Berliner Bär mit Rakete erwischt - über Studierende auf dem Weg in die Raumfahrt
Verbesserte Satellitenantriebe, Roboter und bald eine komplett eigene Rakete – vom Antrie bis zur Nutzlast? Die Projekte der Studierenden der TU Berlin überwinden auf ihrem Weg zum Erfolg nicht nur die Grenze zum Weltraum, sondern auch so manche technische Hürde. Der studentische Raumfahrtverein BEARS e.V., der im Mai 2022 gegründet wurde, bietet den Studierenden der Raumfahrttechnik eine Plattform für praxisorientierte Projekte. Hier können sie erste Hands-on Erfahrung sammeln und sich mit Gleichgesinnten vernetzen. BEARS steht dabei für Berlin Experimental Astronautics Research Student Team. Seit seiner Gründung verzeichnet der junge Verein ein stetiges Wachstum und zählt aktuell rund 80 Mitglieder. Diese engagierten Studierenden arbeiten gemeinsam an verschiedensten Projekten und tragen zur Förderung der Raumfahrttechnologie bei.
Seit fast drei Jahren mischen BEARS die studentische Raumfahrtszene auf. Bild: BEARS e. V.
Eng verbunden mit dem Fachgebiet Raumfahrttechnik (RFT) der Technischen Universität Berlin, nutzt BEARS die Labore des Fachgebiets für Forschung und Entwicklung. Seit September 2024 verfügt der Verein zudem über einen eigenen Raum auf dem Campus, der als zentraler Treffpunkt und Arbeitsbereich dient. Gemeinsame Themen und Vorhaben werden wöchentlich im Vereinstreffen besprochen. Die verschiedenen Projektgruppen treffen sich zusätzlich separat, um ihre spezifischen Aufgaben voranzutreiben.
Aktuell konzentriert sich BEARS auf die Erweiterung seiner Ausstattung, Arbeitsflächen und die Erhöhung des Bekanntheitsgrades über die Grenzen von Berlin hinaus. Ein bedeutender Erfolg war die Teilnahme an der Space Tech Expo 2024, bei der der Verein mit einem eigenen Stand vertreten war und seine Projekte einem internationalen Publikum präsentieren konnte. Im April wird BEARS bereits zum dritten Mal in Folge die „Yuri’s Night“ ausrichten – ein Event, das mit spannenden Vorträgen und einem anschließenden Austausch die Faszination für Raumfahrt fördert und die Community zusammenbringt (Kommen Sie gerne vorbei!). Der Verein gliedert sich in drei Workgroups sowie das vier-köpfige Board, das alle wesentlichen organisatorischen Aufgaben übernimmt.
Science and Experiments
Die Science & Experiments Workgroup des BEARS beschäftigt sich mit der Umsetzung von wissenschaftlichen Raumfahrtexperimenten. Die Projekte werden auch vom RFT initiiert und dann in Kooperation umgesetzt. Eines der beiden großen Projekte, die die Workgroup zurzeit in Kooperation mit dem RFT umsetzt, ist die WOBBLE2-Mission. Hierbei testet ein Team von zwölf Studierenden erstmals additiv gefertigte Propellant Management Devices (PMDs) für zukünftige Satellitentanks in der Schwerelosigkeit. PMDs werden in Satellitentanks verwendet, um den Treibstoff in der Schwerelosigkeit zu kontrollieren. Für WOBBLE2 hat das Team sich mit der Fertigung von passiven PMDs beschäftigt, mit denen die Führung des Fluids mittels Oberflächenspannung untersucht werden soll. Das Experiment inklusive der sechs PMDs wird im März auf einer Höhenforschungsrakete vom schwedischen Startplatz ESRANGE aus in Richtung Weltall starten. Der Flug findet im Rahmen des REXUS/BEXUS-Programms statt, welches Studierenden aus Deutschland, Schweden und anderen ESA-Mitgliedstaaten die Möglichkeit gibt, ihre selbst entwickelten Experimente auf einer Höhenforschungsrakete zu testen. Das Programm wird jedes Jahr mit Mitteln der deutschen und schwedischen Raumfahrtagentur umgesetzt.
