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Themenseite - Schlüsseltechnologien

Raumfahrt

Einleitung

Bild aus der ISS symbolisch für die Schlüsseltechnologie Raumfahrt; Quelle: ESA/NASA

© ESA/NASA

Das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie fördert die deutschen Raumfahrtaktivitäten auf nationaler und europäischer Ebene. Dazu gehören nationale Projekte, die deutschen Beiträge zur Europäischen Weltraumorganisation ESA sowie der Bereich "Raumfahrtforschung und -technologie" des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR).


Hintergrund

Raumfahrt ist zu einem festen Bestandteil unseres Alltags und unverzichtbaren Instrument für Wirtschaft, Wissenschaft, Politik und Gesellschaft geworden. Raumfahrt leistet heute entscheidende Beiträge zur Förderung von Forschung und Entwicklung, Bildung und Innovation, zu Wachstum, zur Schaffung hoch qualifizierter Arbeitsplätze und zur Erhöhung unserer Lebensqualität, für den Schutz unserer Erde, für unsere Sicherheit und Verteidigung und für die internationale Zusammenarbeit.

Nahezu jedes Unternehmen und jeder Bürger nutzt heute Technologien und Dienste, die auf Raumfahrtanwendungen basieren. Fernsehen via Satellit ist eine alltägliche Selbstverständlichkeit, Kommunikationssatelliten verbinden Menschen weltweit, Satellitennavigationssysteme ermöglichen eine moderne Verkehrsplanung und Logistik. Erdbeobachtungssatelliten eröffnen neue Dimensionen in der Klimaforschung, in der Städte- und Raumplanung sowie bei der Prävention und Bewältigung von Krisen und Katastrophensituationen.

Seit dem Start des deutschen Radarsatelliten TerraSAR-X im Jahr 2007 wurden seine Daten für zahlreiche Anwendungen genutzt. Als besonders nutzbringend war dies im Falle von Katastrophen wie der des Tsunamis in Japan 2011 oder der Überschwemmungen durch die Donau in Passau 2013. Aktuelle Karten für Hilfskräfte wurden zeitnah erstellt und dienten der Abschätzung entstandener Schäden. Der Zwillingsatellit TanDEM-X liefert seit 2011 weitere Daten, die, zusammen mit denen von TerraSAR-X, zu einem hochgenauen dreidimensionalen Höhenmodell verarbeitet werden. Die Daten der beiden Satelliten sind unabdingbare Voraussetzung für die exakte Bestimmung Gletscherbewegungen. Gemessen wurde die zunehmende Rückzugsgeschwindigkeit des grönländischen Jakobshavn Isbrae. Sie beeinflusst sogar die Meeresspiegelhöhe: ein Anstieg von rund einem Millimeter in den Jahren 2000 bis 2010. Künftig wird Jacobshavn Isbrae den Meeresspiegel nun noch höher ansteigen lassen. Das sind wichtige Erkenntnisse für dir Abschätzung der Folgen des Klimawandels. Auch die Überwachung von Infrastrukturen wie zum Beispiel Staudämme und Brücken ist durch die hoch-präzisen Daten der beiden Satelliten möglich. So können die Bewegungen des Stahlgerüstes des Berliner Hauptbahnhofes im Laufe eines Jahres millimetergenau verfolgt werden.

Deutschland hat für zahlreiche Missionen zur Erkundung unseres Sonnensystems maßgebliche wissenschaftliche und technologische Beiträge geliefert. Hier stechen besonders die deutschen Anteile der Rosetta-Mission zum Kometen Tschurjumov Gerassimenko heraus, dessen Lander Philae Ende 2014 auf dem Kometen landete. Deutschland ist an der Internationalen Raumstation ISS sowie der Produktion und dem Einsatz der Trägerrakete Ariane-5 und deren Entwicklung der neuen ARIANE-6 beteiligt und ist eine der führenden europäischen Raumfahrtnationen.

Entscheidend für den konkreten Nutzen der Raumfahrt ist, dass sich die Raumfahrttechnologie vom reinen Werkzeug der Forscher zunehmend zu einem Schlüsselwerkzeug der modernen Industrie- und Informationsgesellschaft, auch im Hinblick auf Industrie 4.0 und Big Data, entwickelt hat. Heute besitzt sie eine für den Wissenschafts- und Technologiestandort Deutschland hohe strategische Bedeutung. Von ihr gehen entscheidende wirtschaftliche Impulse aus und sie verbindet fast alle modernen Hochtechnologiebereiche. Die Förderung der Raumfahrt steigert daher in erheblichem Maße die Wachstums- und Wettbewerbschancen des Standorts Deutschland.

Aufgrund ihrer Komplexität und hohen Kosten können die meisten Raumfahrtprojekte nur in internationaler Zusammenarbeit durchgeführt werden. Deutschland ist einer der 20 Staaten, die sich zu diesem Zweck in der Europäischen Weltraumorganisation ESA zusammengeschlossen haben.

Raumfahrtstrategie

Die im Jahr 2010 verabschiedete Raumfahrtstrategie der Bundesregierung bildet die Grundlage für die deutschen Aktivitäten in der Raumfahrt. Durch die gezielt geförderte Weiterentwicklung nationaler Fähigkeiten konnte Deutschland in den letzten Jahren technologische und wissenschaftliche Spitzenpositionen erobern. Diese Fähigkeiten werden durch die Raumfahrtstrategie konsolidiert und fortentwickelt.

Die Kernaussage der Strategie ist, dass Raumfahrttechnologien Antworten auf gesellschaftlich relevante Fragen geben. Dies gilt für zentrale Herausforderungen wie Klimaschutz, Mobilität, Kommunikation und Sicherheit. Als Schlüsseltechnologie ist die Raumfahrt von zentraler Bedeutung für den Wirtschaftsstandort Deutschland.

