Leihgaben von Braunschweiger Wissenschaftseinrichtungen

Das Institut für Raumfahrtsysteme (IRAS) der Technischen Universität Braunschweig, das Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung (HZI) sowie das Leibniz-Institut DSMZ-Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen erweitern mit ausgewählten Exponaten die Schau und geben so Einblicke in ihre faszinierenden Forschungsgebiete.

Free-Flyer mit Greifarm

Sogenannte „Free-Flyer“ sind Satelliten-Mockups, mit denen im „Experimental Lab for Proximity Operations and Space Situational Awareness“ (ELISSA)-Labor die Bewegung in einer reibungsfreien Umgebung simuliert werden kann. Das Labor umfasst einen großen Tisch, der, ähnlich wie ein Air-Hockey Tisch, ein Luftkissen produziert, auf dem die Free-Flyer schweben können. Im Labor können solche Mockups mit verschiedenen Nutzlasten ausgestattet werden, um Experimente zu Bewegungen und Interaktionen von Satelliten durchzuführen. In der Ausstellung wird ein Free-Flyer mit einem Robotergreifer gezeigt, der beispielsweise genutzt werden könnte, um andere Objekte einzufangen. Dies kann z. B. für die Entfernung von Weltraumschrott oder die Wartung von Satelliten relevant sein.

Rover „Orthos“

© ORTHOS bei der ERC in Polen (2024). Photo Credit: ERIG e.V.

ORTHOS ist ein Mars-Rover-Demonstrator, der von Mitgliedern der studentischen Gruppe Experimental-Raumfahrt-Interessen-Gemeinschaft (ERIG) e.V. für die Teilnahme an internationalen Wettbewerben entwickelt wurde. Der Rover hat 2022, 2023 und 2024 am Finale der „European Rover Challenge“ in Polen sowie 2023 und 2024 am „Rover-Träff“ in der Schweiz teilgenommen. Bei beiden Wettbewerben mussten Aufgaben wie Navigation, aufsammeln von Gesteins- und Bohrproben, wissenschaftliche Analysen und Manipulationen von Gegenständen möglichst autonom durchgeführt werden. Um Kosten gering zu halten und den Teammitgliedern möglichst viel Wissen weiterzugeben, wurde in dem Projekt darauf geachtet, möglichst viele Module in den eigenen Werkstätten zu fertigen.

REXUS-Experimente

Im Rahmen des deutsch-schwedischen REXUS/BEXUS Programms können Studierende eigene Experimente entwickeln und auf Höhenforschungsraketen bis knapp unter die Grenze des Weltraums fliegen. Während eines solchen Flugs herrscht kurzzeitig Mikrogravitation, wodurch sich der Einfluss der Schwerelosigkeit auf verschiedene physikalische Prozesse untersuchen lässt. In der Ausstellung sind vier Experimente zu sehen, welche von der Experimental-Raumfahrt-Interessen-Gemeinschaft (ERIG) e.V. in Zusammenarbeit mit dem Institut für Raumfahrtsysteme (IRAS) bzw. Institut für Geophysik und extraterrestrische Physik (IGeP) entwickelt wurden: MARTINI (ERIG/IRAS), CREATE (ERIG/IRAS), ELVIS (ERIG/IGeP) und GRAB (ERIG/IRAS). Jedes dieser vier Experimente ist bereits erfolgreich geflogen und konnte nach einem Start vom schwedischen Esrange Space Center wieder erfolgreich geborgen werden.

MARTINI

„Material Analysis of Resin Testing in Null-Gravity Interactions“. Ziel von MARTINI war es, die Viskosität von Kunstharzen (Resinen) in Mikrogravitation zu untersuchen. Solche Resinen werden in verschiedenen modernen Fertigungsverfahren und insbesondere auch in einigen 3D-Druck Verfahren verwendet. Bei solchen Verfahren spielt das viskose Verhalten des Materials eine wichtige Rolle, um Fertigungstoleranzen einzuhalten und wiederholbare Ergebnisse zu erzielen. Um solche Verfahren auch im Weltall nutzen zu können, ist es also essenziell, dieses Verhalten genau zu charakterisieren. Das Experiment wurde durch die Experimental-Raumfahrt-Interessen-Gemeinschaft (ERIG) e.V. in Zusammenarbeit mit dem Institut für Raumfahrtsysteme (IRAS) der TU Braunschweig realisiert. Das Experiment MARTINI wurde im März 2026 erfolgreich mit der Höhenforschungsrakete REXUS 35 gestartet. Technisch verliefen der Flug und das Experiment nominell. Daten konnten erfasst und an die Bodenstation übertragen werden. Auch die Landung und Bergung der Rakete waren erfolgreich. Die wissenschaftlichen und technischen Ergebnisse des Experiments wurden auf dem „27. ESA-Symposium für europäische Raketen und Ballon Programme und Forschung“ (engl. „ESA Symposium on European Rocket & Balloon Programmes and Related Research“) präsentiert.

