Dossier: Internationale Raumstation ISS

Was ist Ihnen von „Blue Dot“ in Erinnerung geblieben?

Zum einen der Blick auf die Erde von dort oben, der ist einzigartig und unvergesslich! Zum anderen die wissenschaftliche Arbeit und die Freundschaft zwischen den Mannschaftsmitgliedern. Es ist eine besondere Erfahrung, ein halbes Jahr auf einer Raumstation zu verbringen und so erfolgreich zusammen zu arbeiten.

Da gab es keine Streitereien?

Das könnte es an sich zwar geben, aber wir trainieren vorher über Jahre als Mannschaft zusammen. Im Zuge der Vorbereitung verbringen wir viel Zeit miteinander, unter anderem bei minus 30 Grad im Wald beim Über­lebenstraining in Russland. Wenn es da ernste Spannungen gäbe, hätten wir das vorher gemerkt und daran arbeiten können...

Kosmische Strahlen bestehen aus hochenergetischen, elektrisch geladenen Teilchen, die aus kosmischen und astrophysikalischen Quellen stammen – die meisten aus unserer Milchstraße. Wenn sie mit einer Intensität von etwa einem Teilchen pro cm2 und Sekunde auf die Erdatmosphäre treffen, haben sie eine lange Reise hinter sich. Geleitet von Magnetfeldern und in Wechselwirkung mit interstellarem Gas und Plasma diffundieren sie einige Millionen Jahre durch unsere Galaxie. Daher steckt die Physik ihrer Quellen und ihres Weges auch mehr als hundert Jahre nach ihrer Entdeckung voller Rätsel.

Der Nachweis des extraterrestrischen Ursprungs der „Luftelektrizität“ gelang Victor Francis Hess 1912 bei seinen Ballonfahrten. In den folgenden Jahren fand eine Fülle von Experimenten in immer größeren Höhen statt, sodass sich ein detailliertes Bild der Ionisationsrate als Funktion der Höhe ergab (Abb. 1). Als Pioniere nutzten Werner Regener und sein Student Georg Pfotzer in Stuttgart Wetterballons mit Geiger-Müller-Zählrohren. Sie bestimmten in den 1930er-Jahren den Fluss kosmischer Teilchen − ihre Anzahl pro Flächen- und Zeiteinheit − als Funktion der Höhe und verglichen ihn mit der Ionisationsrate. Aufgrund der gleichen Höhenabhängigkeit folgerten sie, dass einzelne geladene Teilchen die „Luftelektrizität“ auslösen. Heute gilt Regener, den das Nazi-Regime aus seiner akademischen Position drängte, als einer der Pioniere der Geophysik. Während seine Ergebnisse kaum über die Fachwelt hinausdrangen, erregten die bemannten Stratosphärenflüge von Auguste Piccard und Max Cosyns ungeahnte öffentliche Aufmerksamkeit. Dreißigtausend Zuschauende und zahlreiche Medien verfolgten 1932 den Start ihres Ballonflugs vom Militärgelände in Dübendorf bei Zürich. Ein Bataillon der schweizerischen Armee hielt den Ballon mit seiner Aluminiumkapsel während der Befüllung am Boden. Die beiden „Eroberer der Stratosphäre“ avancierten zu Volkshelden in der Schweiz und in Belgien: Hervé hat Piccard als „Professor Bienlein“ in den Tim-und-Struppi-Comics unsterblich gemacht. (...)

Aber damit ist es längst nicht getan: Neben den harten Randbedingungen an das Experiment, die zu einem großen Teil der Sicherheit dienen, galt es für die erfolgreichen Studierendenteams zudem, einen extrem knappen Zeitplan einzuhalten. Im Dezember 2016 haben das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) und die Deutsche Physikalische Gesellschaft (DPG) Studierende aller Fachrichtungen von deutschen Hochschulen aufgerufen, ihre Ideen für ein Experiment auf der Internationalen Raumstation bis Ende Februar 2017 einzureichen. Anfang Mai fand der Auswahlworkshop in Bonn statt, auf dem Studierendenteams der Universitäten Duisburg-Essen, Frankfurt am Main und Stuttgart als Überflieger ausgewählt wurden. Um ihre Ideen Wirklichkeit werden zu lassen, blieb ein Dreivierteljahr Zeit. Zudem standen jedem Team 15 000 Euro zur Verfügung.

Bereits im Internationalen Jahr des Lichts hatten DLR und DPG gemeinsam einen Schülerwettbewerb ausgeschrieben. „Die Resonanz dazu war phänomenal. Wenn wir uns zusammenschließen, können wir viel mehr erreichen als allein“, betont Arnulf Quadt, der im DPG-Vorstand für Öffentlichkeitsarbeit zuständig ist. Nach der Bekannt­gabe, dass Alexander Gerst für seine nächste Mission ausgewählt ist, habe es daher nahegelegen, die Zusammenarbeit wieder aufleben zu lassen. Das Ergebnis ist neben dem Überflieger-Wettbewerb das Schulheft „Mit Astronauten ins Weltall“ mit Materialien und Mitmach-Experimenten für die dritte bis sechste Klasse.1) „Das Heft wurde uns regelrecht aus der Hand gerissen“, freut sich Quadt.

Auch die Resonanz auf den Überflieger-Wettbewerb war beeindruckend, sodass bereits die Vor­auswahl schwer fiel. Nur acht Teams bekamen im Mai 2017 die Gelegenheit, ihre Experiment­idee in einem 45-minütigen Vortrag zu präsentieren und anschließend in einer ebenso langen Diskussion mit einer Fachjury zu verteidigen. „Das lief ab wie bei der Begutachtung eines großen wissenschaftlichen Projekts“, erklärt Gert-Ludwig Ingold, DPG-Vorstand für Bildung und wissenschaftlichen Nachwuchs, der als eines der Jurymitglieder die Qual der Wahl hatte. „Das Niveau war erstaunlich hoch. Es war beeindruckend zu sehen, wie professionell die zum Teil noch sehr jungen Studierenden ihre Ideen präsentiert haben“, unterstreicht er. (...)