Für die Bundesregierung steht der konkrete Nutzen für die Menschen im Mittelpunkt ihrer Raumfahrtpolitik. Raumfahrt muss sich dem Wettbewerb mit anderen Technologiebereichen stellen und sich daran messen lassen, ob für die hohen Aufwendungen ein angemessener wissenschaftlicher, gesellschaftlicher oder kommerzieller Nutzen erwartet werden kann. Eine klare Ausrichtung auf Nutzen und Bedarf, die Orientierung am Prinzip der Nachhaltigkeit und eine intensive internationale, vor allem europäische Zusammenarbeit sind dabei die Leitlinien unserer Politik.

Weiterführende Informationen

Satellitenkommunikation

Im Vordergrund der Satellitenkommunikation stehen neben der klassischen Hochfrequenztechnologie auch Entwicklungen für künftige globale Multimedia-Satellitensysteme.

Der Vorteil heutiger Satellitenkommunikation besteht in der fast globalen Signalabdeckung durch geostationäre Satelliten. Diese Satelliten "stehen" dabei kontinuierlich über einem bestimmten Punkt der Erde. Sie liefern Rundfunk- und Fernsehprogramme sowie multimediale Dienste in alle Welt. Neue Entwicklungen wie HDTV und 3DTV eröffnen Chancen für neue Märkte. Geostationäre Kommunikationssatelliten werden auch in Zukunft in dünn besiedelten Gebieten die beherrschende Infrastruktur für die großflächige Verteilung von Informationen bleiben. Darüber hinaus können sie die erdgebundenen Technologien in den Bereichen Multimedia, mobile Kommunikation und mobiles Internet ergänzen.

Bei Naturkatastrophen und auch bei Missionen zur Friedenssicherung kommt der Satellitenkommunikation eine immer wichtigere logistische Funktion zu. Ihre Daten- und Kommunikationsverbindungen sind in Situationen, in denen keine terrestrische Infrastruktur besteht oder diese zerstört wurde, unverzichtbar.

Doch die Satellitenkommunikation unterstützt nicht nur wichtige gesellschaftliche und hoheitliche Aufgaben, sie ist auch in wirtschaftlicher Hinsicht von Bedeutung. Betrachtet man die gesamte Wertschöpfungskette so ist die Satellitenkommunikation der mit Abstand kommerziell erfolgreichste Raumfahrtsektor. Durch eine gezielte Förderpolitik des Bundes hat die deutsche Industrie inzwischen weltweit Marktanteile erobern können.
Bei dem ESA-Programm EDRS (European Data Relay System) hat Deutschland die Führung inne. Dieses europäische Datenrelais-Satellitennetzwerk ist eine weltraumgestützte Hochgeschwindigkeitsdatenautobahn, die neue Standards setzen soll. Die bei EDRS eingesetzte Satellitenplattform SGEO, die ebenfalls unter deutscher Führung bei OHB in Bremen entwickelt wird, dient auch als Basis für den geplanten nationalen Satelliten Heinrich-Hertz. Mit seiner Hilfe sollen wissenschaftlich-technische Experimente im Weltraum durchgeführt und innovative Nutzlasten unter realen Bedingungen getestet werden. Im Dezember 2014 haben das Bundesministerium für Verteidigung und das im Auftrag des BMWi handelnde DLR-Raumfahrtmanagement eine Vereinbarung über die gemeinsame Entwicklung und den Bau von Heinrich Hertz unterzeichnet. Das Projekt wird Ende 2015 starten.

Mit dem Setzen von Standards in der optischen Kommunikation erlangt Deutschland die Chance auf neue eigene Entwicklungen. So hat sich Deutschland bereits mit den Laserterminals (LCT) einen weltweiten Vorsprung erarbeitet.

Satellitennavigation

Galileo Galilei ist Namensgeber eines ehrgeizigen europäischen Raumfahrtprojekts: des Navigationssystems Galileo. Die satellitengestützte Navigation nimmt durch die rasch anwachsende Zahl von Anwendungsfeldern einen zunehmend größeren Stellenwert ein.

Galileo besitzt ein enormes Marktpotential in allen Bereichen des Verkehrswesens - der Luftfahrt, der Schifffahrt und dem Landverkehr, aber auch in der Geodäsie, der Landwirtschaft und nicht zuletzt in der Raumfahrt selbst. Die Satelliten übertragen Signale zur Erde, mit denen Zeit und Ort präzise bestimmt werden können. Galileo ist das erste gemeinsame Projekt der Europäischen Weltraumorganisation ESA und der Europäischen Union (EU). Es soll eine zivile europäische Alternative zum amerikanischen GPS-System (Global Positioning System) bieten und Europa technologische Stärke und Präsenz im globalen Wettbewerb gegenüber den heutigen Systemen verschaffen.

Das Galileo-System wird aus 30 Satelliten bestehen, die in einer Höhe von etwa 24.000 Kilometern um die Erde kreisen. Deutschland übernimmt bei Galileo eine Führungsrolle.

Mit Galileo entsteht ein unabhängiges System unter ziviler Kontrolle, anders als die sich unter militärischer Kontrolle befindlichen Dienste des GPS-Systems der USA, des GLONASS-Systems Russlands und des Beidou-Systems Chinas. Galileo wird präzisere Daten liefern und weitergehende Dienste anbieten als das heutige GPS-System. Die vorgesehene Kompatibilität von Galileo mit GPS im offenen Dienst sowie die Interoperabilität mit allen anderen Satellitennavigationssystemen erlauben den größtmöglichen Nutzen für den Anwender durch die Bereitstellung von Navigationssignalen mit bisher nicht erreichter Verfügbarkeit und Verlässlichkeit.

