Auf Entdeckungsreise im Universum

Im Vordergrund eine Raumsonde im Weltall, im Hintergrund die Welt.
Als Astronaut ins All fliegen, davon träumen viele. Den weitaus größten Teil derjenigen, die beruflich mit dem Weltraum zu tun haben, machen allerdings Wissenschaftler aus, die von der Erde aus forschen.
Foto: ESA/NASA

Forschen im und für das Weltall

Auf Entdeckungsreise im Universum

Unendliche Weiten, unendlich viele Phänomene, die es zu entdecken gilt: Das Weltall fasziniert seit Menschengedenken. Deutsche Wissenschaftler unterschiedlicher Fachrichtungen forschen fürs und in seltenen Fällen gar im Weltall.

Drei, zwei eins … mit zittriger Hand drückt der Student den Startknopf und die Rakete schießt in den Himmel. Die Gruppe Studierender der Technischen Universität (TU) Berlin steht im schwedischen Raumfahrtzentrum und jubelt – es ist geglückt! „Das war ein unbeschreiblich tolles Gefühl“, erinnert sich Francesca Heeg an diese prägenden Momente im Oktober 2015.

Die damalige Masterstudentin der Luft- und Raumfahrttechnik hatte mit ihren Kommilitonen über Monate hinweg an der zweieinhalb Meter hohen Rakete getüftelt, die im Flug Daten über Beschleunigung, Geschwindigkeit und Flughöhe ermittelte. Sie waren damit Teil des Projekts „Studentische Experimental-Raketen“, kurz Stern, organisiert vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR). Beruflich schloss sich nun der Kreis: Seit Juni 2017, nach ihrem Masterabschluss, ist Francesca Heeg als wissenschaftliche Mitarbeiterin am Institut für Raumfahrtsysteme der TU Braunschweig tätig – und nun als Projektleiterin für das dortige Stern-Team verantwortlich.

Großen Spaß am Experimentieren

Ein Porträt-Foto von Francesca Heeg.

Francesca Heeg

Foto: Marko Drechsel

Die 27-Jährige behält hierfür den Überblick über anstehende Aufgaben, das Budget sowie den Zeitplan. Außerdem teilt sie die Arbeitskräfte ein. Für Letzteres „muss ich die sonst sehr eigenständig arbeitenden Studierenden auch mal motivieren und an die Zeitvorgaben erinnern“, erzählt sie. Ebenso gehören die Kommunikation mit dem DLR und das Organisieren von Triebwerktests am DLR-Standort in Trauen bei Münster zu ihren Aufgaben.

Neben dem Projektmanagement ist sie bei wissenschaftlichen Fragen Ansprechpartnerin, insbesondere, wenn es um das Entwickeln und Testen des Antriebs geht: „Schon für meine Masterarbeit forschte ich im Auftrag des DLR Bremen an Flüssigkeitsantrieben. Ich testete Edelstahlsiebe, die verhindern, dass Gas in die Tankleitung gerät. Experimente durchzuführen und die Daten wissenschaftlich auszuwerten, hat mir großen Spaß gemacht – und meinen Wunsch zementiert, in die Raumfahrtforschung zu gehen“, sagt Francesca Heeg.

Projektarbeit und Promotion

Am Institut für Raumfahrtsysteme der TU Braunschweig betreut die Berufseinsteigerin neben dem Stern-Team auch Studierende bei ihren Abschluss- und Projektarbeiten und kümmert sich um das Qualitätsmanagement des Instituts. Sie hilft zudem dabei, neue Projekte an Land zu ziehen und Forschungsgelder einzuwerben.

Und nicht zuletzt strebt die Raumfahrtexpertin eine Promotion an, die sie am Institut absolvieren wird. Sie möchte experimentell erforschen, wie Hybridantriebe optimiert werden können, also solche, die einen festen und einen flüssigen Treibstoff verbrennen. „Im Frühjahr 2020 soll die Rakete der Braunschweiger Studierenden in Schweden starten“, erklärt Francesca Heeg. „Bis dahin gibt es für mich als wissenschaftliche Mitarbeiterin und Promovendin also viel zu tun.“

Höchste Ansprüche an Raumfahrer

Ein Porträt-Foto von Dr. Irena Bido.

Dr. Irena Bido

Foto: privat

Denkt man an einen Beruf, der mit dem Weltall zu tun hat, lautet die erste Antwort vermutlich immer Astronaut – ein Kindheitstraum, der ebenso weit entfernt scheint wie die Sterne am Himmel. Tatsächlich gibt es derzeit nur zwei aktive deutsche Raumfahrer: Hans Schlegel und Alexander Gerst. Wer für Weltraumorganisationen wie die europäische ESA ins All möchte, muss ein sehr feinmaschiges Auswahlverfahren durchlaufen (Mehr dazu erfährst du im Interview mit dem angehenden Astronauten Matthias Maurer „Die Zukunft der Raumfahrt mitgestalten“). Das liegt nicht nur an den wenigen Plätzen in der Sojus-Kapsel, wie Dr. Irena Bido von der Deutschen Gesellschaft für Luft- und Raumfahrt Lilienthal-Oberth (DGLR) erklärt: „Ins Weltall zu reisen und in einer Raumstation zu leben, ist psychisch enorm stressig. Auch das Immunsystem, die Knochen und Muskeln leiden unter der Belastung.“ Astronauten müssen daher mental und körperlich fit sein.

