Ein Blick hinter die Kulissen von MT Aerospace in Augsburg (Teil 3)

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Stolz präsentiere ich unsere Mini-Ariane-6 (mit 2 Feststoffboostern) bei MT Aerospace neben dem großen Ariane-6-Modell (vier Booster). In der Vitrine sind Modelle von Ariane 1, 2, 3, 4, 5 und eine frühere Version der Ariane-6 ausgestellt.

 

Der Standort von MT Aerospace in Augsburg ist eng mit der europäischen Raumfahrtgeschichte verbunden. Nicht nur für die Ariane-5, auch für die ESA-Trägerraketen Ariane 1, 2, 3 und 4 wurden hier seit Ende der 70er Jahre Teile produziert. Diese Erfolgsgeschichte wird jetzt mit der umfassenden Beteiligung an der Herstellung der Ariane-6 fortgesetzt.

 

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Das große Ariane-6-Modell aus dem ersten Bild oberhalb habe ich schon einmal getroffen. Das war bei meinem Besuch auf der ILA 2016 am Stand von OHB/MT Aerospace.

 

Die Ariane-6 wird die neue große Trägerrakete der ESA sein und hoffentlich 2020 zum ersten Mal vom europäischen Weltraumbahnhof Kourou im südamerikanischen Französisch-Guayana aus starten.

 

Videoanimation der Europäischen Weltraumbehörde ESA vom Start einer Ariane-6.

Die Ariane-6 ist optimiert um bei günstigen Startkosten gleichzeitig auch vielseitig einsetzbar zu sein.  Dies erreicht man unter anderem damit, daß zum Start zwei oder vier Feststoffbooster verwendet werden können. So wird man die Ariane 6 mit 2 Feststoffboostern als Träger für mittlere Nutzlasten haben (AR62), und die Version AR64 mit 4 Feststoffboostern als Träger für schwerere Nutzlasten oder mehrerer Satelliten gleichzeitig wie jetzt auch bei der Ariane 5.

 

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Schnitt durch ein Modell eines Ariane-6-Feststoffboosters (im Odysseum in Köln stehend, Eigentümer DLR) . Das braune ist der Feststofftreibstoff. Der ist umschlossen von der Boosterhülle, welche auch gleichzeitig als Brennkammer dient. Diese Boosterhüllen bestehen aus Kohlefaserverbundwerkstoffen und werden auch bei MT-A in Augsburg produziert werden.

 

Der Hauptbestandteil eines Feststoffboosters ist die sogenannte Boosterhülle. Diese Boosterhülle ist weitaus mehr als der Behälter für die rund 137 Tonnen(!) festen Brennstoffes, sie ist gleichzeitig auch die Brennkammer für diesen Brennstoff. Und sie besteht nicht aus mehreren Stahlsegmenten wie bei der Ariane-5 (mehr dazu im Teil 1), sondern ist eine einzige Einheit hergestellt aus Kohlefaserverbundwerkstoff.

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Vor einem Bildschirm im Ariane-6-Projektbüro bei MT Aerospace: In einem interessanten Film wird die Beteiligung von MT-A an der Ariane-6 aufgezeigt. Hier ist eine Testboosterhülle zu sehen, welche MT-A zusammen mit dem DLR in einen neuen kostengünstigen Verfahren hergestellt hat. Sie wurde vor kurzem zum ersten getestet – und das mit mit Erfolg. Mehr dazu findet Ihr hier.

 

Da die Ariane-6 zwei oder gar vier dieser Booster benutzen wird ist es wichtig daß die dazugehörigen Boosterhüllen kostengünstig produziert werden können. Daher hat MT Aerospace in Zusammenarbeit mit dem DLR eine neue kostengünstige Herstellungsweise dafür entwickelt – die sogenannte Infusionsmethode. Die Produktion wird vereinfacht da die Kohlefasern für die gesamte Boosterhülle erst trocken in der entsprechenden Form gewickelt wird und dann in einem zweiten Schritt der Binder aus Epoxyharzen von außen eingetragen wird. Damit vermeidet man den bisher üblichen äußerst komplizierten Prozess der gleichzeitigen Wicklung und Einbringung des Bindemittels.

 

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Schnitt durch ein Stück Kohlefaserverbundwerkstoff von einer Testboosterhülle. Man erkennt die einzelnen Kohlefasern. Mit dieser Technologie kann eine Boosterhülle in einem Stück gebaut werden und ist auch noch deutlich leichter als eine Hülle aus Stahl.

 

Dank dieser großartigen technischen Entwicklung und des verstärkten finanziellen Engagements Deutschland beim Ariane-6-Programm wird MT-A so auch Boosterhüllen für die Ariane-6 in Augburg produzieren können. Ein weiterer Produktionsstandort für Boosterhüllen befindet sich bei Avio in Italien.

 

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Im Tank für den Flüssigsauerstoff der Hauptstufe des Ariane-6-Modelles im Odysseum in Köln. Ich stehe direkt auf dem unteren Tankdom, unter mir ist der obere Tankdom vom Flüssigwasserstofftank. Die vier Tankdome der Ariane-6 mit einem Durchmesser von 5.4 Metern werden aus einer Aluminium-Lithium-Legierung bestehen und natürlich in Augsburg produziert werden.

 

Neben den Boosterhüllen werden auch alle Tankdome für die Hauptstufe als auch für die Oberstufe der Ariane-6 bei MT Aerospace in Augsburg produziert werden. Die Herstellung dieser Tankdome wurde wiederum kostenoptimiert. Sowohl die vier Tankdome der Hauptstufe als auch die vier Tankdome der Oberstufe haben den selben Durchmesser von 5,4 Metern und können so mit den selben Maschinen hergestellt werden. Insgesamt sind bis zu 11 Ariane-6-Starts pro Jahr vorgesehen und somit auch ein gewaltiger Produktionsbedarf von bis zu 88 Tankdomen pro Jahr.

 

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Das Modell der Ariane-6-Oberstufe im Odysseum in Köln. Es gibt wiederum vier Tankdome mit einem Durchmessser von 5.4 Metern. Diese können mit den gleichen Maschinen wie die vier Tankdome für die Hauptstufe hergestellt werden – wiederum bei MT-A in Augsburg.