Erdbeobachtung

Die Beobachtung der Erde aus dem Weltraum bietet immer wieder eine neue Sicht auf unseren Heimatplaneten. Erkundungssatelliten ermöglichen es, hochaktuelle und präzise Informationen über die Erdoberfläche sowie den Zustand der Meere und der Atmosphäre zu gewinnen. Die Anwendungen reichen von der Erstellung und Aktualisierung von Landkarten, über Umwelt-, Wetter- und Klimabeobachtung bis hin zur Unterstützung humanitärer Hilfsaktionen. Das breite Anwendungsspektrum der satellitengestützten Erdbeobachtung macht diese Technik nicht nur für Forschung sondern zunehmend auch für die Wirtschaft unentbehrlich.

Viele der hochinnovativen Technologien, die für Erdbeobachtungssatelliten und deren Instrumente bzw. Kameras erforderlich sind, werden an deutschen Standorten entwickelt und gebaut. So ermöglichen beispielsweise spezielle SAR-Radarinstrumente (Synthetic Aperture Radar) die Beobachtung der Erdoberfläche unabhängig von Bewölkung oder Tageszeit sowie die dreidimensionale Erfassung der Erde. So genannte hyperspektrale Sensoren, die Informationen in einer Vielzahl von Spektralbereichen gleichzeitig erfassen, ermöglichen beispielsweise detaillierte Aussagen über den genauen Zustand der Vegetation oder über Mineralien in Lagerstätten.

Mit dem TerraSAR-X-Satelliten (2007) und der Satellitenflotte RapidEye (2008) sowie dem Schwestersatelliten von TerraSAR-X, TanDEM-X (2010) konnte sich Deutschland weltweit in der Spitzengruppe im Bereich der Erdbeobachtung positionieren und damit seine hervorragende Ausgangsposition für weitere Entwicklungen und Missionen (EnMAP, MERLIN) ausbauen.

Deutschland betreibt eigene Infrastrukturen zur Steuerung der Satelliten sowie zum Empfang, zur Verarbeitung und zur Auswertung der von den Satelliten übertragenen enormen Datenmengen und bringt diese auch in die europäischen Infrastrukturen beispielsweise in die Europäische Weltraumorganisation ESA ein.

Der rasch wachsende weltweite Bedarf an Geodaten macht satellitengestützte Erdbeobachtung zu einem wichtigen Wirtschaftsfaktor. Deutsche Unternehmen beginnen sich im weltweiten Datenvertrieb in führender Rolle zu platzieren. Kleine und mittlere Dienstleistungsunternehmen entwickeln Software oder bieten direkt Geoinformationsdienste an, beispielsweise zur Aktualisierung und Erstellung raumbezogener Fach- und Planungsdaten zur Landbedeckung, zur Erstellung von Ertragsprognosen in der Landwirtschaft, zur Erfassung von Bodenbewegungen bei erdrutschgefährdeten Bauprojekten oder auch zur Einschätzung der Gewässergüte und Unterwassertopographie von Küstenregionen.

Im ESA-Erdbeobachtungsrahmenprogramm EOEP bestimmt Deutschland die Richtung wesentlich mit. Das EOEP entwickelt und betreibt weltweit Missionen für Forschung am Erdsystem und bereitet zudem den wissenschaftlichen und technologischen Boden für die operationellen europäischen Erdbeobachtungsprogramme EUMETSAT, die europäische Organisation für Wettersatelliten, und das EU-Programm Copernicus. Zusammen betreiben sie eine ganze Flotte von Satelliten für Wetter-, Klima-, Land- und Ozeanbeobachtung, sowie Satelliten zur Unterstützung der Katastrophen- und Sicherheitsvorsorge.

Mit dem Projekt "Fernerkundung in Schulen" (FiS) wird ein internetgestütztes Lernportal zum Thema Fernerkundung gefördert. In dem Vorhaben werden Informationen für Lehrer angeboten sowie Lernmodule aus mehreren Lehrbereichen der breiten Öffentlichkeit zugänglich gemacht. Weiterführende Informationen und Studienmaterialien werden zudem im Zusammenhang mit den Satellitenmissionen TerraSAR-X, TanDEM-X und EnMAP zur Radar- und Hyperspektral-Fernerkundung über die Portale www.saredu.dlr.de und www.enmap.org angeboten und in eigenen Sommerschulen vermittelt.

Raumfahrt-Robotik

Die Raumfahrt-Robotik - ein Schwerpunkt im Nationalen Programm für Weltraum und Innovation - ist eine Schlüsseltechnologie, die Weltraum-Missionen in Zukunft risikoärmer, nachhaltiger und kosteneffizienter macht. Es ist heute an der Zeit, Infrastrukturen zu konzipieren, die es erlauben, Satelliten und Raumstationen im All zu montieren, zu versorgen, zu modernisieren und sicher zu entsorgen. Weltraummüll und seine nachteiligen Auswirkungen auf Satelliten und die Erde werden vermieden: Der Beginn einer neuen Epoche in der Raumfahrt.

Notwendige Voraussetzungen für erfolgreiche Weltraummissionen sind eine hohe Zuverlässigkeit und die Möglichkeit, über lange Zeiträume hinweg autonom agieren zu können. Mobilität, Navigation, Manipulation, Montage und Demontage sind dabei typische Fähigkeiten von Weltraum-Robotern. So entsteht Hightech, die den extremen Anforderungen des Weltraums genügt und in diesem absoluten Grenzbereich zuverlässig arbeitet.

