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BEXUS

Balloon Experiments for University Students; ein 2007 gegründetes deutsch-schwedisches Studentenprogramm für Ballonexperimente/Ballon-Experimente für Universitätsstudenten

BEXUS (Balloon Experiments for University Students, Ballon-Experimente für Universitätsstudenten[1][2]) ist ein 2007 gegründetes deutsch-schwedisches Studentenprogramm für Ballonexperimente für Universitätsstudenten des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) und der Schwedischen Nationalen Raumfahrt-Behörde (SNSB). BEXUS ist dabei einer der beiden Programmschwerpunkte des REXUS/BEXUS Programms.[3]

Grundlagen

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Bei dem Programm führen Studenten wissenschaftliche und technische Experimente mit Ballonen in der Stratosphäre durch. Die studentischen Projekte werden in Deutschland neben der DLR auch vom Zentrum für angewandte Raumfahrttechnologie und Mikrogravitation mit dem Fallturm Bremen organisatorisch unterstützt, das auch die Projektleitung mit der Betreuung der Experimente innehat.[4] Die Starts der Stratosphärenballons führt die EuroLaunch vom Raumfahrtzentrum Esrange bei Kiruna in Schweden unter Beteiligung der Mobilen Raketenbasis (MORABA)[5] durch.[6][7] Die Höhenforschungsballons starten im Herbst und erreichen eine Höhe von 30[8] bis 35 Kilometern.[9] Der Ballon ist ein Zodiac 12SF mit einem Volumen von 12.000 Kubikmetern. Die Gondel hat die Maße von 1,5 × 1,5 × 1,5 Meter und kann eine Nutzlast von bis zu 400 kg tragen. Die Versuche dürfen jeweils bis zu maximal 100 kg wiegen.[10] In der Stratosphäre verbleiben die Versuche bis zu fünf Stunden und landen dann an einem Fallschirm.[11]

Die Ballon-Nutzlast steht deutschen und schwedischen Studenten zu je 50 Prozent zur Verfügung, wobei inzwischen der schwedische Anteil durch Zusammenarbeit mit der European Space Agency[12] auch Studenten der übrigen ESA-Mitgliedsstaaten zur Verfügung steht.[13] Die Kosten für die deutschen Experimente trägt das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie.[14]

Für ähnlich gelagerte Raketenexperimente für die Weltraumforschung gibt es von den gleichen Trägern das REXUS-Programm.[8]

BEXUS-Flüge (Auswahl)

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BEXUS 1

Der erste BEXUS-Flug (BEXUS 1) startete am 25. November 2002 um 15:53 UTC (Koordinierte Weltzeit).[10]

BEXUS 2

Der zweite BEXUS-Flug (BEXUS 2) startete am 26. Februar 2004 um 10:57 (Koordinierte Weltzeit).

BEXUS 3

Der dritte BEXUS-Flug (BEXUS 3) startete am 22. März 2005 um 15:21 (Koordinierte Weltzeit).

BEXUS 4

BEXUS 4 startete am 19. Juni 2006 um 11:13 UTC (Koordinierte Weltzeit).

BEXUS 5

BEXUS 5 startete am 28. März 2007 um 11:05 UTC (Koordinierte Weltzeit).

BEXUS 6

BEXUS 6 startete am 8. Oktober 2008.[15]

BEXUS 7

BEXUS 7 startete auch am 8. Oktober 2008.

BEXUS 8

BEXUS 8 startete am 10. Oktober 2009 um 10.04 Uhr (MEZ) und erreichte eine Höhe von 27 km.[16][17]

Als einziges studentisches Experiment war MATI (Measurement of Atmospheric Turbulence with combined Instruments) des Leibniz-Instituts für Atmosphärenphysik (IAP) an der Universität Rostock an Bord. Es füllte fast die gesamte BEXUS-Gondel aus, weil mit seinen 32 Kilogramm 80 % des Gewichts von 40 kg vereinnahmte. MATI untersuchte mit drei unterschiedlichen Methoden während des Ballonaufstiegs und -flugs kleinsträumige Turbulenzen der oberen Atmosphäre durch kontinuierliche Messungen der Temperatur sowie der Geschwindigkeit des Windes.

Zusätzlich flogen nur noch zwei DLR-interne-Technologieexperimente zur Antennenentwicklung mit.