Hinzu kommt die fachliche Eignung. Denn fliegt Alexander Gerst im Juni 2018 auf seine zweite Mission zur ISS, wird er wieder eine Vielzahl an Experimenten aus Bereichen wie Biologie, Humanmedizin, Materialwissenschaften oder Physik durchführen. „Dazu zählt etwa die Untersuchung zum Verhalten von komplexem Plasma oder auch von granularen Medien in der Schwerelosigkeit. Letzteres zum Beispiel ist wichtig für Prozesse, wie sie bei großen Volumina von Getreide oder Kunststoff ablaufen“, nennt Irena Bido Beispiele. Alexander Gerst ist studierter und promovierte Geophysiker, muss sich aber dementsprechend schnell in andere Themen einarbeiten können.

Wissenschaft oder Industrie?

Den weitaus größeren Teil der Berufstätigen in der Raumfahrtforschung machen Wissenschaftler aus, die von der Erde aus arbeiten. „Derzeit arbeiten in diesem Bereich in Deutschland etwa 8.900 Menschen. Davon sind 5.400 in größeren Industriebetrieben tätig und rund 900 in kleineren und mittelständischen Unternehmen“, sagt Irena Bido von der DGLR. Zu den Branchengrößen zählen etwa Airbus, Bosch SatCom oder Carl Zeiss.

Weltraumforschung wird in Deutschland zudem hauptsächlich im Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) sowie an den deutschen Standorten der Europäischen Weltraumorganisation ESA betrieben, außerdem an Hochschulen wie der RWTH Aachen, der TU Berlin oder der Universität Stuttgart. Innovationen und Know-how werden eingesetzt in der Erdbeobachtung und der Klimaforschung, für neue Materialien, in den Bereichen Energietechnik oder Maschinenbau, aber auch in der Medizintechnik oder der Pharmazie.

Expertise verschiedener Fachbereiche

Ungeachtet des Arbeitgebers sind Wissenschaftler unterschiedlicher Fachbereiche gefragt. Naheliegend klingt und ist die Luft- und Raumfahrttechnik, eine Spezialisierung der Ingenieurwissenschaften. Auch Ingenieure für Maschinenbau, Verkehrswesen, Materialwissenschaften, Elektrotechnik oder auch Wirtschaftsingenieure forschen für das Weltall. Sie konstruieren Satelliten, Roboter, Raumkapseln oder -stationen und statten sie mit allerlei Technologien aus, etwa Navigation, Antrieb oder Kommunikation. (Um Technologien für Satelliten dreht sich die Berufsreportage „Datenaustausch per Weltraumlaser“.)

Ein Porträt-Foto von Miriam Mund.

Miriam Mund

Foto: privat

Weitere Experten stammen aus den Naturwissenschaften, der Mathematik und der Informatik. „Hierzu zählen zum Beispiel Physiker oder spezieller Astrophysiker, Geowissenschaftler und Meteorologen“, erklärt Miriam Mund, Berufsberaterin bei der Agentur für Arbeit Stuttgart. Diese Forscher untersuchen die Galaxie, den Aufbau von Planeten und Sternen und stellen insbesondere rechnerische Modelle und Theorien auf über die Entstehung von Materie, Raum und Zeit. (Mehr über die Karriere einer Geophysikerin erfährst du in „Ein Jahr leben wie auf dem Mars“.)

In Laboren und Produktionen kommen zudem Absolventen mehrerer Ausbildungsberufe zum Einsatz: „Mögliche schulische Ausbildungen sind die zum physikalisch-technischen Assistenten oder zum technischen Assistenten für Metallografie und Werkstoffkunde. Bei den dualen Ausbildungen kommen die zum Physiklaboranten, Werkstoffprüfer, Fluggerätelektroniker oder auch Industriemechaniker infrage“, zählt die Berufsberaterin auf.

Schnell viel Neues lernen können

Grundsätzlich sollten Abiturienten, die später gerne im und fürs Weltall forschen möchten, „technisches, mathematisches und physikalisches Verständnis und Interesse haben“, betont Irena Bido. „Außerdem handelt es sich hier um ein sehr dynamisches Feld: Man muss im Beruf schnell viele neue Dinge lernen können.“ (Um das schnelle Einlernen und Tüfteln für ein internationales Projekt geht es in „Garten Eden für ferne Planeten“.) Ein Muss ist auch das Beherrschen der Wissenschaftssprache Englisch.

Gerade die Forschung an Instituten und Hochschulen hängt häufig von Geldern ab, die nur für eine gewisse Projektlaufzeit gelten. Die Folge: „Befristete Verträge sind gang und gäbe. Da nicht jeder Professor werden kann, wechseln viele junge Wissenschaftler nach ein paar Jahren in die freie Wirtschaft“, sagt die DGLR-Expertin. Dort sei auch die Bezahlung üppiger und deutsche Firmen jedweder Größe „sind permanent auf der Suche nach Fachleuten für Raumfahrt“, versichert sie. „Eine Promotion ist – wie üblich im Bereich Forschung und Entwicklung – der Standard“, fügt Berufsberaterin Miriam Mund an.

