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DER KONSTRUKTEUR 5/2017

DER KONSTRUKTEUR 5/2017

ANTRIEBSTECHNIK

ANTRIEBSTECHNIK TITELSTORY PRODUKTE UND ANWENDUNGEN FREIER FALL IM ALL Mehr als 30 000 Objekte bewegen sich als Weltraumschrott in der Erdumlaufbahn und sind eine Gefahr für Satelliten. Im Projekt UB-Space schaffen sechs Studenten die Voraussetzung dafür, diesen Müll wieder einzusammeln. Dafür schicken sie sogar ein Raketenmodul ins All. Mit an Bord sind Antriebs- und Gleitelemente von Igus.

ANTRIEBSTECHNIK Sie sorgen für guten Fernsehempfang und dafür, dass Autofahrer per GPS-Signal sicher ihr Ziel erreichen: Mehr als 1 000 Satelliten umkreisen die Erde. Da die bemannte und unbemannte Raumfahrt aber schon seit Jahrzehnten im All unterwegs ist, befinden sich inzwischen mehr als 30 000 Objekte in der Erdumlaufbahn, die als Weltraumschrott gelten. Sie stellen eine Gefahr für die aktiven Satelliten dar, denn die Teile bewegen sich mit einer Geschwindigkeit von durchschnittlich 25 000 km/h und würden bei einem Aufprall erhebliche zerstörerische Energie freisetzen. Wie man diese Teile einsammelt und entsorgt, wird in der Weltraumforschung schon diskutiert. Zuerst muss man jedoch wissen, wie sich die Teile überhaupt im Raum bewegen. Diese Frage beschäftigt das Projekt UB-Space, das sechs Studenten aus unterschiedlichen Disziplinen der Universität Bremen und der Hochschule Bremen gegründet haben. Teamleiterin Maren Hülsmann: „Bisher konnten zwar zwei Module andocken, wenn sie miteinander kommunizieren. Beim Weltraumschrott handelt es sich jedoch um so genannte unkooperative Objekte, die ein Raumfahrzeug erkennt, sich ihnen nähern und greifen muss.“ Dazu braucht man komplexe mathematische Berechnungen – Maren Hülsmann und ihre Teamkollegin Amina Zaghdane studieren Technomathematik – man muss aber auch Referenzwerte, bzw. Testdaten sammeln. Und genau das ist die Aufgabe von UB-Space. MIT DER HÖHENFORSCHUNGS- RAKETE INS ALL Dass sechs Studenten ein ganz reales und aufwändiges Weltraumexperiment durchführen können, verdanken sie dem deutsch-schwedischen Rexus/ Bexus-Programm. Die Abkürzung steht für „Rocket Experiments for University Students“ bzw „Balloon Experiments for University Students“. Dort können studentische Teams Forschungsaufgaben einreichen. Eine Jury prüft die Vorschläge und bei jeder Projektrunde erhalten vier Teams – vereinfacht gesprochen – ein Teilstück einer Rakete, in dem sie ihren Forschungsaufbau unterbringen. Die vier Module werden in einer Höhenforschungsrakete untergebracht, die einmal pro Jahr vom Weltraumbahnhof Kiruna/ Nordschweden aus ins All startet. Die Idee von UB-Space: Das Raketenmodul setzt in der Thermosphäre einen Testkörper frei und zeichnet mit Sensoren und mehreren Kameras die Position und Bewegung dieser „Free Falling Unit“ auf. Maren Hülsmann: „Wir erhalten Bild- und Positionsdaten von der realen Bewegung der FFU im Raum. Bisher gab es nur Simulationen zur Bewegung von Komponenten im All.“ Bei der Auswertung des Experiments sind auch wieder komplexe Berechnungen erforderlich, denn jede Rakete dreht sich konstant um die eigene Achse, um Unwuchten auszugleichen. KONSTRUIEREN FÜR BESONDERE UMGEBUNGSBEDINGUNGEN In den zwölf Monaten vor dem Raketenstart sind die Projektteams zeitlich stark beansprucht. Das gilt bei UB-Space insbesondere für Oliver Dorn, der Schiffstechnik studiert und die Mechanik des Moduls konstruiert. Dabei gelten weltraumspezifische Restriktionen: „Der Energieverbrauch ist systembedingt begrenzt, Gewicht und Bauraum ebenfalls, und durch die Luftreibung entstehen Temperaturen von bis zu 200 °C.“ Wie konstruiert man unter diesen Bedingungen den Antrieb, der den Testkörper aus der Rakete 01 Die Höhenforschungsrakete Rexus 21 auf dem Weg zum Start. (von links: Amina Zaghdane, Lars Flemnitz, Maren Hülsmann, Julian Schröder) 02 Blick in das Raketenmodul mit der Klappe, aus der die Linearantriebe die Halterung mit dem Testkörper ausschieben 01 02 DER KONSTRUKTEUR 5/2017 27

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