CREATE

„Carbon REinforced Additive manufacturing Technology Experiment“. Das Ziel von CREATE war die Untersuchung von faserverstärktem 3D-Druck unter Weltraumbedingungen. Konkret sollte der Einfluss von Mikrogravitation auf den Prozess von faserverstärktem 3D-Druck untersucht werden. Das Experiment wurde durch die Experimental-Raumfahrt-Interessen-Gemeinschaft (ERIG) e.V. in Zusammenarbeit mit dem Institut für Raumfahrtsysteme (IRAS) der TU Braunschweig realisiert. Bei üblichen 3D-Druckverfahren mit thermoplastischen Materialien wird ein Filament aufgeschmolzen, anschließend extrudiert und schlussendlich abgekühlt. Eine Schwäche dabei ist, dass solche Filamente meistens keine hohe Zugfestigkeit haben, also unter Zugbelastung sehr schnell versagen. Eine Verbesserungsmöglichkeit ist der faserverstärkte 3D-Druck: Dabei wird eine Kohlefaser in das geschmolzene Material eingebettet; das so gebildete Verbundmaterial hat deutlich verbesserte Eigenschaften. CREATE wurde im März 2024 auf der REXUS 31 gestartet. Das Experiment verlief nominell, der Flug der Rakete verlief jedoch nicht ganz wie geplant. Aufgrund eines Problems mit dem Bergungssystem bzw. dem Fallschirm traf die Rakete den Boden mit einer etwas höheren Geschwindigkeit als geplant. Durch den Aufprall wurde die Oberseite des CREATE-Moduls beschädigt, wobei die obere Schotte den Großteil der Aufprallenergie aufnahm. Ein Teil der Elektronik wurde ebenfalls beschädigt, die Schäden sind am Ausstellungsstück noch gut auf der Oberseite sichtbar. Glücklicherweise war der Datenspeicher unbeschädigt, und so konnten die experimentellen Daten komplett geborgen werden.

ELVIS

„Exploration of Low-Velocity collisions In Saturn’s rings”. Das Ziel von ELVIS war es, mehr über die Kollisionseigenschaften der Partikel in den Saturnringen zu lernen. Dazu wurde ein Analogexperiment entwickelt, das Glaskugeln in Schwerelosigkeit zu Kollisionen bringt und diese Kollisionen mit 3D-Kameras beobachtet. In der Datenauswertung wurde die Clusterbildung der Kugeln untersucht. Mit den gewonnenen Daten können Simulationen der Teilchen in den Saturnringen verifiziert werden. Bei ELVIS (Exploration of Low-Velocity collisions In Saturn Rings) arbeitet die ERIG zusammen mit Studierenden des Instituts für Geophysik und extraterrestrische Physik (IGeP).

GRAB

„Gecko Related Adhesive testBundl“. GRAB wurde im März 2017 auf der REXUS 21 gestartet. Das Experiment verlief erfolgreich und konnte die Weltraumtauglichkeit von Geckomaterialien nachweisen. Die Ergebnisse von GRAB und einer Folgeuntersuchung wurden veröffentlicht und auf dem „ESA Symposium on European Rocket and Balloon Programmes“ vorgestellt.

3D-Drucker „iLOOP“

Der Förderband-3D-Drucker “iLOOP” (kurz für „infinite-length On-Orbit Printing) ist ein 3D-Drucker für die Weltraumanwendung. Er wurde im Rahmen der Kleinsatelliteninitiative des Bundes von 2022 bis 2025 entwickelt und getestet. Das Projekt war eine Zusammenarbeit des IRAS und der studentischen Gruppe Experimental-Raumfahrt-Interessen-Gemeinschaft (ERIG) e.V. Das Projekt lief von Herbst 2022 bis Frühjahr 2025 und zeigte mit großem Erfolg die Machbarkeit eines solchen 3D-Druckers für den Druck von Strukturen im Weltall. Dieser 3D Drucker vereint mehrere besondere Eigenschaften - mit dem Ziel. im Weltall den Bau von Strukturen zu ermöglichen, die weit größer sind als der Satellit selbst. Dafür nutzt dieser Drucker ein Förderband, auf dem schräg zur Oberfläche Bauteile aus widerstandsfähigem Kunststoff 3D-gedruckt werden. Dank des Förderbands können einzelne Bauteile wie z.B. Strebenelemente in einer Achse endlos lang hergestellt werden. Aktuell werden große Weltall-Strukturen wie z.B. Teleskope, Solarpanele oder Antennen zusammengefaltet ins All gestartet. Das Entfalten ist komplex, riskant, und das Raumfahrzeug am Ende durch die Mechanik weit schwerer als eigentlich nötig. Die Fertigung solcher Strukturen im All würde erhebliche Effizienzverbesserungen und grundsätzlich neuartige Strukturen ermöglichen.