 

Info

BERUFENET

Das Netzwerk für Berufe der Bundesagentur für Arbeit mit über 3.000 aktuellen Berufsbeschreibungen in Text und Bild. (Suchwort z.B. Raumfahrt)
www.berufenet.arbeitsagentur.de

JOBBÖRSE der Bundesagentur für Arbeit

http://www.jobboerse.arbeitsagentur.de

studienwahl.de

Infoportal der Stiftung für Hochschulzulassung in Kooperation mit der Bundesagentur für Arbeit. Hier kannst du im „finder“ nach Studiengängen in ganz Deutschland suchen. (Suchwort z.B. Raumfahrt)
www.studienwahl.de

Zentrale Auslands- und Fachvermittlung (ZAV)

Informationen rund um Ausbildung, Studium, Praktikum und Arbeiten im Ausland; in erster Linie auf Europa bezogen, aber auch außereuropäisches Ausland
www.ba-auslandsvermittlung.de

Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)

Informationen zu Bildung und Forschung in Deutschland
www.bmbf.de

Deutsche Forschungsgemeinschaft

Zentrale Selbstverwaltungsorganisation der Wissenschaft in Deutschland
www.dfg.de

Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)

Forschungszentrum der Bundesrepublik Deutschland für Luft- und Raumfahrt sowie Energietechnik, Verkehr und Sicherheit mit Hauptsitz in Köln
www.dlr.de

Projekt „Studentische Experimental-Raketen“ des DLR, kurz Stern

www.dlr.de/rd/desktopdefault.aspx/tabid-6978/11527_read-26906/

Deutsche Gesellschaft für Luft- und Raumfahrt Lilienthal-Oberth

Forum für Menschen, die sich beruflich oder privat mit der Luft- und Raumfahrt beschäftigen

www.dglr.de

Bundesverband der Deutschen Luft- und Raumfahrtindustrie

www.bdli.de

European Space Agency

Europäische Weltraumorganisation mit Sitz in Paris
www.esa.int

 

Wissenschaftlicher Mitarbeiter am DLR

Garten Eden für ferne Planeten

Menschen leben in Kolonien auf dem Mond oder Mars, versorgt durch selbst angebautes Obst und Gemüse. Zukunftsmusik? Nur teilweise, denn der Wirtschaftsingenieur Conrad Zeidler (32) forscht derzeit mit anderen Wissenschaftlern des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) an einem Gewächshaus fürs Weltall – und verbrachte dafür zwei Monate in der Antarktis.

Ein Garten auf 13 Quadratmetern im Innern eines Schiffcontainers: Das ist – zusammen mit einem weiteren Container voller Technik – das Gewächshaus des Projekts EDEN ISS. Mit diesem in sich geschlossenen System wollen Forscher des DLR den Grundstein dafür legen, dass eines Tages Bewohner von Stationen auf fernen Planeten selbst Obst und Gemüse anbauen können. An dem 4,5 Millionen Euro teuren Projekt arbeiten 15 weitere Forschungsinstitute und Unis weltweit mit.

Alles unter Kontrolle


Ein Porträt-Foto von Conrad Zeidler.

Conrad Zeidler

Foto: DLR

 

Einer der DLR-Wissenschaftler im EDEN-ISS-Team ist Wirtschaftsingenieur Conrad Zeidler. „Ich bin für die IT zuständig und kümmere mich um das Kontrollsystem des Gewächshauses. Über Sensoren erfasst es Daten, etwa zu Temperatur oder Luftfeuchtigkeit, und per Kamerabilder lassen sich die Pflanzen überwachen. Die Daten müssen anschließend an unsere Experten in Europa und der ganzen Welt übertragen werden – auch das ist meine Aufgabe“, erklärt er. Die Steuerung der Subsysteme, die die Pflanzen mit allem Nötigen versorgen, liegt ebenfalls in der Verantwortung des 32-Jährigen.

Das Besondere am EDEN-ISS-Gewächshaus ist nämlich, dass Gurken, Tomaten, Erdbeeren und Co. ohne Sonnenlicht sowie ohne Wasser und Nährstoffe von außen gedeihen. „Die Wurzeln der Pflanzen stecken nicht in Erde oder Substrat, sondern hängen in der Luft – so spart man sich auf späteren Weltallmissionen viele Kilos an Material“, beschreibt Conrad Zeidler. Regelmäßig werden die Wurzeln mit einer Nährstofflösung besprüht und die Blätter mit rotem, blauem und weißem LED-Licht beleuchtet, täglich rund 16 bis 17 Stunden lang.

Mehr als nur frisches Essen

Die ersten Tests im DLR-Zentrum in Bremen brachten eine gute Ernte ein: „Geschmacklich gibt es keinen Unterschied zu Obst und Gemüse, das konventionell gewachsen ist. Ob unsere Pflanzen dieselbe Menge an Nährstoffen enthalten und welche Einstellungen unseres Systems für das Wachstum am besten sind, testen wir in der Antarktis“, sagt Conrad Zeidler.

