Der Raumfahrtsektor erlebt weltweit eine beispiellose Entwicklungsdynamik. © Adobe Stock/sawaratch
Aus dem Weltall betrachtet ist Österreich nur ein winziger Punkt im Herzen Europas. Seine Bedeutung für die Raumfahrt ist dafür umso größer. Das wurde 2024 wieder mehrfach bewiesen.
„Woran denken Sie beim Donauwalzer?“ So lautet die erste Interviewfrage in der kürzlich veröffentlichten Mini-Dokumentation „Space Anthem“. Die Antwort von Brian W. Cook, Regieassistent von Stanley Kubrick: „An den Weltraum.“ In den folgenden sechs Minuten erzählen hochkarätige Expert:innen, wie Johann Strauss’ Walzer durch Stanley Kubricks Film „2001: A Space Odyssey“ aus dem Jahr 1968 zur Weltraumhymne wurde – und warum er auch heute noch in der realen Raumfahrt eine bedeutende Rolle spielt.
Denn nicht nur fiktive Figuren wie Homer Simpson schweben seit Kubricks Science-Fiction-Klassiker im Dreivierteltakt durchs Weltall. Der Donauwalzer ist auch fester Bestandteil bei Wake-up-Calls und Andockmanövern. Schon während der NASA-Mission 2001 erklang er beim Andocken des Space Shuttles „Discovery“ auf der International Space Station (ISS).
Mittlerweile sind sie zwar eher selten musikalischer Natur, aber Entwicklungen in und aus Österreich haben nach wie vor großen Einfluss auf die Raumfahrt. Allein im Jahr 2024 wurde die Aufmerksamkeit der internationalen Weltraumforschung gleich mehrfach auf die Donau(walzer)republik gelenkt.
Tor zu den unendlichen Weiten des Weltraums: Erstes ESA Phi-Lab am Flughafen Wien-Schwechat
„Wir wollen heute das erste europäische ESA Phi-Lab eröffnen, das Exzellenzzentrum für Weltraumtechnologie. Es entsteht hier ein europäischer Innovationshub der Weltraumforschung und Space-Tec-Unternehmen. Wir bringen das alles auf ein neues Level“, verkündete die niederösterreichische Landeshauptfrau Johanna Mikl-Leitner am 26. April im Rahmen einer Pressekonferenz in den Räumlichkeiten des Space-Unternehmens Enpulsion am Flughafen Wien-Schwechat. Der Hub komme gerade zum richtigen Zeitpunkt, denn die Weltraumtechnologie stelle den am größten wachsenden Markt der Welt dar und „da wollen wir natürlich dabei sein. Seitens Niederösterreich beschäftigen wir uns mit dem Thema Weltraumtechnologie nicht erst seit heute, sondern schon seit vielen Jahren“, sagte sie und führte den Standort Wiener Neustadt mit seinen Forschungseinrichtungen und Unternehmen an.
„Niederösterreich ist ein starkes Wissenschaftsland und vor allem ein starkes Gründerland, jedes fünfte Unternehmen wird in Niederösterreich gegründet. Gerade mit dem ESA Phi-Lab können wir diese beiden Stärkefelder vereinen“, so Mikl-Leitner, die unterstrich, dass man mit gezielten Fördermaßnahmen Weltraum-Start-ups helfen werde, um ihre Prototypen zu entwickeln und serienreif zu machen. Das Land Niederösterreich nehme dafür inklusive EU-Gelder 5,2 Millionen Euro in die Hand. Umgesetzt werde das ESA Phi-Lab vom Technologie-Inkubator des Landes Niederösterreich accent.