 

MT Aerospace wird aber nicht „nur“ Boosterhüllen und Tankdome für die Ariane-6 herstellen. Auch die zylindrischen Tanksektionen werden von MT Aerospace hergestellt werden. Diese werden dann im neuen Werk von MT Aerospace in Bremen zusammen mit den Tankdomen aus Augsburg zu vollständigen Treibstofftanks zusammengesetzt werden. Von dort können sie dann einfach ins benachbarte Werk von Airbus/Airbus Ariane Group zur weiteren Integration transportiert werden.

 

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Das neue Werk von MT Aerospace in Bremen. Hier werden die zylindrischen Tankstrukturen der Ariane-6-Oberstufe hergestellt und dann mit den Tankdomen aus Augsburg verbunden und dann zum Airbus/Ariane Group-Werk in der unmittelbaren Nachbarschaft geliefert.

 

Dies sind immer noch nicht alle Bauteile, welche MT Aerospace für die Ariane-6 produzieren wird. Weitere Bauteile sind die Struktur am unteren Ende der Hauptstufe unterhalb des großen Wasserstofftanks (Aft Bay Cylinder), in dem sich das Vulcain-Haupttriebwerk befindet. Dort wird auch die untere Halterung für die Feststoffbooster befestigt werden. Die Wasser- und Sauerstofftanks der Hauptstufe als auch der Oberstufe werden werden mit Bauteilen von MT Aerospace verbunden werden (Inter Tank Structure).

 

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Welche europäische Firma aus welchem Land produziert welches Bauteil für die Ariane-6 in einem Schema von der ESA. Die Grafik ist eventuell nicht mehr aktuell da aus dem vergangenen Jahr. Auch haben wir die Beteilungen von MT-A extra mit rotem Rand markiert.

 

Und dies ist immer noch nicht die gesamte Beteilung von MT-A an der Ariane-6! Auch die strukturellen Zylinder unterhalb und oberhalb der Feststoffboosterhüllen (ESR Rear Skirt und SRM Front Skirt Ring) werden in Augsburg produziert werden.

 

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Die junge Generation ist auf jeden Fall schon einmal von der Ariane-6 begeistert – wie hier zu sehen beim Modell im Odysseum in Köln. Möge Ariane-6 ein europäische Erfolgsgeschichte mit starker deutscher Beteiligung werden!

 

So wird MT Aerospace dann auch der größte Zulieferer von Bauteilen für die Ariane-6 sein. Die Ariane-6 wird so also mehr denn je auch eine Trägerrakete mit deutschem Ursprung sein.  Wir hoffen, daß wir ein wenig dazu beitragen können, die Ariane-6 ein wenig populärer in Deutschland machen zu können. Ich selbst bin ja ein großer Fan der Ariane-6: ich starte selbst mit einer Mini-Ariane-6 zu meinen #MoonDot-Weltraummissionen wie hier bei der letzten Mission zur MoonDotStation:

 

Wir haben auch noch weitere Ariane-6-Modelle in verschiedenen Größen und mit zwei oder vier Feststoffboostern.

 

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Ariane-6-Startkomplex in einer Animation der ESA. MT Aerospace ist auch beim Bau des realen Startkomplexes in Kourou involviert. Wir möchten eine funktionelle Miniversion des Startkomplexes bauen.

 

Dazu wollen wir dann noch einen gesamten Miniaturstartkomplex für die unsere Mini-Ariane-6-Raketen bauen. Dazu gehören dann ein Serviceturm, ein Starttisch inklusive Gasablenkschächte (a.k.a Flame Trench), Blitzableitertürme und eine mobile Montagehalle – ganz ähnlich der Startanlage in Kourou. Und auch bei der Startanlage in Kourou spielt MT-A eine wichtige Rolle. Dies jetzt hier genauer zu erläutern würde allerdings den Rahmen dieses Beitrages sprengen. 😉

 

MitMitarbeitern

Einige Mitarbeiter mit mir bei MT Aerospace vor Ariane-4- und Ariane-5-Modellen. Herzlichen Dank für den herzlichen Empfang und die Gastfreundschaft!

 

Wir (mein Missionsdirektor & meine Wenigkeit) möchten uns recht herzlich bei MT Aerospace für die Möglichkeit des Besuches dort in Augsburg bedanken. Das war ein fantastischer Besuch mit Unmengen an Informationen über ein sehr spannendes Thema. Wir würden sehr gerne wieder zu Besuch kommen wollen – jederzeit! 😉

Ein besonderer Dank geht an Frau Holsworth für das Ermöglichen und die Organisation des Besuches inklusive der Rundgänge. Recht herzlichen Dank und allerbeste Grüsse nach Augsburg!

Euer Mausonaut

Teil 1: Herstellung der Boostersegmente für die Ariane 5

Teil 2: Tankdome für die Ariane-5 und mehr

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My fantastic visit at MT Aerospace – a main supplier for components of ESA Ariane 5 & 6 launchers (Part II)

Link to German version/Deutschsprachige Version

In part I of my report I had the pleasure to show you how booster segments for the ESA launcher Ariane 5 are being produced by MT Aerospace in Augsburg, Germany. In part II I will talk about other main components for the Ariane 5 that are constructed in the same factory.

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Cutaway model of an ESC-A Ariane 5 upper stage at MT-A (left image) and a real ESC-A upper stage at DLR in Lampoldshausen (right). MT-A is building the inner tank dome of the top LH2 tank.

Let me start with talking about dome structures for Ariane 5 tanks. MT Aerospace one of the leading companies that is producing large domes for the tanks of launchers. Thus, MT-A is producing and assembling most of the tank domes for Ariane 5.

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The tiny me with my mission director @SpaceHolgar in front of an inner tank dome for a LH2 tank of an Ariane 5 ESC-A upper stage. It is made of a single piece of Aluminium.

For instance, the large inner dome of the LH2 (liquid hydrogen) tank of the ESC-A upper stage is produced here. It is made from a single piece of Aluminium and has a diameter of about 4 m. To reduce the weight of the tank dome large pieces of Aluminium are cutted via milling. A stable grid structure is remaining as can be seen in the image above.

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Giant Ariane 5 core stage tank dome. It consists of 8 segments welded together giving the dome a diameter of impressive 5.4 m.

