Intern
    Presse- und Öffentlichkeitsarbeit

    Lift-off am Hubland

    28.01.2014

    Studenten der Uni Würzburg haben einen neuartigen Sensor für Satelliten entwickelt. Bevor der im Mai seinen ersten großen Bewährungstest bestehen kann, musste er jetzt sein Können vor Experten demonstrieren. Dabei gab es für die Studenten die ein oder andere Schrecksekunde.

    Um dieses Teil dreht sich gerade alles – und später hoffentlich nichts: HORACE: das Horizon Acquisition Experiment.

    Um dieses Teil dreht sich gerade alles – und später hoffentlich nichts: HORACE: das Horizon Acquisition Experiment.

     „Der Power-Stecker hier gefällt mir gar nicht!“ Sorgenfalten ziehen sich über die Stirn von Simon Mawn. Vorsichtig nimmt er das wenige Zentimeter große Kunststoffteil zwischen Zeigefinger und Daumen und ruckelt sanft daran herum. „Der ist nicht fest genug. Den müsst ihr noch arretieren“, fällt dann sein Urteil. „Ich befürchte, dass das Teil sonst den Test im Shaker nicht übersteht.“

    Simon Mawn ist Ingenieur beim Zentrum für angewandte Raumfahrttechnologie und Mikrogravitation der Universität Bremen. Der Shaker ist ein Gerät, das andere Geräte mit hoher Frequenz zum Vibrieren bringt und so auf ihre Stabilität testet. Und der Stecker ist ein entscheidendes Element einer Entwicklung, in die sechs Studenten der Luft- und Raumfahrtinformatik der Universität Würzburg in den vergangenen 15 Monaten ziemlich viel Zeit und Mühe investiert haben.

    Suche nach dem Erdhorizont

    HORACE: So heißt die studentische Entwicklung – eine Abkürzung für Horizon Acquisition Experiment. Kurz gesagt hat das Team einen neuartigen Sensor gebaut und programmiert, der Satelliten dazu in die Lage versetzen soll, sich aus eigener Kraft zu stabilisieren, wenn sie ins Trudeln geraten sind. Der Sensor sucht mit der Hilfe spezieller Algorithmen auf den Bildern der bordeigenen Kamera nach dem Erdhorizont. Ist der gefunden, kann sich der Satellit autonom und ohne Steuerbefehle von der Bodenstation daran orientieren und stabilisieren. Auf einer Rakete montiert, soll HORACE Ende Mai seine Reise in den Weltraum antreten – die erste große Bewährungsprobe.

    Kritischer Blick der Experten

    Bis es soweit ist, müssen die Würzburger Studenten allerdings noch ein paar Hürden nehmen. Eine davon ist die letzte Begutachtung durch Experten vor Ort, Experiment Acceptance Review im Fachjargon genannt. Dafür sind Simon Mawn und sein Kollege Torsten Lutz von Bremen nach Würzburg gereist; Punkt für Punkt nehmen sie nun HORACE unter die Lupe, bevor es zum Höhepunkt dieses Treffens kommt: einem simulierten Raketenstart. Der soll Auskunft darüber geben, ob HORACE im Ernstfall tatsächlich so funktionieren wird, wie es seine Erbauer geplant haben.

    Dass HORACE wenige Tage zuvor den Studenten Schweißperlen auf die Stirn getrieben hat, wissen die beiden Bremer Ingenieure nicht. „Wir wollten noch ein kleines Schmankerl dazugeben. Das hat allerdings nicht funktioniert, ohne dass wir in der Schnelle erkennen konnten, wo das Problem lag“, sagt Thomas Rapp, Projektleiter des studentischen Teams. Deshalb hätten sie HORACE wieder in den vorherigen Zustand zurückversetzt.

    Jede Schraube ist wichtig

    Jetzt also der kritische Blick der Bremer Experten, dem kein Detail entgeht. Erster Punkt: Mechanik. Sind alle Bauteile absolut sicher auf der kreisrunden Trägerplatte befestigt? Welche Schrauben hat das Team dafür verwendet? Welche Sorte Glas ermöglicht den beiden Kameras freie Sicht auf die Erde? Mit welchem Drehmoment sind die Schrauben festgezogen? Könnten hier Spannungen auftreten, die Risse verursachen? Die Liste der Fragen ist lang, aber Florian Wolz, zuständig für Konstruktion und Mechanik, lässt sich nicht aus der Ruhe bringen.

    Als allerdings Torsten Lutz nach einem intensiven Kontrollblick auf eine Platine mit scharfer Stimme fragt: „Wer hat das gelötet?“, zuckt auch Wolz erschrocken zusammen. „Ich“, lautet seine kurze Antwort. „Gut“, kommt das Lob von Lutz. Aufatmen in der Runde. Hinter der Pedanterie steckt keine böse Absicht – im Gegenteil. Lutz und Mawn wissen, was es für die Studenten bedeutet, wenn ihr Experiment wenige Sekunden nach dem Start der Rakete durch einen Kurzschluss lahmgelegt wird, nur weil zwei Kontakte nicht den notwendigen Sicherheitsabstand eingehalten haben. So etwas haben sie in der Vergangenheit schon erleben müssen.

    REXUS – ein Raketenprogramm für Studenten

    REXUS heißt die Rakete, mit der HORACE abheben wird. Sie wurde speziell gebaut, damit Studierende wissenschaftliche und technische Experimente auf Raketen unter Weltraumbedingungen durchführen können. Verantwortlich dafür sind das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt DLR, das Swedish National Space Board SNSB und die Europäische Weltraumorganisation ESA.