Ein weiteres Projekt ist CAREER, was für „CubesAt Robotic Environment for Educational Research“ steht. Es wird vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt gefördert und wird unter der Leitung von Balthasar Jäger, wissenschaftlicher Mitarbeiters des Fachgebiets Raumfahrttechnik der TU Berlin, durchgeführt. Im Rahmen dieses Projekts wird eine aus zwei Roboterarmen bestehende Testumgebung für Rendezvous und Docking für Satelliten aufgebaut. Hiermit sollen verschiedene Algorithmen und Szenarien zum Docking getestet werden. In der Testumgebung repräsentieren End Effektoren die Satelliten. Hierfür sollen zwei verschiedene Docking-Interfaces entwickelt werden, die das Testen von einer nicht-kooperativen Docking-Methode mit einer Gecko-Schnittstelle und einer kooperativen Docking-Methode mit einer Wartungs-Schnittstelle erlauben. Dieses Thema spielt eine bedeutende Rolle zur Erhaltung der Nutzbarkeit des Low Earth Orbits, denn mithilfe des Dockings kann die Beseitigung von Weltraumschrott ermöglicht werden. da.
Experimental Rocketry
Die Projektgruppe „Raketensysteme“ entwickelt, baut und startet experimentelle Höhenforschungsraketen. Stand 2025 hat die Gruppe 21 Mitglieder und bereits zwei Raketen gestartet. Aktuell wird an zwei weiteren Raketen gearbeitet. Dabei baut das Team technische Fähigkeiten auf, vernetzt sich mit Studierenden und Firmen, wodurch zukünftig komplexere Projekte realisiert werden können: Für das nächste Flaggschiffprojekt STARGAZE werden alle Subsysteme selbst entwickelt. Unter anderem zählen dazu die Entwicklung eines eigenen Flugcomputers und die eigenständige Fertigung der CFK-Struktur. Auch das Bergungssystem wird im Vergleich zur vorherigen Rakete weiterentwickelt. Als Nutzlast wird ein Kamerasystem konstruiert, welches entgegen der Drehung der Rakete rotiert. Zusätzlich zu diesem Projekt wird eine zweite weniger komplexe Höhenforschungsrakete entwickelt, die als Einstieg in die Raketentechnik für neue Mitglieder sowie zur Technologieerprobung dient.
Bis lang fliegen die Raketen von BEARS mit kommerziell erhältlichen Feststoffantrieben. Diese bringen zuverlässige Leistungen, wie die erfolgreichen Starts von STARMOON und STARDUST gezeigt haben. Das langfristige Ziel ist, die Raketen mit eigenen Antrieben zu fliegen. Das Propulsion-Team möchte einen eigenen Beitrag dazu leisten, dass Studierende praktische Erfahrungen in der Entwicklung von Raketenantrieben sammeln. Die Propulsion-Projektgruppe wird aktiv durch das RFT an der TU Berlin betreut. Das CUB-Triebwerk ist ein druckgespeistes Flüssigtriebwerk und verbrennt Ethanol mit flüssigem Sauerstoff. In erster Iteration wird es 750 Newton Schub liefern. Im BEARS-Design wurden viele eigene Entwicklungen integriert, unter anderem einen koaxialen Drallinjektor und einen eigenen Zünder. Diese sind für die in unserem Fall auftretenden Drücke, Temperaturen und Massenströme eigens ausgelegt. Zum Strömungsverhalten des Injektors sind in Labortests bereits wertvolle Daten gesammelt worden. Aktuell bereitet das Team die Fertigung des Triebwerks vor und investiert viel Zeit in die Kostenoptimierung der Konstruktion.