Dabei steht neben Technologieentwicklungen für zukünftige Missionen im Erdorbit und zur weiteren Erkundung des Weltraums das Transferpotenzial der Raumfahrt-Robotik für Anwendungen auf der Erde im Mittelpunkt der Technologiepolitik des BMWi.

Durch mögliche Synergien mit vielfältigen Anwendungen auf der Erde hat die Raumfahrt-Robotik hohes wirtschaftliches Potenzial und gesellschaftlichen Nutzen weit über die Raumfahrt hinaus - etwa in der industriellen Produktion, im Servicebereich, der Exploration von Bodenschätzen, im Bereich von Sicherheitsanwendungen oder der Medizintechnik.

Beispiele für Anwendungen in der Raumfahrt

Weiterführende Informationen

Erforschung des Weltraums

Die Erforschung des Weltraums ist einer der spektakulärsten Bereiche der Raumfahrt. Wie ist das Universum entstanden? Wie entwickelte sich das frühe Sonnensystem? Und wie verlief die Entwicklung der Planeten in unserem Sonnensystem? Diesen und anderen Fragen widmet sich die Wissenschaft. So beobachten zum Beispiel die Instrumente des Flugzeugteleskops SOFIA interstellare Staub- und Molekülwolken, in denen sich neue Sterne und Planetensysteme bilden.

Monde, Kometen, Asteroiden und nicht zuletzt die Sonne - die Erforschung des Weltraums ist faszinierend. Wissenschaftlich stehen Fragen nach der Stellung des Menschen im Weltall, nach der Entstehung und Verbreitung von Leben sowie die Untersuchung physikalischer Grundgesetze im Vordergrund. Mit Sonden können Himmelskörper aus nächster Nähe erkundet werden. Weltraumbasierte Teleskope wie das Hubble-Teleskop ermöglichen es, das Weltall auch in den Bereichen zu untersuchen, die von der Erde aus nicht oder nur gemindert zugänglich sind. Damit wird Raumfahrt zu einem unverzichtbaren Instrument der extraterrestrischen Forschung.

SOFIA beobachtet Sternentstehungsgebiete

Das Stratosphären-Observatorium für Infrarot-Astronomie (SOFIA) Das Stratosphären-Observatorium für Infrarot-Astronomie (SOFIA) ist ein gemeinsames deutsch-amerikanisches Vorhaben zur Erforschung des Weltalls. Mit dem von NASA umgebauten Boeing 747SP ist das deutsche 2,7 Meter-Teleskop integriert. Mit ihm werden astronomische Beobachtungen im Infrarot- und Submillimeter-Wellenlängenbereich weitgehend oberhalb der störenden irdischen Lufthülle durchgeführt. In jeweils circa zehnstündigen Nachtflügen werden insbesondere Sternentstehungsgebiete in unserer Milchstraße sowie in den benachbarten Kleinen und Großen Magellanschen Wolken untersucht. Mit dem hochauflösenden Heterodyn-Spektrometer GREAT und dem abbildenden Spektrometer FIFI-LS stellen deutsche Institute zwei der insgesamt sechs einsatzfähigen Instrumente bereit. Nach insgesamt 170 Test- und Beobachtungsflügen wurde SOFIA im April 2014 von NASA als "operational" deklariert.  Nach der Rückkehr des in Hamburg generalüberholten Flugzeugs in die USA Ende 2014 haben Anfang 2015 wieder die wissenschaftlichen Messflüge begonnen. Mit rund 80 Flügen und dem erstmaligen Einsatz aller sechs Instrumente ist 2015 das bisher "produktivste" Jahr des SOFIA-Projekts. Wie schon 2013 werden rund 15 der 80 Flüge im Sommer von Neuseeland aus durchgeführt, um von den im dortigen Winter hervorragenden atmosphärischen Bedingungen zu profitieren.

Rosetta - ESA-Kometenmission schreibt Geschichte

Im März 2004 wurde vom Europäischen Weltraumbahnhof Kourou in Französisch-Guyana die Mission Rosetta der Europäischen Weltraumorganisation ESA gestartet. Mit der erstmaligen Landung einer voll mit Instrumenten bestückten Sonde auf einem Kometenkern ist Europa eine Premiere in der Geschichte der Raumfahrt gelungen: Am 12. November 2014 trennte sich das Landegerät Philae von seinem "Mutterschiff", dem Rosetta-Orbiter, und landete nach einer mehr als zehnjährigen Reise "eigenwillig", aber sicher auf dem Kometen 67/P Tschurjumow-Gerassimenko, wo erste wissenschaftliche Daten erfolgreich gewonnenen werden konnten. Mit vielfältigen wissenschaftlichen und finanziellen Beiträgen ist Deutschland umfassend an der Mission beteiligt.

Unsere Erdatmosphäre wird von einem kontinuierlichen Schauer aus hochenergetischen Teilchen getroffen. Mit AMS (Alpha Magnetic Spectrometer), das im Mai 2011 auf der Internationalen Raumstation angebracht wurde, werden deren Eigenschaften wie Masse und Energie, bestimmt und so die Weltraumteilchen identifiziert. In einer weltweiten Zusammenarbeit von 16 Ländern hat die RWTH Aachen zentrale Komponenten entwickelt und beigestellt. Die Ergebnisse von AMS liefern Informationen über die Existenz von Antimaterie und von Dunkler Materie und tragen so dazu bei, die Vorgänge im frühen Universum besser zu verstehen.