„Der Weltraum scheint zwar unendlich weit entfernt, ist uns aber täglich näher als gedacht. Und er wird auch in Niederösterreich erforscht. Denn Spitzenforschung ist in Niederösterreich zuhause, bei zahlreichen Missionen ist bereits blau-gelbes Know-how mit an Bord“, betonte der für die Wissenschaft zuständige LH-Stellvertreter Stephan Pernkopf. „Das neue ESA Phi-Lab ist der nächste logische Schritt auf unserem Weg, die Grenzen des Weltalls zu erforschen. Hier werden die neuesten wissenschaftlichen Erkenntnisse aus der Raumfahrtforschung in die konkrete Anwendung für Satelliten, Luftfahrt und Navigation übersetzt. Das ist gut für die Menschen, weil wir alle täglich Anwendungen wie Handys und Navis nutzen, gut für die Wirtschaft, weil Wertschöpfung und hochwertige Arbeitsplätze entstehen, und auch gut für die Sicherheit, weil sensible Technologien nicht ausschließlich in den USA oder in China erforscht werden.“
ESA-Generaldirektor Josef Aschbacher führte aus, dass das ESA Phi-Lab Austria Teil eines Netzwerks von insgesamt zwölf ESA Phi-Labs in Europa sein werde, das innovativen Projekten und Wirtschaftsbetrieben einen direkten Zugang zu einer Vielzahl von Technologiebereichen ermöglichen wird. „Während meiner Zeit als Direktor für Erdbeobachtung bei der ESA habe ich das Phi-Lab-Konzept zur Kommerzialisierung des Weltraums eingeführt, indem ich die Nutzung von Erdbeobachtungsdaten durch transformative und bahnbrechende Innovationen beschleunigt habe“, erklärte Aschbacher und ergänzte: „Mit der Eröffnung des ESA Phi-Lab Austria werden wir dieses Konzept auf alle Bereiche der Raumfahrt ausweiten und Schlüsselakteure mit unterschiedlichen Fachgebieten, Hintergründen und Gemeinschaften zusammenbringen.“
Erfolgreicher Start: Lösungen von TTTech in Bordelektronik der Ariane 6
Die Spitzen der europäischen Raumfahrt feierten es als einen „unglaublichen Erfolg“: Erstmals ist die europäische Rakete Ariane 6 in den Weltraum gestartet und holte Europas Raumfahrt damit zurück ins Geschäft des Trägerraketensektors. Die Rakete startete am 9. Juli gegen 21.00 Uhr (MESZ) am europäischen Weltraumbahnhof in Kourou in Französisch-Guayana. Mit an Bord: Elektronikkomponenten des Wiener Hightechunternehmens TTTech, die für ausfallsicheren Datentransfer in sicherheitskritischen Systemen sorgen.
„Wir gratulieren ESA, ArianeGroup und der beteiligten europäischen Raumfahrtindustrie zum erfolgreichen Start der Ariane 6. Wir sind stolz darauf, mit unseren Hightechprodukten die ausfallsichere Datenkommunikation in der Trägerrakete sicherzustellen. Diese Produkte sind in mehr als 50 Avionikeinheiten integriert. Das sind Sensoren und elektronische Kontrollsysteme, die Daten mit dem Steuerungscomputer (dem ‚Gehirn‘) über das Datennetzwerk (das ‚Nervensystem‘) in der Ariane 6 austauschen, um sicherheitskritische Funktionen wie z. B. Computing, Energieverteilung oder Schubvektorantrieb zu betreiben“, erklärt Christian Fidi, Leiter der Luft- und Raumfahrtsparte bei TTTech (TTTech Aerospace).
Bei Ariane 6 wurde besonderes Augenmerk auf eine moderne, zukunftssichere Bordelektronik (Avionik) gelegt, die mit den hohen Anforderungen an die Datenkommunikation Schritt halten kann. Die Chips von TTTech sind deswegen besonders, weil sie es ermöglichen, sicherheitskritische Navigations- und Steuerungsdaten sowie weniger kritische Überwachungs- oder Videodaten zuverlässig und mit hoher Geschwindigkeit im selben Netzwerk zu übertragen. Dadurch wird die Bordelektronik leistungsfähiger und robuster. Da weniger Kabel benötigt werden, reduzieren sich die Komplexität des Systems, das Gewicht und der Wartungsaufwand.
