34. Raumfahrt Kolloqium

Under the direction of Professor Dachwald and Professor Czupalla, a number of exciting projects are being carried out that are not only important for the future of space travel, but also give our students an opportunity to consolidate what they have learnt in lectures in a practical environment.

One of these exciting projects is µMoon. The aim of this project is to carry out a realistic physical simulation of water vapour fountains emitted into space from an icy moon. As part of the REXUS/BEXUS programme, the students were able to test their self-developed experiment on a rocket in Sweden at the end of March 2023. This experiment not only led to a wealth of technical knowledge, but also to valuable experience for the students.

This is just one of our many exciting projects at FH Aachen. We cordially invite you to delve deeper into the world of space travel on our website and find out more about our projects.

The young Space Team Aachen has set itself the goal of establishing Aachen as an important location for space travel. Representing the team of students from RWTH Aachen University and FH Aachen University of Applied Sciences, Alexander Thot and Clemens Wotjak presented the current projects and competitions with which they have already established themselves in the world of space travel.

One of their numerous projects is the development of a hybrid rocket called "STAHR". With a thrust of 4 kN and a burn time of 40 seconds, the rocket is equipped with the first hybrid engine developed in-house by Space Team Aachen. Another special feature of this development is that, in contrast to the rockets built to date, this rocket will also use self-produced parachutes for a safe return. A scaled-down version of the hybrid engine has already been successfully tested at the Chair of High-Pressure Gas Dynamics, marking an important research milestone. In October 2024, Space Team Aachen's hybrid rocket will take off from Kiruna in Sweden.

An experiment on transpiration cooling called "Trace" will make a significant contribution to sustainability. Rockets are exposed to extreme heat when they enter the atmosphere. A heat shield is therefore of crucial importance. In contrast to conventional technologies, transpiration cooling through temperature control offers a reusable alternative and an important step towards sustainable space travel.

With a large number of projects and competition entries, the Space Team is helping to further develop Aachen as a hub for innovative space activities. Anyone who would like to support the Space Team in this endeavour and shares the same interest in space travel is very welcome!

In a further presentation, Florian Mrosek introduced the ESA Business Incubation Centre NRW and explained the numerous advantages that this centre offers ambitious start-ups from the space sector. In particular, support with the necessary expertise helps start-ups to establish themselves in the space sector.

The founders can expect more than just funding of up to €50,000, business workshops and technical support. In particular, access to the networks of ESA and the German Aerospace Centre (DLR) and the resulting opportunities for cooperation offer young companies the chance to further develop innovations. In addition, questions on intellectual property rights (IPR) and other legal issues are answered comprehensively.

300 incubations are planned for the next four years. Medium-sized and small start-ups that would also like to apply must be characterised by a clear connection to space travel, be less than 5 years old and be based in NRW. An application before the actual foundation is also possible. A 30-page business plan completes the application.

Overall, the ESA Business Incubation Centre NRW presents itself as an initiator that offers young space companies the opportunity to turn their ideas into reality. The diverse funding opportunities and the large network of ESA and DLR offer a unique platform for the success of innovative space projects.

In the fascinating world of optics, Son-x GmbH is a manufacturer of optical components and systems. In his presentation, Dr Benjamin Bulla explains the various technologies that make the company a successful pioneer in the industry.

The focus will be on the unique ultra-precision machining process "Ultra Precision Diamond Machining", which uses diamond as a cutting material to achieve dimensional accuracies of less than 1 µm.

Planets outside our solar system, known as exoplanets, are barely recognisable to the naked eye due to their low visibility and great distance. With the development of "fast-steering-mirror" mirrors for space telescopes on satellites, Son-x not only enables the discovery of planets and exoplanets, but also allows them to be analysed. It also offers the possibility of Earth observation by using the optical system in conjunction with an infrared camera system in small satellites, so-called "CubeSats".

With a clear focus on innovation and, above all, precision, Son-x is setting standards for the future of space research and emphasising the importance of high-precision optics in this sector.