Das besondere Augenmerk der ESA-Mission JUICE (Jupiter Icy Moons Explorer) gilt der Atmosphäre und dem Magnetfeld von Jupiter sowie seinen drei großen Eismonden Ganymed, Kallisto und Europa. Unter den dicken Eispanzern dieser Monde vermutet man Ozeane aus flüssigem Wasser - eine Grundvoraussetzung für die Entstehung von Leben. Den wissenschaftlichen Fragestellungen soll mittels verschiedener Messinstrumente, die zum Teil aus Deutschland kommen, nachgegangen werden. Inzwischen haben die Entwicklungsarbeiten an der Raumsonde und den Instrumenten begonnen. Der Start von JUICE ist für 2022 geplant. Nach der Ankunft im Jahr 2030 soll die Sonde das Jupiter-System drei Jahre lang erforschen.

Forschung unter Weltraumbedingungen

Von einfachen physikalischen bis hin zu komplexen biologischen Systemen - die Schwerkraft beeinflusst fast alle Vorgänge auf unserer Erde: Gegenstände fallen zu Boden, Wasser fließt ins Tal, und Gasblasen im kochenden Wasser treiben nach oben. Bei vielen Vorgängen in Natur und Technik ist ihr Einfluss jedoch nicht unmittelbar zu erkennen, doch auch in der Evolution sind Schwerkraft und Leben auf unserem Planeten seit rund dreieinhalb Milliarden Jahren untrennbar miteinander verbunden. Selbst unser eigenes Leben ist im Grunde ein immerwährender Kampf mit der Schwerkraft - vom Laufenlernen eines Kleinkinds bis zu den Gebrechen des alten und kranken Menschen.

Wenn Wissenschaftler etwas über die Rolle eines bestimmten Faktors erfahren wollen, verändern sie üblicherweise seine Größe oder schalten ihn sogar ganz aus. In Bezug auf die Schwerkraft ist dies, zumindest für längere Zeiträume, erst durch die Raumfahrt möglich geworden.

Auf der Erde lässt sich Schwerelosigkeit nur für kurze Zeiten realisieren: im Fallturm Bremen, auf Flugzeugparabelflügen oder auf Forschungsraketen. Ist länger andauernde Schwerelosigkeit für die Forschung notwendig, muss man in den Weltraum gehen und Satelliten oder die Internationale Raumstation ISS nutzen.

Das Programm "Forschung unter Weltraumbedingungen" bündelt die Forschung zum Einfluss veränderter Schwerkraftbedingungen und verfolgt dabei drei übergeordnete Ziele:

Die Natur erforschen

Der Weltraum bietet einzigartige Möglichkeiten, die Gesetze der Physik von der Relativitätstheorie bis zur Quantentheorie zu überprüfen und den Urfragen der Menschheit nachzugehen. Wo kommen wir her? Wo gehen wir hin? Aufbruch zu neuen Horizonten in der Physik und Erforschung grundlegender Lebensfunktionen sind Schwerpunkte der erkenntnisorientierten Forschung im Weltraum.

Anwendungspotenziale eröffnen

Technologischer Fortschritt erfordert Wissen um die grundlegenden Phänomene - Weltraumexperimente erklären diese. Das Programm ist daher ein wichtiger Impulsgeber für innovative Technologien in Materialforschung und Verbrennung sowie für neue Diagnose- und Therapiemethoden in der Medizin.

Exploration ermöglichen

Auch für zukünftige Langzeitmissionen zu Mond, Mars oder anderen fernen Zielen wird das Programm nicht zuletzt durch die Nutzung der ISS einen wichtigen Beitrag leisten. Für derartige Missionen müssen zunächst grundlegende Voraussetzungen geschaffen werden, etwa durch Entwicklung neuer Technologien in der Materialforschung oder den Lebenswissenschaften - in erster Linie auch zum Wohle des Menschen auf der Erde.

Projektbeispiele aus der Weltraumwissenschaft

Weiterführende Informationen

Ohne Trägerraketen wäre Raumfahrt nicht möglich. Trägersysteme ermöglichen es, Mensch und Material ins All zu transportieren und den Weltraum wissenschaftlich zu erforschen und wirtschaftlich zu nutzen. Raumtransportsysteme verbinden die Erde mit dem Orbit.

Der Bedarf staatlicher wie auch kommerzieller Satellitenbetreiber hat einen weltweiten Markt für Raumtransportdienste entstehen lassen. Auf diesem Markt nimmt die europäische Trägerrakete Ariane heute eine Spitzenposition ein. Die Firma Airbus Safran Launchers ist verantwortlich für die Entwicklung und Serienfertigung. Um im internationalen Wettbewerb erfolgreich zu bleiben, wird die Ariane ständig weiterentwickelt. Die Firma Airbus Safran Launchers steht nun vor der Aufgabe mit der Ariane-6 ein zukunftsfähiges Trägerkonzept zu entwickeln und zu qualifizieren. Der neue Träger, der erstmals im Jahre 2020 starten soll, muss eine stetige Anpassung an die Markterfordernisse, eine Senkung der Produktionskosten sowie eine Erhöhung der Missionsflexibilität erreichen. Die kommerzielle Vermarktung der aktuellen Ariane-5, aber auch der Vega und Sojus-Trägerraketen vom Europäischen Weltraumzentrum in Französisch-Guayana, übernimmt das Unternehmen Arianespace. Deutschland trägt die Verantwortung für die Entwicklung und den Bau der Ariane-Oberstufen, liefert wesentliche Strukturteile und beherrscht die Antriebstechnik auf der Basis flüssiger Raketentreibstoffe.

Neben dem Einsatz der aktuellen Systeme richtet sich der Blick auch nach vorne: Deutschland beteiligt sich an der Weiterentwicklung und Diversifizierung der existierenden europäischen Trägersysteme, sowie der Ausarbeitung von Konzepten für die Zukunft des europäischen Raumtransports. Ein vorrangiges Ziel bei der Entwicklung neuer Trägerraketen ist es, die internationale Konkurrenzfähigkeit europäischer Träger zu erhalten und deren Wirtschaftlichkeit zu steigern.