Die Ariane 6 Avionik entstand aus einer Forschungsaktivität der französischen Weltraumorganisation (CNES) und später der Europäischen Weltraumagentur (ESA), an der wichtige europäische Luft- und Raumfahrtunternehmen wie Airbus beteiligt waren. TTTech arbeitete hier vor allem am Datennetzwerk, mit dem Ziel, die Kommunikation und Datenübertragung in der Trägerrakete sicher und effizient zu gestalten und die für den Aufbau des Netzwerks benötigten Komponenten (Chips) möglichst kompakt zu designen. Die Kofinanzierung über das Future Launchers Preparatory Program (FLPP) der ESA ermöglichte es TTTech, den ersten Chip-Prototyp und die dazugehörige Software zu entwickeln. Dieser strahlungsfeste und für die Verwendung im Weltraum qualifizierte Chip wurde dann 2015 von der ArianeGroup für das Ariane-6-Programm ausgewählt.
Christian Fidi sagt, die Entwicklung dieser Produkte war die wesentliche Grundlage für die Teilnahme von TTTech an weiteren Weltraumprogrammen, u. a. auch an in der bemannten Raumfahrt: „Ariane 6 zeigt sehr deutlich, wie wichtig Österreichs ESA-Beiträge und Anschubfinanzierungen durch die Österreichische Forschungsförderungsgesellschaft FFG und das Bundesministerium für Weltraum (BMK) sind. Technologie- und Produktentwicklung für die Raumfahrt sind sehr zeit- und kostenintensiv, hat man diese jedoch einmal nach den ESA-Standards fertiggestellt, kann man sie am internationalen Raumfahrtmarkt erfolgreich vermarkten.”
Der Erstflug der Ariane 6 und ihre Serienproduktion waren zwar um einige Jahre verspätet, doch TTTech ist heute vor allem dankbar für die daraus entstandenen Geschäftsmöglichkeiten. Ohne das Vertrauen der Agentur für Luft- und Raumfahrt (ALR) innerhalb der FFG und des zuständigen Ministeriums als auch des Vorläuferunternehmens der heutigen ArianeGroup vor zehn Jahren hätte TTTech nicht die Rahmenbedingungen gehabt, ein komplettes Raumfahrt-Produktportfolio zu entwickeln. Mit diesem ist TTTech unter anderem im internationalen, von der NASA geleiteten Großprogramm „Artemis“ stark verankert. Hier bereitet man sich auf die Lieferungen der Produkte für das Lunar Gateway und dessen erste Module „PPE“ (Energie- und Antriebselement) und „HALO“ (Wohn- und Logistik-Außenposten) vor, die in Kürze gelauncht werden sollen. Für die weiteren Programme arbeitet TTTech bereits an der nächsten Generation dieser Produkte.
Vertical Treadmill Facility (VTF): Eröffnung der ersten ESA Ground Based Facility in Innsbruck
Am 29. August nahmen das Österreichische Weltraum Forum (ÖWF) und die European Space Agency, vertreten durch Österreichs Reserveastronautin Carmen Possnig, die erste ESA Ground Based Facility in Österreich in Betrieb: Mit dem Vertikal-Laufband steht nun eine europaweit einzigartige Testanlage in Innsbruck, die mit denen der NASA für Astronaut:innentrainings vergleichbar ist.
Beim Vertikal-Laufband wird eine Person mittels Seilzugsystem in Schwebe gehalten und mit einem Gurtsystem gegen ein vertikales Laufband gepresst, um verschiedene Schwerkraftverhältnisse zu simulieren. Dabei können Forschungsteams etwa die Gang- und Ermüdungsmuster von Astronaut:innen unter Mond- oder Marsbedingungen untersuchen, was für zukünftige astronautische Missionen enorm wichtig ist, denn eines der größten Probleme bei langandauernden Raumflügen ist die physische Dekonditionierung des Körpers, die sich meist als Verlust von Knochen- und Muskelmasse äußert. Andere physiologische Veränderungen und Veränderungen der Bewegungsmuster, wie z. B. des Gangs, hängen mit der Schwerkraft z. B. auf dem Mond, dem Mars oder Asteroiden zusammen.