Das ewige Eis eignet sich bestens als Mars- oder Mondanalogie: Es ist dort ähnlich unwirtlich, die wenigen Forscher können nicht auf Nachschub oder Hilfe von außen zählen. Außerdem sollen die dort gezüchteten Pflanzen nicht nur als Nahrungslieferant dienen: Geprüft wird auch, wie viel Kohlenstoffdioxid sie in Sauerstoff umwandeln und ob die Crew die Isolation besser erträgt, wenn sie sich um die Pflanzen kümmert und dauerhaft frisches Obst und Gemüse essen kann. Ein italienischer Wissenschaftler beschäftigt sich zudem damit, wie Pflanzen in der Schwerelosigkeit gedeihen können, zum Beispiel auf der internationalen Raumstation ISS.

Forschen am südlichsten Arbeitsplatz der Welt

Nach drei Jahren Projektplanung, Design, Bau und Tests konnte es losgehen. Conrad Zeidler kam Mitte Dezember in der Neumayer-Station 3 an, die vom Alfred-Wegener-Institut betrieben wird und in der im antarktischen Sommer bis zu 50 Wissenschaftler an verschiedenen Projekten forschen. „Nach zehntägiger Verspätung kamen auch unsere Container an. Der Wiederaufbau der Technik und das Ziehen der ersten Setzlinge klappten sehr gut“, erzählt der 32-Jährige freudig. Nur kleine Reparaturen waren nötig.

Jeden Morgen teilte sich das DLR-Team die Aufgaben des Tages ein. „Im Container, 400 Meter entfernt von der Neumayer-Station 3, bauten meine Kollegen und ich etwa die Systeme wieder auf, verlegten die Sensorkabel und testeten alles. Im Labor der Station richtete ich die Datenverbindung nach Deutschland ein. Sie ist vergleichsweise langsam, aber funktioniert“, erklärt der junge Forscher.

Hauptsächlich ging es um Arbeit, aber auch mehr: „Es war eine sehr spannende und aufregende Zeit. Da wir im antarktischen Sommer dort waren, hatte es zwischen minus 15 und null Grad, zudem schien oft die Sonne. Wir lernten viele Wissenschaftler kennen und konnten einige bei ihrer Arbeit begleiten, etwa zu einer Pinguinkolonie oder in eine Eishöhle. Nur etwa 4.000 Menschen reisen jährlich in die Antarktis und ich war einer von ihnen – dafür bin ich sehr dankbar.“

Offen für neue Aufgaben und Fachbereiche

Für seinen außergewöhnlichen Trip musste der studierte Wirtschaftsingenieur IT-Systemplaner, Pflanzenzüchter und Antarktisreisender werden – wie passt das zusammen? „All das hat tatsächlich nicht mehr viel mit meinem Studium zu tun. Allein in meiner Vertiefung Raumfahrttechnik beschäftigte ich mich mit der bemannten Raumfahrt und Habitaten“, bestätigt Conrad Zeidler. In seinem Diplomstudium des Wirtschaftsingenieurwesens spezialisierte er sich zunächst auf Maschinenbau, später auf Luft- und Raumfahrttechnik. So schaffte er die Grundlage für seine heutige Tätigkeit. Zudem erleichterten ihm ein Praktikum sowie seine Diplomarbeit am DLR den beruflichen Einstieg.

„Im DLR bin ich – unter anderem für das Projekt EDEN ISS – Teil der Abteilung ‚Systemanalyse Raumsegment‘, in der wir die Machbarkeit von Projekten, etwa für den Bau von Satelliten, rechnerisch prüfen. Für alle meine Aufgaben arbeite ich mich immer wieder in neue Themen ein und lerne von Kollegen“, betont er.

Unterstützung von Deutschland aus

Nach zwei Monaten im ewigen Eis kehrte Conrad Zeidler zurück nach Deutschland. Einer seiner Kollegen blieb in der Antarktis, um mehr als ein Jahr lang das EDEN-ISS-Projekt vor Ort zu betreuen. „Wir unterstützen ihn von hier aus, melden etwa, wenn eine Pflanze nicht gut aussieht oder es Probleme mit der Sensorik gibt“, berichtet er.

Kann das Projekt dank weiterer Forschungsgelder weitergeführt werden, reist Conrad Zeidler eventuell im Dezember noch einmal zur Neumayer-Station 3. Bis dahin entwickelt er zusammen mit seinen Kollegen das Gewächshaussystem weiter – und freut sich mit der Crew, wenn sie wieder frisches Obst und Gemüse „made in Antarctica“ ernten können.

 

Geophysikerin

Ein Jahr leben wie auf dem Mars

Was macht es mit dem Menschen, wenn er ohne schnellen Ausweg auf einem fernen Planeten und auf engem Raum mit einigen wenigen Kollegen wohnt und arbeitet? Die Geophysikerin Christiane Heinicke machte mit fünf weiteren Wissenschaftlern den Test in einer abgeschirmten Station auf Hawaii. Für abi>> berichtet sie von ihrer Zeit dort sowie ihrem neuen Projekt.

Die Marssimulation, an der ich teilgenommen habe, war eine psychologische Studie. Sie sollte bestimmen, welche Faktoren die Gruppendynamik auf zukünftigen Marsmissionen beeinflussen können. Fünf weitere Wissenschaftler und ich lebten dafür ein Jahr lang auf der Station HI-SEAS (Hawaii Space Exploration Analog and Simulation), die isoliert auf halber Höhe des Vulkans Mauna Loa auf Hawaii steht, inmitten von kargem, rötlich-grauem Lavagestein. Sie wird von der University of Hawaii betrieben und von der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA finanziert.

