Forschungsexperiment der studentischen Gruppe KSat e.V.

Mechanischer Verschleiß ist eine zentrale Herausforderung in der Raumfahrt, insbesondere bei Pumpen und Schaltern. Ein Team von 20  Studierenden der Universität Stuttgart entwickelt mit dem Experiment FINIX eine Lösung: den Einsatz von Ferrofluiden - magnetischen Flüssigkeiten - zur Gestaltung verschleißfreier Raumfahrtanwendungen.

Die studentische Gruppe KSat e.V. hat ein Forschungsexperiment für eine Höhenforschungsrakete entwickelt, das mechanische Komponenten durch Ferrofluide ersetzt. Dadurch lassen sich Reibung und Abnutzung reduzieren, was die Lebensdauer von Raumfahrtmissionen erheblich verlängern könnte. Dies wäre nicht nur ein technologischer Fortschritt, sondern auch ein ökologischer, da eine längere Satellitenlebensdauer die Häufigkeit von Raketenstarts verringern würde.

Ein solches Experiment musste jedoch zunächst geplant, getestet und schließlich parallel zum Studium gebaut werden. FINIX (Ferrofluid Implementations for Next generatIon eXploration) gewann 2023 mit den Ideen der verschleißfreien Pumpe und des Schalters den REXUS-Wettbewerb der Deutschen und der Schwedischen Raumfahrtagentur. Dadurch erhielten die Studierenden die Möglichkeit, ihr Experiment tatsächlich zu entwickeln, zu bauen und mit einer Höhenforschungsrakete ins All zu schicken.

Ferrofluide sind spezielle Flüssigkeiten mit winzigen Eisenpartikeln,  die sich durch Magnetfelder gezielt steuern lassen. Für Raumfahrtanwendungen bieten sie das Potenzial, mechanische Komponenten durch verschleißfreie Alternativen zu ersetzen.

Im Rahmen von FINIX untersucht das Team die Weltraumtauglichkeit eines elektrischen Schalters, der mithilfe von Ferrofluiden ohne mechanisch bewegliche Teile einen Stromkreislauf öffnen und schließen kann. Dabei wird ein Ferrofluid-Tropfen von einem Elektromagneten zwischen zwei elektrischen Kontakten bewegt.

Als zweites Experiment entwickelt die Gruppe eine neue Version der Flüssigkeitspumpe des Vorgängerprojekts FerrAS. Diese Pumpe ersetzt klassische Dichtungen durch Ferrofluid, um den Verschleiß zu minimieren. Zudem kommen Tesla-Ventile zum Einsatz, die ohne bewegliche Teile funktionieren.

Die Launch Campaign für das Experiment findet vom 3. bis 15. März 2025 am europäischen Weltraumbahnhof ESRANGE nahe Kiruna im schwedischen Lappland statt. Dort wird das Experiment vorbereitet, bevor alle Systeme miteinander verkabelt werden. Anschließend folgen Tests, um die Funktion der Experimente sowie die Kommunikation mit der Bodenstation zu überprüfen. Danach werden die Module miteinander verschraubt und für den Raketenstart vorbereitet.

Nach der Kampagne beginnt die spannende Phase der Auswertung. Die gesammelten Daten werden analysiert und untersucht, ob die Technologien wie erwartet funktionieren. Die Ergebnisse werden wertvolle Einblicke in die Anwendung von Ferrofluiden in der Raumfahrt liefern. Das Team ist schon sehr gespannt darauf, was die Ergebnisse uns verraten und was diese für die Raumfahrt bedeuten werden.