Technische Universität Berlin

Medieninformation | 4. März 2021 | pp

Auf zum Mond in sieben Jahren

Experimente eines Teams der TU Berlin sollen die ESA 2028 auf den Erdtrabanten begleiten

Ein Traum ist wahr geworden für ein Team junger Raumfahrt-Ingenieur*innen. Sie fliegen zum Mond! Genauer gesagt: ihr Radio-Demonstrator „Celestial“, der die Datenübertragung auch „hinter dem Mond“ ermöglicht. Er nutzt dafür eine innovative lunare Kommunikationsinfrastruktur, deren Entwicklung aus einem Praxisprojekt im Studiengang „Master of Space Engineering“ (MSE) an der TU Berlin hervorging. Zusammen mit zwei weiteren Teams aus Aachen und Warschau wurde das TU-Team von Spezialisten für zukünftige Weltraummissionen der Europäischen Weltraumagentur ESA im Juli 2020 ausgewählt und ihre mögliche Teilnahme an einer künftigen Weltraummission jetzt nach Begutachtung bestätigt. Für 2028 plant die ESA eine 14-Tage-Mission zum Mond. Dafür darf das „Celestial“-Team seine wissenschaftlichen Experimente nun vorbereiten.

„Als wir das Celestial-Projekt 2018 während eines Hackatons an der TU Berlin starteten, hätten wir nie geglaubt, dass unsere Idee so bald Wirklichkeit wird“, sagt der Raumfahrt-Ingenieur Mayank, Leiter des Projekts, TU-Absolvent und mittlerweile Gründer des Start-ups „Celestial Space Technologies GmbH“. Er hat mit seinem Team inzwischen vielfältige Kontakte zu unterschiedlichen Wirtschafts- und Wissenschaftsakteur*innen aufgebaut, um die Technologie professionell entwickeln zu können. „Dieser Erfolg hat das Team jetzt sehr glücklich gemacht, nachdem wir so lange mit viel Herzblut daran gearbeitet haben.“

Die neuen Technologien sollen helfen, bis 2030 eine permanente Mondbasis zu bauen

Das Abenteuer nahm seinen Anfang im März 2020. Im Rahmen des IGLUNA-Programms, das von „Space Innovations“ koordiniert und von Weltraumexperten unterstützt wird, waren die Student*innen aufgefordert worden, sich mit ihren Ideen für die Mondmission zu bewerben. Das TU-Team begann mit der Optimierung seiner Antennensysteme für Kleinsatelliten sowie eines miniaturisierten Kommunikationssystems, das auf der SDR-Technologie (Software Defined Radio) basiert und sowohl im Weltraum als auch auf der Erde anwendbar ist. Von akademischer Seite wird das Projekt am Institut für Luft- und Raumfahrttechnik im Masterstudiengang Space Engineering (MSE) betreut von den Wissenschaftlern Dr. Zizung Yoon, Dipl.-Ing. Cem Avsar und Manuel Ortega, M. Eng. „Wir motivieren und unterstützen unsere Studierenden regelmäßig, an der IGLUNA-Kampagne teilzunehmen“, so Manuel Ortega, Education Manager des internationalen Studiengangs. „Dieses Mentorenprogramm verfolgt das Ziel, einerseits künftige Ingenieur*innen in Europa weiterzubilden und andererseits die ESA-Vision zu forcieren, eine permanente Mondbasis zu bauen und die dafür benötigten Technologien zu entwickeln – Roboter, Maschinen oder Infrastrukturen.“

Teamarbeit ist gefragt

Die Präsentation der Ideen der IGLUNA-Kampagne 2020, ursprünglich im Juli 2020 in der Schweiz geplant, hatte coronabedingt als interaktive Präsentation und als Live-Stream stattgefunden. Dort hatten sich schließlich drei Teams durchgesetzt: Celestial (TU Berlin), AMPEX (RWTH Aachen) und SAMPLE (TU Warschau) wurden aufgefordert, bis Dezember 2020 ihre Mondmission detaillierter zu planen. Bei den drei ausgewählten Experimenten handelt es sich um ein Modul für die automatisierte Kultivierung von Pflanzen, ein Gerät zur Herstellung von Fasern aus Regolith von der Mondoberfläche und das Mond-Kommunikationssystem des TU-Teams „Celestial“, das im Zusammenspiel mit einem den Mond umkreisenden Orbiter die Übertragung von Radiosignalen auch auf der erdabgewandten Seite des Mondes möglich macht. Die Planung der drei Teams läuft unter dem gemeinsamen Projektnamen „SCALE-Mission“ (Sample Celestial Ampex Lunar Endeavour). SCALE soll an Bord eines Mondlanders auf der Mondoberfläche ausgeführt werden. Nach Abschluss der Mondmission sollen die Experimente wieder zur Erde zurückgebracht werden. „Die Zusammenarbeit der Teams wird sich in den nächsten Wochen und Monaten vor allem auf das gemeinsame Schreiben von technischen Entwürfen und Erläuterungen für einschlägige Konferenzen konzentrieren. Dann werden Kooperationen zur konstruktiven Entwicklung folgen“, so Mayank, der mit seinen beiden Mitstreitern Udit Kumar Sahoo (Missionsanalyst und Risikoingenieur) und Guhan Sandaramoorthy (Kommunikations- und Dateningenieur) den Kopf des Teams bildet.