„Meine“ Simulation war die vierte und längste in einer Reihe von Simulationen. Als ich von dem Projekt hörte, fand ich die Herausforderung faszinierend – mit nur fünf anderen Leuten auf engem Raum leben, abgeschnitten vom Rest der Welt, auf uns allein gestellt. Ich bewarb mich, wurde angenommen und wohnte von August 2015 bis August 2016 in der Station. Zur Vorbereitung waren wir gemeinsam in den Rocky Mountains trekken und haben diverse Trainings zum Umgang mit Stress und Konflikten durchlaufen. Aber auch das beste Training macht aus einem Narzissten keinen Teamplayer. Dementsprechend wurde bei unserer Auswahl neben der fachlichen Qualifikation auch auf die psychologische Eignung geachtet.

Wasser aus Lavagestein gewinnen

Ein Porträt-Foto von Christiane Heinicke.

Christiane Heinicke

Foto: Verseux

In der Station habe ich als Chief Scientific Officer die Experimente und wissenschaftlichen Projekte der Crew sowie der Studienleiter koordiniert. Die meiste Zeit verbrachte ich aber mit eigenen Projekten, etwa mit der Gewinnung von Wasser aus trockenem Lavagestein. Das Gestein des Mauna Loa ist vergleichbar mit dem auf dem Mars, sowohl was den Wassergehalt als auch die chemische Zusammensetzung betrifft. In den Projekten meiner Kollegen, die ich gelegentlich unterstützte, ging es unter anderem um Geologie und Fernerkundung, unseren Wasserverbrauch, unser Schlafverhalten sowie Probleme, die mit Pflanzenwachstum auf Marsboden zusammenhängen.

Jeder lebte im Wesentlichen nach seinem eigenen Zeitplan. Die einzigen vorgegebenen Strukturen waren die Fragebögen und Experimente, die wir zu bestimmten Zeiten durchführen mussten, das tägliche Abendessen sowie die gemeinsame Vorbereitung der wöchentlichen Außeneinsätze, für die wir mit Raumanzügen ausgestattet raus auf die Lavafelder gingen. Außerdem war unser Tagesablauf stark von der Sonne beeinflusst: Wir bezogen unseren Strom aus Solarpaneelen und konnten elektrische Geräte daher vor allem tagsüber betreiben.

Not macht erfinderisch

Sechs Menschen für lange Zeit auf so engem Raum – das führt zwangsläufig zu Konflikten. Auch scheinbar banale Dinge können zu Frustration führen, etwa Kaffeetassen, die ständig im Weg herumstehen. Unsere Herausforderung war daher, auch solche Kleinigkeiten früh zur Sprache zu bringen, bevor sie eskalieren konnten.

Außerdem hatten wir diverse technische Probleme, die wir meist gemeinschaftlich lösten, da jeder von uns unterschiedliche Erfahrungen einbringen konnte. Durch unsere stark eingeschränkten Ressourcen mussten wir selbst für einfache Reparaturen erst mehrere kleine Probleme lösen. Als einmal unsere Toiletten kaputt gingen, bauten wir übergangsweise eine Destille, um unseren Urin zu entsorgen. Für den Bau hatten wir zwar ausreichend Material, aber keine geeignete Werkstatt. Soll heißen: Wenn man nicht zum nächstgelegenen Baumarkt fahren kann, muss man sein Werkzeug auch mal selbst herstellen.

Halb Physikerin, halb Ingenieurin

Es war eine Menge Zufall im Spiel, dass ich überhaupt auf der Station HI-SEAS gelandet bin. In der Schule fand ich Physik spannend und entschied mich daher nach dem Abitur, an der Technischen Universität Ilmenau im Bachelor „Technische Physik“ zu studieren. Anschließend wechselte ich für den Master in Geophysik nach Uppsala in Schweden. Das blieb nicht meine einzige Auslandserfahrung: Meine Masterarbeit über Strömungen im Erdmantel verfasste ich an der Eidgenössischen Technischen Hochschule (ETH) Zürich; zuvor verbrachte ich ein Semester am Massachusetts Institute of Technology in den USA, wo ich Experimente zu Luftströmungen durchgeführt hatte.

Für meine Promotion kehrte ich nach Ilmenau zurück und habe mich an der Fakultät für Maschinenbau mit Magnetohydrodynamik beschäftigt. Bevor ich auf „dem Mars“ gelandet bin, machte ich einen Abstecher in die „Ice Mechanics Group“ der Aalto University in Finnland, die das Meereis erforscht.

Dank meines Studiums bin ich keine reine Physikerin, sondern auch halbe Ingenieurin. Außerdem faszinieren mich Orte, die bisher gar nicht oder nur sehr oberflächlich erkundet sind, etwa große Teile der Arktis, die Tiefsee – oder eben fremde Planeten.

