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Mission Weltraum

NEW BUSINESS Export - NB EXPORT 2/2016
Die bereits seit knapp 30 Jahren bestehende Vollmitgliedschaft Österreichs bei der europäischen Raumfahrt­agentur ESA hat der heimischen Forschung und Industrie einen enormen Schub verliehen. © Pixabay

Seit Jahrzehnten sorgen österreichische Technologien und Innovationen für bahnbrechende Erkenntnisse in der Weltraumforschung.

Über 1.000 Experten in mehr als 100 Unternehmen sind heute direkt oder indirekt in der österreichischen Raumfahrtindustrie beschäftigt und lukrieren einen jährlichen Umsatz von rund 125 Millionen Euro.

Wenn man den Start des Erdsatelliten Sputnik als Startpunkt für die Weltraumforschung in Europa sieht, wurde Österreich in den 50er-Jahren auf die Bedeutung des Weltraums aufmerksam. Viele Institute begannen mit Weltraumforschungsprogrammen, so beschäftigte sich beispielsweise das Institut für Theoretische Physik an der Universität Innsbruck mit Plasmaphysik, und das Institut für Meteorologie und Geophysik in Wien unternahm Aktivitäten im Bereich der Ionosphärenphysik.
Heute sind im heimischen Weltraumsektor mehr als 100 Unternehmen mit über 1.000 Beschäftigten tätig. Der Gesamtumsatz beträgt rund 125 Millionen Euro pro Jahr. Auch mehr als 1.000 wissenschaftliche Publikationen zeigen, wie aktiv Österreich in der Weltraumforschung ist.
Österreichische Unternehmen und Institute sind an vielen Missionen der Europäischen Weltraumagentur ESA maßgeblich beteiligt, wie etwa an der Rosetta-Mission, ExoMars zur Suche nach Leben auf dem Mars und BepiColombo zur Erforschung des Planeten Merkur. Auch in den großen, gemeinsamen Weltraumprogrammen der EU und der ESA im Bereich Satellitennavigation (Galileo) und Erdbeobachtung (Copernicus) ist österreichische Technologie vertreten. Das Spektrum der rot-weiß-roten Beiträge inkludiert die digitale Signalverarbeitung am Satelliten, hochpräzise Navigationsempfänger und Steuerungs­systeme, Aufklapp- und Ausrichtemechanismen für ­mechanische Komponenten, Mess- und Testgeräte, Thermalisolationen für Satelliten bis hin zu Systemen für ­Bodenstationen und die Auswertung und Nutzung der Satellitendaten für wissenschaftliche und wirtschaftliche Anwendungen. Aber auch die europäische Schwerlast­rakete ­Ariane 5 trägt Hightech aus Österreich, wie Treibstoffleitungen und Ventile, in sich. In der derzeit in ­Entwicklung befindlichen Ariane-6-Rakete werden ­erstmals zwei neue österreichische Technologien für die Flugelektronik bzw. Zündung eines Triebwerks zum ­Einsatz kommen.
Österreich hat sich auch als internationaler Weltraum­standort etabliert. In Wien sind das United Nations Office for Outer Space Affairs (UNOOSA) und das European Space Policy Institute (ESPI) angesiedelt. Mit dem stell­vertretenden Vorsitzenden des ESA-Rates, FFG-Geschäftsführer Klaus Pseiner, sowie dem erst kürzlich bestellten ESA-Direktor für Erdbeobachtung, Josef Aschbacher, stellt Österreich auch zwei hochrangige Entscheidungsträger in der ESA.

Planetary Congress – Internationale Raumfahrt-Community in Wien
Auf Einladung von Franz Viehböck und des Österreichischen Weltraum Forums (ÖWF) kamen Anfang Oktober rund 100 Astro-, Kosmo- und TaikonautInnen in Wien zum 29. Planetary Congress der Association of Space Explorers (ASE) zusammen. Die Astronauten diskutierten gemeinsam mit rund 200 internationalen Vertretern aus Industrie und Forschung über die aktuellen Entwicklungen und die Zukunft der Raumfahrt. „Der Kongress ist eine einzigartige Gelegenheit für unsere Unternehmen und Forschungseinrichtungen, um sich der internationalen Weltraumgemeinschaft zu präsentieren. Die Astronautinnen und Astronauten begeistern Kinder und Jugendliche in ganz Österreich für das Thema Raumfahrt“, erklärte Weltraumminister Jörg Leichtfried bei der Eröffnung im Wiener Haus der Industrie.
„Österreich ist eine Weltraumnation. Heimische Technologie ist mittlerweile fixer Bestandteil bei wichtigen ­Raumfahrtmissionen, etwa zur Erforschung von Planeten, und an Bord von Raketen und Satelliten. 2020 startet die neue Trägerrakete Ariane 6 – daran beteiligen wir uns mit rund 30 Millionen Euro“, so Leichtfried. Das Bundes­ministerium für Verkehr, Innovation und Technologie (bmvit) ist seit 2014 offiziell auch Weltraumministerium. Mit rund 70 Millionen Euro jährlich fördert das bmvit ­Forschung und Entwicklung in den Bereichen Erdbeob­achtung, ­Kommunikationsnetze im All, neue Technolo­gien wie ­Flugelektronik, wissenschaftliche Instrumente und Exploration sowie Trägersysteme und Navigation für Satelliten.
„Der österreichische Raumfahrtsektor ist ein oft überse­henes Kompetenzfeld in unserer Industrielandschaft. Höchst innovativ, exportintensiv und stark in europäische und internationale Projekte involviert liefern rund 100 österreichische Hersteller Hard- und Softwarekomponenten für Missionen der Europäischen Weltraumorganisation ESA“, so der Generalsekretär der Industriellenvereinigung (IV), Christoph Neumayer.

