Technologieentwicklung in Schwerelosigkeit Erfolgreicher Flug der DLR-Höhenforschungsrakete Mapheus-17

Die DLR-Höhenforschungsrakete Mapheus-17 ist mehr als 360 Kilogramm Nutzlast auf knapp unter 300 Kilometer Höhe gestartet und ermöglichte rund sieben Minuten Forschung bei nahezu Schwerelosigkeit. Standardisierte Module für Experimente ermöglichen den einfachen und kostengünstigen Zugang zu Forschung in Schwerelosigkeit.

Am 1. Oktober 2026 um 08:51 Uhr ist die Höhenforschungsrakete Mapheus-17 des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) vom Esrange Space Center des schwedischen Raumfahrtunternehmens SSC Space abgehoben. Die fast zwölf Meter lange Rakete mit einem Startgewicht von 2,3 Tonnen flog rund sieben Minuten über der nordschwedischen Tundra. Sie transportierte dabei mehr als 360 Kilogramm Nutzlast und erreichte eine maximale Höhe von knapp unter 300 Kilometern.

Für den Antrieb kamen zwei Raketenmotoren zum Einsatz: Die gemeinsam von DLR und Bayern-Chemie entwickelte Red Kite als untere Stufe und eine Improved Malemute als obere Stufe. Nach dem Abtrennen der Antriebsstufen setzte die Nutzlast an der Spitze der Rakete ihren Flug auf einer parabelförmigen Bahn fort. Während des freien Falls zurück zur Erde herrschten für die zahlreichen wissenschaftlichen und technologischen Experimente rund sieben Minuten lang Bedingungen nahezu wie in Schwerelosigkeit. Ein Fallschirmsystem bremste die Nutzlast in der letzten Phase ihres Falls ab. Sie landete sicher im dafür vorgesehenen Gebiet und wurde anschliessend per Hubschrauber geborgen.

Bildergalerie

Bildergalerie mit 8 Bildern

Space Innovation Cup

Ideen zur Steuerung von Drohnen per Satellit gesucht

Regelmässige Flüge: Von der Momentaufnahme zur Versuchsreihe

Ein wichtiges Merkmal des Mapheus-Programms ist seine Regelmässigkeit. Seit 2009 finden die Flüge in der Regel jährlich statt. So können die Forscher ihre Experimente nicht nur einmalig für mehrere Minuten in Schwerelosigkeit testen, sondern haben die Möglichkeit, sie weiterzuentwickeln und erneut zu fliegen. Die so gewonnenen Erkenntnisse können dann miteinander verglichen werden. «Denn nur so lassen sich Forschungsfragen systematisch beantworten und Technologien in schnellen Entwicklungszyklen weiter vorantreiben. Mit dem Höhenforschungsprogramm Mapheus bietet das DLR einen regelmässigen und niederschwelligen Zugang zur Forschung in Schwerelosigkeit», sagt Programmleiter Prof. Thomas Voigtmann vom DLR-Institut für Frontier Materials auf der Erde und im Weltraum.

An Bord von Mapheus-17 war zum Beispiel erneut das DLR-Experiment Artec (Aerogel Technology for Cast alloys, Aerogel-Technologie für Gusslegierungen). Es untersucht, wie metallische Legierungen in Schwerelosigkeit erstarren. Dazu werden kurz vor dem Start die Materialproben in fünf miniaturisierten Spezialöfen unter Vakuumbedingungen geschmolzen und flüssig gehalten. Sobald im Flug die Schwerelosigkeit einsetzt, kühlen die Proben ab und erstarren. Ohne den Einfluss der Schwerkraft lassen sich die grundlegenden Prozesse, die beim Erstarren des Materials ablaufen, genauer beobachten. Diese Prozesse beeinflussen die innere Struktur des Materials und damit seine mechanischen Eigenschaften entscheidend.

Experiment Ichiban

Roboter kommunizieren erstmals im All

Für Wirtschaft und Forschungsnachwuchs: erleichterte Forschung in Schwerelosigkeit

Ein zweiter Vorteil des Mapheus-Programms ist die Möglichkeit, bis zu 16 kleinere und kompakte Experimente mitzunehmen. Dafür hat das DLR die beiden Mosaic-Module (Micro-Experiments On Sounding Rockets As Insert Cubes, Mikroexperimente auf Höhenforschungsraketen als Einbauwürfel) entwickelt. Sie verfügen über standardisierte mechanische, elektrische und digitale Schnittstellen. So können die Experimente vergleichsweise schnell in die Nutzlast der Rakete eingebaut werden. Wie bei Kleinsatelliten ist das Grundformat ein Würfel mit einer Kantenlänge von zehn Zentimetern. Für etwas grössere Experimente können auch mehrere solcher Würfel kombiniert werden.

Dr. Anke Pagels-Kerp, Bereichsvorständin Raumfahrt des DLR berichtet: «Die Mapheus-Höhenforschungsraketen sind mehr als ein fliegendes Labor: Das Programm entwickelt sich zu einer flexiblen Testplattform für Technologien, die später auf Satelliten oder orbitalen Forschungsstationen eingesetzt werden können. Gleichzeitig öffnen wir das Mapheus-Programm auch stärker für die Wirtschaft. So ermöglichen wir Unternehmen einen schnellen, etablierten und vergleichsweise kostengünstigen Zugang zu Experimenten in Schwerelosigkeit.»