BEXUS 9

BEXUS 9 startete am 11. Oktober 2009 und erreichte eine Höhe von 24 km.

BEXUS 10

Der Bexus-10-Flug startete am 9. Oktober 2010 um 3:07 Uhr (Mitteleuropäische Sommerzeit)[18]

Beim BEXUS-10-Flug flogen drei Experimente mit:

  • CASS-E[19] (oder CASS•E) (Cranfield Astrobiological Stratospheric Sampling Experiment[20]) von Studenten der Universität Cranfield unter Leitung von Professor David Cullen[21] untersuchte die Stratosphäre auf das Vorhandensein von mikrobiologischen[22] oder organischem Material,[23][24] wie etwa Bakterien[25][26] und Einzellern.[27] Das Experiment bestand aus einer Pumpe, die Luft aus der Stratosphäre durch verschiedene Analysefilter presst.[28] Da sich jedoch die Bio-Barrieren nicht öffnen ließen, konnten keine Proben gesammelt werden.[29]
  • I-BATE[30] (ISU Balloon Air Traffic Control Experiment) von der International Space University Straßburg testete den Empfang von Telemetriedaten der Flugzeuge im näheren Umfeld des Forschungsballons. Es wurde untersucht, ob mithilfe der Automatic Dependent Surveillance die Signale für Flugsicherung aus dem Weltraum bereitgestellt werden können, die von zivilen Flugzeugen ausgestrahlt wurden. Der Nachtflug war jedoch nicht ideal, da zu wenige Flugzeuge und deren Daten verfolgt werden konnten, um den Sättigungsgrad des Detektors zu testen.[29]
  • SCRAT[31][32] (Spherical Compact Rechargeable Air Thruster)[33] - Das Experiment der Universität Padua erprobte einen Kaltgasantrieb, bei dem durch den Auslass von komprimierter Luft Antriebskraft erzeugt wird.[34] Das Experiment wurde während des gesamten Fluges durchgeführt. Im Nachgang fanden weitere Analysen statt, die es dem Team ermöglichten, die Leistung des Triebwerks zu bewerten.[29][35][36]

BEXUS 11

Der Bexus-11-Flug startete am 23. November 2010[37] und erreichte eine Höhe von 33,2 km.[38]

Bei diesem Flug flogen vier Experimente mit:

BEXUS 12

Der Bexus-12-Flug startete am 25. September 2011.[39]

Bei diesem Flug flogen nur zwei Experimente mit:

BEXUS 13

Der Bexus-12-Flug startete am 26. September 2011.[39]

Bei diesem Flug flogen vier Experimente mit:

BEXUS 20

Der Forschungsballon BEXUS 20 startete am 10. Oktober 2015 um 11:17 Uhr MESZ. Das wissenschaftliche Augenmerk lag auf der Messung von Teilchen und Strahlung in der Stratosphäre.[40]

Als deutsches Experiment flog COSPA (Collection Of Stratospheric aerosol PArticles for a better understanding of the development of Polar Stratospheric Clouds) von Studenten der Technischen Universität Darmstadt und der Hochschule Darmstadt mit. Bei dem Experiment wurden Partikel auf zwei hintereinander angeordnete Probenträger aufgesogen, die sich in der Stratosphäre befanden. Der vordere hielt die größeren Teile fest, während die kleineren zum zweiten Probenträger weiterflogen. Von dieser Versuchsanordnung existierten zwölf Probenträgerpaare, die eine Probennahme in verschiedenen Höhen und Flugphasen ermöglichten. Ziel des Experiments war es, die Entstehung und Zusammensetzung von polaren Stratosphärenwolken zu untersuchen.[40]

Weitere Experimente dieses Fluges waren

BEXUS 21

Trotz der höheren Nummer startete der Forschungsballon BEXUS 21 schon am 7. Oktober 2015 um 10:31 Uhr von Esrange.[40]

