Daten sammeln für die NASA

In der Nacht auf Donnerstag ist die Raumkapsel «Orion» mit einer Astronautin und drei Astronauten Richtung Mond gestartet. Es ist der erste bemannte Mondflug der NASA seit dem Ende des Apollo-Programms 1972. Unter anderem dient er zu Testzwecken für eine mögliche spätere Mars-Mission.

Doch die NASA nutzt die Mission auch, um herauszufinden, ob kommerzielle Anbieter, Universitäten oder Privatpersonen die Raumfahrtagentur künftig beim Verfolgen der Flugbahn von Satelliten und Raumkapseln unterstützen können. Deshalb startete sie einen weltweiten Aufruf, um aus verschiedenen Quellen Daten zur Flugbahn der Mission zu sammeln.

Das Physik-Institut der Universität Zürich (UZH) ist eine von 34 Institutionen weltweit, die von der NASA für diesen Testlauf ausgewählt wurden. Die Bewerbung der UZH für das Programm ging von Achim Vollhardt aus. Er ist Lehrbeauftragter am Physik-Institut und Leiter der Elektronik-Werkstatt und hat im vergangenen Jahr ein Radioteleskop auf dem Dach des Physikgebäudes auf dem Campus Irchel aufgebaut. «Um den Studierenden die Möglichkeit zu geben, hands-on mit echten Daten arbeiten zu können», wie er sagt.

Sobald die Raumkapsel Orion eine gewisse Entfernung zur Erde erreicht hat, wird sie für das Radioteleskop am Irchel sichtbar. Sichtbar heisst: die Antenne kann die Radiowellen empfangen, welche die Kapsel zur Erde schickt. Rund fünf Stunden am Tag bleibt die Kapsel in einem Bereich, den die Antenne abdeckt. In dieser Zeit sammelt Vollhardt Daten.

Obwohl die Antenne die Signale der Raumkapsel nur auf einem Teil der Flugbahn empfangen kann, ist es möglich, daraus die ganze Flugbahn zu berechnen. «Das ist nicht ganz einfach», so Vollhardt, «aber da wir wissen, an welchen Positionen sich Sonne, Mond und Erde befinden, kann man das mit Hilfe der Newtonschen Himmelsmechanik gut berechnen.»

Mit seinen Studierenden will Vollhardt unter anderem genau das machen. Sie sollen auch berechnen, wie es sich auswirkt, wenn man den einen oder anderen Parameter ändert, zum Beispiel die Flughöhe um den Mond. «Was passiert: Die Kapsel würde nicht mehr zur Erde zurückkommen.» Das zeige sehr anschaulich, wie präzise austariert die ganze Flugbahn sein müsse. «Wir werden deshalb im Laufe der Mission auch einige Bahnkorrekturen messen und verfolgen können», sagt Vollhardt.

Die Daten, die an die NASA geliefert werden sollen, müssen zunächst aus den Rohdaten herausgefiltert und aufbereitet werden. «Hier werden wir die Studierenden direkt einbeziehen», erklärt Vollhardt. Er hat dafür mehrere Bachelorarbeiten ausgeschrieben. Unter anderem müssen die Daten von Rauschen bereinigt und in einem besonderen Format gespeichert werden.

Die NASA verwendet die Daten nicht aktiv für die laufende Mission. Vielmehr soll mit dem Aufruf herausgefunden werden, ob künftig auch private, teils kommerzielle Anbieter die NASA bei ihren Missionen zum Mond und zum Mars unterstützen können. «Es geht darum, ein belastbares Ökosystem aus öffentlichen und privaten Institutionen zu bilden», wird der stellvertretende Koordinator des «Space Communication and Navigation»-Programms der NASA in einer Mitteilung zitiert.

Dass Achim Vollhardt überhaupt bei dem NASA-Aufruf teilnehmen konnte, ist nicht ganz zufällig. Bei den Radiowellen ist ein bestimmter Frequenzbereich für die Raumfahrt reserviert. «Unsere Antenne ist unter anderem auf diesen Bereich ausgerichtet, damit wir unbemannte Raummissionen, wie etwa Satelliten, verfolgen können», erklärt Vollhardt. Denn nach wie vor fasziniert die Raumfahrt: «Gewisse Studierende lassen sich wirklich gut dafür begeistern. Deshalb war der Hintergedanke, sie über dieses Interesse abzuholen.» Dass die NASA nun Partner für eine bemannte Mission suchte, konnte er jedoch nicht wissen.

Wenn die Antenne nicht gerade auf die Orion-Kapsel ausgerichtet ist, kann Vollhardt damit auch verschiedenste andere Daten messen, unter anderem solche von Wettersatelliten oder auch Radiowellen, die die Sonne ausstrahlt. Damit kann man etwa beobachten, wie sich die Aktivität der Sonne in diesem Bereich verändert.

Vollhardt hat für die Antenne finanzielle Unterstützung durch das Projekt «Schulen am Irchel» erhalten. So können auch Schülerinnen und Schüler der Kantonsschule Zürich Nord, die derzeit gerade gegenüber dem Physik-Institut am Campus Irchel einquartiert ist, die Antenne nutzen. Sie sollen damit einen Einblick in physikalische Phänomene, wie den Doppler-Effekt, erhalten oder etwas über die Mechanik der Himmelskörper lernen. «Es ist viel spannender, wenn man es quasi live am Computer mit echten Daten mitverfolgen kann», ist Vollhardt überzeugt.