The tank domes for the main stage of Ariane 5 are assembled in Augsburg, too. The domes with a diameter of 5.4 m are significantly larger than the inner dome of the upper stage LH2 tank. Therefore they cannot be produced in one single piece but are assembled from 8 different segments. These 8 segments are welded together in a complicated and challenging process.

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Transport canister for a dome of an Ariane 5 tank. The tank domes are transported in this canister on the road to factories of the Ariane Group in Bremen and Les Mureaux for assembling the entire tanks.  (Published with permission of M. Trovatello, ESA HQ).

The tanks of the Ariane 5 launcher are not assembled at MT Aerospace in Augsburg. The ESC-A upper stage is assembled in Bremen, the main stage tanks in Les Mureaux, France, both in facilities of the Ariane Group (formerly known as Airbus Safran launchers). Therefore the tank domes produced in Augsburg need to go on the road to these factory in special transport canisters. We were lucky to see some of these canisters. A photo of one of these canisters can be seen above. Note, that we needed to get a permission by ESA to publish this image as ESA is the owner of these special transport units.

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I have spotted an SLS poster at the MT-A factory. For more info about this please read the report. 😉

To my surprise I had spotted a small poster of the future heavy launcher of NASA called SLS (Space Launch System) while touring MT Aerospace. The main contractor Boeing is building this giant launcher for NASA to enable spaceflight beyond LEO (Low Earth Orbit).

Some of you may remember that we use the giant SLS in my universe, too. It is the heavy lifter for my American friends to fly to the MoonDotStation. Here is a short video of a launch:

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There is a huge scaled SLS launcher in usage in the Mausonautic Universe by my American friends to fly to our MoonDotStation. Note that MT Aerospace Augsburg is building dome tanks segments for the real SLS of NASA/Boeing.

Back to this universe: We learned that MT-A is a subcontractor and is providing dome segments for the tanks of the SLS main stage as well for the EUS upper stage. These tanks are gigantic in size and have a diameter of 8.4 m. If you want to know more about this topic please have a look here. Did I had the pleasure to spot such a SLS tank dome segment? Well, I am not permitted to deny or confirm this.  😉

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Front skirt for an Ariane 5 core stage. Here are the forward attachment points for the boosters and the large parts of the avionics located. The upper stage will sit on top of the skirt.

Tank domes and boosters are important components for the Ariane 5 launcher. Nevertheless, additional components for the Ariane 5 are produced by MT Aerospace in Augsburg. One big component is the front skirt of the Ariane 5 core stage. This skirt is sitting atop the LOX (liquid oxygen) tank of the core stage and it connects the core stage with the upper stage. The nosecones of the booster are attached here. Additionally, large parts of the avionics for guiding the flight are located in this front skirt. Thus, this front skirt is a very crucial component of the Ariane 5. Almost all things come together here. 😉

Furthermore, some smaller components for the Ariane 5 are produced in Augsburg: small tanks for the core stage, thermal insulation for the boosters as well as the lower connecting ring for the boosters. You see that it is well justified to say that the staff at MT Aerospace Augsburg is building significant components for the ESA launcher Ariane 5. The staff at MT-A can be very proud of this accomplishment.

That is all I want to tell you about Ariane 5 and MT Aerospace. Part III will deal with the future: Ariane 6. Stay tuned for updates!

Yours truly,

Mausonaut

 

Part I: Ariane 5 booster segments

Part III: Ariane 6 and MT Aerospace

 

 

Ein Blick hinter die Kulissen von MT Aerospace in Augsburg (Teil 2)

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Nachdem wir uns in Teil 1 (Link) angeschaut haben, wie man Segmente für die Booster der ESA-Trägerrakete Ariane-5 bei MT Aerospace (abgekürzt MT-A) in Augsburg baut, berichten wir jetzt wie die Tankdome und weitere Elemente für die Ariane-5 hergestellt werden.

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Schnitt durch ein Modell einer ESC-A-Oberstufe einer Ariane-5 (rechts) und Schnitt durch eine reale Oberstufe gleichen Typs beim DLR in Lampoldshausen. MT-A stellt den inneren Dom für den oberen Flüssigwasserstofftank her.

MT Aerospace ist einer der weltweit führenden (wenn nicht der führende) Hersteller von großen Tankdomen für Treibstofftanks von Raketen. So baut MT-A auch die meisten Tankdome für die Ariane-5.

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Ich mit meinem Missionsdirektor @SpaceHolgar vor einem inneren Dom aus Aluminium für einen Wasserstofftank einer ESC-A-Oberstufe der Ariane-5.

Da wäre z.B. der innere Dom für den großen Wasserstofftank der ESC-A-Oberstufe mit knapp 4 Metern Durchmesser. Dieser wird aus Aluminium aus einem Stück hergestellt., den Stahl wäre einfach zu schwer gerade für eine Oberstufe. Allerdings wird von der Struktur eine Menge weggefräst um das Gewicht des Tanks gering zu halten.

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Riesiger Tankdom für die Hauptstufe der Ariane-5. Dieser wird aus acht Aluminiumsegmenten hergestellt und hat einen Durchmesser von 5,4 Metern.

Tankdome für die Hautpstufe werden auch bei MT-A produziert. Bei einem Durchmesser von 5,4 Metern kann man diese nicht mehr aus einem Stück Aluminium produzieren. Daher besteht so ein Hauptstufentankdom aus 8 Segmenten, welche bei MT-A in aufwendiger Arbeit zu einem Tankdom verschweißt werden.

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Transportbehälter für einen Ariane-5-Tankdom. Mit Hilfe des Behälters wird ein Tankdom als Schwerlasttransport auf der Straße zu Werken der Ariane Group nach Les Mureaux in Frankreich oder nach Bremen transportiert (Veröffentlichung freundlicherweise genehmigt von M. Trovatello, ESA HQ).

Die Treibstofftanks für die Ariane-5 werden in Bremen in Ariane-Group-Fabriken (bis vor kurzem Airbus-Safran-Launchers) (ESC-A-Oberstufe) und in Les Mureaux (Hauptstufe) zusammengebaut. Darum muss man die Tankdome per Schwertransport von Augsburg dorthin transportieren.  Wir konnten einige dieser dazu benötigten Transportbehälter bei MT-A in Augsburg sehen. Diese gehören der ESA und daher mussten wir auch eine Genehmigung von der ESA für die Veröffentlichung der Bilder einholen.

