14. Juni 2019
Vom hohen Norden ins All

Hochinstrumentierte Rakete bringt Hefe, Nervenzellen und metallische Legierungen in die Schwerelosigkeit

ATEK/MAPHEUS-8 startet am frühen Morgen
ATEK/MAPHEUS-8 startet am frühen Morgen
Bild 1/4, Quelle: DLR (CC BY 3.0)

ATEK/MAPHEUS-8 startet am frühen Morgen

Nach einem reibungslosen Countdown startete MAPHEUS-8 am 13.6.2019 um 4:21 Uhr. Der Flug verlief nominal mit einer maximalen Flughöhe von 239 km. Die Nutzlast sowie die instrumentierte zweite Stufe wurden direkt nach dem Flug per Helikopter geborgen.      

ATEK / MAPHEUS-8 Nutzlast
ATEK / MAPHEUS-8 Nutzlast
Bild 2/4, Quelle: DLR (CC BY 3.0)

ATEK / MAPHEUS-8 Nutzlast

Neben den Kölner DLR-Instituten für Materialphysik im Weltraum, Luft- und Raumfahrtmedizin sowie dem DLR-Nutzerzentrum für Weltraumexperimente (MUSC), sind die Universitäten Konstanz, Stuttgart Hohenheim, die TU München sowie das Landauer Bierprojekt und der Weincampus Neustadt an den Experimenten beteiligt.      

„Obere Raketenstufe“
„Obere Raketenstufe“
Bild 3/4, Quelle: DLR (CC BY 3.0)

„Obere Raketenstufe“

Gruppenbild vor der oberen Raketenstufe.      

Biologische Nutzlasten auf MAPHEUS-8
Biologische Nutzlasten auf MAPHEUS-8
Bild 4/4, Quelle: DLR (CC BY 3.0)

Biologische Nutzlasten auf MAPHEUS-8

Links: MemEx – Experimenteinschub mit Hefeproben und Strahlungsdetektor M-42; Rechts: CellFix mit ROPUM und apex

Schwerpunkt: Raumfahrt

Am 13. Juni 2019 um 4:21 Uhr wurde die Stille im Norden Schwedens von dröhnenden Raketentriebwerken unterbrochen. Die Mission ATEK (Antriebstechnologien und Komponenten für Trägersysteme) des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) beförderte Health-Monitoring-Systeme für kritische Trägerkomponenten, eine Hybridgehäusestruktur und eine MAPHEUS-8 Nutzlast aus verschiedenen biologischen und materialwissenschaftlichen Experimenten in eine Höhe von rund 240 Kilometern. Nach ungefähr sechs Minuten in der Schwerelosigkeit kehrten die instrumentierte Rakete und die Nutzlast per Fallschirm zurück zur Erde, wo sie von den Wissenschaftlern zur Auswertung der Experimente geborgen wurden.

Die Forschungsraketenmission MAPHEUS des DLR startete bereits zum achten Mal von der Raketenbasis ESRANGE, nahe der lappländischen Stadt Kiruna. Während der im Vergleich zu anderen Raumfahrtmissionen relativ kurzen Zeit in der Schwerelosigkeit, konnten die Wissenschaftler wertvolle Informationen zum Verhalten von Materialien und biologischen Proben gewinnen, die als Basis für weitere Forschungen dienen.

Vielfältige Experimente an Bord

Drei Health-Monitoring-Systeme, entwickelt vom DLR-Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik, erfassten vom Start der zwölf Meter hohen und mehr als zweieinhalb Tonnen schweren Rakete bis zur Trennung der zweiten Stufe die aerothermalen und mechanischen Lasten auf Motoradapter, Finnen, Tailcan und Düse. Das autonome, modulare und impact-geschütze Datenerfassungssystem erlaubte es, die Lasten und Strukturantworten der zweiten Motorenstufe auch in der unkontrollierten Abstiegsflugphase zu messen sowie das Verhalten der mit einem neuen Verfahren hergestellten Hybridgehäusestruktur entlang des gesamten Fluges mit einer Dauer von rund acht Minuten zu überwachen.

Die Bandbreite der MAPHEUS-8 Experimente reicht von der Strahlenbiologie, über das Verhalten kolloidaler Systeme und granularer Materie in der Schwerelosigkeit bis hin zur Untersuchung von Zellen und Hefekulturen. Die Forscher testen unter anderem, ob Hefe in der Schwerelosigkeit das für Menschen wichtige Vitamin B12 bilden kann und damit für die Ernährung in der Raumfahrt hilfreich ist. Weitere Schwerpunkte liegen in der Untersuchung des Erstarrungsverhaltens von metallischen Legierungen sowie der Bewegung von Bakterien und Orientierung von Pantoffeltierchen, die als "schwimmende Nervenzellen" der neuronalen Forschung dienen. Zusätzlich leistet die Forschungsmission die Erprobung und Weiterentwicklung von Messtechnologien für Weltraumexperimente.

Neben den Kölner DLR-Instituten für Materialphysik im Weltraum, Luft- und Raumfahrtmedizin sowie dem DLR-Nutzerzentrum für Weltraumexperimente (MUSC) sind die Universitäten Konstanz, Stuttgart Hohenheim, die TU München sowie das Landauer Bierprojekt und der Weincampus Neustadt an den MAPHEUS-8 Experimenten beteiligt.

Über ATEK

Das ATEK-Forschungsprojekt ist ein Bestandteil des DLR-Teilprogrammschwerpunktes ‚Wiederverwendbare Raumtransportsysteme‘ mit dem Ziel ausgewählte Technologien und Methoden im Hinblick auf thermomechanische Analyse und Bewertung von Trägersystemen zu entwickeln. Dafür sollen die Strukturen, Messmethoden und Auswertealgorithmen, die in Grundlagenuntersuchungen entwickelt werden, für ein Flugexperiment angepasst und schließlich mit dem Flug qualifiziert werden. Die Flugdaten sollen ergänzend zu den Bodenexperimenten Validierungsdaten für physikalische Modellierungen, numerische Simulationen und Systemanalyse liefern und dadurch eine zuverlässige Auslegung und Bewertung von zukünftigen Trägersystemen ermöglichen. Die Sensorik für die Health-Monitoring Systeme wurde von dem DLR-Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik entwickelt und zusammen mit der Abteilung Mobile Raketenbasis implementiert.

Über MAPHEUS

Das MAPHEUS-Höhenforschungsprogramm (Materialphysikalische Experimente unter Schwerelosigkeit) wird bereits seit elf Jahren durchgeführt. Der jährliche Flug, vorbereitet und durchgeführt durch die Abteilung Mobile Raketenbasis (MORABA) des DLR, ermöglicht den Wissenschaftlern einen unabhängigen und regelmäßigen Zugang zu Experimenten in Schwerelosigkeit. Dabei gehen in diesem Programm Fortschritte in Messtechniken und die Realisierung hochentwickelter Flughardware Hand in Hand mit richtungsweisenden Experimenten im Bereich der Eigenschaften metallischer Flüssigkeiten und deren Erstarrung sowie der Dynamik sogenannter ungeordneter physikalischer Systeme und der Schwerkraftwahrnehmung biologischer Systeme.

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  • Christoph Dreißigacker
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