Thomas A. Schervan präsentierte die iBOSS GmbH und ihre wegweisende Vision für die Zukunft der Raumfahrt. Diese umfasst nicht nur Satelliten und planetare Anwendungen, sondern insbesondere die Herausforderung, Weltraumschrott „aufzuräumen“ und damit eine nachhaltige Raumfahrt zu unterstützen. iBOSS hat es sich zum Ziel gesetzt, dieses Problem innovativ durch die Entwicklung einer Art „Aufräumdienst“ anzugehen.

Für die zukünftige Raumfahrt bedarf es nach Ansicht der Firma auch modularer Architektur sowie kooperativem Design, um so effizienter und nachhaltiger auf die sich ständig ändernden Anforderungen von Raumfahrtmissionen zu reagieren. Diese Anforderungen erfüllt „iSSI“. Dieser Kupplungsbausatz soll der „USB-Standard für den Weltraum“ sein. Ein Standardanschluss, der in naher Zukunft die Übertragung von Strom, Daten, Kräften und Wärme möglich machen soll und der durch individuelle Bausteine erweitert werden kann, sowohl auf dem Planeten Erde als auch im Weltraum. Diese nachhaltige Technologie hat bereits das Interesse von Kooperationspartnern wie dem US-amerikanischen Luft- und Raumfahrtunternehmen Arkisys geweckt.

Das REXUS/BEXUS-Programm bietet Studierenden die Möglichkeit, ihre Projekte und Experimente auf einer Höhenforschungsrakete oder einem Forschungsballon durchzuführen. Im März 2023 hatten zwei Teams der FH und der RWTH Aachen die Möglichkeit, ihre wissenschaftlichen Experimente auf der REXUS-Rakete zu platzieren und auf dem Raketenstützpunkt Esrange in Kiruna, Schweden, zu starten.

Eines der Projekte ist das bereits kurz vorgestellte µMoon. Dieses Projekt verfolgt das Ziel der physikalischen Simulation der in den Weltraum ausgestoßenen Wasserdampf-Fontänen eines Eismondes. Es ist bereits bekannt, dass zwischen dem Eispanzer auf der Oberfläche und dem Kern die Existenz eines globalen flüssigen Ozeans wahrscheinlich ist und da stellt sich die Frage: „Ist dort Leben möglich?“. Dieses Projekt befasst sich speziell mit sogenannten „Plumes“, welche auf dem Saturn-Eismond Enceladus Wasserdampf und anderen Materialien ausstoßen. Ziel der Forschung ist das Nachstellen bzw. das Erzeugen eines Plumes mit allen charakteristischen Bestandteilen im Weltraum, um diese besser zu verstehen.

Während sich µMoon mit geophysikalischen und astrobiologischen Prozessen befasst, widmet sich ein weiteres Projekt den Herausforderungen der Materialversorgung im Weltraum. Glasfaser ist ein unverzichtbares Material im Bauwesen und müsste für die Umsetzung von dauerhaften Mondbasen zum Mond transportiert werden. Eine deutliche Kostenreduktion wäre das Produzieren dieser Fasern auf dem Mond selbst. Somit befasst sich das zweite Team im Rahmen des Projektes „RX30 IMFEX“ mit der Forschung, ob die Herstellung von Fasern auf dem Mond möglich ist. Für diese Forschungsfrage entwickelten und flogen sie einen Druckbehälter mit Spinnanlage.

Beide Teams konnten bei dem Start der Rakete erfolgreich Ihre Systeme testen und neue Erkenntnisse für die zukünftige Forschung erlangen. Gerade solche Möglichkeiten, die das REXUS/BEXUS-Programm bietet, helfen den Studierenden, in die Forschungspraxis mit all ihren Facetten einzutauchen und so ihre Fähigkeiten weiterzuentwickeln.

Terrestrische Analogien zu finden, zu verstehen und evtl. zu simulieren ist ein wichtiger Bestandteil in der Planetenforschung, um die Komplexität und Vielfalt, sowie das Verständnis für unbekannte und schwer sowie nicht erreichbare Bereiche im Universum zu verstehen. Ein Beispiel für Erforschungen solcher Analogien sind subglaziale Seen in der Antarktis.