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Ein SLS-Poster bei MT-A. Mehr zum Beitrag von MT-A zur SLS-Rakete gibt es im Text.

Bei unserer Führung bei MT Aerospace in Augsburg sahen wir auch ein SLS-Poster. SLS (Space Launch System) ist ja bekanntlich die Riesenrakete welche unter der Leitung vom weltweit größten Luft- und Raumfahrtkonzern Boeing für die NASA gebaut wird. Und erstaunlicherweise produziert MT-A dafür Segmente für die Treibstofftankdome mit 8.4 Metern Durchmesser. Mehr Infos dazu gibt es hier. Habe ich denn auch solche Domsegmente für die SLS-Rakete gesehen? Das kann ich leider nicht dementieren oder bestätigen. 😉

Die meisten von Euch wissen dies natürlich schon: Bei meinem Mausonautischen Raumfahrtprogramm gibt es auch eine Mini-SLS-Rakete. Damit fliegen meine Freunde aus Amerika zu unserer MoonDotStation im Mondnahen Raum. Wie sieht so ein Start der Mini-SLS aus? Hier gibt es einen kleinen Eindruck:

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Das ist doch recht spektakulär, oder? Nach diesem kleinen Abstecher geht es jetzt wieder zurück zum Thema: die Ariane 5 & MT Aerospace!

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Vordere Schürze (front skirt) einer  Hauptstufe einer Ariane-5. Hier gibt es neben Befestigungen für die oberen Halterungen der Feststoffbooster auch diverse Steuersysteme der Rakete.

Tankdome und Segmente für die Feststoffbooster sind aber nicht alles was bei MT-A in Augsburg für die Ariane-5-Trägerrakete der ESA produziert wird. Auf der Hauptstufe der Ariane-5 sitzt ein breiter Ring genannt „front skirt“ oder vordere Schürze. Dieser dient als Verbindung zur Oberstufe und trägt neben den oberen Befestigungspunkten für die zwei Feststoffbooster der Ariane-5 auch noch diverse Teile der Steuerungselektronik.

Weiterhin werden noch diverse kleinere Hilfstanks für die Ariane-5 hergestellt, auch die untere Verbindungseinheit der Feststoffbooster zur Hauptstufe und die untere Hitzeschutzisolierung für die Feststoffbooster. Man kann also mit gutem Recht sagen daß beträchtliche Teile der europäischen Trägerrakete Ariane-5 bei MT Aerospace in Augsburg gebaut werden. Und darauf kann man zu Recht stolz sein!

Euer Mausonaut

 

Teil 3: Ariane-6 und MT Aerospace

Teil 1: Herstellung von Boostersegmenten für die Ariane 5

 

 

My fantastic visit at MT Aerospace – a main supplier for components of ESA Ariane 5 & 6 launchers (Part I)

Link to German version/Deutschsprachige Version

Some time ago I had the great honour to take a look behind the scenes of one of the top aerospace companies in Europe: MT Aerospace in Augsburg, Germany. Until 2005 this company was belonging to the MAN group. Then the ownership changed to the OHB group and the new name MT Aerospace was introduced.

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In front of the company MT Aerospace in Augsburg, Germany. You can see that some construction activities are going on. A new facility for producing parts for the new ESA launcher Ariane 6 is being built.

MT Aerospace is producing important components for the European and the international aerospace community.  One of their products are fuel tanks for satellite (see an example in the image below). Their main products are key components for the ESA launcher Ariane 5.  In the near future MT Aerospace will begin to built several important components for the new ESA launcher Ariane 6. A new production facility is under construction to enabling to Start to build Ariane 6 components before the end of this year. This is necesssary as the launch date for the very first Ariane 6 is fixed for July 2020!

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1:1 test fuel tank of the ESA satellite Alphabus.

First let us go back to the current production activities at MT Aerospace – the production of components for the Ariane 5 launcher. The Ariane 5 launcher is the current heavy lift launcher of ESA and Arianespace and is well known for its reliability. The last 80 consecutive successful launches are a fabulous record! About 50 percent of all commercial communication satellites were launched with this launcher during recent years.  Additionally, Ariane 5 has lifted heavy ESA satellites like the 5 ATV cargo vessels going to the ISS. A relatively new task is to launch the European Galileo navigation satellites. Ariane 5 allows to launch four Galileo sats at once.  Another launch with four Galileos is planned for the end of this year.

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An Ariane 5 model with some cuts revealing the components that are built by MT Aerospace.

Which components for the Ariane 5 launcher are produced at the factory in Augsburg? There are the steel segments for the solid rocket boosters. The boosters are about 30 m tall and cannot be produced in a single piece. Therefore a booster is compromised to consist of three different units. We had the honour to tour the entire production facility for the booster units and were even allowed to take some pictures. So please join me for a tour through this air-conditioned facility!

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Several booster segments in different states inside the booster segment production facility of MT Aerospace.

The booster segments are made from steel tubes with a wall thickness of several centimeters. After some prepatory work these rings are being pressed into the correct shape for a booster segment. The wall thickness is reduced to about 8 mm. The diameter of the segments is finally 3.05 meters. For reaching this a very big machine is necessary: a counter roller flow former. This machine exerts forces of several hundred tons from both sides of the steel wall! That is enormous!

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The gigantic counter roller flow former is pressing the steel rings into the perfect shape. With a force of several hundred tons the wall thickness of a few centimeters of the segments is reduced to 8 mm.

The entire cylindrical part of an Ariane 5 booster case consists of 7 segments. 2 x 3 segments are welded together here at the factory in Augsburg. They form the lower and the central part of the booster case. The upper part is a single segment. The lower and the upper part have end domes with openings for the noozle or the igniter.

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Several finished booster segments and two end domes for the lower booster case.

The edges of the booster segments need special treatment before they are ready for welding. A giant turning lathe is been used for this. The entire booster segment is rotating while the processing is going on. I was allowed to take a short video of this process:

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The next step is to weld three booster segments together. A special welding method is been used here: electron beam welding. Two three-piece units and a single-piece unit form the entire cylindrical part of the case for an Ariane 5 booster.

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A finished lower booster case unit consisting of three pieces welded together. At the lower you can see a metallic ring with several drilling holes. Here the central booster case unit will be connected with a few hundred bolts.