ISS

Die Internationale Raumstation ISS ist das größte Technologieprojekt aller Zeiten: Ein Außenposten der Menschheit im All, zugleich ein "fliegendes Labor" mit exzellenten Möglichkeiten für Wissenschaft und industrielle Forschung. Nach dem Kalten Krieg aus dem politischen Willen zur internationalen Zusammenarbeit heraus geboren, ist für die ISS heute die internationale, multidisziplinäre wissenschaftliche Forschung und Anwendung primäre Motivation.

Die ISS hat eine Masse von etwa 430 Tonnen und Ausmaße von 107 Metern Breite und 88 Metern Länge. Seit November 2000 wird sie permanent von wechselnden Besatzungen bewohnt. Von Mai bis November 2014 hat der deutsche ESA Astronaut Alexander Gerst im Rahmen seiner "Blue dot Mission" als Flugingenieur für ein halbes Jahr auf der ISS Experimente durchgeführt und an der Wartung und Instandhaltung mitgearbeitet.

Auf der ISS kann sowohl in den Laborelementen (Materialforschung und Lebenswissenschaften) als auch auf Außenplattformen (Astronomie, Erderkundung und Technologie) geforscht werden. Die Forschung in der Erdumlaufbahn gewinnt mit der ISS eine völlig neue Qualität, weil erstmals ausreichende Ressourcen für die Forschung zur Verfügung stehen und Langzeituntersuchungen sowie Experimentreihen in der Schwerelosigkeit möglich werden.

Die neue Forschungsanlage namens Hightech-Schmelzofen EML (Elektromagnetischer Levitator), wurde im gemeinschaftlichen Auftrag der ESA und des DLR Raumfahrtmanagements entwickelt. Im August 2014 brachte ihn ATV-5 zur ISS. In dem Ofen werden metallische Legierungsproben behälterfrei geschmolzen und erstarrt. Mit 14 ausgewählten ISS-Experimenten wollen die Forscher mehr über Erstarrungsvorgänge lernen sowie genauere Messdaten der thermophysikalischen Eigenschaften von Legierungsschmelzen erhalten, um metallurgische Produktionsprozesse auf der Erde effizienter zu gestalten.

Das deutsche Nutzungskonzept zur ISS sieht vor, dass neben der multidisziplinären Spitzenforschung die industrielle und privatwirtschaftliche Nutzung auf der ISS verstärkt wird. Für weitergehende Informationen kontaktieren Sie bitte die Abteilung "Bemannte Raumfahrt, ISS und Exploration" des DLR Raumfahrtmanagement in Bonn. Dort werden Unternehmen kostenfrei zu ihrer Projektidee beraten.

Beitrag Europas zur Internationalen Raumstation ISS

Europa ist über die Europäische Weltraumorganisation ESA einer von insgesamt fünf internationalen Partnern (neben Japan, Kanada, Russland, USA) bei Aufbau, Betrieb und Nutzung der ISS. Aktuell trägt Deutschland 39 % des europäischen Anteils und bleibt weiterhin führender Partner in Europa.

Die wichtigsten europäischen Beiträge zur ISS bestehen aus dem Forschungsmodul Columbus, verschiedenen Experimentanlagen und dem unbemannten Versorgungsfahrzeug ATV (Automated Transfer Vehicle).Über 40 Prozent der europäischen Experimente stammen aus deutschen Forschungseinrichtungen. Neben Experimenten zur Gravitationsbiologie arbeiten die Wissenschaftler an Projekten z.B. aus den Bereichen Strahlen- und Astrobiologie, Materialwissenschaften oder Humanphysiologie. Seit Mitte 2009 hat die Forschung auf der ISS einen weiteren Schub bekommen, da seit dem permanent sechs Astronauten an Bord sind. Das aktuelle Ausbaustadium der ISS wurde 2011 erreicht. Den Betrieb des Labors leitet das europäische Columbus-Kontrollzentrum innerhalb des Deutschen Raumfahrtkontrollzentrums des DLR in Oberpfaffenhofen.

Mit dem ATV leistete die ESA einen wichtigen Beitrag zur Versorgung der ISS. Die ATVs wurden vom Airbus Defense & Space in Bremen gebaut. Gestartet wurden sie mit einer Ariane-5-Trägerrakete und brachten bis zu sieben Tonnen Fracht zur ISS: Gase, Wasser, Treibstoff, Astronautenbedarf, Ersatzteile sowie Experimente und wissenschaftliche Ausrüstung. Der erste ATV-Flug "Jules Verne" fand im März 2008 statt. Inzwischen sind mit "Johannes Kepler" im Februar 2011, "Edoardo Amaldi" im März 2012 und "Albert Einstein" im Juni 2013 drei weitere ATV zur Raumstation geflogen. Im August 2014 ist mit "Georges Lemaître" die fünfte und letzte ATV-Mission gestartet (an der ISS angedockt bis Februar 2015). Auch nach dieser letzten ATV-Mission wird die Technologie weiter genutzt werden. Im November 2012 beschlossen die ESA-Teilnehmerländer des ISS-Programms, für das zukünftige U.S.-amerikanische Crew-Raumschiff MPCV (Multi-Purpose Crew Vehicle) ein Servicemodul zu entwickeln und zu bauen. Dieses European Service Module (ESM) genannte Modul wird den Antrieb, die Energieversorgung und die Lagerung von Sauerstoff und Wasser für die amerikanischen Crew-Kapsel Orion zur Verfügung stellen. Zusammen bilden ESM und Orion das MPCV-Raumschiff. Technisch basiert das ESM auf ATV-Technologien und wird federführend von Airbus Defense & Space in Bremen entwickelt. Ein erster unbemannter Testflug des MPCV um den Mond ist für Ende 2017/Anfang 2018 geplant.

