Modell (1:5) einer Höhenforschungsrakete der Mobilen Raketenbasis MORABA
Die Mobile Raketenbasis (MORABA) ist seit fast 60 Jahren weltweit eine wichtige Instanz für die Forschung unter Weltraumbedingungen sowie in der Hochatmosphäre. Mit Höhenforschungsraketen lassen sich Regionen zwischen 30 und mehreren hundert Kilometern Höhe erreichen. In dieser „Grenzregion“ gibt es nur wenige Möglichkeiten, direkte Messungen durchzuführen. Genau hier setzen unsere Höhenforschungsraketen an.
An Bord von Höhenforschungsraketen testen Industrie und Forschung neue Technologien unter Weltraumbedingungen: Dazu zählen Quantenexperimente, innovative 3D-Druckverfahren und die sichere, verschlüsselte Übertragung von Gesundheitsdaten. Auch innovative Materialien und Experimente für neue Ansätze in der Medizin, etwa der Krebstherapie, flogen bereits an Bord unserer Raketen. Für Experimente unter den einzigartigen Bedingungen von Schwerelosigkeit, Hochgeschwindigkeit und extremen Temperaturen bieten Höhenforschungsraketen eine kosteneffiziente und hochwirksame Plattform.
Seit dem Jahr 2023 fliegen viele Missionen mit dem neuen Raketenmotor RED KITE, den wir gemeinsam mit der Firma Bayern-Chemie entwickelt haben. Dieser in Deutschland hergestellte Motor ist zuverlässig und erlaubt eine unabhängige, schnelle Versorgung. Transport, Export und Beschaffung wurden vereinfacht. Der Effekt: kürzere Lieferzeiten und mehr Flexibilität für Forschung und Industrie. Auf der Hannover Messe 2026 zeigt das einstufige Raketenmodell eindrucksvoll, wie kompakt und leistungsfähig diese Plattform ist.
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Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)
Raumflugbetrieb und Astronautentraining
E-Mail contact-dlr@DLR.de
MAPHEUS® / MOSAIC
Modul der Forschungsrakete MAPHEUS® für CubeSat-Experimente
Das Raketenprogramm MAPHEUS ist unsere agile Forschungsplattform für Forschung unter Weltraumbedingungen und die Erprobungen von Technologien in Schwerelosigkeit. Jeder suborbitale Flug der Höhenforschungsraketen auf etwa 300 Kilometer Höhe bietet rund sieben Minuten in Schwerelosigkeit für bis zu 20 Experimente, die in einzelnen Segmenten untergebracht sind. Das Modul MOSAIC bietet Platz für bis zu acht Einheiten im CubeSat-Format von 10 x 10 x 10 Zentimeter, die über ein Schienensystem eingeschoben werden. Das ermöglicht einen niederschwelligen Zugang zu Weltraumexperimenten.
Beispiele für bereits in MOSAIC geflogene Experimente sind die Untersuchung von Modell-Organismen in Schwerelosigkeit, die Erprobung von Komponenten zur sicheren Kommunikation mit zukunftsweisenden Kryptographie-Verfahren oder auch Messungen der Elektronendichte in den oberen Atmosphärenschichten, um die Einflüsse von Weltraumwetter auf Kommunikation und Navigation zu untersuchen.
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Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)
Institut für Frontier Materials auf der Erde und im Weltraum
E-Mail contact-dlr@DLR.de
MAPHEUS-TEG 15
Autarke Raumfahrtsensorik mit thermoelektrischen Generatoren
Moderne Raketen sind mit hunderten von Sensoren und einem aufwendigen Kabelnetz ausgestattet – das vergrößert Gewicht, Bauraum und Wartungsaufwand. Was wäre, wenn Sensoren ihre Energie einfach aus der Wärme der Raketenoberfläche beziehen könnten – ganz ohne Batterien und Kabel?
Genau das zeigt die originale Flughardware des TEGonaut-Experiments, das im Jahr 2024 an Bord der DLR-Forschungsrakete MAPHEUS-15 ins All geflogen ist. Zu sehen sind – angeordnet wie eine Explosionszeichnung – alle Kernkomponenten: ein Stück der echten Raketenhülle, ein thermoelektrisches Generatormodul (TEG), ein Wärmespeicher, der mit Phasenwechselmaterial befüllt wurde, sowie die Messelektronik.