  • Die Technische Universität Dresden entsandte eine aufblasbare Antennenstruktur mit dem Experiment InTex (Inflatable textile based antenna systems and structures)[46] in die Stratosphäre, um die Aushärtung des Stoffes für den späteren Einsatz auf Satelliten im All zu testen.[1] Zwei Jahre später wurde mit dem REXUS-Programm auch eine größere aufblasbare Antenne in All geschickt.[47]
  • Studenten der Technischen Universität Breslau untersuchten mit FREDE[48][49] 2015 (Freon Decay Experiment[50][51]), um den Zerfall von Fluorchlorkohlenwasserstoffen (FCKW) zu erforschen, die für die Zunahme des Treibhauseffekts verantwortlich gemacht werden.
  • Ein weiteres Experiment wurde von der Universität Sevilla gestellt, das die kabellose Übertragung von Messdaten von Sensoren innerhalb der Ballongondel und die Verwendung von Smartphones als Datenaufzeichnungsplattform für Stratosphärenflüge experimentell testete.[46][52]

BEXUS 22

BEXUS 22 startete am 5. Oktober 2016 um 15:33 (MEZ).[53] Der Flug erreichte mit 32.356 Metern die höchste bis dahin von einem BEXUS-Ballon erreichte Höhe.[54]

BEXUS 23

BEXUS 23 startete am 7. Oktober 2016 um 09:08 und flog 32.285 Meter hoch.

BEXUS 24

BEXUS 24 startete am 18. Oktober 2017. Der Countdown zum Start musste auf Grund eines Schneesturms eine Stunde vor dem geplanten Start abgebrochen werden. Nachdem sich das Wetter beruhigt hatte, startete der Countdown erneut und der Ballon erhob sich um 13:29 Uhr (MEZ) in den blauen Himmel. Der Ballon erreichte eine Höhe von ungefähr 26,4 km.[55]

BEXUS 25

Der BEXUS 25-Start fand am 20. Oktober 2017 um 10:26 (MEZ) statt. Nach einem langen Flug mit aber nur einer geringen erreichten Höhe von 25,85 km landete der Ballon im Norden von Finnland.

BEXUS 26

BEXUS 26 startete am 17. Oktober 2018 um 7:40. Der Flug erreichte eine maximale Höhe von 27.499 Metern.[56]

Mit an Bord war das Experiment BEXUS-IMUFUSION (Inertial Measurement Unit, IMU) der Hochschule Nordhausen. Unter Betreuung von Matthias Viehmann[57] und Klaus-Peter Neitzke[58] wollten Studenten des Instituts für Informatik, Automatisierung und Elektronik (IAE) mit dem Experiment die Entwicklung eines Systems zur Aufnahme inertialer Messdaten in einer weltraumnahen Umgebung testen, das sich durch ein Redundanzkonzept, hohe Zuverlässigkeit und Messgenauigkeit sowie Berechnung der Trajektorie auszeichnet.[56]

BEXUS 27

Der Start von BEXUS 27 folgte einen Tag nach dem Start von Bexus 26 um 08:42 (MEZ) morgens und erreichte eine maximale Flughöhe von 27,7 km.

BEXUS 28

BEXUS 28 startete am 25. Oktober 2019 um 06:21 (MEZ).[59] Mit an Bord waren zwei Versuche der Technischen Universität Dresden.

BEXUS 29

BEXUS 29 startete zwei Tage vor BEXUS 28 am 23. Oktober 2019 um 06:33 (MEZ).[59]

BEXUS 30

BEXUS 30 startete am 30. September 2021.[60] Die Flugzeit betrug gut 5 Stunden, die maximale Höhe 27 km, die minimale Temperatur minus 61 Grad Celsius und der minimale Luftdruck 10 mbar.[61]

Ein Projekt war das Experiment BEXUS-ELFI[62] (Extremely Low Frequency and Inertial Measurement Unit, IMU), welches dem Experiment BEXUS-IMUFUSION folgte. Dabei agierten Studierende der Hochschule Nordhausen. Im Mittelpunkt von ELFI steht die Messung extrem niederfrequenter Felder im Bereich bis 100 Hz. Matthias Viehmann und Klaus-Peter Neitzke stehen dem Team als Senior Scientists zur Seite.[63] Die Auswertung der 312 Megabyte aufgezeichneten Daten erfolgt in Anschluss an den Flug.[61] Zusätzlich mit an Bord waren Experimente der Technischen Universität Danzig, der Universität Padua und der Universität von Thessaloniki.[60]

BEXUS 31

BEXUS 31 startete einen Tag vor BEXUS 30 am 29. September 2021.[60]

Im Ballon waren neben zwei Experimenten von portugiesischen Universitäten die Experimente FaNS (Fast Neutron Spectrometer[64]) der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel und MASS (Manufacturing of Structures in Space) von der Hochschule für angewandte Wissenschaften München. FaNS ist ein leichtes und kompaktes Instrument zur Bestimmung des Flusses schneller Neutronen in der Erdatmosphäre. Es besteht aus einem mit Bor dotierten Kunststoffszintillator, der für den Energiebereich von ca. 0,5MeV bis über 10MeV optimiert ist. MASS testet Versteifungsmethoden von aufblasbaren Strukturen, die potenziell in Raumfahrtanwendungen eingesetzt werden können.