 

 

The surface of the booster segments is been coated with several layers of anti-corrosion material. Now the booster segments have the typical white look that you see during the launch campaigns in Kourou. The European spaceport Kourou is also the location were the three case units forming a booster are being connected after filling them with the solid propellant. This connection is done with a special flange at the egdes of the booster case units. This flange is been produced here in the Augsburg factory. How does such a flange connection work? You can see an example for such a connection in the image below.

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Cut through a flange connection between case units of an Ariane 5 booster. Holes for the connecting bolts are missing. You can recognize two spaces for some special sealing rings. Some of you may know that the Solid Rocket Boosters of the Space Shuttle had similar sealing rings called „O rings“.

The flange connection is been fixed with a few hundred bolts. Holes for these bolts are being drilled here in the Augsburg factory. This is a very sensitive process. After drilling each single hole the exact location of the hole is determined. The measured location influences where the next hole will be drilled. This is to make sure that the case units can be connected with the bolts without using any heavy force.

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Transportation container for a long Ariane 5 booster case unit. (Published with permission by M. Trovatello/ESA HQ. Thank you, Marco !)

Finally, the finished three different booster case units are being transported on the road to Italy via a heavy goods transport. In Italy internal insulation material and other components are added before the booster units are shipped to Kourou.

With this I finish the first part of my report. Two additional parts will be published soon.

Yours truly,

Mausonaut

 

Part II: Tank domes and other things

Part III: Ariane 6 and MT Aerospace

 

 

 

Ein Blick hinter die Kulissen von MT Aerospace in Augsburg (Teil 1)

Link to English version/Englischsprachige Version

Vor kurzem hatte ich die außerordentlich große Ehre hinter die Kulissen des Luft-und Raumfahrttechnologieunternehmens MT Aerospace in Augsburg schauen zu dürfen. Einige mögen MT Aerospace noch als Teil vom MAN-Konzern kennen, seit 2005 gehört der Betrieb allerdings zur OHB-Gruppe und nennt sich seither MT Aerospace.

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Vor dem MT-Aerospace-Werk in Augsburg. Mit dem Baukran wird eine neue Fertigungshalle für Teile der Ariane-6-Rakete der ESA gebaut.

Dort in Augsburg werden neben Treibstofftanks für Satelliten (siehe auch Bild unterhalb) hauptsächlich diverse Teile für die Ariane-5-Trägerrakete der europäischen Weltraumbehörde ESA gebaut. Und in naher Zukunft wird dort auch die Produktion von Teilen für die neue Ariane-6-Rakete der ESA beginnen. Darum wird auch viel am Standort gebaut. Schon am Ende des Jahres soll die Herstellung von Ariane-6-Teilen beginnen können, denn die Ariane-6 soll bekanntlich schon im Juli 2020 zum ersten Mal starten.

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1:1-Testmodell für einen Tank des Alphabus-Satelliten der ESA.

Aber zurück zur Gegenwart – der Produktion von Teilen für die Ariane-5. Die Ariane-5 ist der gegenwärtige Schwerlastrakete der ESA und zeichnet sich durch seine besondere Zuverlässigkeit aus. Die vergangenen 80 Starts waren alle 100% erfolgreich – ein unglaublicher Rekord! So wurden neben vielen kommerziellen Kommunikationssatelliten auch die 5 ATV-Transportraumschiffe der ESA zur Internationalen Raumstation ISS gestartet oder im vergangenen Jahr auch gleich vier Galileo-Navigationssatelliten auf einmal.

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Dieses Ariane-5-Modell zeigt die wichtigsten Teile für diese ESA-Trägerrakete welche in Augsburg gebaut werden: Boostergehäuse und Tankdome für die Hauptstufe und den Flüssigwasserstofftank der ESC-A-Oberstufe.

Doch welche Teile für die Ariane-5 werden denn nun genau in Augsburg hergestellt? Fangen wir mal mit den Stahlsegmenten für die zwei riesigen 30-Meter hohen Feststoffbooster der Ariane-5 an. So ein Booster wird aus 3 Einheiten zusammengesetzt. Und wie diese hier in Augsburg hergestellt werden durften wir uns anschauen und auch einige Fotos anfertigen. Also hereinspaziert in die riesige klimatisierte Fertigungshalle für die Boostersegmente!

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In der riesigen Boosterfertigungshalle von MT Aerospace sieht man diverse Boostersegmente in verschiedenen Fertigungszuständen.

MT Aerospace erhält dafür recht unscheinbare Stahlringe mit einer Wandstärke von einigen Zentimetern. Nach einiger Vorbehandlung werden diese Ringe in die richtige Form für ein Boostersegment gepresst. Bei einem Durchmesser von 3,05 Metern haben die Boostersegmente dann nur noch eine Wandstärke von 8 Millimetern. Um dies zu erreichen benötigt man eine sehr spezielle Maschine. In dieser Gegenrollendruckwalzanlage werden Kräfte von mehreren Hunderten Tonnen auf das Stahlsegment ausgeübt! Wau! Da steht ja nicht ohne Grund „Vorsicht Quetschgefahr“ auf der Anlage! 😉

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Die Gegenrollendruckwalzanlage: hier werden die einfachen Stahlringe in die perfekte Form für ein Boostersegmentelement gebracht. Die mehrere Zentimeter dicken Ringe werden werden dabei mit einer Druckkraft von mehreren Hunderten Tonnen auf 8 Millimeter Wandstärke zusammengepresst.

Der zylindrische Teil der Ariane-5-Boosterhüllen besteht aus insgesamt 7 einzelnen Segmenten. Mit einem speziellen Schweißverfahren werden jeweils 3 Segmente zu einer längeren Einheit verbunden: zur unteren bzw. mittleren Boostereinheit. Das einzelne verbleibende Segment bildet den oberen Teil der Boosterhüllen zusammen mit einer Verschlußeinheit.

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Einige fertiggewalzte Boostersegmente. in der Mitte sieht man zwei Endstücke für die Boosterhüllen.

Die Enden der Boostersegmente müssen zum Verschweißen speziell bearbeitet werden. Dazu gibt es eine riesige Drehbank, auf der die gesamten Boostersegmente zur Bearbeitung rotieren. Hier ist ein kurzes Video von so einem Bearbeitungsvorgang:

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Hier wird ein Ende eines Boostersegmentes auf einer riesigen Drehbank bearbeitet.

