Es ist das weltweit längste Raketenprogramm für Forschung in Schwerelosigkeit und feiert nun Jubiläum: 35 Jahre nach der ersten TEXUS-Mission im Dezember 1977 ist die 50. TEXUS-Rakete am 12. April 2013 um 06:25 Uhr Mitteleuropäischer Sommerzeit vom Raumfahrtzentrum Esrange bei Kiruna in Nordschweden erfolgreich in den Weltraum gestartet.
15 Minuten dauerte der Flug, davon herrschten 6 Minuten und 20 Sekunden Schwerelosigkeit. Ein Fallschirm brachte die wissenschaftlichen Nutzlasten nach dem Flug wieder zurück zum Boden. Die Forschungsrakete des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) trug vier deutsche Experimente aus Biologie und Materialforschung in eine Höhe von 261 Kilometern. Die Rakete des Typs "VSB-30" wurde dabei nur direkt nach dem Start beschleunigt und flog dann antriebslos weiter.
Metallegierungen
"Hauptnutzlast der TEXUS-50-Mission ist die in Deutschland entwickelte Elektromagnetische Levitationsanlage EML", berichtet Otfried Joop, TEXUS-Projektleiter beim DLR-Raumfahrtmanagement, und ergänzt: "Mit ihr erforschen Wissenschaftler des DLR-Instituts für Materialphysik im Weltraum in zwei Experimenten thermophysikalische Eigenschaften und das Erstarrungsverhalten von Metall-Legierungen, die von industriellem Interesse sind. Die Forscher untersuchen dazu eine Aluminium-Nickel-Verbindung, die in der Luftfahrt und anderen Verkehrssystemen verwendet wird, sowie eine Nickel-Zirconium-Legierung."
Modellprozess für Erstarrungsprozesse
Im materialwissenschaftlichen Experiment TRACE-3 vom Forschungszentrum ACCESS in Aachen werden schließlich Vorgänge und Strukturen analysiert, die bei der Erstarrung metallischer Legierungen eine Rolle spielen. Dies überprüfen die Wissenschaftler beispielhaft an einem Gemisch organischer Substanzen, das ähnlich wie flüssiges Metall erstarrt. Der Erstarrungsprozess kann dabei direkt beobachtet werden, da die Legierung durchsichtig ist. Die Daten sollen industrielle Gießprozesse verbessern.
Pilzreaktionen und Pflanzengene für Schwerkraft
Anhand von Sporenträgern eines Pilzes möchten Forscher der Universität Marburg die allerersten Reaktionen eines Organismus auf Schwerkraftänderungen untersuchen: Wie werden diese wahrgenommen und wie schnell reagiert der Pilz auf den Wechsel von Schwerkraft und Schwerelosigkeit? "Die relativ lange Schwerelosigkeit der Rakete und eine eingebaute Präzisionszentrifuge sollen es den Wissenschaftlern erlauben, zum ersten Mal die Kinetik und den Grenzwert, also die Mindeststärke der Schwerkraft, die der Pilz braucht, um zu reagieren, zu messen", erklärt DLR-Projektleiter Otfried Joop.
Im zweiten biologischen Experiment auf TEXUS 50 wollen Wissenschaftler der Universität Freiburg Gene und Genprodukte ("Boten-RNA") identifizieren, die bei der Wahrnehmung und der Verarbeitung des Schwerkraftreizes in Pflanzen eine Rolle spielen. Dazu fliegen Keimlinge der "Acker-Schmalwand" mit, einer Pflanze, die aufgrund ihrer relativ einfachen genetischen Struktur seit den 1940er Jahren von Forschern als "Modellorganismus" benutzt wird. "Die TEXUS-Keimlinge werden im Anschluss an den Flug mit den am Boden gebliebenen Pflanzen verglichen", fasst Otfried Joop zusammen. Die Forscher suchen unter anderem Antworten auf die Frage, welche Klassen von Genen bei der Schwerkraftänderung aktiviert oder inaktiviert werden.
Zwei Raketenstarts in einer Woche
"Seit 1981 ist TEXUS 50/51 zudem die erste deutsche Doppelkampagne", schildert Otfried Joop. Eine Woche nach der Jubiläumsmission soll TEXUS 51 am 19. April 2013 mit vier weiteren Experimenten deutscher Wissenschaftler startbereit sein: Mit dem Partikeleinbau bei der Züchtung von Siliziumkristallen für die Photovoltaik beschäftigen sich Forscher vom Fraunhofer IISB in Erlangen, der Universität Freiburg und der Universität Bayreuth bei ParSiWal.