Habitat für Mond oder Mars entwerfen

Nach der Marssimulation habe ich eine Zeitlang freiberuflich gearbeitet und reiste viel. Seit Oktober 2017 bin ich als wissenschaftliche Mitarbeiterin am Zentrum für angewandte Raumfahrttechnologie und Mikrogravitation (ZARM) der Universität Bremen tätig. Hier arbeite ich an meinem Projekt MaMBA, kurz für „Moon and Mars Base Analog“. Ziel ist es, ein Habitat zu entwerfen und zu bauen, welches als Lebens- und Arbeitsraum auf dem Mond oder Mars eingesetzt werden kann.

 

Systemingenieur

Datenaustausch per Weltraumlaser

Mehr als 1.000 Satelliten umkreisen die Erde und sammeln ununterbrochen Informationen, etwa über die Atmosphäre, die Meere oder die Vegetation. Systemingenieur Matthias Düll (32) und seine Kollegen bei Tesat-Spacecom entwickeln Laser Terminals, die diese vielen Terabytes an Daten möglichst schnell zwischen den Satelliten übertragen und dann zur Erde weiterleiten – und das über Distanzen von bis zu 80.000 Kilometern.

Es ist ein wenig, wie wenn jemand aus dem Cockpit eines Flugzeugs eine Münze heraushält und ein anderer versucht, diese vom Boden aus mit einem Laserpointer zu treffen – so umschreibt Matthias Düll bildhaft, wie anspruchsvoll es ist, mit Satelliten per Laser zu kommunizieren. „Die technischen Anforderungen sind extrem hoch, dafür können schneller mehr Daten versendet werden – die Datenrate ist also höher – als bisher per Funk. Außerdem ist der Laserstrahl stör- und abhörsicher“, erklärt der 32-Jährige.

Für die Airbus-Tochter Tesat-Spacecom GmbH und Co.KG arbeitet er seit mehr als vier Jahren als Systemingenieur in diesem Bereich. Das Unternehmen nahe Stuttgart ist internationaler Technologieführer in der Laserkommunikation. Es stattet zum Beispiel das im Aufbau befindliche European Data Relay Satellite System (EDRS) aus, das von der europäischen Weltraumorganisation zur Erdbeobachtung betrieben wird. „Wir entwickeln am Rande des bisher Möglichen und bringen die Technologie voran. Das ist spannend und zugleich extrem herausfordernd – bei einer Frage kann man nämlich nicht mal schnell bei Wikipedia reinschauen“, betont der Ingenieur.

Kundig in vielen Disziplinen

Ein Porträt-Foto von Matthias Düll.

Matthias Düll

Foto: Ronny Geipel

Für das EDRS wird derzeit ein neuer Satellit gebaut, für den Tesat das sogenannte Laser Communication Terminal (LCT) liefert. Matthias Dülls derzeitige Hauptaufgabe ist es, dieses Projekt als technischer Verantwortlicher zu betreuen.

Der Beruf des Systemingenieurs ist äußerst anspruchsvoll: Er steht nicht nur im regen Austausch mit dem Kunden, sondern koordiniert auch die Arbeit aller beteiligten Fachabteilungen bei Tesat: „Ist der Projektvertrag abgeschlossen, geht es ins Detail. Dann bespreche ich mit den Maschinenbauingenieuren, wie groß das Gehäuse sein muss, mit den Chemikern, wie gewisse Teile verklebt werden, und mit den Informatikern, was die Software leisten soll. Es kann auch mal sein, dass ich selbst im Labor Tests durchführe oder mich ins Kleinste hineinfuchse.“ Gleichzeitig darf der 32-Jährige aber das große Ganze nicht aus dem Blick verlieren – beim Endprodukt muss schließlich alles ineinander greifen und funktionieren.

Für seine Arbeit unerlässlich ist Kommunikationsfreude in den jeweiligen Fachsprachen, auf Deutsch und Englisch sowie in Stresssituationen. Auch die gute Zusammenarbeit im vielseitigen, internationalen Team und eine schnelle Auffassungsgabe gehören zu den Anforderungen.

Ausbildung und Studium als ideale Grundlage

Über die Berufsorientierung an der Realschule entdeckte der damals 16-Jährige seine Faszination für die Elektrotechnik. Bei einem mittelständischen Unternehmen machte er nach der Mittleren Reife die Ausbildung zum Kommunikationselektroniker der Fachrichtung Funktechnik (seit 2003 Elektroniker/in für Geräte und Systeme). „Mich hat sehr interessiert, wie Daten drahtlos übertragen werden können. In meinem Ausbildungsbetrieb konnte ich zudem viele Abteilungen kennenlernen, was mir auch heute beruflich nützt“, erzählt er.

Noch während der Ausbildung holte Matthias Düll die Fachhochschulreife nach, um sich mit einem Studium weiter zu qualifizieren. Er entschied sich für den Bachelorstudiengang Nachrichtentechnik an der Hochschule Ulm, anschließend für den Masterstudiengang Elektrotechnik an der Universität Ulm. „Im Master wählte ich die Vertiefung Kommunikations- und Systemtechnik, wurde aber auch in Bereichen wie Regelungstechnik, Hardware-Systeme oder Sensorik ausgebildet“ – eine inhaltliche Breite, die ihn gut auf die interdisziplinäre Tätigkeit als Systemingenieur vorbereitet hat.

Technik für extreme Bedingungen

Direkt nach dem Studium gelang ihm der Berufseinstieg bei Tesat. „Es war für mich ein großer Anreiz, Technik zu entwickeln, die später im Weltraum zum Einsatz kommt. Solche Extrembedingungen hat man in kaum einem anderen Bereich“, sagt er.