    Ende Mai soll REXUS 16 im nordschwedischen Esrange Space Center abheben. Sechs Meter lang, 36 Zentimeter im Durchmesser und eine maximale Nutzlast von 40 Kilogramm sind ihre technischen Daten. Nach einer Flugzeit von gerade einmal 600 Sekunden wird sie eine Höhe von etwa 100 Kilometern erreicht haben; dann ist die Reise ins All auch schon wieder beendet. Anschließend fällt die Rakete auf die Erde zurück. Wenn sie nicht gerade in einem der zahlreichen schwedischen Seen versinkt, wird sie geborgen, und die Studierenden können überprüfen, wie ihr Sensor die Reise überstanden hat. Selbstverständlich wird nicht nur das HORACE-Team gespannt und nervös ihren Flug verfolgen. Insgesamt acht Teams dürfen in diesem Jahr selbst entwickelte Experimente auf der Rakete oder der Schwester-Rakete REXUS 15 montieren.

    Das studentische Team

    Der Mechanikteil der Experiment Acceptance Review ist beendet. So langsam lockert sich die Anspannung der angehenden Luft- und Raumfahrtinformatiker. Insgesamt sechs Studenten waren am Bau von HORACE beteiligt: Matthias Bergmann, verantwortlich für die technischen Zeichnungen und die mechanische Struktur, Jochen Barf, zuständig für die Entwicklung der Algorithmen; Sven Geiger (Implementierung der Software auf den eingebetteten Systemen), Thomas Rapp (Projektmanagement), Arthur Scharf (Tests und Öffentlichkeitsarbeit) und Florian Wolz (Konstruktion und Fertigung der Mechanik und Elektronik). Betreut werden die Studenten von Hakan Kayal, Professor am Lehrstuhl Informationstechnik für Luft- und Raumfahrt der Uni Würzburg, und von Gerhard Fellinger, wissenschaftlicher Mitarbeiter am Lehrstuhl.

    Die Fragen der Bremer Ingenieure zu Elektronik, Software und zur Organisation des weiteren Ablaufs bis zum Raketenstart übersteht das Team locker. Ein paar Details müssen die Studenten noch ändern, wie etwa ein zu stark gekrümmtes Kabel; ein paar hakelige Details in der Software warten noch auf Korrekturen. Aber im Großen und Ganzen ist HORACE bereit für seine große Reise – oder zumindest zum simulierten Start.

    Stress beim Lift-off

    Torsten Lutz holt dafür einen etwa druckergroßen Apparat aus seinem Koffer, schließt HORACE daran an und gibt mit einem der vielen Kippschalter das Lift-off-Signal. Nichts passiert. Ungläubige Gesichter prägen das Bild in der Runde. Eine hektische Fehlersuche beginnt, Kabel werden ausgetauscht, Rechner neu gestartet. Dann ein zweiter Versuch: Wieder erfolglos. Jetzt ist die Nervosität nicht nur sicht-, sondern auch spürbar. Erst ein tiefer Blick ins Handbuch bringt die Lösung: Aus Gründen, die sich jetzt nicht nachvollziehen lassen, wurde die Datenübertragungsrate geändert, mit der die Systeme zusammenarbeiten sollen. Das hatten die Studenten nicht mitbekommen.

    Matthias Bergmann ändert den entsprechenden Punkt in der Software, der dritte Test kann starten. Er bringt den gewünschten Erfolg: Kleine grüne Lichtchen zeigen an, dass HORACE arbeitet; nach kurzer Zeit laufen auch die ersten Daten des Horizont-Erkennungsprogramms auf den angeschlossenen Rechnern ein. Großes Aufatmen, der Test ist bestanden.

    Die nächsten Schritte

    Anfang Februar wird HORACE nach Bremen reisen. Dort muss der Sensor noch eine Reihe von letzten Tests unter dem kritischen Auge der Experten bestehen – unter anderem den Besuch im Shaker. Nach weiteren Tests in Oberpfaffenhofen im März muss sich das Würzburger Team von ihm trennen. Wiedersehen werden die Studenten ihre Entwicklung dann erst wieder Ende Mai in Nordschweden – fertig montiert auf die REXUS-Rakete. Dann dürften die vermutlich spannendsten Minuten ihres bisherigen Studiums anstehen, zwischen Countdown und dem ersehnten Eintreffen der ersten Daten.

    Mehr Informationen

    Das REXUS/BEXUS Programm basiert auf einer bilateralen Vereinbarung zwischen dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) und der schwedischen Weltraumbehörde (SNSB). Der schwedische Anteil ist durch Zusammenarbeit mit der Europäischen Raumfahrtagentur (ESA) auch für Studenten aller ESA-Mitglieds- und kooperierenden Staaten zugänglich.

    Das DLR-Raumfahrtmanagement in Bonn begleitet die deutschen Teilnehmer während der gesamten Projektzeit. In seinem Auftrag unterstützen Ingenieure der ZARM-Fallturmbetriebsgesellschaft in Bremen die Studententeams während der gesamten Projektlaufzeit technisch und organisatorisch. Die Studierenden arbeiten außerdem mit EuroLaunch, einer Kooperation des schwedischen Raumfahrtunternehmens SSC und der Mobilen Raketenbasis MoRaBa des DLR in Oberpfaffenhofen zusammen. EuroLaunch führt die Starts der Raketen vom Raumfahrtzentrum Esrange bei Kiruna in Schweden durch.

    Links

    Das HORACE-Projekt 

    Das REXUS-Programm

    Das Studium der Luft- und Raumfahrtinformatik 

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