AM-Samples

Additive Fertigung hat sich auf der Erde längst als relevante Fertigungsmethode für verschiedene Materialien herausgestellt. Auch für Fertigung im Weltraum bietet sie einige Vorteile. Die hier gezeigten Proben sind im Rahmen der Forschung zur additiven Fertigung am Institut für Raumfahrtsysteme (IRAS) entstanden. Dabei wurden verschiedene Fertigungsmethoden und -materialien untersucht.

Weltraumschrott

© MASTER-Population. Credit: IRAS/TU Braunschweig.

Weltraumschrott ist seit vielen Jahren ein Forschungsthema am Institut für Raumfahrtsysteme. Unter anderem wurde hier zusammen mit Forschungspartnern das Programm MASTER entwickelt, welches von der ESA als wichtiges Simulationstool der Weltraumschrott-Population genutzt wird. Zu sehen ist die Visualisierung der MASTER (2009) Space Debris Population für Objekte größer als 1 cm. Außerdem dargestellt ist eine Animation der Kollision zwischen den Satelliten Iridium 33 und Cosmos 2251.

Interaktives Myxomyceten-Diorama

© HZI/HIPS

Naturwunder im Mini-Format: Ein interaktives Diorama mit einzelligen Schleimpilzen (Myxomyceten) lädt zu einer faszinierenden Forschungsreise ein: Echte Organismen können in ihrer natürlichen Umgebung entdeckt werden. Per Touchscreen kann erfahren werden, wie sie leben, wie sie erforscht werden und welche medizinischen Wirkstoffe in ihnen stecken.

Streptokokke - Ein Vertreter des menschlichen Hautmikrobioms

Streptococcus ist eine Gattung kugelförmiger Bakterien, die in Paaren und Zellketten wachsen. Diese Gattung ist Teil des menschlichen Speichel-, Haut- und Darmmikrobioms und umfasst viele nichtpathogene (kommensale) Arten, von denen einige zur Herstellung fermentierter Milchprodukte verwendet werden. Daneben gibt es auch pathogene Vertreter, die Lungen-, Augen- und Hautinfektionen verursachen.

Chloronema - Ein photosynthetischer Bewohner sauerstofffreier Gewässer

Die Bakterien der Gattung Chloronema kommen in Seen vor und bilden Zellketten mit Längen bis zu einem Viertel Millimeter. Die Zellfäden sind beweglich und enthalten photosynthetische Farbstoffe (Bakteriochlorophylle) in kleinen Organellen (den Chromosomen), die der Zellhülle von innen anliegen und den einzelnen Zellen die gelbgrüne Färbung verleihen. Mithilfe dieser Photosynthesepigmente kann Chloronema Unterwasserlicht zum Wachstum nutzen. In der Mitte jeder Zelle befindet sich zudem eine Ansammlung von gasgefüllten Vesikeln, die den Zellen eine exakte Positionierung bei den benötigten Lichtbedingungen in der Wassersäule ermöglichen. 

Myxobakterium - Bakterien leben von Bakterien

© DSMZ, Myxobakterium

Myxobakterien sind weit verbreitete Bodenmikroorganismen und zeichnen sich durch ihre Fähigkeit aus, andere, vor allem holzabbauende, Bakterien aufzulösen und als Nahrung zu verwerten. Bestimmte Arten können auch selber Cellulose abbauen. Myxobakterien kommen daher auch im Dung pflanzenfressender Tiere und auf verrottendem Holz vor. Viele Vertreter dieser Bakteriengruppe sind für den Menschen wertvoll, da sie außergewöhnliche biosynthetische Fähigkeiten haben und zum Beispiel bioaktive Substanzen wie Antibiotika und Cytostatika bilden. Auch die soziale Lebensweise der Myxobakterien ist faszinierend: Sie kommunizieren über interzelluläre Signale, bewegen sich als Schwarm auf Beutebakterien oder Hefepilze zu und lösen diese dann gemeinsam auf. Tritt Nährstoffmangel auf, wandern die Zellen aufeinander zu, bilden Fruchtkörper in unterschiedlichen Farben und Formen, und bilden in den Fruchtkörpern Myxosporen als Überdauerungsformen. 

Bildnachweise

  • ORTHOS bei der ERC in Polen (2024). Photo Credit: ERIG e.V.
  • MASTER-Population. Credit: IRAS/TU Braunschweig.
  • HZI/HIPS
  • DSMZ, Myxobakterium

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