Erdbeobachtungsmission Tandem-X

Fussball Euro: Scharfer Radarblick auf die Stadien

An Bord von Mapheus-17 waren insgesamt zehn solcher kleinen, standardisierten Experimente in den Modulen Mosaic 1 und Mosaic 2. Zu den DLR-Experimenten gehörte beispielsweise Vesicolos: Dabei handelt es sich um ein miniaturisiertes Mikroskop, mit dem sich Zellen, Biofilme oder Membranstrukturen unter Weltraumbedingungen untersuchen lassen. Der Flug mit der Mapheus-Rakete ist ein wichtiger Schritt, um das Experiment gezielt für den Einsatz auf einer orbitalen Raumstation weiterzuentwickeln.

Ein weiteres DLR-Experiment war «TEGonaut». Es untersucht, inwieweit sich thermoelektrische Generatoren (TEG) nutzen lassen, um Sensoren und Nutzlasten mit Strom zu versorgen. Dazu waren mehrere miniaturisierte TEG-Module an Bord der Forschungsrakete. Grob vereinfacht nutzen solche Generatoren vorhandene Wärme und wandeln sie in elektrische Energie um. Das kann insbesondere für Raumfahrtanwendungen von Vorteil sein: Denn TEG kommen ohne bewegliche Teile aus und können auch unter extremen Bedingungen kleinere Mengen elektrischer Energie bereitstellen.

Vier weitere kompakte Experimente stammten von Nachwuchsteams: Teilnehmende der Initiative «Jugend hackt» konnten ebenso wie Schülerinnen und Schüler gemeinsam mit den DLR_School_Labs an den DLR-Standorten Köln und Oberpfaffenhofen eigene Versuche entwickeln und für einige Minuten in die Schwerelosigkeit schicken. Die jungen Talente untersuchten zum Beispiel, wie sich Flüssigkeiten in Schwerelosigkeit verhalten und entwickelten eigene Messplattformen auf Basis von Kleinstcomputern und zahlreichen Sensoren. Eine Schulgruppe des Otto-Hahn-Gymnasiums in Bensberg bei Köln konnte mit Unterstützung zahlreicher Förderer die Startvorbereitungen vor Ort in Nordschweden mitverfolgen. Ausserdem erprobte das DLR während des Raketenflugs neue Verfahren zur Übertragung grosser Datenmengen, zur Verarbeitung von GPS-Signalen sowie neue Flugrechner – darunter Systeme des schottischen Start-ups Aurora Avionics.

Testflug erprobt Verfahren für Emissionsmessungen

Im Rahmen des Flugs von Mapheus-17 testete das DLR ausserdem erstmals, ob und wie sich die Abgase von Raketen wissenschaftlich erfassen und messen lassen. Dazu flog das DLR-Forschungsflugzeug Falcon 20E wenige Minuten nach dem Start der Höhenforschungsrakete in den dafür von der Flugsicherung wieder freigegebenen Luftraum. Für die Messungen kreiste das mit umfangreicher Mess- und Sensortechnik ausgerüstete Spezialflugzeug etwa eine Stunde in Höhen zwischen zwei und sechs Kilometern. Die besondere Herausforderung war dabei, mit dem Forschungsflugzeug möglichst gezielt in die Abgasfahne der Forschungsrakete zu fliegen, die sich mit der Zeit ausbreitet und verdünnt. Vor und während des Flugs standen die Piloten deshalb in engem Kontakt mit den Teams von Mapheus-17, SSC Space und der Flugsicherung.

«Unser Ziel war es, zu zeigen, dass solche Messungen möglich sind und wie man dabei am besten vorgeht. Angesichts der rasant steigenden Zahl an Raketenstarts, vor allem für den Aufbau sogenannter Megakonstellationen aus mehreren hundert bis zehntausenden kleinen Satelliten, rücken die möglichen Auswirkungen dieser Starts auf die Atmosphäre stärker in den Fokus», sagt Anke Pagels-Kerp. «Im DLR verfügen wir über einzigartige Möglichkeiten, zuverlässige empirische Daten zu sammeln, um mögliche Auswirkungen auf die Atmosphäre frühzeitig zu untersuchen und technologische Lösungen zu entwickeln, zum Beispiel im Bereich umwelt- und klimaverträglicher Raketentreibstoffe.»

Im Rahmen des Projekts Firewall (Facilitate Inquiry of Rocket Emission impact With Atmosphere Lower Layers, Unterstützung der Untersuchung der Auswirkungen von Raketenemissionen auf die unteren Schichten der Atmosphäre) der Europäischen Weltraumorganisation ESA wurde eine Vorstudie zu diesen Messungen durchgeführt. Der nun erfolgte Versuchsflug wurde vom DLR finanziert und umgesetzt.

(ID:50975170)