Nach dieser Bearbeitung kann man die Segmente dann zu Einheiten verschweißen – mit der speziellen Methode des Elektronenstrahlschweißens.  Zwei lange und eine kurze Einheit bilden dann die Hülle eines Ariane-5-Boosters.

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Fertiggestellte lange untere Ariane-5-Boostereinheit. Man erkennt gut die vielen Bohrungen für die Bolzenverbindungen mit der nächsten mittleren Boostereinheit. Diese Einheit steht folglich auf dem Kopf.

Die Oberfläche der Boosterhülleneinheiten wird dann noch beschichtet um sie vor Korrosion zu schützen. Die 3 Einheiten eines Boosters werden nicht hier in Augsburg verbunden, sondern erst am Startort in Kourou. Denn dort werden sie auch erst mit dem ebenfalls segmentierten Feststofftreibstoff befüllt und können danach verbunden werden. Auf dieses Verbinden bereitet man die Boostersegmente allerdings in Augsburg vor. Eine Flanschverbindung wie im unteren Bild zu sehen ist Teil der Konstruktion.

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Schnitt durch die mechanische Flanschverbindung von zwei Boosterhülleneinheiten. Man erkennt deutlich die zwei Räume für Dichtungsringe – auch bekannt als „O-Ringe“ der Verbindungen von Shuttle-Boostersegmenten.

Diese Flanschverbindung wird dann mit Hunderten von Bolzen fixiert. Die Bohrungen für die Bolzenverbindungen erfolgen in Augsburg. Das ist ein sehr aufwendiger Prozess da nach jeder einzelnen Bohrung nachgemessen muß um kleinste Abweichungen feststellen zu können. Diese auch noch so kleinen Abweichungen müssen dann bei der nächsten Bohrung berücksichtigt werden damit beim Verbinden auch alle Bolzen perfekt passen.

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Transportbehälter für lange Ariane-5-Boosterhüllensegmente (veröffentlicht mit freundlicher Genehmigung von M. Trovatello/ESA HQ).

Die drei verschiedenen Boostereinheiten werden nach erst per Schwertransport auf der Straße nach Italien und dann per Schiff zum Startort in Kourou gebracht.

Soviel erst einmal für heute. Zwei weitere Teile folgen demnächst.

Euer Mausonaut

 

Teil 2: Tankdome und mehr

Teil 3: Ariane 6 und MT Aerospace

 

 

 

Visiting the drop tower of the University of Bremen

Deutsche Version

Welcome

Welcome to the drop tower of the University of Bremen! 😉 Obviously this pencil is only a model of the tower. Many thanks for this remarkable present!

 

I had another great opportunity to visit a fantastic facility of the German science and technology community. It is a honour to report about this visit for you – as always. I hope that I can share a part of my own enthusiasm and excitement with you.

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The drop tower Bremen in the twilight of the evening before the actual day of my visit.

 

This time I was visiting the science and space city Bremen in the North of Germany. The visited facility is the drop tower – the best drop tower of the world. The tower is the main research facility of the ZARM. ZARM stands for ‚Zentrum für Angewandte Raumfahrttechnologie und Mikrogravitation‘. That is German and means ‚Centre for applied space technology and microgravity‘. Additionally, there exists a centrifuge system at ZARM for hypergravity research. This also sounds quite interesting, doesn’t it? I hope to report about this during a future visit. 🙂

 

TopTube

Here I am at the upper end of the drop tube at 119 meters above the ground. The red cone is closing the drop tube. The structure of the tower (white) is not directly connected with the tube. This helps to avoid that wind can disturb the drop experiments.

 

What is the purpose of such a drop tower? You may guess that something is dropped here – and that is absolutely correct. Here at this drop tower things are released for a free fall of 110 meters. This free fall takes about 4.7 seconds. That is fine, but may not sound too interesting at the first moment. But consider that during this free fall the falling item is in the condition of weightlessness (or more correct: microgravity). You know that mircogravity is a condition that you can find on board of the International Space Station ISS or any satellite orbiting Earth. These are also in the condition of free fall. Due to their large velocity they always miss the Earth and therefore microgravity is contained.

DropTowerTunnel

At the lower end of the drop tube with a length of 110 meters. You can see the system for lifting the experiments to the top of the drop tube.

 

Here in the tower the dropped experiments do not miss the Earth and need to be  decelerated. Otherwise they would hit the ground with about 50 m/sec. This has to be avoided under all circumstances. Therefore a cylinder (8 meters tall) completely filled with tiny styrofoam pellets is directly located below the drop tube.

Auffangbehälter

The 8 m tall container filled with styrofoam pellets where all dropped experiments are decelerated after the free fall.

 

Obviously it is not possible to simply drop an experiment in this tower. The experiment needs to fit into special capsules. You have to install counterweights for a perfect balance. Otherwise the capsule would tumble during the fall.

BehälterundDeckel

One of the standard capsules for drop experiments  at ZARM (left image). In the right image you can see the top cover for this capsule including the release mechanism.

 

Such a drop capsule is been closed with a special cover at the top. A special winch is ued to lift the capsule to the top of the drop tube. A well calibrated release mechanism guarantees that the capsule is released without any disturbations to the microgravity. In this way a microgravity of  10–6 of the gravity of Earth or better can be obtained. By the way, this is better microgravity than on board of the ISS. At the ISS the movements of the astronauts (and sometimes the ones of mauosnauts, too ;-)) and other moving parts are limiting the quality of the microgravity.

Vacuumpumps

18 high-performance punps are used to evacuate the entire drop tube. The vacuum in the tube enables almost perfect microgravity during free fall.

One important condition to reach almost perfect microgravity during free fall is to evacuate the entire drop tube. An impressive system of 18 pumps is removing the air from the tube during a process taking more than one hour.

 

Catapultsystem

The catapult system underneath the drop tower. The pneumatic system is accelerating the experiment capsule towards the top of the tower. This enables to double the duration of the microgravity to 9.3 seconds. And this is a world record for a facility on planet Earth!

 

Are you already impressed by all this great facts? I really am. And the ZARM team can top that by doubling the duration of the free fall phase to 9.3 seconds! How does this work? There is a mode where you start the free fall when the capsule is going up. An unique catapult system is installed underneath the drop tube. It can accelerate the experiment capsule in a way that the capsule almost touches the top of the tube before falling down again. How clever is this? The drop tower at ZARM is the only drop tower on Earth that is using this fabulous technique. Woohoo!

