Vom Hörsaal zum Mars FH-Studierende testen Rover im Mondzentrum LUNA beim DLR in Köln

Die Raumfahrttechnik ist ein wesentliches Lehr- und Forschungsgebiet im Fachbereich. Dekan Prof. Dr. Bernd Dachwald erläutert: “Wir sind in der Welt der Raumfahrt hervorragend vernetzt, von den Kooperationen mit anderen Hochschulen, Einrichtungen und Unternehmen profitieren Studierende, Lehrende und Forschende gleichermaßen.” Koordiniert werden die Raumfahrtprojekte des Fachbereichs von Prof. Dr. Markus Czupalla, er ergänzt: “Wir arbeiten derzeit in mehreren Projekten mit dem DLR zusammen und haben so die Möglichkeit, aktiv an der Spitzenforschung in der Raumfahrt mitzuwirken.”

Das DLR ist das Forschungszentrum der Bundesrepublik Deutschland für Luft- und Raumfahrt. Mehr als 11 000 Mitarbeitende sind in die Forschungs- und Entwicklungsarbeiten in Luftfahrt, Raumfahrt, Energie, Verkehr und Sicherheit eingebunden. Allein für die Raumfahrtforschung werden jährlich rund 500 Millionen Euro verausgabt.

Zu den von der Deutschen Raumfahrtagentur im DLR initiierten und geförderten Forschungsprojekten gehört die VaMEx-Initiative (Valles Marineris Explorer), in die auch DLR-Institute eingebunden sind. Ziel der VaMEx-Projektlinie unter dem Dach der DLR-Explorer-Initiativen ist die Erforschung der Valles Marineris auf dem Mars mithilfe eines autonomen Drohnenschwarms, bestehend aus weitestgehend autonom agierenden Rovern, Crawlern und Drohnen (Unmanned Aerial Vehicles, UAVs). Flüssiges Wasser ist die Grundlage allen Lebens auf der Erde. Auf dem Mars hat es einst ebenfalls Meere gegeben. In den Valles Marineris, dem tiefsten Grabenbruch des Mars, kann aufgrund des höheren Umgebungsdrucks physikalisch auch heute noch flüssiges Wasser auf der Oberfläche existieren. Die Suche nach außerirdischem Leben ist hier also am sinnvollsten. Für die Erforschung der Valles Marineris will die Deutsche Raumfahrtagentur einen im Wesentlichen autonom agierenden, kooperativen und kollaborativen Roboterschwarm einsetzen. In der VaMEx-Initiative wird untersucht, wie dieser Schwarm realisiert werden kann, um die herausfordernde Suche nach früherem oder gar heute noch existentem Leben in den Valles Marineris anzugehen.

An dieser Stelle kommen Anna Wehr, Torben Schnathorst und der Rover ins Spiel. Die Testfahrten in der LUNA-Halle dienen dazu, die Eignung des Fahrzeugs für künftige Weltraummissionen zu testen. Sie finden im Rahmen der ATAPP-Kampagne (All-Terrain Autonomous Planetary Prospector) statt. Konstruiert und gebaut wurde der Rover von der Aachener Firma GSI (Gesellschaft für Systementwicklung und Instrumentierung) im Auftrag der Universität Bremen. Drei der leitenden Ingenieure von GSI sind FH-Absolventen und ehemalige Mitarbeiter aus dem Bereich der Raumfahrttechnik. “Dank Mittelgelenk ist unser Rover wesentlich dynamischer und agiler als vergleichbare Fahrzeuge”, sagt Clemens Espe. Projektmanager Mark Görög fügt hinzu: “Das ist erst der Anfang. Wir haben einen Technologiedemonstrator gebaut; den gilt es jetzt weiterzuentwickeln.” Das GSI-Team ist dankbar, dass ihre Entwicklung unter Bedingungen getestet werden kann, die denen auf dem Mond und dem Mars nahekommen.

