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An ihrem setzt Manfletti diesen Anspruch in konkrete Technologien um. Gemeinsam mit ihrem Team entwickelt sie Antriebssysteme, die leistungsf盲hig sind und zugleich weniger Ressourcen verbrauchen. Daf眉r untersucht sie unter anderem, wie sich die durch Wasserelektrolyse gewonnenen Elemente Sauerstoff und Wasserstoff als Treibstoffe einsetzen lassen.

Mit ihrem 2020 gegr眉ndeten Start-up Neuraspace widmet sich Chiara Manfletti au脽erdem dem wachsenden Problem des Weltraumschrotts. Das Unternehmen entwickelt L枚sungen, um das zunehmende Kollisionsrisiko im erdnahen Orbit besser zu beherrschen. Nach aktuellen Zahlen der ESA befinden sich dort 鈥� inklusive aktiver Satelliten 鈥� rund 40.000 getrackte Objekte; die Zahl der Tr眉mmerteile, die eine potenzielle Gefahr darstellen, wird jedoch auf mehr als 1,2 Millionen gesch盲tzt. 鈥濪ie Sorge ist, dass wir irgendwann so viele Objekte im All haben, dass ein Kaskadeneffekt entsteht: Schrott erzeugt mehr Schrott鈥�, sagt Manfletti. 鈥濪ann w盲re die Nutzung der Erdumlaufbahn stark eingeschr盲nkt oder sogar gef盲hrdet.鈥�

Neuraspace hat deshalb eine Software entwickelt, die dabei hilft, solche Kollisionsrisiken pr盲zise einzusch盲tzen. Sie analysiert Bahn盲nderungen, Sonnenwetter-Effekte und atmosph盲rische Schwankungen und gibt konkrete Man枚verempfehlungen. 鈥濨eobachten allein reicht nicht鈥�, sagt Manfletti. 鈥濿ir m眉ssen vorhersagen, wie sich Objekte in den n盲chsten Stunden oder Tagen bewegen 鈥� nur dann k枚nnen Satellitenbetreiber rechtzeitig ausweichen.鈥�

Weltraumschrott zu vermeiden, ist auch eines der Ziele von Alin Albu-Sch盲ffer. Er ist Professor am der 51吃瓜网 und leitet zugleich das in Oberpfaffenhofen. Albu-Sch盲ffer studierte Elektrotechnik an der Technischen 鲍苍颈惫别谤蝉颈迟盲迟 Timi葯oara und promovierte anschlie脽end an der 51吃瓜网, wo er seit vielen Jahren an der Schnittstelle von Robotik, Sensorik und Raumfahrt forscht. 

Gemeinsam mit seinem Team arbeitet er an einer orbitalen Infrastruktur, die dabei helfen soll, Ressourcen im All und auf der Erde zu sparen. 鈥濲edes Mal, wenn ein Satellit ersetzt statt repariert wird, verschwenden wir Energie und Material und belasten die Atmosph盲re durch Starts鈥�, sagt er. Das sogenannte In-Orbit Servicing und In-Orbit Manufacturing bietet daf眉r eine L枚sung: Autonome und teilautonome Roboter 眉bernehmen Aufgaben, die bisher nur durch neue Missionen l枚sbar waren 鈥� vom Nachbetanken 眉ber pr盲zise Justierungen bis hin zum Austausch ganzer Module.

Service-Satelliten mit Robotikmodulen werden dazu dauerhaft im Orbit positioniert und fliegen bei Bedarf andere Satelliten an. Beispiele f眉r gelungene Reparaturen im All gibt es bereits. Auch Albu-Sch盲ffers Forschungsgruppe will dies in den n盲chsten Jahren realisieren. 鈥濪ie kritischste Phase ist das Greifen des Zielsatelliten durch den Roboterarm鈥�, sagt der Wissenschaftler. 鈥濪ie Geschwindigkeiten und Massen m眉ssen pr盲zise berechnet werden, um zu vermeiden, dass der Satellit ins Taumeln ger盲t oder es zu R眉ckkopplungseffekten kommt.鈥� Erst wenn ein Satellit sicher arretiert ist, k枚nnen Wartungsarbeiten entweder autonom oder von der Erde aus ferngesteuert durchgef眉hrt werden.

Der Schwerpunkt von Alin Albu-Sch盲ffers Forschung liegt auf Robotiksystemen, insbesondere auf Roboterarmen, pr盲ziser Kraftregelung und lernf盲higen Steuerungen. In verschiedenen Projekten arbeitet er aber auch an modularen Satelliten, die Reparaturen deutlich vereinfachen. 鈥濪ie Ans盲tze sind unterschiedlich鈥�, sagt er. 鈥濵anchmal kann es sinnvoller sein, anstelle des Nachbetankens gleich den ganzen Motor auszutauschen, um beispielsweise k眉nftig mit einem sparsamen Ionenantrieb zu fliegen.鈥� Langfristig denkt Albu-Sch盲ffer zudem an Servicestationen in stark frequentierten Umlaufbahnen. Diese k枚nnten Ersatzteile lagern, Wartungsroboter beherbergen und sogar Umr眉stungen erm枚glichen, beispielsweise das Nachr眉sten spezieller Kamerasysteme oder Sensorikmodule.