BEXUS 32

BEXUS 32 startete am 24. September 2023. Im Ballon waren neben Experimenten der Polytechnische Universität Madrid, der Hautes Ecoles Spécialisées Genève, der Universität La Sapienza aus Rom auch das Experiment SBGA (miniaturised multi Sensor Box for spaceborne Geodetic Applications) Technischen Universität München vertreten.[65]

BEXUS 34/35

Vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) sowie von der Europäischen Raumfahrtagentur (ESA) gab es den Zuschlag für ein weiteres studentisches Experiment am Stratosphärenballon im Oktober 2024 in Esrange (Kiruna, Nordschweden). Das aktuelle Experiment BEXUS-ARESONUS ist nach BEXUS-IMUFUSION und BEXUS-ELFI das dritte Projekt, welches Nordhäuser Studierende in der obersten Liga des Europäischen Programms für Universitäten und Hochschulen in der Luft- und Raumfahrt realisieren dürfen. Gemessen werden soll Infraschall bis etwa 20 Hz während des gesamten Ballonfluges.[66]

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Einzelnachweise

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  1. ↑ a b Studenten und ihr Stratosphären-Ballon Deutschlandfunk
  2. ↑ Studenten experimentieren mit Forschungsballon in Stratosphäre ingenieur.de
  3. ↑ REXUS und BEXUS dlr.de
  4. ↑ Höhenflüge für Studenten pro-physik.de
  5. ↑ Höhenforschungsballone moraba.de
  6. ↑ REXUS und BEXUS – Das deutsch-schwedische Studentenprogramm Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt
  7. ↑ REXUS/BEXUS Programme esa.int
  8. ↑ a b REXUS/BEXUS Studentenprogramm: Experimente zum Mitfliegen Internationales Verkehrswesen
  9. ↑ Nordhäuser Studenten dem Weltraum ein Stück näher nnz-online.de
  10. ↑ a b Ola Widell: IAC-08-E1.1.4 elib.dlr.de
  11. ↑ dlr.de Nächste Runde für REXUS/BEXUS Spektrum.de
  12. ↑ The REXUS/BEXUS Programme European Space Agency
  13. ↑ BEXUS ieap.uni-kiel.de
  14. ↑ Rakete und Ballon Rexus/Bexus suchen wieder Forschungsprojekte von Studenten aerosieger.de
  15. ↑ Chronologische Liste von Raketen- und Ballon-Missionen mit Beteiligung der MORABA MORABA
  16. ↑ BEXUS 8 and 9 campaign completed
  17. ↑ BEXUS 8: Stratosphärenballon mit Rostocker Studenten-Experiment erfolgreich gestartet dlr.de
  18. ↑ BEXUS 10: Neue Technologien und die Suche nach Leben in der Stratosphäre dlr.de
  19. ↑ Trwa kampania lotna projektów BEXUS kosmonauta.net
  20. ↑ CASS•E arvard.edu
  21. ↑ Design-based distributor supplies vital components for post-graduate students' CASS-E experiment looking for evidence of life in the stratosphere itwire.com
  22. ↑ Case study: Searching for life on the edge of space EE Times
  23. ↑ Cranfield astrobiological stratospheric sampling experiment: Overview of flight hardware configuration, implemented planetary protection and contamination control procedures and preliminary post-flight results (PDF, 1 MB), abgerufen am 13. November 2014.
  24. ↑ „REXUS/BEXUS“-Projektdetails, abgerufen am 13. November 2014.
  25. ↑ Studentenforschungsballon BEXUS 11 erfolgreich gestartet analytica-world.com
  26. ↑ BEXUS 10: Neue Technologien und die Suche nach Leben in der Stratosphäre chemie.de
  27. ↑ Looking for the High Life airspacemag.com des Air & Space/Smithsonian-Magazins