Eine weitere Finanzierung des europäischen Anteils an der ISS ist durch die ESA-Ministerratskonferenz im Dezember 2014 erreicht worden. Insbesondere durch die Beiträge Deutschlands und Frankreichs konnte ein Ergebnis erzielt werden, welches den weiteren Betrieb bis 2017 sicherstellt. Neben der Forschung auf der Raumstation beinhaltet das ISS-Programm jetzt auch eine Komponente zur Vorbereitung robotischer Mondmissionen in internationaler Kooperation.

Impressionen von der Internationalen Raumstation

Europäische Weltraumorganisation (ESA) und Europäische Union (EU)

Die Zusammenarbeit von ESA, EU und ihren Mitgliedstaaten regelt seit 2004 ein ESA-EU-Rahmenabkommen mit dem Ziel der schrittweisen Entwicklung einer umfassenden europäischen Raumfahrtpolitik. Die Beschlüsse des durch das Rahmenabkommen eingesetzten Weltraumrats schaffen die Grundlagen zur Durchführung von gemeinsamen Weltraumaktivitäten. Mit dem Vertrag von Lissabon hat die EU seit 2009 eine Rechtsgrundlage erhalten, um im Raumfahrtbereich tätig zu sein. Leitendes Kriterium für die Arbeitsteilung der Institutionen in der Raumfahrtpolitik muss der Erhalt der Leistungsfähigkeit der europäischen Raumfahrt insgesamt bleiben. Es gilt Doppelstrukturen zu vermeiden und den Koordinierungs- und Verwaltungsaufwand in Grenzen zu halten. Dabei müssen bewährte Strukturen, die die europäische Raumfahrt auch im internationalen Maßstab zu einem technologisch leistungsfähigen und hoch anerkannten Player gemacht haben, erhalten und möglichst gestärkt werden.

Im Rahmen der ESA, die die europäischen Raumfahrtaktivitäten koordiniert, arbeiten die Staaten Europas seit über 35 Jahren überaus erfolgreich zusammen. Nach wie vor finanzieren die ESA-Mitgliedstaaten weit über 90 % der institutionellen Raumfahrt in Europa. Die ESA hat in Europa ihren festen Platz als die Einrichtung für europäische Raumfahrtzusammenarbeit. Sie verfügt über umfangreiche Erfahrungen und angemessene Instrumente zur Durchführung komplexer und anspruchsvoller Raumfahrtprojekte. Ihr Finanzierungssystem führt zu einer angemessenen Verteilung von Lasten und Nutzen bei europäischen Raumfahrtprojekten.

Auch in der internationalen Zusammenarbeit hat sich die ESA großes Vertrauenskapital erworben. Eine eigenständige und starke ESA ist auch weiterhin unverzichtbar für den Erfolg der europäischen Raumfahrt. Die Bundesregierung wird sich deshalb auch künftig für die Stärkung der ESA als zwischenstaatliche Institution einsetzen.

Im Zentrum der Raumfahrtambitionen der EU stehen die beiden EU-Flaggschiffprogramme Galileo und Copernicus. Mit dem erfolgreichen Start des ersten Satelliten Copernicus-Sentinel-1A im April 2014 hat das Erdbeobachtungsprogramm Copernicus seine Arbeit aufgenommen. Das Radarsystem des neuen Erdbeobachtungssatelliten ist eines der leistungsfähigsten Systeme, das jemals auf einem zivilen Satelliten eingesetzt wurde. Mit seinem in Deutschland entwickelten und gebauten Radarsensor kann Sentinel-1A wetterunabhängig bei Tag und Nacht Land- und Wasseroberflächen beobachten. 2015 wird ein multispektraler Sentinel 2A und ein  Sentinel 3A u.a. mit einem Meeresoberflächen-Temperaturmesser und einem Radar-Altimeter starten, 2016 soll dann Sentinel 1B als baugleicher Zwilling zu Sentinel 1A folgen. Gemeinsam unterstützen die Satelliten Anwendungen u.a. im Agrarmanagement, bei der Überwachung von Land- und Meeresoberflächen, der Meeresumwelt und des Schiffsverkehrs sowie den so genannten Eisdienst in nordeuropäischen und polaren Gewässern.

Bei Fragen der Anwendung und Nutzung der Raumfahrt führt die EU ergänzende Aufgaben zu den bestehenden Tätigkeiten der ESA, der Mitgliedstaaten und spezialisierten Nutzerorganisationen wie EUMETSAT (Europäische Organisation für die Nutzung meteorologischer Satelliten) durch.

Mittlerweile ist die Raumfahrt in den Forschungsrahmenprogrammen fest verankert. Diese bieten eine sinnvolle Ergänzung für Forschungsaktivitäten, die national oder in ESA-Programmen nicht abgedeckt werden. Im neuen Rahmenprogramm für Forschung und Innovation "Horizon 2020", das von 2014 bis 2020 läuft, richtet sich das Thema Weltraum an den Prioritäten der Europäischen Raumfahrtstrategie sowie an den Bedürfnissen der Europäischen operationellen Programme aus. Deutschland gestaltet die Aufgaben der EU in raumfahrtrelevanten Themen aktiv mit.

Weiterführende Informationen

Stark kommerziell geprägte Geschäftsmodelle haben in der Raumfahrt in den letzten Jahren - insbesondere von den USA unter dem Schlagwort "NewSpace" ausgehend - starken Auftrieb erhalten.