Das Prinzip: Beim Flug durch die Atmosphäre erhitzt sich die Außenhülle der Rakete durch Luftreibung auf über 200 Grad Celsius. Ein TEG-Modul befindet sich zwischen dieser heißen Hülle und einem Kühlelement sitzt. Es wandelt den Wärmestrom, der aufgrund des anliegenden Temperaturunterschieds fließt, direkt in elektrischen Strom um. Das geschieht ohne bewegliche Teile, geräuschlos und wartungsfrei. Im Flugversuch lieferte das Modul eine Leistung von rund 600 Milliwatt – deutlich mehr als ein Sensorknoten tatsächlich benötigt.
Auch dass dieses Prinzip im Kleinen funktioniert, hat das DLR bereits demonstriert: Miniaturisierte TEG-Module mit einer Auflagefläche von weniger als einem Quadratzentimeter lieferten im Flugversuch je nach Wärmesenke zwischen 80 und 435 Milliwatt. Zum Vergleich: 56 Mikrowatt reichen für einen einfachen Sensorknoten aus – eine Leistung, die ein TEG-Modul bereits bei einem Temperaturunterschied von nur 1,6 Kelvin erzeugt. So wurden bereits über 15.000 Beschleunigungsmesswerte in fünf Flugminuten erfasst und per Funksignal übertragen – mit einem TEG-Modul, das kaum größer ist als ein Fingernagel, dazu vollständig autark und komplett ohne externe Energieversorgung.
Langfristig eröffnet diese Technologie nicht nur neue Möglichkeiten für die Raumfahrt, sondern überall dort, wo Wärme entsteht und Überwachungssensoren eingesetzt werden – in der Luftfahrt, der Industrie oder der Energietechnik.
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Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)
Institut für Frontier Materials auf der Erde und im Weltraum
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RESITEK GNSS-Empfängereinheit
Einheit zum Empfang von GNSS-Signalen für die Weltraumwetterbeobachtung – Beitrag zu Resilienten Technologien im Katastrophenschutz
Der meteorologische Wetterbericht ist für die meisten Menschen Routine, egal ob morgens mit einem schnellen Check der Wetter-App auf dem Smartphone oder zum Ende des Tages im Anschluss an die Abendnachrichten. Von Weltraumwetter und Sonnensturm hört man aber seltener. Bei einem Maximum an Sonnenaktivität wie im Herbst 2024, als Polarlichter sogar über weiten Teilen von Deutschland zu sehen waren, kam das Thema Weltraumwetter auch in den Alltag. Denn das Weltraumwetter kann sich ebenso wie das „normale“ Wetter unsere Aktivitäten beeinflussen.
Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) forscht intensiv zu den Wechselwirkungen zwischen Sonne und erdnahmen Weltraum, analysiert Phänomene des Weltraumwetters und untersucht, welche Konsequenzen sich für Mensch, Technik und Infrastruktur ergeben und wie sich die Folgen des Weltraumwetters reduzieren lassen.
Im Rahmen des RESITEK-Projekts (Resiliente Technologien für den Katastrophenschutz) werden zurzeit Methoden für die Weltraumwetterbeobachtung weiterentwickelt. Signale globaler Satellitennavigationssysteme (GNSS) spielen dabei eine wichtige Rolle. Diese GNSS-Signale sind weltweit verfügbar und sind heute eine Hauptquelle für Beobachtungen des Weltraumwetters. Sie erlauben es den Elektronengehalt unserer Atmosphäre abbilden. Durch Weltraumwetter kann dieser Elektronenghalts enorm schwanken. Eine wichtige Frage ist die vertikale Struktur des Elektronengehalt in Schichten (v.a. E- und F-Schicht).
Der Empfang der GNSS-Signale auf der Erde ermöglicht es nicht die vertikale Struktur direkt zu beobachten. Im Rahmen des RESITEK-Projekts wurden GNSS-Signale im erdnahen Weltraum entlang der Flugtrajektorie von Höhenforschungsraketen aufgezeichnet. Diese Raketen des DLR/MAPHEUS®-Programms bieten die einzigartige Gelegenheit im Höhenbereich der E-Schicht (bei 90-120 km) zu beobachten. Die hier ausgestellte Empfängereinheit GNSS-RESITEK würde speziell für Beobachtungen auf MAPHEUS® entwickelt und erfolgreich eingesetzt. Erste Erkenntnisse zu Schwankungen der E-Schicht über Nordskandinavien konnten bereits erzielt werden.
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Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)
Institut für Frontier Materials auf der Erde und im Weltraum
E-Mail contact-dlr@DLR.de
