Kurzbeschreibung
Im Rahmen des QUANTUS Projekts (QUANTen Gase Unter Schwerelosigkeit) werden die MAIUS Missionen (Materiewellen Interferometrie unter Schwerelosigkeit) durchgeführt. MAIUS untersucht die Machbarkeit von Experimenten mit ultrakalten Atomen auf Höhenforschungsraketen.
Projektbeschreibung
Experimente mit ultrakalten Atomen sehen eine Abkühlung einer Gaswolke nahe dem absoluten Nullpunkt vor, um ein Bose-Einstein-Kondensat zu erzeugen. In diesem Aggregatzustand werden Quanteneffekte beobachtbar. Ein besonderes Interesse gilt dabei den Experimenten mit dieser Gaswolke in Schwerelosigkeit, da dadurch viele quantenphysikalische Effekte beobachtet werden können.
Die MAIUS Mission ist Bestandteil des QUANTUS Projekts, das verschiedene Experimente beinhaltet, die ultrakalte Atome in Schwerelosigkeit untersuchen. Unter anderem werden dazu Experimente in einem Fallturm durchgeführt, welche für einen geringen Zeitraum Schwerelosigkeit erzeugen kann. QUANTUS und MAIUS werden vom DLR Raumfahrtmanagement koordiniert und unterstützt mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWi).
Die MAIUS Mission wird nun neue Technologien entwickeln und bewerten, um längere Experimente in Schwerelosigkeit durchzuführen. Dazu gehört die Miniaturisierung der für das Experiment benötigten Vakuumkammern und Lasersysteme. Dieser komplexe Experimentaufbau wird dann an Bord einer Höhenforschungsrakete betrieben, welche während ihres Fluges ca. sechs Minuten Schwerelosigkeit erreicht.
Aufgaben des Instituts für Softwaretechnologie
Das Institut für Softwaretechnologie arbeitet im Auftrag der Leibniz Universität Hannover und ist verantwortlich für die Entwicklung der Software zur Steuerung und Überwachung des Experiments auf der Höhenforschungsrakete sowie der Weiterentwicklung der Software für Fallturm-Experimente.
Die im Experiment verwendete Hardware wurde für diesen Zweck speziell entwickelt und benötigt individuelle Treiber. Für die Umsetzung dieser Treiber wurde ein domänenspezifisches Modell entwickelt, das die Schnittstellen zu den Hardwarekomponenten beschreibt. Ausgehend von diesem Modell werden danach die Treiber für die Spezialhardware automatisch erzeugt. Diese Methode steigert die Qualität der ausgelieferten Software indem das manuelle Schreiben der Treiber vermieden wird. Die manuelle Methode wäre ansonsten zeitraubend und fehlerbehaftet.
Neben dem Modell der Hardwareansteuerung wurde auch ein graphisches Modell des Experimentablaufs erstellt. Damit wurde eine intuitive Darstellung und Bearbeitung der Abfolge der Experimentsequenzen während der gesamten Mission geschaffen. Durch dieses Modell ist es möglich das Experiment selbst weitgehend autonom zu betreiben. Es kann dadurch auf Abweichungen vom geplanten Ablauf reagieren.
Die MAIUS-1 Mission ist die erste Mission, in der diese Software eingesetzt wird. Die Architektur wurde jedoch so modular und flexibel gehalten, dass sehr einfach Anpassungen für weitere Missionen gemacht werden können. Die Software wird stetig weiterentwickelt für die Nutzung in weiteren Raketenmissionen und Fallturm-Experimenten, welche auf einer vergleichbaren Hardwareplattform aufbauen.
MAIUS-1 erfolgreich gestartet
Am 23.01.2017 ist MAIUS-1 erfolgreich in Kiruna, Schweden gestartet und hat das erste Bose-Einstein-Kondensat im Weltraum erzeugt. Während der 6-minütigen Schwerelosigkeit konnten bis zu 81 Experimente an dem Bose-Einstein-Kondensat durchgeführt werden. Weitere Informationen zur MAIUS-Mission finden Sie im DLR-Newsletter Countdown Nr. 33.
Die weiterführenden Missionen MAIUS-2 und MAIUS-3 sehen Raketenstarts für 2021 und 2023 vor.
Projektpartner
Leibniz Universität Hannover Humboldt-Universität zu Berlin Ferdinand-Braun-Institut Berlin Zentrum für Angewandte Raumfahrt und Mikrogravitation (ZARM) Johannes Gutenberg-Universität Mainz Universität Hamburg Universität Ulm Technische Universität Darmstadt DLR Institut für Raumfahrtsysteme DLR MORABA
Laufzeit
MAIUS 2013 - 2019 MAIUS-B 2020 - 2023