Bereits am ersten EDRS-Satelliten mit einem LCT hatte Matthias Düll mitgearbeitet. Seine Themen damals waren die digitalen Aspekte der EDRS-Nutzlast, etwa die Schnittstellen zwischen den Laser Terminals und die digitale Datenverarbeitung wie Verschlüsselung und Fehlerkorrektur auf der Nutzlast. „Es war ein besonderes Erlebnis, das Projekt vom Papier her zu kennen, zu seiner Entwicklung beizutragen, erste Prototypen im Reinraum zu sehen und dann dabei zu sein, als unser LCT bei Airbus in Toulouse auf den mehr als fünf Tonnen schweren Satelliten montiert und getestet wurde. Als der erste Laserlink zum fliegenden Satelliten hergestellt wurde, war die Freude riesig“, erinnert sich der Systemingenieur.

Da Tesat zum Airbus-Konzern gehört, bieten sich dem 32-Jährigen viele Möglichkeiten für seine weitere Karriere: „Von Flugzeugen über Helikopter bis hin zu Satelliten, von der Forschung im Labor über die technische Entwicklung bis hin zum Projektmanagement: Innerhalb des Konzerns stehen mir etliche Wege offen.“

 

Matthias Maurer

Die Zukunft der Raumfahrt mitgestalten

Matthias Maurer wird als Astronaut der European Space Agency (ESA) ins Weltall fliegen. Mit welcher Mission und wohin genau, steht noch nicht fest, doch seit zehn Jahren bereitet er sich gezielt auf seinen Traum vor. Über seinen Weg zur ESA, seine dortige Ausbildung und die möglichen Missionen hat der 48-Jährige mit abi>> gesprochen.

abi>> Herr Maurer, 2008 bewarben Sie sich beim ESA-Astronautenprogramm. Was hat Sie als Ingenieur der Material- und Werkstoffwissenschaften dazu bewogen?

Matthias Maurer: Astronaut zu sein, ist ein einzigartiger Job. Er verbindet Forschung und Technologie, die sich am Rande des derzeit Machbaren bewegen, mit dem Arbeiten im internationalen Team. Und klar, reizvoll ist auch die gewisse Prise Abenteuer.

abi>> Wie lief das Auswahlverfahren ab?

Ein Porträt-Foto von Matthias Maurer.

Matthias Maurer

Foto: ESA

Matthias Maurer: Über ein Jahr hinweg wurde in einem sechsstufigen Verfahren die Zahl der Bewerber von 8.500 auf zehn heruntergeschraubt. Nach einer Online-Bewerbung fand in Hamburg ein Assessment-Center statt. Meine Kenntnisse in Englisch, Physik, Mathematik und technischer Mechanik wurden ebenso geprüft wie meine Fähigkeit zum Multitasking, mein Hör- und Sehvermögen und meine räumliche Vorstellung. Sehr wichtig ist zudem, unter Stress gut belastbar und psychisch stabil zu sein. Im nächsten Schritt lösten wir verschiedene Aufgaben in Sechserteams und wurden dabei beobachtet. Dann im medizinischen Test hat man uns im wahrsten Sinne auf Herz und Nieren geprüft. Und zum Schluss fanden Gespräche mit Managern, Astronauten, Personalverantwortlichen, Psychologen und mit dem Chef der ESA statt.
Ich schaffte es unter die letzten Zehn. Doch damals gab es nur sechs Plätze für die nächsten Missionen zur International Space Station (ISS) – ich kam auf die Warteliste.

abi>> Wie sind Sie damit umgegangen, so kurz vor dem Ziel nicht zum Zuge zu kommen?

Matthias Maurer: Das war natürlich erst mal eine große Enttäuschung. Aber wer ins Weltall möchte, muss am Ball bleiben. Ich habe deshalb gerne das Angebot der ESA angenommen, im Bodenkontrollzentrum zu arbeiten. Zwei Jahre lang war ich als europäischer Kommunikator tätig und als solcher die einzige Person, die in direktem Kontakt mit den ISS-Astronauten stand. Ich beobachtete sie vom Boden aus und unterstützte sie etwa bei wissenschaftlichen Experimenten oder wenn es ein Problem zu lösen galt.
Anschließend wechselte ich ins Management des ESA-Astronautenzentrums in Köln. Dort sollte ich dessen Weiterentwicklung vorantreiben, weg von der reinen Fokussierung auf die ISS. Diese fliegt im erdnahen Orbit, doch mittlerweile orientiert man sich für bemannte Missionen wieder tiefer in den Weltraum hinein. Wir bereiten das Astronautenzentrum daher für die Raumfahrt zum Mond vor. Außerdem arbeite ich intensiv an einer neuen Kooperation mit der chinesischen Raumfahrtbehörde. Seit 2012 lerne ich deshalb Chinesisch.

abi>> Dann war es aber doch soweit: Sie wurden 2015 zum Astronauten berufen. Wie läuft ihre Ausbildung ab?