  28. ↑ „CASS•E: Cranfield astrobiological stratospheric sampling experiment“, abgerufen am 13. November 2014.
  29. ↑ a b c CASS-E (Cranfield Astrobiological Stratospheric Sampling Experiment) esa.int
  30. ↑ ISU Students Track Airplanes from the Stratosphere Space Foundation
  31. ↑ Data retrieved by SCRAT experiment during the 2010 ESA BEXUS 10 Flight Campaign International Astronautical Federation
  32. ↑ Mini-propulsore a emissioni zero Istituto Nazionale di Astrofisica
  33. ↑ DATA RETRIEVED BY SCRAT EXPERIMENT DURING THE 2010 ESA BEXUS 10 FLIGHT CAMPAIGN
  34. ↑ I-BATE, CASS-E und SCRAT dlr.de
  35. ↑ Vortrag auf dem 1st Symposium on Space Educational Activities@1@2Vorlage:Toter Link/www.cisasaerospace.org (Seite nicht mehr abrufbar, festgestellt im Oktober 2022. Suche in Webarchiven) cisasaerospace.org
  36. ↑ DATA RETRIEVED BY SCRAT EXPERIMENT Vortrag auf dem 65th International Astronautical Congress 2014
  37. ↑ Experiments
  38. ↑ Roman Greim: Measurementof the charged cosmic-ray fluxat solarminimumwiththe PERDaixdetectorDissertation
  39. ↑ a b BEXUS Campaign History rexusbexus.net
  40. ↑ a b c d BEXUS 20/21: Studierende forschen in der Stratosphäre dlr.de
  41. ↑ a b BEXUS 20/21 esa.int
  42. ↑ J. Peeters, J. Van Houtte, A. Martinez, J. van Muiden, J.J.J. Dirckx, G. Steenackers: Determination of stratospheric component behaviour using Finite Element model updating. In: Aerospace Science and Technology. Band 56, 2016, S. 22–28, doi:10.1016/j.ast.2016.06.024.
  43. ↑ bachelorproef HACORD gaat internationaal
  44. ↑ Final Report: CPTSCOPE nuugfoundation.no
  45. ↑ SAO/NASA ADS Astronomy Abstract Service harvard.edu
  46. ↑ a b BEXUS 20/21 esa.int
  47. ↑ Jungingenieure aus Dresden blasen Großantenne im All auf Oiger – Neues aus Wirtschaft und Forschung
  48. ↑ Ujęcia z misji BEXUS 21 kosmonauta.net
  49. ↑ Kosmiczny eksperyment wrocławskich studentów interia.pl
  50. ↑ Baza na Księżycu, lot na Marsa. Polscy naukowcy w największych inicjatywach kosmicznych Gazeta
  51. ↑ Wrocław students to conduct an experiment in space scienceinpoland.pap.pl
  52. ↑ Seville-Esrange, Kiruna (Memento vom 9. Oktober 2019 im Internet Archive) spade.us.es abgerufen am 17. Mai 2023
  53. ↑ BEXUS 22/23: Mit Forschungsballonen in der Atmosphäre neue Technologien testen dlr.de
  54. ↑ BEXUS 22 and 23 successfully launched esa.int
  55. ↑ BEXUS 24 and 25 successfully launched from Esrange Space Center in northern Sweden esa.int
  56. ↑ a b Experiment BEXUS-IMUFUSION der Hochschule Nordhausen – Der Projektüberblick hs-nordhausen.de
  57. ↑ Experimente in 27.499 Meter Höhe nnz-online.de
  58. ↑ Nordhäuser Studenten rücken Weltraum ein Stück näher thueringer-allgemeine.de
  59. ↑ a b BEXUS 28/29 sscspace.com
  60. ↑ a b c Student-built experiments launched on stratospheric balloons BEXUS 30 & 31 esa.int
  61. ↑ a b BEXUS geht in die nächste Runde nordthueringen.de
  62. ↑ Magnetic Field Research rexusbexus.net
  63. ↑ Forschung und Projekt BEXUS-ELFI
  64. ↑ BEXUS 30/31 Swedish Space Corporation
  65. ↑ BEXUS 32 – SBGA tum.de
  66. ↑ Hochschule erneut in 30 km Höhe nnz-online.de
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