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Landung im Mondkrater, auf dem Hügel oder im Meer? Geeignete Lander und Orbiter müssen geprüft und ausgewählt werden

Bis zum Dezember 2020, in der missionsvorbereitenden Phase 0, definierten die Studierenden unter anderem das Betriebskonzept, den Zeitplan und die Finanzierung des Projekts, um dem Expertenteam der ESA die Einschätzung der technischen und strategischen Durchführbarkeit der Mission zu ermöglichen. Auch der geeignetste Landeplatz auf dem Erdtrabanten – ein Krater wie der „Shackleton“, ein Meer wie der „Oceanus Procellarum“ oder einer der Lavahügel zum Beispiel der „Marius Hills“ – sind davon abhängig. Das Modell des Mondlanders und die Anordnung der Experimente und Module darin und daran müssen geplant werden. Ebenso müssen die Versuchsanordnungen den technischen Einschränkungen der Mission wie Mondtemperatur oder kosmische Strahlung angepasst werden. Das Jahr 2021 ist der Konzept- und Technologieentwicklung gewidmet. Dann folgen Entwürfe, Produktion, Montage und Testdurchläufe bis zum Raketenstart 2028.

„Eine Herausforderung ist natürlich die Auswahl eines Landers aus mehreren Varianten und die Anordnung der Module. Unser Celestial-Modul muss jeweils im oberen Bereich beziehungsweise auf dem Oberdeck platziert werden, um eine bessere Anbindung an den Orbiter zu ermöglichen, der den Mond umkreist“, so Celestial-Leiter Mayank. „Die beiden anderen Module SAMPLE und AMPEX werden sich eher unterhalb des Decks auf der linken und der rechten Seite befinden, sowohl wegen der Stabilität als auch zu ihrem Schutz.“ Die Eignung der verschiedenen Orbiter muss ebenfalls noch geprüft werden. Einige befinden sich bereits in der Nähe des Mondes, wie der indische Chandrayaan-2-Orbiter. Andere werden in absehbarer Zeit gestartet, wie der Lunar Pathfinder, an dem auch die ESA beteiligt ist, und der sich bis 2022 oder 2023 in der Mondumlaufbahn befinden soll.  „Celestial“-Chef Mayank: „Es liegt also noch viel Arbeit vor uns, insbesondere auch die Suche nach Sponsoren, die uns wirtschaftlich unterstützen.“

Die nächste Kampagne: Eis auf dem Mond abbauen und Raketentreibstoff vor Ort herstellen

Und auch die nächste Generation junger Ingenieur*innen steht schon in den Startlöchern für eine neue Mondmission. „Für die IGLUNA-Kampagne 2021 wollen wir mit den Studierenden des MSE einen autonomen Rover entwickeln, der Eis auf dem Mond abbaut, transportiert und daraus Wasserstoff und Sauerstoff für Lebenserhaltungssysteme sowie Raketentreibstoff extrahiert“, erklärt MSE-Wissenschaftler Manuel Ortega. „Ziel ist es, die Ressource des Mondeises als nachhaltige Quelle für künftige ‚Deep-Space-Missionen‘ nutzen zu können.“ LUIEE (Lunar Ice Extraction & Electrolysis) heißt das Projekt und steht unter der Supervision von Professoren und Dozent*innen des Master of Space Engineering-Programms der TU Berlin. Ziel des Programms ist es, Systemingenieur*innen auszubilden, die den schnell wachsenden Anforderungen der Raumfahrtindustrie in ihrer zukünftigen beruflichen Entwicklung standhalten können. Das TU-Institut für Luft- und Raumfahrttechnik zählt, unter anderem mit seinem  eigenen Missions-Kontrollzentrum und seiner Expertise im Kleinsatellitenbau zu den führenden Universitäten der Welt auf diesem Gebiet. „Als besonders attraktiv an diesem Master empfinden die Studierenden die Tatsache, dass sie hier an einem Praxisprojekt zusammen mit Kommiliton*innen und Wissenschaftler*innen aus aller Welt arbeiten.“ Ein Einstieg ist jederzeit möglich.

Aktualisiert am 22.3.2021

In der vorigen Version schrieben wir, dass das IGLUNA-Programm von der ESA koordiniert wird. Das stimmt nicht.
IGLUNA wird von "Space Innovations" koordiniert. Es ist Teil der ESA_Lab@ initiative und wird von Weltraumexperten unterstützt. Wir bitten, den Fehler zu entschuldigen.

 

Kontakt

M. Eng.

Manuel Ortega

TU-Masterstudiengang „Master of Space Engineering“ (Education Manager)

manuel.ortega@mse.tu-berlin.de

+49 176 32960246

M. Eng.

Mayank

Teamleiter „Celestial"-Projekt

mayanksharma2690@gmail.com

+49 152 2 68 16 08 1

B.Sc.

Johannes Schumacher

Manager „Celestial“-Projekt

johannes.schumacher.mail@gmail.com

+49 176 2 40 77 66 9