ADDONISS Prototyp
ADDONISS ist ein Experiment von Studenten des Teams WARR space labs der TU München. Im Dezember 2021 wurde es zu einem Gewinnerprojekte des “Überflieger 2” Wettbewerbs des DLR und LSA. Der Wettbewerb ermöglicht den drei deutschen und dem luxemburgischen Gewinnerteam die Durchführung eines Experiments auf der Internationalen Raumstation ISS.
ADDONISS steht für “aging and degenerative diseases of neurons on the ISS” und soll insgesamt sechs neuronale Zellkulturen in Mikrogravitation beobachten. Ein besonderer Fokus liegt hierbei auf Anzeichen für Zellalterung, da Alterungsprozesse in Schwerelosigkeit anders ablaufen als auf der Erde.
Das Experiment soll auf der ISS für über einen Monat voll automatisiert in einer 2U CubeLab Einheit von Space Tango betrieben werden. Mithilfe von so genannten Micro Electrode Arrays (MEAs) soll ADDONISS die Entwicklung von elektrischen Signalen von Gehirnzellen in Mikrogravitation messen. Häufig müssen biologische Experimente in der Raumfahrt chemisch fixiert oder eingefroren werden, um sie später auf der Erde analysieren zu können. Durch die kontinuierliche Überwachung der Zellen an Bord der ISS mithilfe der MEAs sind jedoch Messungen ohne menschliche Einwirkung direkt vor Ort möglich.
ADDONISS beinhaltet mehrere Subsysteme zur Lebenserhaltung der Zellen und Datenerhebung. So zum Beispiel ein Heizsystem um die Zellen bei Körpertemperatur zu halten und diverse Sensoren zur Überwachung des Systems. Des weiteren ein voll automatisiertes Pumpsystem, das die Zellen regelmäßig mit frischem Nährmedium versorgt. Die Hälfte der Zellkulturen erhalten dabei ein Medium mit zugesetztem Beta-Amyloid, einem Protein, das unter anderem bei Alzheimer Erkrankungen eine Rolle spielt.
Das Experiment soll nicht nur Aufschluss über Auswirkungen der Raumfahrt auf den Menschen geben, sondern gleichzeitig neue Möglichkeiten der Erforschung von degenerativen Erkrankungen auf der Erde erschließen.
Link:
Wissenschaftliche Arbeitsgemeinschaft für Raketentechnik und Raumfahrt (WARR e.V.)
WARR space labs
Fanny Rößler · E-Mail fanny.roessler@warr.de
Student 3D-gedruckte Brennkammer Prototyp
Durch die Anwendung der additiven Fertigung bringt eine Studentengruppe der Technischen Universität München der nächsten Generation von Raumfahrt-Enthusiasten den Flüssigraketenantriebe näher. Projekt Nixus heißt das neueste Projekt des Raketenteams der Wissenschaftlichen Arbeitsgemeinschaft für Raketentechnik und Raumfahrt (WARR e.V.), in dem sich das 80-köpfige Studententeam mit seiner 4,5 Meter langen Höhenforschungsrakete an internationalen Raketenwettbewerben beteiligen will.
Das Projekt Nixus baut auf den Erfahrungen des Vorgängerprojekts Cryosphere auf, in dem die Entwicklung der 10 kN Hybridrakete EX-3 abgeschlossen wird. Die EX-3 ist für eine Flughöhe von 35 km bestimmt und erhofft sich damit den europäischen Höhenrekord für Amateurraketen zu übertreffen. Im Rahmen dieses Projekts konnten die Studenten vor allem umfangreiche Erfahrungen mit kryogenem Flüssigsauerstoff sammeln. Das Projekt Nixus wird diese Kenntnisse nun durch die Verwendung von Ethanol als flüssigem Treibstoff erweitern. Dieser ersetzt das feste HTPB des Projekts Cryosphere.
Insbesondere in diesem kleinen Maßstab ist die Zunahme der Systemkomplexität für die Leistung der Rakete sehr belastend. Durch die Zusammenarbeit mit TUM-Forschungsinstituten und der Industrie nutzt und erweitert das Team die Fortschritte in der additiven Fertigung mit dem Ziel, die lehrreiche Erfahrung der Flüssigraketenantriebe zu ermöglichen und gleichzeitig eine wettbewerbsfähige Rakete zu bauen.
Auf der ILA wird ein 3D-gedrucktes Modell eines möglichen integrierten Einspritzelement der Projekt Nixus EX-4 Rakete ausgestellt. Der Verteiler umfasst die Einspritzelemente, optimierte Verteilerrohre für Treibstoff und Oxidationsmittel, Schnittstellen und Kühlkanalsammelleitung in einem einzigen Teil. Der Druck ist in durchsichtigem Harz ausgeführt, um die internen Kanäle zu zeigen. Eine konventionell hergestellte Version in reduzierten Maßstab wurde bereits für Validierungstests auf den Prüfstand gebracht.
Mit dem Druck der finalen Brennkammer wird das Team das derzeitiges Wissen über das Verhalten von additiv hergestelltem Inconel bis an die Grenzen und darüber hinaus erweitern. Die Arbeit ermöglicht die Erforschung der Herstellung großer dünnwandiger Präzisionsstrukturen und des Materialverhaltens bei extremen Temperaturen – von kryogenem Flüssigsauerstoff bis hin zur andauernden Einwirkung von über 3000 K heißen Verbrennungsgasen.
Darüber hinaus befasst sich das Team mit dem Design von Fluidkomponenten und nutzt hierbei die vielen Freiheitsgrade der additiven Fertigung, um neue, leichte Ventilkonstruktionen zu entwickeln.