Clemens Espe von der Aachener Firma GSI GmbH präsentierte in seinem spannenden Vortrag eine Vielzahl von Experimenten, die darauf abzielen, subglaziale (also unter Eis gelegene) Umgebungen zu erforschen, um das Ziel einer für die Zukunft angedachten Raumfahrtmission „Enceladus Explorer“ (EnEx) zu ermöglichen. Diese soll nach außerirdischem Leben auf dem Saturnmond Enceladus suchen. Es ist bereits bekannt, dass unter dem Eispanzer des Mondes flüssiges Wasser zu finden ist, sowie organische Verbindungen, welche zu den Grundvoraussetzungen für die Entstehung von Leben gehören. Da die Dicke des Eispanzers bis zu einigen Kilometern betragen kann, muss eine Schmelzsonde zum Durchdringen dieser Dicken entwickelt werden. Bereits mit der im Raumfahrtlabor der FH Aachen und Partnern entwickelten Einschmelzsonde EnEx-IceMole konnten in der Antarktis erstmals saubere Wasserproben von einem sich unter einer Eisdecke befindlichen See entnommen werden. Ein weiters Experiment ist EnEx-nExT, welches im Zusammenhang mit dem EnEx-Konzept eine Einschmelzsonde unter realen Enceladus-Bedingungen in der Planetensimulationskammer des FH-Raumfahrtlabors getestet hat. Derzeit wird von der Firma GSI im Auftrag des DLR die Schmelzsonde TRIPLE-IceCraft mitentwickelt, welche größere Eisdicken durchzudringen und anschließend wieder zurück an die Oberfläche geführt werden soll.

Beindruckend ist, wie eine solche Forschung subglazialer Umgebungen unser Verständnis des Klimas, der Umweltbedingungen und das Leben vertiefen kann. Die Erkenntnisse sind nicht nur für die wissenschaftliche Forschung relevant, sondern helfen dabei unseren Planeten für die Zukunft besser zu verstehen.

Laseranwendungen in der Raumfahrt haben eine große Bedeutung, da sie durch die verschiedenen Anwendungen die Erforschung des Weltraums und umwelttechnische Untersuchungen voranbringen können. Wie wichtig und für welche Bereiche Laser verwendet werden können, bringt uns der Vortrag von Herrn Bastian Gronloh vom Frauenhofer-Institut ILT näher.

Eines der entwickelten Projekte ist eine Laser Optical Bench für die Klimamission „MERLIN- Methane Remote Sensing LIDAR Mission“. Dabei handelt es sich um ein globales Messsystem, welches durch das Aussenden spezifischer Laserpulse und die anschließende Messung des zurückgestreuten Lichts den Gehalt des Treibhausgases Methan in der Atmosphäre bestimmen kann. Dieses Wissen trägt dazu bei, den Klimawandel zu beobachten und besser zu verstehen und fördert somit eine nachhaltige Entwicklung.

Ein weiterer Bereich ist die Anwendung von Faserlasern. Ein Faserlaser besteht aus einem Faserkern aus dotiertem Glas oder einem anderen transparenten Material. Durch die Verstärkung des Lichts innerhalb des Faserkerns, welcher durch ein Pumplicht durchdrungen wird, wird die Laserstrahlung erzeugt. Diese Art von Lasern bringen Vorteile wie Flexibilität, Robustheit und Effizienz, die gerade auch in der Raumfahrt vorteilhaft sind.  Ein Beispiel für die Anwendung von Faserwellen ist die Erfassung von Gravitationswellen durch Laserinterferometer, welche wichtige Informationen über das Universums liefern.

Insgesamt zeigt der Vortrag von Herrn Gronloh deutlich, wie die Fortschritte in der Laseranwendung unser Verständnis des Universums verbessern und Lösungen für Herausforderungen auf unserem Planeten entwickeln können.