Kommunikation auf Mars 13.10.2014, 09:56 Uhr

Studenten experimentieren mit Forschungsballon in Stratosphäre

Für europäische Studenten wurde es am 8. Oktober spannend: Sie ließen den unbemannten Forschungsballon Bexus in die Stratosphäre steigen ­– unter den wachsamen Augen des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR). In 35 Kilometer Höhe experimentierten sie mit einem Kommunikationssystem für den Mars. 

Befüllung des Bexus im schwedischen Raumfahrtzentrum Esrange. Der Forschungsballon stieg für mehrere Stunden in 35 Kilometer Höhe – vollgepackt mit Messinstrumenten. 

Befüllung des Bexus im schwedischen Raumfahrtzentrum Esrange. Der Forschungsballon stieg für mehrere Stunden in 35 Kilometer Höhe – vollgepackt mit Messinstrumenten. 

Foto: DLR

Im Rahmen des deutsch-schwedischen Raumfahrtprogramms Ballon-Experimente für Universitäts-Studenten (Bexus) erhalten Studenten jedes Jahr die Möglichkeit, ihre eigenen Experimente in der Stratosphäre zu testen, um praktische Erfahrungen bei der Vorbereitung und Durchführung von Raumfahrtprojekten zu sammeln.

Der diesjährige Start des Forschungsballons Bexus in die Stratosphäre fand am 8. Oktober 2014 um 19.56 Uhr statt – vom schwedischen Raumfahrtzentrum Esrange aus. Der Stratosphärenballon flog ungesteuert und erreichte eine Höhe von etwa 35 Kilometern. Während des mehrstündigen Flugs wurden die deutschen Studenten vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) und von Ingenieuren der ZARM-Fallturmbetriebsgesellschaft in Bremen unterstützt.

Projekt Adam beschäftigt sich mit kosmischer Strahlung

Fünf Experimente kamen aus Deutschland. So beschäftigte sich das Adam-Projekt Kieler Studenten mit der kosmischen Strahlung. Wenn die hochenergetischen Strahlen auf die Sauerstoff und Stickstoffatome der Atmosphäre treffen, werden sie abgebremst und erzeugen Schauer von geladenen und neutralen Teilchen. Bei einer Höhe von 20 Kilometern tritt der höchste Teilchenfluss auf, das sogenannte Pfotzer-Maximum.

Ungeklärt ist bislang allerdings, in welcher Richtung sich die Partikel durch die Atmosphäre bewegen. Die Kieler Forscher führten Messungen oberhalb des Maximums durch. Sie hatten ihre Detektoren so angeordnet, dass auftreffende geladene Teilchen zwei hintereinander angeordnete Sensoren durchlaufen müssen. Daraus kann ihre Flugbahn bestimmt und die Winkelverteilung berechnet werden.

Projekt Cougar erforscht Kommunikationslösung für den Mars

Auf dem Mars ist es sehr gebirgig. Das Valles Marineris ist mit einer Tiefe von 13 Kilometern das tiefste Tal in unserem Sonnensystem. Erkundet ein Rover dieses Tal und will Kontakt mit einer Bodenstation auf der Oberfläche des Roten Planeten aufnehmen, dann ist der direkte Weg durch Felsen versperrt. Könnte in dieser Situation ein Ballon als Relaisstation die Daten über das Hindernis hinweg vom Rover zur Bodenstation und umgekehrt übermitteln und so die Kommunikation aufrechterhalten?

Die Studenten des Spacemasters Programms der Universität Würzburg wollen herausfinden, ob ein Ballon auf dem Mars als eine Art Kommunikationssatellit dienen könnte. Dann könnte ein Rover in kilometertiefe Felsschluchten fahren, ohne die Datenverbindung zu verlieren. 

Die Studenten des Spacemasters Programms der Universität Würzburg wollen herausfinden, ob ein Ballon auf dem Mars als eine Art Kommunikationssatellit dienen könnte. Dann könnte ein Rover in kilometertiefe Felsschluchten fahren, ohne die Datenverbindung zu verlieren. 

Foto: DLR

Dieser Frage geht das internationale Cougar-Experimentteam nach. Die Studierenden des Spacemasters Programms der Universität Würzburg und der schwedischen Lulea Technical University steuerten von der Bodenstation aus via Ballon einen selbstgebauten Rover und bewegten einen kleinen Roboterarm. Bei bemannten Flügen könnte so auch der Einsatz von Astronauten in einer lebensfeindlichen Umgebung reduziert werden.

Projekt Arca testet Flugüberwachungssystem

Arca heißt das Projekt der Studierenden von der Ernst-Abbe Hochschule in Jena. Sie empfingen und entschlüsselten während des Ballonflugs die Daten des automatischen Überwachungssystems ADS-B, die von modernen Flugzeugen einmal pro Sekunde abgestrahlt werden und Informationen über Flugnummer, Position, Flugzeugtyp, Geschwindigkeit und geplante Flugrichtung enthalten. Für Empfangsstationen am Boden beträgt die Reichweite ungefähr 370 Kilometer.

Die Gondel des Forschungsballons Bexus am Startwagen. 

Die Gondel des Forschungsballons Bexus am Startwagen. 

Foto: DLR

Eine Empfangsstation auf einem Ballon in der Stratosphäre oder gar auf einem Satelliten im Weltraum erweitert den beobachtbaren Bereich erheblich – ein möglicherweise interessantes und realisierbares Konzept für Gebiete, die nicht von der üblichen Flugüberwachung erfasst werden. Für die Flughöhe des Ballons erwarteten die Studierenden einen Radius von mehr als 500 Kilometern.

Die Besonderheit von Arca besteht darin, dass das Studententeam sogar den Empfänger selbst entwickelt und gebaut hat, der nun unter realen Bedingungen eingesetzt wurde. Die von den Flugzeugen empfangenen Signale wurden dabei über den Standard-Downlink von der Gondel direkt zum Laptop des Teams gesendet, wo der Flugweg direkt graphisch verfolgt werden konnte.

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