Das Experiment soll klären, durch welche Mechanismen für die Materialeigenschaften nachteilige Siliziumkarbid-Partikel bei der Kristallisation in den Siliziumkristall eingebaut werden. Denn bei der industriellen Produktion von Silizium-Solarzellen für die Photovoltaik behindern Siliziumcarbid (SiC)-Partikel die mechanische Bearbeitung des Produktes und verschlechtern den Wirkungsgrad der Solarzellen. Der Einbau der SiC-Partikel in den Siliziumkristall muss deshalb vermieden werden.
Verunreinigungen in der Siliziumschmelze
Die Partikel entstehen während der Kristallisation in einer mit Kohlenstoff verunreinigten Siliziumschmelze. Die Schwerkraft beeinflusst maßgeblich die Strömung in der Schmelze und lässt die SiC-Partikel absinken, da sie eine höhere Dichte besitzen als Silizium.
Im Weltall sind diese schwerkraftgetriebenen Effekte ausgeschaltet. Das verringert die Komplexität der Vorgänge erheblich und erleichtert damit auch deren physikalische Beschreibung. Die Erkenntnisse sollen schließlich zu einer Verbesserung von Qualität und Wirkungsgrad der Solarzellen beitragen.
Präzisionsspekrtoskopie in Schwerelosigkeit
Das Experiment FOKUS vom Max-Planck-Institut für Quantenoptik in München soll nachweisen, dass die Technologie eines so genannten "Frequenzkammes" für Anwendungen in der Raumfahrt ausgereift ist. Herzstück eines Frequenzkammes ist ein gepulster Laser, der optische Frequenzen misst.
Künftig soll diese Technologie in der Präzisions-Spektroskopie, etwa bei der Untersuchung von Spurengasen in der Atmosphäre, in der Astrophysik oder bei neuartigen, extrem genauen Atomuhren für Forschungsmissionen oder für die Navigation eingesetzt werden. Der Frequenzkamm ist ein Laser, der 1999 am Max-Planck-Institut für Quantenoptik entwickelt wurde und für dessen Entwicklung Prof. Theodor W. Hänsch 2005 den Nobelpreis für Physik erhalten hat.
Zellkultur für Immunprozesse
Das medizinisch-biologische Experiment SITI-2 einer Wissenschaftlergruppe der Universität Magdeburg möchte Mechanismen aufklären, die zu Störungen des menschlichen Immunsystems in der Schwerelosigkeit führen. So leiden einige Astronauten bei längeren Aufenthalten im All verstärkt unter Infektionen.
Auf dem TEXUS-51-Flug werden dazu Zellkulturen eingesetzt, in denen die Aktivität von Genen des Immunsystems mithilfe moderner DNA-Chip-Technologie untersucht werden soll. Sollte sich die Vermutung der Wissenschaftler bestätigen, dass bestimmte Moleküle der Zellmembran für die durch Schwerelosigkeit hervorgerufenen Störungen verantwortlich sind, könnten diese Erkenntnisse langfristig zu neuen Ansätzen bei der Bekämpfung von Krankheiten führen.
300 Experimente im TEXUS-Programm
Im gesamten TEXUS-Programm wurden seit 1977 etwa 300 wissenschaftliche Experimente durchgeführt, 70 Prozent davon im Auftrag des DLR und etwa 30 Prozent im Rahmen einer Beteiligung durch die europäische Raumfahrtagentur ESA. "Zusammen mit anderen Fluggelegenheiten des DLR ist TEXUS damit ein essenzieller Baustein für die Grundlagenforschung in Schwerelosigkeit und damit auch für die Vorbereitung von längerfristigen Weltraumexperimenten, etwa auf der Internationalen Raumstation ISS", resümiert DLR-Projektleiter Joop.
Mit den Startvorbereitungen und der Durchführung der TEXUS 50/51-Doppelkampagne hat das DLR erneut die Firma Astrium Space Transportation in Bremen beauftragt. Weiterhin beteiligt sind die Firma Kayser-Threde in München und die mobile Raketenbasis (Moraba) des DLR in Oberpfaffenhofen. Die zweistufige Trägerrakete VSB-30 wurde gemeinsam von den brasilianischen Raumfahrtorganisationen CTA (Centro Técnico Aerospacial) und IAE (Instituto de Aeronáutica e Espaço), der Mobilen Raketenbasis des DLR (MORABA), sowie der schwedischen Raumfahrtorganisation SSC entwickelt.