Deshalb reproduziert das „Subject Loading System“ die Trainings- und Bewegungsbedingungen bei Schwerelosigkeit und Teilgravitation, wie sie an Bord der Internationalen Raumstation (ISS) oder auf Planeten herrschen können, um die menschliche Physiologie zu untersuchen und die Trainingsprogramme anzupassen. „Indem wir die Bedingungen im Weltraum, auf dem Mond oder auf dem Mars simulieren können, erweitern wir unser Wissen über die Auswirkungen von Langzeitraumflügen auf den menschlichen Körper und können wirksame Gegenmaßnahmen entwickeln“, erläutert ÖWF-Direktor Gernot Grömer.
Bei Verwendung auf der Erdoberfläche, also im Gravitationsfeld der Erde, muss die Versuchsperson während einer Geh- oder Laufübung an einer VTF aufgehängt werden. Die Schwebekraft gleicht die Schwerkraft der Körpersegmente aus, die parallel zur Fortbewegungsfläche und nicht senkrecht dazu wirkt wie bei der Fortbewegung auf einer horizontalen Fläche. Ein „Subject Loading System“ kann ebenfalls integriert werden, um die auf den Körper wirkende Schwerkraft teilweise oder ganz zu ersetzen. Die simulierte Schwerkraft wirkt somit senkrecht auf die Fortbewegungsfläche.
Eintritt in neue Sphären: Wiener Neustadt bekommt erstes ESA Lab Österreichs
Der 12. September 2024 war ein historischer Tag für Wiener Neustadt: Als erster Standort Österreichs wird die Stadt ein offizielles „ESA Laboratory“ der europäischen Raumfahrtbehörde beheimaten. In einem feierlichen Akt unterzeichneten ESA-Generaldirektor Josef Aschbacher, Geschäftsführer der Fachhochschule Wiener Neustadt, Peter Erlacher, und Leiter der FOTEC, Helmut Loibl, die entsprechende Vereinbarung, die den Startschuss für eine große Zukunft in der Raumfahrttechnik in Wiener Neustadt einläutet.
Der Raumfahrtsektor erlebt weltweit eine beispiellose Entwicklungsdynamik – Tag für Tag werden neue Technologien, Missionsszenarien und innovative Ideen vorgestellt. In dieser rasanten Umgebung ist es für alle Akteure entscheidend, ihre Kompetenzen zu bündeln und sich auf zukunftsweisende Themen zu konzentrieren. Genau aus diesem Grund wurde 2016 das Programm „ESA Lab“ ins Leben gerufen. Sein Ziel ist es, Organisationen zu vereinen, die nicht nur Expertinnen und Experten in ihren Bereichen beschäftigen, sondern auch als inspirierende Kraft in ihren Regionen wirken und die europäische Identität im Raumfahrtsektor stärken.
„Ich freue mich über die Eröffnung des ESA Lab in Österreich, die einen wichtigen Schritt zu einer noch engeren Partnerschaft zwischen der ESA und der akademischen Community in Österreich darstellt, insbesondere im Bereich der Mikrosatelliten. Diese Partnerschaft wird neue Gelegenheiten zur Entwicklung von Talenten bieten, die für das Wachstum des europäischen New-Space-Sektors notwendig sind, Talente, die essenziell für die Zukunft der ESA sind. Mit der Unterstützung von Österreich ist die ESA bereit, neue Grenzbereiche zu erkunden und visionäre Ideen in Realität umzusetzen“, so ESA-Chef Aschbacher.
