Aus Garching in den Orbit – Studentisches Team WARR Space Labs

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WARR Space Labs wurde erst 2021 gegründet und ist das neueste Team des WARR e.V. – der Wissenschaftlichen Arbeitsgemeinschaft für Raketentechnik und Raumfahrt – einem studentischen Verein an der Technischen Universität München (TUM). Das Team von WARR Space Labs beschäftigt sich mit der Entwicklung und dem Bau von Experimenten zur Durchführung in Mikrogravitation. 

 

Project ADDONISS

Unser erstes Experiment ADDONISS (Ageing and Degenerative Diseases of Neurons on the ISS) wurde im März 2023 im Rahmen des Wettbewerbs „Überflieger2“, organisiert vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) und der Luxembourg Space Agency (LSA), zur Internationalen Raumstation ISS geschickt. Die zentrale Vorgabe des Wettbewerbs war es, dass die Experimente automatisiert in einem 2U-Cube (20 x 10 x 10cm) ablaufen sollten. Infolgedessen entwickelten wir ein automatisiertes Zellkultur-Experiment, welches Neuronen und deren elektrische Signale an Bord der ISS in Schwerelosigkeit untersuchen sollte. 

Neben der Auslese der elektrischen Signale wurden die Zellen durch ein Lebenserhaltungssystem mit dem nötigen Nährmedium, aber auch mit Wärme versorgt. Als zusätzliche Auslese-Methode waren im Aufbau zwei Mini-Mikroskope enthalten, um weitere Informationen über die Zellen zu sammeln. Zusätzlich wurde dem Nährmedium β-Amyloid, welches als ein Auslöser für dementielle Erkrankungen wie Alzheimer vermutet wird, zugesetzt, um etwaige Veränderungen der elektrischen Signale der Zellen zu beobachten.

 

ADDONISS X Makerspace

 

Um die Neuronen automatisiert mit Nährmedium versorgen zu können, benötigten wir in erster Linie ein Fluidsystem, welches den hohen Anforderungen der Neuronen gerecht wurde. Eine Besonderheit unseres Fluidsystems ist dabei die geringe Gesamtmenge des Nährmediums, der geringe Platzbedarf und die geringe Flussgeschwindigkeit, welche benötigt wird, dass die Neuronen nicht aus den Zellkammern geschwemmt werden. Mithilfe der SLA-Drucker im Makerspace war es uns möglich, derartige kleine Fluidkomponenten selbst zu entwickeln und zu drucken. Infolgedessen verwendet unser Experiment eigens entwickelte und gedruckte Zellkammern, um eine optimale Verteilung des Nährmediums über die Zellen zu gewährleisten, aber auch selbst entwickelte Fluid-Splitter, Ventile und große Teile der System-Struktur wurden von uns selbst entwickelt und auf den SLA-Druckern im Makerspace gedruckt. Weitere zentrale Elemente der generellen Struktur entstanden ebenfalls auf den FDM-Druckern im Makerspace. 

 

Besonders hilfreich für die Entwicklung unserer Steuerungs- und Ausleseelektronik war die Bestückungsmaschine, wie auch die Messtechnik, im Makerspace München. Diese Maschinen ermöglichten es uns, den engen Zeitplan bei der Herstellung der Elektronikbauteile einzuhalten. Außerdem ermöglichten uns die Geräte die Entwicklung von kleineren PCBs, was in Anbetracht unseres begrenzten Raums innerhalb der Experiment-Box besonders hilfreich war.

 

Neben der Komponentenherstellung waren die Maschinen des Makerspace für uns außerdem bei der Herstellung von Ground Support Equipment hilfreich. So entwickelten wir beispielsweise eine Transportbox für unsere Microelectrode-Arrays (MEAs). Dabei handelt es sich um 150µm dünne, spröde Glasplatten mit Elektroden für die Aufnahme der Zellsignale, welche wir sicher für den Start in die USA transportieren mussten. 

 

Am 15. März 2023 startete unser Experiment ADDONISS dann im Rahmen der Mission CRS-27 an Bord einer SpaceX Cargo Dragon Kapsel auf einer Falcon 9 Rakete zur Internationalen Raumstation ISS. Auf der ISS wurde das Experiment für 30 Tage automatisiert betrieben und kehrte daraufhin wieder auf die Erde zurück. 

 

What’s next?

 

Neben der Datenauswertung für das Projekt ADDONISS entwickeln wir im Rahmen unseres neusten Projekts “Rocketlabs” Payloads für die Höhenforschungsraketen unseres Partner-Teams WARR Rocketry. 

 

Unsere erste Nutzlast wird auf unserem ISS-Experiment ADDONISS aufbauen und neue sowie verbesserte Komponenten und Konzepte testen. Unter anderem testen wir einen neuen SLA-gedruckten Tank für Nährmedium, ein neues Verbindungskonzept für unsere PCBs, eine neue Struktur und führen einen Abriebs Test mit den Elektroden unserer MEAs durch. Wir werden auch die Möglichkeit haben, unser System während der Aufstiegsphase der Rakete zu betreiben, was bei unserem ISS-Experiment ADDONISS nicht möglich war, sodass wir unser System und seine Komponenten auch unter Schub testen können. Für diese Payload haben wir neben den Elektronikkomponenten und den Fluid-Tanks auch das Aluminiumgehäuse im Makerspace mit Hilfe des Wasserstrahlschneiders hergestellt.  

 

Ebenso sind wir gerade mit der Planung und Ausarbeitung neuer Experimente beschäftigt. Diese können erst im Rahmen von Projekt Rocketlabs auf den Raketen von WARR Rocketry getestet werden, um dann im Anschluss zu Payloads für ZeroG Flüge, Drop Tower oder zu orbitalen Payloads, wie beispielsweise für einen erneuten Flug zur ISS, weiterentwickelt zu werden. 

 

Im Rahmen unseres Projekts Clinostat entwickeln wir außerdem 3D-gedruckte Klinostaten, um Schülern die Konzepte des 3D-Drucks und der Mikrogravitation an praktischen Beispielen zu erklären. 

Ohne die Unterstützung des Makerspace hätten wir unser Experiment nicht in dieser kurzen Zeitspanne fertigstellen können. Vor allem die uns bereitgestellten Maschinen sind für uns wertvolle Ressourcen gewesen, zu denen wir sonst keinen Zugriff gehabt hätten. Wir können nur jedem empfehlen, sich mit seiner Projektidee an den Makerspace zu wenden.

Weitere Informationen zu uns: https://warr.de/projects/spacelabs/

Ihr wollt bei uns mitmachen? -> https://warr.de/kickoff/

NASA Mission Page ADDONISS: https://www.nasa.gov/mission/station/research-explorer/investigation/?#id=8953