Now you may think there is an issue with this catapult method. How is the experiment capsule been captured and decelerated after the fall? Shouldn’t the capsule crash now into the catapult after the fall? No fear, the deceleration cylinder is located between the catapult and the drop tube. For the catapult launch it is been removed from the path of the capsule. When the capsule is flying towards the top the deceleration cylinder is being moved quickly to the capture position below the drop tube ready to capture the capsule after free fall. What a cool system! And it always works!

REXUSPayloadUnit

This is a fairing section for experiments to fly with the high altitude rocket called REXUS. The REXUS program with support of the German Aerospace Agency DLR allows students to fly experiments almost to space. Many of the experiments for the REXUS launches are tested here first to see if they perform well under microgravity conditions.

 

Scientists from all over the world are using the drop tower in Bremen for microgravity experiments in several research areas. Often experiments are tested if they work in microgravity before they fly on satellites or the ISS.

Schoolchildren and students can also perform experiments at the drop tower facilities in Bremen. Several programs exist:

  • DroPS: School kids can conduct microgravity experiments in this program organized by the German Aerospace Agency.
  • Drop Your Thesis: ESA Education is offering the opportunity for students to perform experiments as part of their work for a thesis.
  • REXUS-Programm: DLR offers the opportunity to students to fly microgravity experiments on board of the high altitude rockets called REXUS. Often these experiments are first tested here at the drop tower.

In the case that you have a cool idea for an experiment in the drop tower (or you want to look for more information) please go to the links provided for the three programs listed above.

 

TopView

View over Bremen and more from the top of the tower in about 140 meters altitude.  Scientists have meetings here. During weekends you can rent this room for instance for your wedding ceremony! Yeah!

The tour of the tower was ending at the top at an altitude of 140 meters with a breathtaking view all over the city of Bremen and more. There are some rooms where the scientists can meet. And, oh wonder, during the weekend you can organize to have your wedding ceremony here. And now I only have to find a charming mouse for marrying.  😉

Many thanks go to Dr. Koenemann for the great guided tour. That was fantastic. And I am considering to take the given opportunity for falling down the tower with an experiment during my next visit. Hopefully I will not forget to bring my spacesuit with me for this adventure. 🙂

Kongresszentrum

The exhibition & conference center in Bremen.  In 2018 the 69th International Astronautical Congress will take place here October 1-5.  I plan to attend and to help to organize fantastic activities for school kids of all ages.

 

There is one important note to add to my report. We (my mission director and yours truly) had an interesting talk with the charming Mrs. Czurgel. We talked about how we can help to organize an interesting program for kids of all ages during the 69th International Astronautical Congress in Oktober 2018. We are honoured to be tasked for this interesting endeavour and are really looking forward to it. Many thanks, Mrs.Czurgel!

And now this long report is really coming to an end! 😉

Yours truly,

Mausonaut

Mein Besuch im Fallturm der Universität Bremen

English version

Welcome

Willkommen hier beim Fallturm der Universität Bremen! 😉 Dies ist natürlich nur ein einfaches Modell des Fallturmes in Form eines Bleistiftes. Vielen Dank für das schöne Erinnerungsstück.

 

Ein weiteres Mal hatte ich die Ehre eine großartige Einrichtung des Wissenschafts- und Technikstandortes Deutschland besuchen zu dürfen und für Euch darüber zu berichten. Wie Ihr wisst begeistern mich diese Besuche immer sehr, und ich versuche diese Begeisterung so gut wie möglich mit Euch zu teilen.

Fallturmabend

Der Fallturm Bremen in der Dämmerung am Vorabend meines Besuches.

 

Diesmal habe ich mal wieder Bremen besucht. Das Objekt der Begierde (des Besichtigens) war diesmal der Fallturm in Bremen. Dieser Fallturm ist die Hauptforschungseinrichtung des ZARM (Zentrum für Angewandte Raumfahrttechnologie und Mikrogravitation). Neben dem Fallturm gibt es auch noch eine Zentrifuge für Hypergravitationsforschung. Das hört sich auch sehr spannend an. Vielleicht berichte ich darüber mal bei einem anderen Besuch.

TopTube

Am oberen Ende der Fallröhre in 119 Metern Höhe. Der rote Kegel schließt die Röhre ab. Die Turmstruktur selbst (in weiß) ist hier nicht mit der Röhre verbunden. Der Wind soll die Experimente nämlich nicht stören können.

 

Was wird denn so in einem Fallturm überhaupt gemacht? Wie der Name es schon sagt lässt man dort einfach Dinge fallen. Beim Fallturm in Bremen wird dies aus 110 Metern Höhe durchgeführt. Von dort fallen die Dinge dann in 4,7 Sekunden nach unten. Das hört sich recht unspektakulär an. Das ist es aber nicht wenn man weiß dass im freien Fall Schwerelosigkeit (oder auch Mikrogravitation genannt) herrscht. Bekanntlicherweise befinden sich auch die Internationale Raumstation ISS (und auch alle Satelliten im Erdorbit) im freien Fall und darum herrscht dort Schwerelosigkeit. Aufgrund der großen Geschwindigkeit verfehlt die ISS die Erde aber ständig und die Schwerelosigkeit hält daher an.

DropTowerTunnel

Am unteren Ende der rund 110 Meter langen Fallröhre. Man erkennt das Kransystem in der Röhre, welches die Experimente nach oben zieht.

 

Hier im Fallturm verfehlen die abgeworfenen Experimente natürlich nicht die Erde und müssen somit nach dem freien Fall abgebremst werden. Ansonsten würde die Experimente mit rund 50 m/s am Boden des Fallturmes einschlagen. Dies gilt es natürlich zu vermeiden. Darum befinden sich am Ende der Röhre ein 8 Meter hoher Zylinder gefüllt mit unzähligen kleinen Styroporkugeln.

Auffangbehälter

In diesem 8-Meter hohen Auffangbehälter gefüllt mit Styroporkugeln werden die Experimente nach dem freien Fall abgebremst.

 

Natürlich kann man die Experimente im Fallturm auch nicht einfach so abwerfen. Diese müssen in einer Art Kapsel untergebracht werden. Und die Kapsel muss so austariert werden, dass sie wirklich gerade herunterfällt und nicht taumelt. Dazu muss man natürlich oft Ausgleichsgewichte anbringen.