Link:
Wissenschaftliche Arbeitsgemeinschaft für Raketentechnik und Raumfahrt (WARR e.V.)
WARR Rocketry
Francesco Longhetti · E-Mail Francesco.longhetti@warr.de
ELVIS – Erkundung von Niedriggeschwindigkeitskollisionen in den Saturnringen
ELVIS ist ein Höhenforschungsexperiment. Es wurde von ERIG e.V. entwickelt wurde, um im Jahr 2018 am DLR, ESA und SNSA REXUS-BEXUS-Programm teilzunehmen. REXUS-BEXUS ermöglicht Studenten, ein Höhenforschungsexperiment in enger Zusammenarbeit mit Fachleuten aus diversen Raumfahrtagenturen zu entwickeln und so von deren Know-how und Expertise bei der Weltraummissionsarbeit zu profitieren. Gegen Ende des Programms werden die entwickelten Experimente auf einer Höhenforschungsrakete im Raumfahrtzentrum ESRANGE in Kiruna, Nordschweden, gestartet. Die Rakete erreicht dabei eine Höhe von 80 bis 100 km. Der Flug hat mehrere Phasen, die unterschiedliche Umgebungen für die Durchführung von Experimenten an Bord bieten, z.B. eine Phase hoher Beschleunigung während und nach dem Start oder die Wiedereintrittsphase nach Erreichen des Apogäums. Darüber hinaus wird während der Abstiegsschlussphase der Rakete ein etwa 3-minütiger Schwerelosigkeitszustand geboten.
Ziel des ELVIS-Experiments ist ein besseres Verständnis des Kollisionsverhaltens von Eispartikeln in den Saturnringen. Aus diesem Grund befindet sich in der Mitte von ELVIS eine Kammer, die kleine Glaskugeln enthält, die den Eispartikeln ähneln. Die Schwerelosigkeitsphase während des Raketenflugs wird genutzt, um das Kollisionsverhalten der Partikel durch die Glaskugeln zu simulieren. Der gesamte Prozess wird von mehreren Kameras beobachtet und aufgezeichnet, um später am Boden ausgewertet zu werden. Die Entwicklung von ELVIS wurde von Studenten der Studenteninitiative ERIG e.V. in enger Zusammenarbeit mit dem Institut für Geophysik und Extraterrestrische Physik (IGEP) der TU Braunschweig durchgeführt und vom REXUS-BEXUS Vorstand betreut. Für die Entwicklung einer Computersimulation des Experiments arbeitete das Team zusätzlich mit dem Max-Planck-Institut für Dynamik und Selbstorganisation.
Lennart Fox · E-Mail lennart.fox@er-ig.de
Schwerdtlein – Experimentalrakete Schwerdtlein
Die Experimentalrakete Schwerdtlein wurde von der ERIG im Rahmen des Projektes STERN (STudentische ExperimentalRaketeN) entwickelt. Das STERN-Projekt wurde vom DLR imitiert um Studierenden die Möglichkeit zu geben ihre eigene Experimentalrakete zu bauen und dann auf ESRANGE in Kiruna zu starten. Hierbei durchlaufen die Studierenden alle Phasen eines typischen Raumfahrtprojektes und bekommen in Reviews, die vom das DLR durchgeführt werden, Feedback zu ihrer Entwicklung. Von 2017 an hat die ERIG eine Experimentalrakete mit einem Hybridraketenantrieb entwickelt.
Der Hybridraketenantrieb, der das Herzstück der Rakete werden sollte, nutzte Distickstoffmonoxid (N2O) als Oxidator und Hydroxyl-terminiertes Polybutadien (HTPB) als Brennstoff. Alle Komponenten des Antriebsstrang wurden Leichtbauoptimiert, so hatte das Triebwerk eine Hülle aus CFK. Nach erfolgreichen Bodentests des Triebwerkes musst aus Zeitlichen- und Projektmanagementgründen die weitere Entwicklung des Hybridraketenantriebs eingestellt werden. Stattdessen wurde ein zugekaufter M1800Feststoffraketenantrieb für den Flug in ESRANGE genutzt.
Das Bergungssystem war eine Weiterentwicklung einer vorherigen, sehr erfolgreichen, Experimentalrakete der ERIG, der Enceladus. Das Bergungssystem war ein zweistufiges Fallschirmsystem, mit einem Drogue-Fallschirm der im Apogäum ausgeschmissen wurde und einem Haupt-Fallschirm der erst in niedriger Höhe ausgeworfen wurde, um die Rakete auf die letztendliche Landegeschwindigkeit abzubremsen. Für das Elektroniksystem, welches neben der Erkennung des Apogäums für den Fallschirmauswurf, auch Flugdaten aufzeichnet, wurden kommerziell erhältliche Altimeter genutzt. Zusätzlich waren Kameras in der Rakete verbaut um den Flug der Rakete zu filmen. Die Struktur der Rakete bestand aus CFK- und GFK-Rohren mit Verbindungsringen aus Aluminium. Alle Komponenten der Struktur wurden in der ERIG gefertigt. Schwerdtlein hatte einen Durchmesser von 143mm bei einer Länge von 2,1m. Mit dem Feststoffraketenantrieb wog Schwerdtlein 19kg und sollte ein Apogäum von 5,3km erreichen. Schwerdtlein wurde Ende 2020 in Esrange gestartet. Die Rakete erreichte ein Apogäum von 4,88km. Das Apogäum wurde von dem Elektroniksystem erkannt, leider kam es aber zu einer Fehlfunktion in dem Auswurfmechanismus des Drogue-Fallschirms. Dadurch wurde der Drogue-Fallschirm nicht ausgeworfen und die Rakete stützte ungebremst ab.
Florian Kreissig · Email florian.kreissig@er-ig.de