Neues ESA-Gründerzentrum in Graz
Am 11. November 2016 eröffneten ESA-Generaldirektor Professor Jan Wörner und Bundesminister Jörg Leichtfried in Zusammenarbeit mit dem Science Park Graz das Business Incubation Centre Austria (ESA BIC Austria). Das ESA-Gründerzentrum unterstützt Start-ups dabei, auf Basis von Raumfahrttechnologien Produkte für den Gebrauch auf der Erde zu entwickeln. In den kommenden fünf Jahren bekommen insgesamt 50 Jungunternehmen die Chance, im Incubation Centre zu arbeiten und ihre Ideen umzusetzen. Neben der Forschungsinfrastruktur erhalten die Start-ups in der Anfangsphase Business-Coachings und eine Unterstützung in Höhe von bis zu 100.000 Euro. Am Hauptstandort Graz werden sechs Jungunternehmen pro Jahr betreut. Weitere vier Start-ups werden jährlich in gleicher Form im AplusB-Zentrum ­accent in Wiener Neustadt unterstützt. Über fünf Millionen Euro investieren Weltraumministerium, ESA, die Steiermark und das Land Niederösterreich sowie die Stadt Graz in das neue Gründerzentrum für die Verwertung und Weiterentwicklung von Weltraumtechnologien auf der Erde. „Wir erforschen das Weltall, weil wir auch hier auf dem Boden was davon haben, etwa Wettervorher­sagen, Handyfunk oder Satellitenfernsehen. Mit dem neuen ESA-Gründerzentrum geben wir Start-ups die Chance, auf ­Basis von Weltraumtechnologie neue Ideen und Produkte zu entwickeln, die uns hier auf der Erde das Leben leichter, angenehmer und sicherer machen. Zum Beispiel ein Fallschirm für Drohnen, der sich mithilfe von Satellitennavigation bei einem Absturz automatisch öffnet und so Unfälle verhindert“, erklärt Weltraumminister Jörg Leichtfried.
„Graz ist bereits Österreichs Weltraumhauptstadt, mit der Errichtung des ESA-Business Incubation Centre wird eine ideale Kombination der Start-up-Entwicklung geschaffen. Diese Mischung soll den Zuzug von innovativen Unternehmen aus der Branche nach Graz weiter absichern“, erklärt Bürgermeister Siegfried Nagl. Dabei unterstreicht Nagl die Bedeutung der heimischen Universitätslandschaft: „Universitäten stellen – neben zahlreichen außer­universitären Forschungseinrichtungen wie Joanneum Research und dem Kompetenzzentrum Virtual Vehicle die zentrale Basis für Innovation in Graz dar.“
Insbesondere die Technische Universität Graz ist seit Jahren fixer Bestandteil internationaler Weltraumforschung. Der erste österreichische Satellit im All, TUGSAT-1, wurde an der TU Graz gebaut und getestet. Im Vorjahr hat sie den Zuschlag für das Nanosatellitenprojekt OPS-SAT bekommen. Auch bei der ESA-Mission JUICE, die im Jahr 2022 zu den Eismonden des Jupiter ins äußerste Sonnensystem startet, ist die TU Graz an Bord.