Nur sehr wenige Institutionen erfüllen die hohen Anforderungen, um den prestigeträchtigen Titel eines ESA Lab zu tragen. In drei zentralen Forschungsbereichen soll in Wiener Neustadt die Entwicklung für ESA-Projekte vorangetrieben werden. „In der Entwicklung und Anwendung von Nano- und Mikrosatelliten, Antriebssystemen für diese Satellitenklassen und der Charakterisierung und Testung von Space-Hardware wird der Stützpunkt Wiener Neustadt federführend für die ESA forschen“, kündigt FHWN-Geschäftsführer Peter Erlacher an.
Diese spannenden Forschungsthemen sind zentrale Elemente in vielen Missionsplanungen und sollen in enger Zusammenarbeit mit der ESA weiterentwickelt werden. Dank beträchtlicher Expertise und modernster Entwicklungs- und Testanlagen, aufgebaut durch die FOTEC und die Fachhochschule Wiener Neustadt mit Unterstützung von Bund, Land Niederösterreich und im Auftrag der ESA, ist Wiener Neustadt bestens positioniert, um in diesen Bereichen führend zu sein. Ein weiterer Schwerpunkt des ESA Lab liegt in der Ausbildung zukünftiger Fachkräfte. Die Fachhochschule Wiener Neustadt legt großen Wert auf die Ausbildung von Studierenden in Hochtechnologiebereichen wie der Luft- und Raumfahrt. Die positive Entwicklung des Master-Studiengangs Aerospace Engineering, der seit 2012 angeboten wird, wird durch das ESA_Lab@UAS WN & FOTEC erneut unterstützt.
Montanuniversität Leoben bringt Innovation ins All: Spezielle Beschichtungen auf der ISS im Test
Ein bedeutender Schritt für die Weltraumforschung und die Montanuniversität Leoben: Nach langen Vorbereitungsarbeiten sind hoch entwickelte Dünnfilmbeschichtungen aus Leoben Anfang November auf der Internationalen Raumstation (ISS) eingetroffen. Die innovativen Beschichtungen, die für künftige Weltraumanwendungen entwickelt wurden, sind Teil eines internationalen Forschungsprojekts im Rahmen des European Materials-Aging(EMA)-Programms, gefördert durch die ESA.
Die von Megan Cordill (Erich Schmid Institut für Materialwissenschaft der Österreichischen Akademie der Wissenschaften) und Christian Mitterer (Department Werkstoffwissenschaft, Montanuniversität Leoben) entwickelten Proben wurden als Teil der 31. SpaceX-Resupply-Mission zur ISS gebracht. In den folgenden Tagen wurden die Proben auf der EMA-Plattform des Bartolomeo-Moduls, das sich außerhalb der ISS befindet, installiert. Hier werden sie über mindestens sechs Monate hinweg den extremen Bedingungen des Weltraums standhalten müssen.
Die winzigen, aber leistungsfähigen, 20 Millimeter großen beschichteten Proben werden auf ihre Tauglichkeit als flexible optische Solarreflektoren und Mehrschichtisolator-Folien getestet. Diese auf flexible Polymerfolien aufgebrachten Beschichtungen kombinieren transparente Schutzschichten mit hochreflektierenden Metallfilmen. Die Proben wurden bereits unter irdischen Bedingungen umfassend getestet, und nun erwartet das Team der Montanuniversität und des Erich Schmid Instituts mit Spannung, wie sich die Materialien in der rauen Weltraumumgebung bewähren – einer Umgebung, die durch Strahlung, Vakuum, extreme Temperaturen und sogar Weltraummüll gekennzeichnet ist.
„Wir setzen Dünnschichtmaterialien gezielt Atom für Atom zusammen und entwerfen damit Materialdesigns auf der atomaren Skala. Mit den erzielbaren Eigenschaften halten unsere Materialien den extremen Weltraumbedingungen besser stand und ermöglichen neue Anwendungen“, erklärt Mitterer. Damit könnten eines Tages empfindliche Nutzlasten von Satelliten geschützt und dank des geringen Gewichts wertvolle Ressourcen eingespart werden. (BO)