Forschungsflüge in die Schwerelosigkeit

Die Weltraum-Wirtschaft boomt. Ihr Wert wird heute auf 460 Milliarden US-Dollar geschätzt. Die Europäische Raumfahrtagentur ESA geht davon aus, dass dies der nächste Multi-Billionen Markt sein wird. Schon heute starten praktisch täglich kommerzielle Raketen, die Kommunikations-, Erdbeobachtungssatelliten und Forschungsmissionen ins All bringen. Doch was hat dies mit der UZH und dem Innovationspark Zürich in Dübendorf zu tun? Deutlich mehr als auf den ersten Blick zu erkennen ist.

Dübendorf – Ort der Pioniere
Die trockengelegte Rietfläche, auf der sich der Militärflugplatz Dübendorf befindet, zieht seit über hundert Jahren Pioniere und visionäre Menschen an: Für die zivile und militärische Luftfahrt der Schweiz ist Dübendorf der Nullpunkt auf dem Koordinatensystem. Hier hat alles angefangen! Im Jahr 1910 haben Flug-Pioniere unter grossen persönlichen Risiken und Rückschlägen ein Flugfeld geschaffen und damit – quasi nebenher – die Basis für den Militärflugplatz Dübendorf und die Schweizer Zivilluftfahrt gelegt. Von hier hob das erst kommerzielle Flugzeug der Schweiz ab. Auf dem Flugplatz Dübendorf hat aber auch 1946 der ehemalige britische Premierminister Winston Churchill den Fuss auf Schweizer Boden gesetzt, um anschliessend seine visionäre Europarede an der Universität Zürich zu halten. Und heute werden von Dübendorf aus die ersten Schritte Richtung Weltraum gemacht: Ende April bezieht der Luft und Raumfahrtbereich der Universität Zürich – der 2018 ins Leben gerufene Space Hub – am Innovationspark Zürich in Dübendorf (IPZ) einen umgebauten Hangar.

Parabelflug-Forschungskampagnen seit 2015
Die Schweizer Parabelflug-Kampagnen sind zweifelsohne die sichtbarste Forschungsaktivität des Space Hubs: Der gecharterte Airbus A310 mit den grossen Buchstaben “ZERO-G” ist auf dem kleinen Flugplatz in Dübendorf kaum zu übersehen! ! Ins Leben gerufen worden sind die Schweizer Parabelflüge von Oliver Ullrich. Ullrich ist an der UZH ordentlicher Professor sowie Direktor des Space Hubs und auf Anatomie, Zellbiologie, Immunologie sowie Luft- und Raumfahrtmedizin spezialisiert.

In Zusammenarbeit mit der Luftwaffe haben Oliver Ullrich und die von ihm ins Leben gerufene Swiss Sky Lab Stiftung seit 2015 von Dübendorf aus sechs Kampagnen durchgeführt: Fünf mit der A310 von Novespace, einer Tochterfirma der französischen Raumfahrtagentur, und eine, im Herbst 2022 mit einer Cessna Citation II des Royal Netherlands Aerospace Centre NLR.Auf diese Weise sind bis heute über 35 Projekte von Schweizer und ausländischen Forschern sowie der Industrie in die Schwerelosigkeit gebracht worden. Weitere Parabelflüge sind geplant. Unkomplizierter, schneller und preiswerter als von Dübendorf aus bringt man nirgendwo auf der Welt ein Experiment in die Schwerelosigkeit. Was aber macht Parabelflüge so interessant für Wissenschaft und Industrie? 

Echte Schwerelosigkeit wie im Weltraum
Während eines Parabelflugs lassen sich unterschiedliche Schwerkraftbedingungen erzeugen: Echte Schwerelosigkeit wie im All, aber auch Mond- oder Mars-Schwerkraft. Dies ist praktisch, denn für jede Forschungsfrage gleich einen Raumflug zu organisieren, wäre unbezahlbar und aufwändig. Mit einem Spezial-Flugzeug lässt sich dies einfach und kostengünstig bewerkstelligen: Die Piloten führen lediglich einen extremen Steigflug aus und bringen anschliessend die Maschine in den freien Fall. Beim Steigflug treten zweifache Erdanziehungskräfte auf, während sich im freien Fall die spezifische Schwerelosigkeit bzw. die Anziehungskräfte von Mond oder Mars einstellen.

Die Erdanziehungskraft mit Hilfe von Parabelflügen für bis zu dreissig Sekunden «ausschalten» zu können, ist für verschiedenste Fragestellungen aus der Grundlagenforschung, der angewandten Forschung und der Industrie wichtig: Wer Komponenten von Satelliten, neue Materialien sowie neue Technologien und Prozeduren in den Weltraum fliegen möchte, muss diese vorher ausgiebig prüfen. Oft bringt auch nur die Schwerelosigkeit Fundamentales aus der Grundlagenforschung zu Tage. Experimente, welche die harte Selektion der Europäischen Raumfahrt Agentur ESA gemeistert haben und an Bord der Internationalen Raumstation ISS gebracht werden dürfen, sind oft zuerst in Parabelflügen erprobt worden. Parabelflüge sind somit häufig das Sprungbrett für Forschung im Weltraum.

Weltraum wird Produktionsort
In der Schwerelosigkeit lassen sich zudem Produkte herstellen, die auf der Erde entweder gar nicht oder nicht in der gleichen Qualität produziert werden können. Die massiv gesunken Transportkosten für Raketenstarts ermöglichen es, den Weltraum – d.h. die ISS und die geplanten kommerziellen Raumstationen von nicht-staatlichen Anbietern – als Produktionsorte zum Wohl der Erde zu nutzen. 

Das Ende 2022 gegründete Startup Prometheus Life Technologies geht auf von Dübendorf aus geflogene Parabelflugexperimente der UZH-Forschenden Oliver Ullrich und Cora Thiel zurück. Ziel des Startups ist es, menschliche Gewebe als Ersatz von Tierversuchen in der Medikamentenentwicklung und für Transplantationen im Weltraum zu produzieren. Prometheus Life Technologies wird die Technologie weiterentwickeln und ist mit diversen Förderpreisen, u.a. ESA BIC und dem Innovation Challenge von Reef Starter des Orbital Reef Consortiums, ausgezeichnet worden. Das Startup ist am Innovationspark Zürich angesiedelt. 

Video zur 6. Schweizer Parabelflug Kampagne
Zum UZH Space Hub

Dies ist der erste Beitrag einer Serie zum UZH Space Hub.
Text: Dr. phil. Calista Fischer, UZH Space Hub
Titelbild: Schwerelosigkeit für die Forschung: Die Cessna Citation II des Royal Netherlands Aerospace Centre NLR hebt in Dübendorf für den Space Hub ab. (Bild: Regina Sablotny, UZH).