ExoMars – Meilenstein für ­europäische Raumfahrt
Mit Schiaparelli landete am 19. Oktober erstmals seit 13 Jahren wieder eine europäische Sonde auf dem Mars. Das heimische Weltraumministerium beteiligt sich mit rund 15,5 Millionen Euro an der Satellitenmission. Im Rahmen des ExoMars-Programms wird erforscht, ob der Planet geologisch aktiv ist und ob sich auf dem Mars Hin­weise auf Leben finden lassen.
ExoMars ist das gemeinsame Projekt der Europäischen Raumfahrtagentur ESA und der russischen Weltraumbehörde Roskosmos. Die Mission startete am 14. März dieses Jahres und erreichte den Roten Planeten vor wenigen ­Tagen. ExoMars besteht aus zwei Teilen: dem Trace Gas Orbiter (Orbiter für Spurengase, kurz TGO) als Muttersonde und dem Landemodul Schiaparelli.
„Wie bei allen wichtigen europäischen Weltraummissionen ist auch bei ExoMars österreichische Technologie an Bord. In Wien entwickelt und gefertigt wurde etwa eine Hülle, die die Muttersonde vor den extremen Temperaturen im Weltraum schützt“, so Leichtfried. Bei ExoMars lieferte Ruag Space Österreich die Thermalisolierung für die Satellitenplattform sowie optische Oberflächenreflektoren und Teile des Steuerungssystems. Siemens Convergence Creators entwickelte Testgeräte zur Überwachung der Satellitensignale.
Während die Muttersonde nun mehrere Jahre den Mars umkreisen und Gase in der Atmosphäre analysieren wird, soll das Testmodul vor allem die Landung erproben und die Oberfläche erkunden. Schiaparelli wird mit einem Bohrer Bodenproben entnehmen, und zwar in einer ­Region, die in der Frühzeit des Planeten vor rund vier Milliarden Jahren mit flüssigem Wasser bedeckt war. Das Exo­Mars-Programm umfasst zwei Satellitenmissionen. Im Jahr 2020 sollen ein weiterer Marsrover und eine Landeplattform mit wissenschaftlichen Instrumenten in Richtung Mars starten. Auch an dieser Mission wird österreichisches Know-how der Unternehmen Ruag Space Österreich und Siemens Österreich sowie der steirischen Forschungsgesellschaft Joanneum Research beteiligt sein.

Nanosatelliten auf Erfolgskurs
Am 25. Februar 2013 starteten zwei österreichische Satelliten – UniBRITE für die Universität Wien und BRITE-Austria für die TU Graz – von  aus ihre Nanosatellitenmission BRITE-Constellation ins All. Mit dabei: Ein neues ­Diagnoseverfahren zur Erforschung der Struktur von hellen, massereichen Sternen, das die Universität Wien auf dem Gebiet der Asteroseismologie international positioniert. In der renommierten Fachzeitschrift „Astronomy & Astrophysics“ erscheinen aktuell gleich drei Publikationen mit neuen Forschungsergebnissen, die ohne die Nano­satelliten nicht möglich gewesen wären. BRITE steht für BRIght Target Explorer. „Es handelt sich dabei um 20 Zentimeter lange und acht Kilogramm schwere, würfelför­mige Nanosatelliten, die ein kleines Weltraumteleskop tragen“, erklärt Werner W. Weiss, UniBRITE-Projektleiter vom Institut für Astrophysik der Universität Wien. Insgesamt fünf Nanosatelliten umkreisen mittlerweile die Erde in etwa 800 Kilometern Höhe; neben den zwei österreichischen auch noch zwei polnische und ein kanadischer Satellit. Die BRITE-Constellation hat sich somit zu einem internationalen Vorzeigeprojekt entwickelt, denn es handelt sich um die ersten Nanosatelliten im astrophysikalischen Forschungseinsatz.

Österreichische Technologie an Bord von Sentinel-1B
Im April dieses Jahres startete der vierte Satellit des europäischen Erdbeobachtungsprogramms Copernicus von Europas Raumflughafen in Kourou in Französisch-Guayana aus. Sentinel-1B wird rund um die Uhr in Quasi-Echtzeit und bei jeder Wetterlage Aufnahmen von Land- und Meeresoberflächen in Europa, Kanada und den Polarregio­nen liefern. Mit dem Start des Zwillingssatelliten Sentinel-1B wird das Satellitenduo jeden Punkt auf der Erde alle sechs Tage – an einigen Stellen sogar noch häufiger – abbilden und somit noch umfassendere Daten für operationelle und wissenschaftliche Anwendungen zur Verfügung stellen können. Auch bei Sentinel-1B ist wiederum österreichische Hochtechnologie an Bord: Ruag Space Austria liefert den weltraumtauglichen GPS-Navigationsempfänger zur genauen Positionsbestimmung des Satelliten sowie die Thermalisolation. Siemens Convergence Creators entwickelte verschiedene Testgeräte.
Die Sentinel-Daten werden von zahlreichen österreichischen Unternehmen und wissenschaftlichen Einrichtungen wie ENVEO, Geoville, Z-GIS, der Universität für Bodenkultur, dem Earth Observation Data Centre for Water Resources Management (EODC) und dem Umweltbundesamt genützt. Das Innsbrucker Unternehmen ENVEO ­beispielsweise, 2001 als Spin-off der Universität Innsbruck gegründet, erzeugte mit einem selbst entwickelten Algorithmus die erste umfassende Karte zu Volumen und Fließgeschwindigkeit von Gletschern in Grönland.