Neben der Wartung erm枚glicht die so entstehende Infrastruktur auch das sogenannte Deorbiting, also das Ausrangieren von Satelliten und das Entfernen von Weltraumschrott. Alin Albu-Sch盲ffer betont jedoch, dass dies immer die letzte M枚glichkeit sein sollte: 鈥濳ollisionsszenarien im All sind durchaus real und die Teile in der Umlaufbahn werden immer mehr. 贵眉谤 mich ist aber entscheidend, dass das Entfernen von Schrott am Ende der Nachhaltigkeitskette steht. Deshalb betrachten wir den gesamten Prozess, um daf眉r zu sorgen, dass gar kein neuer Schrott im Weltraum entsteht.鈥� 

W盲hrend Chiara Manfletti den Antrieb sauberer und Alin Albu-Sch盲ffer den Betrieb langlebiger machen wollen, arbeitet Gisela Detrell daran, autarkes Leben im All zu erm枚glichen und es gleichzeitig nachhaltig zu gestalten. Die geb眉rtige Spanierin ist an der 51吃瓜网 School of Engineering and Design und hat in den letzten beiden Jahren ihr Labor am Campus Ottobrunn-Taufkirchen aufgebaut.

Im Algentechnikum der 51吃瓜网 in Ottobrunn erprobt sie diese Systeme gemeinsam mit Kolleginnen und Kollegen aus verschiedenen Fachbereichen. Dort untersuchen sie, wie Mikroalgen unter unterschiedlichen Bedingungen Sauerstoff und Nahrung produzieren und wie technische und biologische Prozesse optimal zusammenwirken. 鈥濫ffizienz ist ein Begriff, der in der Raumfahrt viele Dimensionen hat鈥�, sagt sie. 鈥濱m Weltraum z盲hlt jede Ressource 鈥� insbesondere die Energie, die sie verbraucht und der Platz, den sie ben枚tigt. Genau das testen wir hier und k枚nnen dabei auch auf das Know-how der anderen Forschungsgruppen am Algentechnikum zur眉ckgreifen.鈥� Die Mikroalge Chlorella vulgaris, mit der Detrell arbeitet, ist auf der Erde vielseitig einsetzbar und gut erforscht. Ihr hoher Gehalt an Proteinen, Vitaminen und unges盲ttigten Fetts盲uren macht sie zu einer attraktiven Nahrungsquelle. 贵眉谤 die Raumfahrt ist sie besonders interessant, da sie unter kontrollierten Bedingungen sehr schnell w盲chst und somit f眉r geschlossene Kreislaufsysteme geeignet ist, in denen Ressourcen vollst盲ndig wiederverwendet werden m眉ssen.

Wie belastbar solche Ans盲tze im Weltraum funktionieren, hat Gisela Detrell unter anderem mit einem Experiment auf der Internationalen Raumstation ISS untersucht. Dort konnte sie zeigen, dass ihre Bioreaktoren auch unter Weltraumbedingungen arbeiten. 鈥濬l眉ssigkeiten verhalten sich im All v枚llig anders als auf der Erde. Deshalb wollten wir zun盲chst beweisen, dass unsere Systeme dort 眉berhaupt funktionieren鈥�, sagt Detrell und deutet auf ein Foto eines kleinen, transparenten Beh盲lters, das neben ihrem Schreibtisch h盲ngt. 鈥濶ach zwei Wochen hatten sich tats盲chlich Algen gebildet.鈥� Ein wichtiger Beleg f眉r die Funktionalit盲t, auch wenn im weiteren Verlauf die Energieversorgung nicht mehr gegl眉ckt ist. 鈥濪en Nachweis, dass es auch langfristig klappt, wollen wir noch liefern鈥�, sagt sie. 

Das w盲re ein entscheidender Schritt hin zu Langzeitmissionen ohne Nachschub von der Erde, mit denen Gisela Detrell in der Zukunft rechnet. 鈥濫ine feste Forschungsstation auf dem Mond halte ich in den n盲chsten Jahrzehnten auf jeden Fall f眉r realistisch鈥�, sagt sie. Ihre Forschung an hybriden Systemen, in denen Technik und Biologie zusammenwirken, er枚ffnet diese Perspektive und den Blick auf einen weiteren Aspekt einer nachhaltigen Infrastruktur im All.  

Raumfahrt gilt bis heute als Sinnbild f眉r technologischen Aufbruch. Zugleich hat sie 枚kologische Konsequenzen: Jeder Start verbraucht Energie, jeder Satellit erreicht irgendwann das Ende seiner Lebensdauer. Fachleute sprechen vom 鈥濻pace Sustainability Paradox鈥� 鈥� Raumfahrt erm枚glicht nachhaltige Anwendungen auf der Erde, etwa durch Klima- und Umweltbeobachtung, belastet jedoch zugleich den Weltraum.

鈥濪ie Raumfahrt hat in den vergangenen Jahren enorm an Bedeutung gewonnen 鈥� wirtschaftlich, geopolitisch und sicherheitspolitisch鈥�, sagt Chiara Manfletti. 鈥濵it unserer Forschung tragen wir dazu bei, Missionen effizienter, ressourcenschonender und nachhaltiger zu gestalten. 脰kologische und wirtschaftliche Sinnhaftigkeit bedingen einander 鈥� im All genauso wie auf der Erde.鈥