Gemeinsame Projekte zu Kosmischem Staub und Verbrennungsmotoren

Beim Treffen von DLR und JAXA in Bonn hob Dr. Gerd Gruppe, Vorstand für das Raumfahrtmanagement, hervor: "Deutschland und Japan sind als Hightech-Nationen ideale Partner in der Raumfahrt. Das DLR setzt sich daher mit der Bundesregierung für einen strategischen Ausbau unserer Zusammenarbeit mit Japan ein. Ich freue mich sehr, mit JAXA nun zwei neue Raumfahrtprojekte zu initiieren. Bei Destiny+ kann Deutschland seine Kompetenzen in der Weltraumsensorik weiter entwickeln. Auch in der Schwerelosigkeitsforschung verfügt Deutschland über weltweit herausragende Kompetenzen. Ich bin überzeugt, dass diese beiden Projekte der deutsch-japanischen Raumfahrt-Kooperation weiteren Schub geben werden. "

Als Beitrag zur Erforschung des Weltraums will Deutschland das wissenschaftliche Schlüsselinstrument zur Mission Destiny+ beisteuern. Destiny+ ist eine japanisch-deutsche Mission zur Demonstration innovativer Technologien im interplanetaren Weltraum. Ziel von Destiny+ ist der Asteroid 3200 Phaethon, der vier Jahre nach dem Start der Mission in geringer Entfernung überflogen und mit hochauflösenden Kameras untersucht werden soll. Das deutsche Staubteleskop Destiny Dust Analyser (DDA) soll während des vierjährigen Flugs den kosmischen und interstellaren Staub messen. Damit ist DDA das wichtigste wissenschaftliche Instrument der Mission. Denn gerade der geringe Abstand von Phaethon bei seinem Vorbeiflug an der Sonne von "nur" 21 Millionen Kilometern (0,14 Astronomische Einheiten) machen ihn zu einem attraktiven Ziel für die Forschung, da Asteroiden in dieser Phase besonders viel Staub abgeben. Dies ermöglicht DDA mit Hilfe von massenspektroskopischen Untersuchungen, neue Erkenntnisse über den Aufbau und die Zusammensetzung von Asteroiden sowie interstellarer Staubpartikel zu gewinnen. Zudem hoffen die Wissenschaftler, Erkenntnisse über die physikalischen Bedingungen während der Bildung unseres Sonnensystems zu gewinnen. Destiny+ und DDA stellen somit eine Brücke zwischen den Planetenwissenschaften und der Astrophysik her. Das Staubteleskop DDA wird vom Institut für Raumfahrtsysteme der Universität Stuttgart entwickelt und vom DLR Raumfahrtmanagement mit Geldern des Bundeswirtschaftsministeriums gefördert.

Auch in der Schwerelosigkeitsforschung gehen Deutschland und Japan gemeinsame Wege. Hierfür wurden auf dem "Asian Microgravity Symposium" im japanischen Sapporo 2016 zwei Projekte definiert, die 2020 auf einer deutschen TEXUS-Höhenforschungsrakete verwirklicht werden sollen.

Bei dem Projekt DUST handelt es sich um ein Experiment aus dem Bereich Fundamentalphysik/Astrophysik. Die Hokkaido Universität in Sapporo entwickelt das Experiment gemeinsam mit einem deutschen Team von der Technischen Universität Braunschweig. Die zentrale wissenschaftliche Frage zielt ab auf die Bildung von kohlenstoffreichen Staubpartikeln in der Umgebung von Sternen. Aus diesen Staubpartikeln können sich in der Folge größere planetare Himmelskörper entwickeln. Mit dem Mikrogravitationsexperiment soll die kosmische Staubbildung simuliert werden, um so das bis heute immer noch lückenhafte theoretische Verständnis der Planetenbildung im frühen Sonnensystem entscheidend zu verbessern. Ein Vorgängerexperiment hierzu wurde 2015 erfolgreich auf einer japanischen Höhenforschungsrakete durchgeführt. Da ein Mitflug auf TEXUS auch die Bergung der Nutzlast ermöglichen wird, kann gleichzeitig eine technisch verbesserte Version des Experiments geflogen werden.

Das zweite Experiment für TEXUS heißt PHOENIX-II und stammt aus der Verbrennungsforschung. Es steht in der Nachfolge des bereits im Jahr 2009 auf TEXUS-46 erfolgreich geflogenen Experiments PHOENIX. Die Nihon Universität und das ZARM in Bremen leiten den Versuch, weiterhin beteiligt sind die japanischen Universitäten von Kyushu und Yamaguchi. PHOENIX-II berührt ein in Deutschland hochaktuelles Thema: Den Stickoxidausstoß (NOX) von Dieselmotoren. Es ist grundsätzlich bekannt, dass die niedrigsten NOX-Ausstoßraten in Dieselmotoren oder Gasturbinen erreicht werden, wenn die Verbrennung in einer vorgemischten und vorverdampften Umgebung erfolgt. Hierzu muss der Brennstoff vaporisiert und mit Luft vorgemischt werden. Wann genau jedoch die Selbstzündung des Gemischs stattfindet, kann bis heute nicht verlässlich vorhergesagt werden, da die Details der Einzeltropfenzündung sowie die Wechselwirkung von Zündtropfen noch nicht abschließend verstanden ist. Folglich ist es auch schwierig, den Stickoxid-Ausstoß genau zu kontrollieren.