Neues Weltraumprojekt aus Seibersdorf
Die Seibersdorf Labor GmbH ist mit innovativen Entwicklungen als Partner der Europäischen Weltraumorganisation ESA weiter auf Erfolgskurs. Das jüngste Projekt befasst sich im Rahmen des ESA-Programms EuCPAD (European Crew Personal Active Dosemeter for Astronauts) mit der Messung der Strahlenbelastung des Menschen bei längeren Aufenthalten im Weltraum. Der in Seibersdorf entwickelte und gebaute Strahlungsdetektor, der European TEPC, wurde von Cape Canaveral aus zur Raumstation ISS befördert und dort erfolgreich installiert.
Dafür wurde von den Seibersdorfer Experten der European TEPC (Tissue Equivalent Proportional Counter, ein gewebeäquivalenter Proportionalzähler) entwickelt und gebaut. Dabei handelt es sich um einen Ionisationsdetektor mit spezieller Gasfüllung, deren physikalische Eigenschaften jenen des menschlichen Gewebes ähnlich sind. Somit ermöglicht der TEPC die direkte Bestimmung der Energiedosis, die ein Mensch in den sehr komplexen Strahlungsfeldern des Weltraums aufnimmt. Die Forschung auf dem Gebiet der Weltraumstrahlung ist von großer Bedeutung, weil die Anzahl und vor allem auch die Dauer von Weltraumflügen seit Jahren deutlich ansteigen. Aufenthalte im All von einem halben Jahr und länger sind inzwischen zum Standard geworden. Die Auswirkungen auf den Menschen sind allerdings noch ungenügend erforscht. Genaue Messdaten für die Risikoabschätzung und einen effektiven Strahlenschutz sind eine wichtige Voraussetzung für die Planung und letztlich auch das Gelingen weiterer großer Forschungsmissionen im Weltraum, wie etwa bemannter Flüge zu Nachbarplaneten, die mehrere Jahre dauern werden.

AIT Pulswellentechnologie fit für den Weltraum
Es war ein erhebendes Gefühl für die Wissenschaftler rund um Bernhard Hametner und Siegfried Wassertheurer vom AIT Austrian Institute of Technology: die Pulswellenmessungen in Schwerelosigkeit an Bord des A-310 Zero-G. Diese bilden die Basis für den Einsatz der oszillometrischen Pulswellenanalyse in der Weltraumphysiologie. Gemeinsam mit der Arbeitsgruppe Herz-Kreislauf-Physiologie vom Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) und der Gruppe um Jens Tank von der Medizinischen Hochschule Hannover konnte als erster Schritt eine Parabelflugkam­pagne erfolgreich abgewickelt werden. In der von der Europäischen Weltraumorganisation ESA gesponserten Kampagne in Bordeaux, Frankreich, wurden an drei Flugtagen in jeweils 31 Parabeln Messungen in Schwerelosigkeit durchgeführt. Bei diesem speziellen Flugmanöver folgt das Flugzeug dem Verlauf einer Parabel. Nach einem Steigflug, bei dem das Doppelte der Erdbeschleunigung auf den Probanden einwirkt, folgen circa 20 Sekunden Schwerelosigkeit. Anschließend wird das Flugzeug wieder abgefangen, was wiederum mit Beschleunigungen rund um die zweifache Erdbeschleunigung verbunden ist.
Die Parabelflugkampagne diente als Vorbereitung für Pulswellenmessungen auf der Internationalen Raum­station ISS, welche voraussichtlich im nächsten Jahr ­starten und im Rahmen des russischen Flugexperiments Cardiovector die Auswirkungen von längeren Aufent­halten in der Schwerelosigkeit auf den menschlichen ­Körper und insbesondere auf das Herz-Kreislauf-System untersuchen sollen. In den nächsten Wochen werden die erhobenen Daten detailliert ausgewertet und interpretiert. Doch eines scheint nach den gemachten Erfahrungen schon sicher zu sein: Die AIT-Pulswellenanalyse ist fit für den Weltraum. Ob die Menschheit auch fit für den Flug zum Mars ist, wird sich wohl auch mithilfe dieser Technologie zeigen. (BO)