Ausgehend vom Silicon Valley äußert sich dies in einem Trend zur Gründung neuer Unternehmen mit hohem privatem Kapitaleinsatz, bei denen Dienste und Nutzerangebote im Vordergrund stehen, für deren Verwirklichung neue Technologien und Herangehensweisen in der Raumfahrt erforderlich sind und zu einer Konvergenz mit dem Informationstechnologie-Sektor führen könnten.

Da "NewSpace" das Potential hat, die Raumfahrt nachhaltig zu verändern, hat das BMWi eine Studie mit dem Titel "NewSpace - Geschäftsmodelle an der Schnittstelle von Raumfahrt und digitaler Wirtschaft. Chancen für Deutschland und Europa in einer vernetzten Welt" in Auftrag gegeben. Neben einer Bestandsaufnahme von NewSpace-Entwicklungen weltweit und der Analyse der zugrundeliegenden Geschäfts- und Finanzierungsmodelle wurden die Übertragbarkeit auf Deutschland und Europa und Ansätze zur Nutzung resultierender Chancen für die deutsche Industrie untersucht. Auf dieser Grundlage wurden Handlungsempfehlungen an Industrie, Wissenschaft und Politik ausgesprochen, um die notwendigen Rahmenbedingungen zu schaffen, die die deutsche Raumfahrt fit für zukünftige Herausforderungen in einem sich schnell verändernden Umfeld zu machen. Die Kurzfassung (PDF: 1,4 MB) gibt einen Überblick über den Inhalt der Studie.

Weiterführende Informationen

  • 06.04.2016 - Pressemitteilung - Luft- und Raumfahrt

    Pressemitteilung: Zypries: Deutsche Raumfahrt hat gute Ausgangsposition für zunehmende Kommerzialisierung

    Öffnet Einzelsicht


Unsere Mobilität wird zukünftig digital bestimmt sein. Dafür müssen große Datenmengen schnell bewegt werden. Raumfahrttechnologien bieten bereits Infrastrukturen, die für Anwendungen im Mobilitätsbereich genutzt werden. Darüber hinaus kann Raumfahrt aber auch Lösungen für künftige Herausforderungen in der Mobilität mitentwickeln und ermöglichen.

Um neue Synergien für die Mobilität der Zukunft zu erzeugen, unterstützt die Initiative "Raumfahrt bewegt!" den strategischen Austausch zwischen Raumfahrt, Mobilität und Logistik.

"Raumfahrt bewegt!" soll:

  • aufzeigen, welchen Beitrag die Raumfahrt bereits jetzt leistet, um Lösungen für aktuelle Bedarfe in der Mobilität zu entwickeln und um neuen Bedarf zu generieren;
  • identifizieren, welche Herausforderungen der Mobilität es gibt, für die die Raumfahrt in Zukunft einen Beitrag leisten kann;
  • gemeinsame Visionen für Zukunftskonzepte der Mobilität und Raumfahrt entwickeln und die Umsetzung anstoßen.

Mit "Raumfahrt bewegt!" schaffen das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie und das Raumfahrtmanagement des Deutschen Luft- und Raumfahrtzentrums (DLR) einen industriepolitischen Handlungsrahmen zur gemeinsamen Zusammenarbeit von Akteuren aus Wirtschaft und Forschung. Die Initiative wird bestehende Kooperationen stärken und der Dialog zwischen den Branchen anstoßen und ausbauen. Darüber hinaus werden zukunftsorientierte, erfolgversprechende Themen identifiziert und forciert, um dadurch neue Märkte zu erschließen und Wertschöpfung in nachgelagerten Märkten schaffen.

Im Rahmen der Konferenz "Mobilität und Raumfahrt – Chancen für die Zukunft" werden Brigitte Zypries, Bundeswirtschaftsministerin und Koordinatorin der Bundesregierung für die Luft- und Raumfahrt, und Dr. Gerd Gruppe, DLR Vorstand für das Raumfahrtmanagement, am 27. März 2017 den Startschuss geben.

Weiterführende Informationen

  • 06.04.2016 - Pressemitteilung - Luft- und Raumfahrt

    Pressemitteilung: Zypries: Deutsche Raumfahrt hat gute Ausgangsposition für zunehmende Kommerzialisierung

    Öffnet Einzelsicht

Pressemitteilung

  • 27.03.2017 - Gemeinsame Pressemitteilung - Luft- und Raumfahrt

    Pressemitteilung: "Raumfahrt bewegt!" - Neue Initiative von BMWi und DLR startet in Bonn

    Öffnet Einzelsicht
  • 22.03.2017 - Pressemitteilung - Luft- und Raumfahrt

    Pressemitteilung: Zypries: „Luft- und Raumfahrtindustrie ist zentraler Technologietreiber für andere Industrien“

    Video

    Öffnet Einzelsicht
  • 14.09.2016 - Pressemitteilung - Europäische und internationale Energiepolitik

    Pressemitteilung: Luft- und Raumfahrtkoordinatorin Zypries: "Deutsch-Französische Klimasatelliten-Mission MERLIN leistet wichtigen Beitrag zur Bewältigung des Klimawandels"

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Videos

  • 22.02.2017 - Video - Luft- und Raumfahrt

    Video: Zypries: „Wir wollen, dass junge Start-Ups den etablierten Luft- und Raumfahrtunternehmen zeigen, was noch alles möglich ist“

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  • 01.06.2016 - Video - Luft- und Raumfahrt

    Video: Bundeswirtschaftsministerium auf der ILA 2016, 1. bis 4. Juni 2016

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