Die Forschungsrakete Mapheus des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt startete zu ihrem Erstflug vom Raketenstartplatz Esrange in Schweden. In einer Höhe von rund 100 Kilometern konnten die Wissenschaftler etwa drei Minuten lang Experimente unter Schwerelosigkeit durchführen. Die Mapheus soll nun im jährlichen Rhythmus starten.

Start der DLR-Forschungsrakete

Esrange (Schweden) - Bestimmte exakte Ergebnisse lassen sich nur unter Schwerelosigkeit erlangen. So wurde auf dem Erstflug der Forschungsrakete Mapheus (Materialphysikalische Experimente unter Schwerelosigkeit) des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) drei Minuten Schwerelosigkeit erzeugt, in denen erste materialphysikalische Untersuchungen durchgeführt wurden. Die Wissenschaftler des Kölner DLR-Instituts für Materialphysik im Weltraum wollen herausfinden, wie sich Flüssigkeiten unter diesen Bedingungen verhalten. Insbesondere interessierten sie die Eigenschaften von Flüssigkeiten bezüglich der Erstarrung und Entmischung. In der Schwerelosigkeit ermöglicht das Fehlen der Auftriebskraft - anders als bei irdischen Versuchen - die exakte Messung unter kontrollierten und definierten Versuchsbedingungen. Deshalb wurden die Mapheus-Experimente am 22. Mai 2009 von Esrange bei Kiruna in Nordschweden mit 20-facher Erdbeschleunigung ins All transportiert. Um systematische materialphysikalische Untersuchungen zu ermöglichen, sollen die Experimente in der Schwerelosigkeit nun jährlich stattfinden.

Dafür haben die Kölner Wissenschaftler und Ingenieure der Mobilen Raketen Basis (MORABA) des DLR-Raumflugbetriebs die Rakete Mapheus entwickelt und gebaut. Die 113 Kilogramm schwere wissenschaftliche Nutzlast auf dem Jungfernflug von Mapheus besteht aus drei Experiment-Modulen und einem Batterie-Modul, hinzu kommt eine Messplattform. Das Kernstück der Rakete ist das Servicemodul, welches die Datenübertragung und Zeitsteuerung der wissenschaftlichen Experimente sicherstellt und alle nötigen Sensoren für Beschleunigungs-, Drehraten- und Positionsmessung enthält, um die Rakete zu führen. Mittels Druckgas und Düsensystemen kann das so genannte Rate-Control-System (RCS-Modul) jede Drehbewegung während der ballistischen (antriebslosen) Flugphase oberhalb der dichten Atmosphäre minimieren und damit hervorragende Bedingungen für die Mikrogravitation, einen Zustand der minimalen Schwerkraft, schaffen.

Die Mapheus-Experimente wurden von einem zweistufigen Feststoff-Raketenmotor auf eine Höhe von 140,8 Kilometer transportiert. Die erste Stufe brachte die Rakete auf eine Geschwindigkeit von 1940 Kilometer pro Stunde. Etwa neun Sekunden nach dem Abheben zündete die zweite Stufe. Nach dem Abtrennen der zweiten Raketenstufe verringerte in einer Höhe von 70 Kilometern ein so genanntes mechanisches Jo-Jo-System den größten Teil der Rotation um die Längsachse der Rakete. Ein ähnliches Prinzip benutzen auch Eiskunstläufer, wenn sie bei einer Pirouette die Arme ausstrecken, um sich langsamer zu drehen. Die sonst bei Raketenstarts und -flügen übliche Drehung um die Längsachse stabilisiert während des Aufstiegs die Flugbahn der Rakete, aber für diese Experimente musste diese neutralisiert werden, um die Schwerelosigkeit zu erreichen.

Danach begann in einer Höhe von mehr als 100 Kilometern die für die Wissenschaftler so wichtige Experimentierphase von rund drei Minuten. Nach deren Ende trat der Raketenteil mit den Experimenten wieder in die Erdatmosphäre ein. In etwa fünf Kilometern Höhe öffnete sich der Stabilisierungsschirm des Bergungssystems. Schließlich landete die Nutzlast mit den Experimenten mit etwa acht Metern pro Sekunde Sinkgeschwindigkeit (etwa 29 Kilometer pro Stunde) sicher in einem unbewohnten Gebiet in Nordschweden.

Für den Bau der Rakete sowie für die Vorbereitung und Durchführung des Flugs war die Mobile Raketen Basis des DLR-Raumflugbetrieb in Oberpfaffenhofen verantwortlich. Während die Projektleitung durch das DLR-Institut für Raumfahrtsysteme in Bremen erfolgte, stammte die wissenschaftliche Nutzlast aus dem DLR Köln und der Fachhochschule Aachen. Finanziert wird das Ganze durch das DLR-Forschungs- und Entwicklungsprogramm "Weltraum".