Matthias Maurer: Nachdem ich nochmals die medizinischen Tests und Gespräche durchlaufen hatte, begann meine dreijährige Grundausbildung. Zum einen geht es um das Anhäufen von jeder Menge Wissen: Was ist die ESA? Welche Ziele verfolgt eine Raumfahrtmission? Wie funktioniert die Technik, wie bediene und repariere ich sie? Zum anderen erfolgt das praktische Training. Nirgendwo auf der Erde lassen sich alle Bedingungen im Weltall gleichzeitig simulieren, deshalb wird das Training in verschiedene Bausteine gesplittet: Im Astronautenzentrum Köln übten wir in einem zehn Meter tiefen Schwimmbecken an einer 1:1-Nachbildung des Columbus-Moduls der ISS, wie man im Raumanzug außen an der Raumstation Reparaturen ausführt. In Schweden absolvierten wir ein Überlebenstraining: Zwei Kollegen und ich mussten zwei Tage lang bei minus neun Grad ohne Zelt, ohne Schlafsack und ohne Essen klarkommen – das war hart. Im Rahmen der 21. NEEMO-Mission lebten wir zudem 16 Tage lang im Unterwasserlabor Aquarius, das in 20 Metern Tiefe zehn Kilometer vor der Küste Floridas liegt, und absolvierten täglich mehrstündige Außeneinsätze. Und bei einem Parabelflug erlebte ich 31 Mal für je 22 Sekunden Schwerelosigkeit und musste dabei praktische Aufgaben lösen.
Diese Trainings sind sehr spannend, aber auch extrem anstrengend. Doch sie sind existenziell, um später im Weltraum alle lebenswichtigen Handgriffe und Kenntnisse aus dem Effeff heraus abrufen zu können.
abi>> Und wann fliegen Sie tatsächlich ins All?
Matthias Maurer: Im Grunde warte ich nur noch auf den Anruf. Ich freue mich wahnsinnig auf den Flug – noch mehr, weil bald fünf Flugmöglichkeiten bestehen: In den vergangenen Jahren gab es für ESA-Astronauten nur einen Weg nach oben, nämlich mit der russischen Sojus-Rakete zur ISS. 2019/20 wird die US-amerikanische NASA zwei neue Raketen beziehungsweise Kapseln in den erdnahen Orbit schicken – zum ersten Mal in Zusammenarbeit mit Privatunternehmen, in diesem Fall Space-X und Boeing. 2023 soll voraussichtlich erstmals ein europäischer Raumfahrer auf die chinesische Raumstation reisen, wofür man zwei bis drei Jahre in China ausgebildet werden würde. Zudem plant die NASA, die sogenannte Orion-Kapsel in den Orbit des Mondes zu bringen. Ich habe das große Glück, für all diese hochspannenden Missionen infrage zu kommen.

abi>> Inwiefern Glück? Sie arbeiten ja seit Jahren sehr hart an Ihrer Ausbildung zum Astronauten.

Matthias Maurer: Das schon, doch man kann sich nicht einfach nur vornehmen, Astronaut zu werden. Unter den 8.500 Bewerbern damals waren sicher mehrere Hundert, die genauso geeignet gewesen wären wie ich – man muss auch zur richtigen Zeit am richtigen Ort sein und eine Portion Glück haben.
Doch ich möchte allen Abiturienten, die Interesse an der Forschung im Weltall haben, Folgendes ans Herz legen: Wir brauchen nicht nur Astronauten, sondern insbesondere engagierte, exzellente Ingenieure und Naturwissenschaftler. Denn der Großteil der Arbeit für jede dieser Missionen wird auf der Erde geleistet. Diese Nachwuchswissenschaftler können helfen, die Raumfahrt der Zukunft mitzugestalten!

abi>> Was fasziniert Sie persönlich an der Weltraumforschung?

Matthias Maurer: Seit es Menschen gibt, blicken sie zu den Sternen und fragen sich: Was ist da draußen? Wie ist alles entstanden? Ich finde es faszinierend, wie viele Informationen wir aus der Distanz ermitteln können. Gleichzeitig braucht es aber bemannte und unbemannte Raumfahrtmissionen. Zum Beispiel möchten wir anhand von Proben anderer Planeten herausfinden, wie sich unser Sonnensystem gebildet hat und wie auf Planeten Bedingungen entstehen, die Leben ermöglichen. Dadurch könnten wir gezielter nach ebensolchen Bedingungen im Weltall suchen – und so womöglich andere Lebensformen finden.

Info

Matthias Maurer (48) stammt aus St. Wendel im Saarland. Nach dem Abitur studierte er Werkstoff- und Materialwissenschaften an der Universität des Saarlandes sowie an Hochschulen in Leeds (England), Barcelona (Spanien) und Nancy (Frankreich). Nach einer halbjährigen Auszeit in Indien und Nepal promovierte er an der RWTH Aachen im Bereich Leichtbauwerkstoffe. Anschließend reiste er für ein Jahr mit seiner Frau um die Welt. Von 2006 bis 2010 arbeitete Matthias Maurer als Projektingenieur in einem medizintechnischen Unternehmen.
Bereits 2008 bewarb er sich für das Astronautenprogramm der European Space Agency (ESA) und wechselte 2010 als Projektingenieur zur ESA. Seit Juli 2015 ist er Mitglied des Europäischen Astronautenkorps in Köln.


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Stand: 26.06.2019