Robotics
Die Workgroup Robotics beschäftigt sich mit der Entwicklung einer abwechslungsreichen Auswahl an Robotersystemen: von Rovern über ISRU-Technologien (In-Situ Resource Utilization) bis hin zu Mensch-Maschine-Interfaces. Seit 2023 wird jährlich gemeinsam mit den Masterstudierenden des Studiengangs Master of Space Enginiering (MSE) ein Mars-Rover für die Teilnahme an der European Rover Challenge (ERC) entwickelt. In diesem Wettbewerb werden Missionsaufgaben auf einer simulierten Marsoberfläche bewältigt, die auf realen NASA- und ESA-Weltraummissionen basieren, darunter Exploration, Konstruktion und Probenentnahme. In diesem Projekt werden alle Subsysteme von Grund auf entworfen, wie beispielsweise die Entwicklung eines Roboterarms, die Konstruktion eines Probenbohrers und individuell gefertigter Räder sowie die Integration Softwarelösungen wie ROS (Robot Operating System) zur Roversteuerung, die auch autonome Navigation und Terrainerkennung ermöglichen. Dank der Entschlossenheit und des Einsatzes des Teams im vergangenen Jahr wurde ein bedeutender Meilenstein erreicht. In dem Wettbewerb gegen 27 internationale Teams hat der allerneueste BEARS-Rover „Morpheus“ den 7. Platz bei der ERC 2024 erzielt. Neben der hohen Gesamtpunktzahl wurden außerdem zwei Medaillen für einzelne Disziplinen in den Kategorien 'geologische Erforschung' und 'Drohnennavigation’ errungen. Aktuell arbeitet das Team an der Optimierung des Rovers, um auch in Zukunft höhere Gesamtleistungen zu erzielen.
Innerhalb eines Kooperationsprojektes mit verschiedenen anderen deutschen Universitäten und dem BVSR strebt BEARS zukünftige Ambitionen wie den Bau eines Mond-Rovers im Rahmen des Projekts CASIMAR an. Ziel ist die Entwicklung eines konfigurierbaren Rovers, der je nach Anforderung angepasst werden kann. Im Rahmen des Projekts wurde auch ein Regolithsieb basierend auf Zentrifugalkraft entwickelt, wobei durch die schnelle Rotation eines Filters eingesammeltes Mondgestein basierend auf der gewählten Korngröße aufgeteilt wird. Dies erzielt die Optimierung eines EVA’s durch den Einsatz von EVA-Tools. Beide Projekte zielen darauf ab, in der LUNA-Facility Testkampagnen durchzuführen. Eine weitere ISRU-Technologie, die in dieser Workgroup umgesetzt wird, ist das Projekt SOLAR, das für Sintering of Lunar Regolith steht. In diesem Projekt wird eine Fresnel-Linse verwendet, welche Sonnenstrahlen bündelt, um aus Mondregolith, also Mondstaub, mithilfe des Sinter-Verfahrens Infrastruktur auf den Mond beispielsweise Straßen aufzubauen.
Außerdem werden Projekte im Bereich Mensch-Maschine-Interaktion umgesetzt.
Eines dieser Projekt, Astrogrip, wird derzeit entwickelt, um die Fähigkeiten von Astronautinnen während Planetenerkundungsmissionen ausbauen zu können. Durch integrierte Sensoren im Astronauten-Handschuh wird lokales Regolith erfasst, gesammelt und analysiert. Die Analyse der chemischen Zusammensetzung von Regolith in Echtzeit könnte von großem Wert sein. Dieses Projekt soll im Sommer 2025 in Zusammenarbeit mit Analog-Astronautinnen im Rahmen einer Mission getestet werden.
Die Autoren:
Das Autorenteam setzt sich aus sechs engagierten Studierenden und Nachwuchsingenieuren zusammen: Aurel Gröbel, Benjamin Brumm, Fabian Krech, Lucie Schade, Matteo Grube und Talin Aswad. Sie sind Mitglieder des Vorstands und erweiterten Vorstands des studentischen Raumfahrtvereins BEARS e.V. und verantworten die strategische und organisatorische Ausrichtung sowie die Leitung der einzelnen Projekte. Mit Fachkenntnissen aus verschiedenen Ingenieurdisziplinen bringen sie interdisziplinäre Perspektiven in den Artikel ein. Ihr gemeinsames Ziel ist es, die studentische Forschung voranzutreiben und den Austausch innerhalb der Luft- und Raumfahrt-Community zu fördern.