Solarzellen- und Krebsforschung in Schwerelosigkeit

Höhenforschungsrakete des DLR trägt fünf Experimente ins Weltall

26.01.2016 - Schweden

Am 23. Januar 2016 haben fünf Experimente deutscher Wissenschaftler an Bord einer TEXUS-Forschungsrakete des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) einen "kurzen Abstecher" in die Schwerelosigkeit gemacht: Rund sechs Minuten lang konnten die Versuche aus Biologie, Physik und Materialforschung ohne den Einfluss irdischer Schwerkraft ablaufen. Die Experimente sollen unter anderem dazu beitragen, Fragen aus der Krebsforschung zu beantworten und Solarzellen zu optimieren. Die TEXUS-53-Rakete war um 9.30 Uhr vom Raumfahrtzentrum Esrange bei Kiruna in Nordschweden gestartet und hatte die Experimente in eine Höhe von 253 Kilometern getragen.

Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)

Den Mechanismen, die in Krebszellen ablaufen, wollen Forscher der Universität Magdeburg auf die Spur kommen. In Ihrem Experiment THYROID untersuchen sie daher den Einfluss der Schwerelosigkeit auf isolierte menschliche Schilddrüsen-Krebszellen. "Mit den Ergebnissen wird es für uns noch besser möglich sein, frühe Genveränderungen zu erfassen und deren Bedeutung für den Stoffwechsel in den Zellen abzuschätzen", erklärt Projektleiterin Prof. Daniela Grimm. Frühere Experimente in Schwerelosigkeit hatten bereits bewiesen, dass kurze Phasen der Schwerelosigkeit sowohl die Struktur als auch die Gene der Zellen beeinflussen. Außerdem scheint Langzeit-Schwerelosigkeit in der Lage zu sein, Änderungen beim Zellwachstum hervorzurufen und die Bösartigkeit dieser Zellen abzumildern. Diese Ergebnisse zeigen, dass die Forschung an Krebszellen unter Schwerelosigkeit neue Erkenntnisse ermöglicht, die bei der Entwicklung von neuen Ansätzen für Antikrebs-Wirkstoffe hilfreich sein können. Auf dem TEXUS-53-Flug wollen die Wissenschaftler vor allem die Gene und Proteine der Krebszellen detailliert bestimmen.

Wie können Solarzellen künftig einen besseren Beitrag zur Energiegewinnung leisten?

Ob die Solarenergie zukünftig eine wachsende Rolle bei der globalen Energiegewinnung spielen kann, hängt neben den Speichermöglichkeiten vor allem von der Effizienz und Qualität der einzelnen Solarzellen ab. Diese zu optimieren, ist Ziel des Experiments von Forschern des Fraunhofer-Instituts für Integrierte Systeme und Bauelemente-Technologie (IISB) in Erlangen und der Universität Freiburg. "ParSiWal-2" (Bestimmung der kritischen Einfanggeschwindigkeit von Partikeln bei der gerichteten Erstarrung von Solarsilizium im Weltall) untersucht den unerwünschten Einbau von Siliziumnitrid (Si3N4)-Partikeln, der bei der Kristallisation von Siliziumkristallen auftreten kann. Da dieser Einbau die Qualität der Solarzellen mindert, gilt es herauszufinden, wie sich dies bei der Produktion zukünftig vermeiden lässt. Bereits auf dem Flug von TEXUS 51 im April 2015 hatten die Wissenschaftler mit dem Vorläuferexperiment ParSiWal den Einbau von Siliziumkarbid (SiC)-Partikeln erfolgreich untersucht.

Lasertechnologie für die Raumfahrt

Optische Laser werden bereits in vielen Forschungsbereichen angewendet, etwa in der Klimaforschung, um Spurengase in der Atmosphäre aufzuspüren, oder in der Astrophysik. Beim Experiment "FOKUS-1B" (Faserlaser-basierter optischer Kammgenerator unter Schwerelosigkeit) wird ein am Max-Planck Institut für Quantenoptik entwickelter optischer Laser (Frequenzkamm) auf seine Anwendungsfähigkeit in der Raumfahrt getestet.

Im KALEXUS-Experiment (Kalium-Laser-Experimente unter Schwerelosigkeit) der Universität Berlin haben die Wissenschaftler die Eigenschaften spezieller miniaturisierter Lasersysteme (ECDL) zur Kalium-Spektroskopie untersucht. Im Experiment soll getestet werden, ob diese Technologie auch auf Raketenflügen angewendet werden kann. Dies ist ein wichtiger Schritt im Hinblick auf den Einsatz bei zukünftigen Weltraummissionen.

Auch Pflanzen können Schwerelosigkeit wahrnehmen

Wie nehmen Lebewesen Schwerelosigkeit wahr? Dieser Frage geht das Experiment CAMELEON von Wissenschaftlern der Universität Tübingen nach. Dazu messen sie in einer Modellpflanze, der Acker-Schmalwand (Arabidopsis thaliana), den Gehalt von Kalzium-Ionen während des TEXUS-Fluges. Pflanzen nutzen Calcium, Signalketten, zum Beispiel bei der Wahrnehmung von Schwerkraft bzw. Schwerelosigkeit. Aus früheren Untersuchungen auf Parabelflügen ist bekannt, dass unter Schwerelosigkeit bereits nach wenigen Sekunden eine Zunahme des Kalziumgehaltes auftritt und über 20 Sekunden zu beobachten ist. Da auf einem TEXUS-Flug sechs Minuten Experimentierzeit in Schwerelosigkeit zur Verfügung stehen, wollen die Wissenschaftler prüfen, wie lange sich der erhöhte Kalziumwert hält und ob es zu einer für Schwerelosigkeit spezifischen Schwankung des Kalziumgehaltes kommt.

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