BehälterundDeckel

Eine der standardisierten Abwurfkapseln für die Experimente am ZARM (links). Im rechten Bild sieht man den Deckel für die Kapsel und oberhalb den dazugehörigen Ausklinkmechanismus.

 

So eine Kapsel mit den Experimenten im Inneren wird dann mit einem Deckel verschlossen und mit einer Seilwinde hochgezogen. Ein spezieller Ausklinkmechanismus sorgt dafür, dass die Kapsel mit den Experimenten ohne Störung der Mikrogravitation den freien Fall antreten kann.  So ist es möglich dass eine Mikrogravitation besser als ein Millionstel der Erdgravitation erreicht werden kann, was sogar besser ist als an Bord der ISS. Auf der ISS stören z.B. die Astronauten (und manchmal auch Mausoauten 😉 ) mit ihren Bewegungen und andere sich bewegende Teile die Mikrogravitation doch recht häufig.

Vacuumpumps

Diverse Pumpen ermöglichen die Evakuierung der gesamten Fallröhre und erzeugen so ein Vakuum in dieser. Jegliche Luft in der Röhre würde natürlich den freien Fall stören.

Eine weitere Störung der Mikrogravitation in der Fallröhre ist natürlich die sich darin befindliche Luft. Darum wird diese vor den Fallexperimenten abgepumpt. Dafür gibt es am Boden der Anlage ein beeindruckendes Pumpensystem.

 

Catapultsystem

Die Katapultanlage unterhalb des Fallturms. Ein Abschuss einer Experimentenkapsel mit dieser Anlage ermöglicht die Verdoppelung der Dauer der Schwerelosigkeit auf 9,3 Sekunden. Das ist Weltrekord für einen irdischen Fallturm!

 

Das ist alles so schon sehr beeindruckend. Aber es kommt noch besser! Man kann die Dauer der Freifallphase nahezu verdoppeln. Wie soll dies denn funktionieren? Gibt es unterirdisch eine Verlängerung der Fallröhre? Nein, aber es gibt dort ein einmaliges Katapultsystem. Damit kann man die Experimentkapsel nach fast ganz oben schießen bevor sie dann wieder herunter fällt. So kann man die Dauer der Mikrogravitation auf 9,3 Sekunden ausdehnen. Das ist clever und auch einmalig auf diesem Planeten!

Falls Ihr jetzt gut aufgepasst habt wisst Ihr dass es da jetzt ein mögliches Problem gibt: Wo bleibt denn beim Katapultstart der Auffangbehälter? Der ist doch eigentlich am unteren Ende der Röhre und müsste stören. Die Lösung ist dass man den Behälter zur Seite aus dem Kapselpfad herausfahren kann. Nach dem Passieren der nach oben katapultierten Kapsel wird der Auffangbehälter dann in 3 Sekunden wieder unterhalb der Fallröhre platziert und bremst die Kapsel am Ende des freien Falles ab. Cool!

REXUSPayloadUnit

Dies ist die Verkleidung der Nutzlastsektion einer REXUS-Rakete. Mit REXUS-Raketen werden unter anderem Studentenexperimente mit Unterstützung des DLR geflogen. Im Fallturm wird getestet, ob diese Experimente denn auch in der Schwerelosigkeit funktionieren.

 

Wissenschaftler aus der ganzen Welt und den verschiedensten Wissenschaftsfeldern können am Fallturm Mikrogravitationsexperimente durchführen. Oft testet man hier auch Experimente auf ihre Weltraumtauglichkeit.  So stellt man sicher dass diese dann auch an Bord von Höhenforschungsraketen, Satelliten oder auch der ISS bestens funktionieren.

Schüler und Studenten können am Bremer Fallturm natürlich auch Experimente durchführen. Dazu gibt es verschiedene Programme:

  • DroPS: Organisiert von DLR und ZARM können Schüler hier spannende Experimente durchführen.  Das DLR_School_Lab Bremen ist auch involviert.
  • Drop Your Thesis: ESA Education sucht hier nach Studentenexperimenten durchführbar am ZARM-Fallturm.
  • REXUS-Programm: Das DLR bietet Studenten die Möglichkeit Schwerelosigkeitsexperimente auf REXUS-Raketen zu fliegen. Diese Experimente werden oft vorher im Fallturm getestet.

Falls Ihr also eine coole Idee für Experimente am Fallturm habt schaut Euch mal die verlinkten Seiten der einzelnen Programme an.

 

TopView

Ausblick von den Räumlichkeiten an der Spitze des Bremer Fallturmes in rund 140 Metern Höhe. Hier finden Meetings statt. Und am Wochenende kann man hier sogar heiraten! Wuhuu!

 

Mein Besuch am ZARM endete dann mit einem Blick auf Bremen aus rund 140 Metern Höhe! Dort befindet sich ein Raum für Meetings der Wissenschaftler. Und am Wochenende kann man den Raum sogar für Hochzeiten nutzen. Das ist cool, oder? Jetzt muß ich nur noch eine Maus zum Heiraten finden.  😉

Vielen Dank an Herrn Dr. Könemann für die tolle Führung. Ich komme auch gerne auf das Angebot zurück mal selbst ein Experiment im Turm fallen zu lassen. Den Fall würde ich mir dann auch persönlich aus der Nähe anschauen, natürlich nur in meinem Raumanzug!

Kongresszentrum

Das Messe- und Kongresszentrum in Bremen. Hier findet vom 1. bis zum 5. Oktober 2018 der 69. IAC-Kongress statt. Ich darf mit dabei sein und Aktivitäten für Kinder und Jugendliche organisieren.

 

Eine wichtige Sache gibt es noch zu ergänzen. Mein Missionsdirektor und ich haben sich auch noch mit der charmanten Frau Czurgel unterhalten. Thema: wie können wir ein interessantes Programm für Kinder und Jugendliche beim 69. IAC-Kongreß im Oktober 2018 organisieren. Das hört sich nach einer sehr spannenden Aufgabe an und wir sind natürlich dabei und freuen uns schon riesig darauf! Vielen Dank, Frau Czurgel!

Und damit ist mein Bericht jetzt wirklich zu Ende. 😉

Euer Mausonaut