen Ursprungs, also vom Menschen gemacht, sind. Die Ergebnisse sollen dazu beitragen, die Entstehung und Zusammensetzung von polaren Stratosphärenwolken besser zu verstehen, die einen großen Einfluss auf den Abbau der Ozonschicht haben.


Experiment InTex (Inflatable Textile based antenna)


Aufblasbare Antennen sollen leicht sein, in einem möglichst kleinen Raum verstaut werden können, und nach der Entfaltung eine große Reichweite haben. Dann können sie zum Beispiel bei Kleinstsatelliten oder auf der Erde bei Exkursionen in unwegsamen Gebieten vorteilhaft eingesetzt werden. In der Regel besteht ihre Hülle aus einer sehr dünnen Kunststofffolie, die wie ein Luftballon mit einem Gas aufgeblasen wird. Bei der aus Stoff genähten Antennenstruktur der Dresdner Studierenden geht es allerdings darum, die bisherigen Schwachstellen - die Gefahr, mit der Zeit Gas und damit Stabilität zu verlieren - zu bekämpfen. Das Textil wurde deshalb mit einem Polymer getränkt, welches bei UV-Strahlung, wie sie in der oberen Atmosphäre anzutreffen ist, aushärtet. Die so entstandene Textil-Polymer-Struktur soll so auch bei Druckverlust im Innern ihre Form behalten. "Zwar müssen wir jetzt erst noch die Messdaten auswerten, aber während des Fluges hat alles geklappt - sogar besser, als wir erwartet hatten!", berichtet Hannes Weisbach vom Team InTex nach dem Flug in 28 Kilometern Höhe.


Die anderen Experimente


Im polnischen Experiment FRE­DE 2015 (CFC Decay Experiment) wurde von Studenten der Technischen Universität Breslau der Zerfall von Fluorchlorkohlenwasserstoffen (FCKW) erforscht, die für die Zunahme des Treibhauseffekts verantwortlich gemacht werden. Das SPA­DE Team der Universität Sevilla testete die Verwendung von kommerziellen Bauteilen wie Smartphones als Datenaufzeichnungsplattform für Stratosphärenflüge sowie die kabellose Übertragung von Sensor-Messdaten innerhalb der Ballongondel. Zur Überprüfung von Literaturangaben hat das Studententeam der Universität Antwerpen mit HA­CORD (High Altitude Cosmic Ray Detector) den Fluss und die Winkelverteilung kosmischer Strahlung in verschiedenen Atmosphärenhöhen gemessen und im Gemeinschaftsprojekt CPT-SCO­PE (Cosmic Particle Telescope) von Studierenden der Norwegischen Universität für Wissenschaft und Technologie Trondheim, der Freien Universität Berlin, der Technischen Universität Berlin sowie der Beuth Hochschule für Technik Berlin wurde ein Sensor mit neuartiger strahlenfester integrierter Schaltung für die Messung von Elektronen und Protonen der Stratosphäre erprobt.


REXUS und BEXUS: ein Programm für den wissenschaftlichen Nachwuchs


Das deutsch-schwedische Programm REXUS/BEXUS (Raketen-/Ballon-Experimente für Universitäts-Studenten) ermöglicht Studierenden, ein von ihnen entwickeltes Experiment unter Realbedingungen durchzuführen. Von Design, Bau und Tests über den Flug selbst bis hin zur Datenauswertung und Veröffentlichung durchlaufen die Teams ein komplettes Raumfahrt-Projekt. Hierbei stehen ihnen Experten von DLR, SNSB, ZARM und ESA zur Seite. Gestartet wird der Ballon vom Esrange Space Center in Nordschweden.

"Knapp 10 Monate Vorbereitungszeit für die Ballonexperimente einschließlich Entwicklung und Bau und etwa 13 Monate für die Raketen sind nicht lang, aber eine große Herausforderung für die Teams während des Studiums. Sie arbeiten mit sehr großem Engagement an ihrem Projekt", erläutert Maria Roth, Programmleitung von REXUS/BEXUS, die Motivation der Studenten.

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