Die LUNA Analog Facility wurde 2024 eröffnet. Sie ist weltweit einzigartig, hier bereiten hochkomplexe Simulationen künftige Weltraummissionen vor. LUNA verfolgt einen integrativen Ansatz: Expertinnen und Experten aus Wissenschaft, Industrie und Start-ups können hier ihre Technologien und Prozesse testen und für den Einsatz auf dem Mond optimieren. Neben dem 700 Quadratmeter großen Regolithbereich gibt es unter anderem eine Staubkammer, einen Sonnensimulator, das Wohnhabitat FLEXHab, ein Schwerkraftentlastungssystem sowie ein eigenes Kontrollzentrum. 

“Im Rahmen einer solchen Testkampagne ins Feld gehen zu können, ist schon etwas ganz Besonderes”, schwärmt Anna Wehr. Die beiden FH-Studierenden sind froh, dass sie das Wissen aus ihrem Studium beim DLR anwenden und vertiefen können. “Solche Projekte bieten sich an, um in der Branche Fuß zu fassen”, betont Torben Schnathorst.

Wenn zu Beginn des Jahres 2027 die Ariane-6-Rakete mit dem PLATO-Weltraumteleskop an Bord in Französisch-Guyana abhebt, werden Raumfahrtfachleute aus der ganzen Welt den Flug gespannt verfolgen. Auch an der FH Aachen gibt es ein Team, das ein besonderes Interesse an der Mission hat: Moritz Adams und Tom Theisen entwickeln unter der Leitung von Prof. Dr. Markus Czupalla einen Teil der Ground Data Processing Pipeline – sie sorgen gemeinsam mit anderen Teams dafür, dass die Daten des Teleskops ausgewertet und genutzt werden können.

Das wissenschaftliche Ziel der PLATO-Mission ist die Entdeckung sogenannter Exoplaneten, die erdähnlich sind. Exoplaneten sind Planeten, die um Sterne in anderen Sonnensystemen kreisen. Der Projektname steht für „PLAnetary Transits and Oscillations of stars“. An Bord des Weltraumteleskops sind 26 Kameras montiert. Aus den Bildern zusammen mit bodengebundenen astronomischen Beobachtungen von der Erde lassen sich Rückschlüsse ziehen, ob die Sterne von Planeten umkreist werden und welche Eigenschaften diese Planeten haben, etwa ihre Masse und die Umlaufzeit. PLATO fliegt zum Lagrangepunkt 2, wo ideale Bedingungen für ein solches Weltraumteleskop herrschen, und sendet seine Daten über bestimmte Radiofrequenzen zur Bodenstation. Um die Bilder und wissenschaftlichen Daten von PLATO zu verwenden, müssen sie auf der Erde aufwendig verarbeitet werden, in mehreren Ground Data Processing Pipelines. Moritz Adams erklärt: „Unsere Software extrahiert aus den Telemetriepaketen, die von PLATO an die Bodenstation geschickt werden, die wissenschaftlichen Daten heraus. Diese werden anschließend so aufbereitet, dass sie für die Wissenschaft nutzbar sind.“ Das Modul, das die beiden Wissenschaftler entwickeln, ist eines von mehreren in dieser Prozesskette.

Tom Theisen und Moritz Adams verfolgen die PLATO-Mission aber auch aus einem zweiten Grund gebannt. Im Raumfahrtlabor des Fachbereichs entwickeln sie eine Software, mit der die optische Leistungsfähigkeit von Weltraumteleskopen vorhergesagt werden kann. Zu diesem Zweck haben sie in ihrem Labor ein Testteleskop aufgebaut. Die Forschung fällt in den Bereich der STOP-Analyse, also der Untersuchung der Structural-Thermal-Optical Performance. Im Mittelpunkt des Interesses steht die Frage, welche Auswirkungen die Temperaturschwankungen im All auf die Teleskope haben. „Wir nutzen verschiedene Methoden, um die Effekte zu simulieren“, erläutert Tom Theisen. Diese Ergebnisse werden mit den Messungen am Testteleskop im Labor verglichen. Vor allem aber möchten die Wissenschaftler auf die Erkenntnisse zurückgreifen, die sich aus der PLATO-Mission ergeben.