Gemeinsam mit der NASA den Emissionen alternativer Flugzeugtreibstoffe auf der Spur. Erfolgreich einen Lander auf dem Asteroiden Ryugu gelandet und Daten von der Oberfläche erhoben. Im Projekt Next Generation Car erste Ergebnisse bei der Forschung am automatisierten und vernetzten Fahren von morgen erzielt. Und bei der ISS-Mission horizons 40 von insgesamt 41 deutschen Experimenten erfolgreich in Schwerelosigkeit durchgeführt. Dies sind nur vier der zahlreichen Highlights aus diesem Jahr.

"Auch 2018 schaut das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt auf ereignisreiche Monate zurück. Mit unseren Forschungsarbeiten habe wir einen wichtigen Beitrag geleistet, nicht nur zur Stärkung des Wirtschafts- und Wissenschaftsstandortes Deutschland, sondern auch bei der Bewältigung globaler Probleme, wie dem Klimawandel und gesellschaftlicher Herausforderungen wie der Digitalisierung", betont Prof. Pascale Ehrenfreund, Vorstandsvorsitzende des DLR. "Dabei konnten wir uns auf die Kooperationen mit unseren nationalen und internationalen Partnern verlassen, vor allem aber auf das Vertrauen und die Unterstützung von Bund und Ländern. Letzteres fand seinen besonderen Ausdruck in einem weiteren Aufwuchs für das DLR, in Form von sieben neuen Instituten und Einrichtungen."

Für Energiewende und Klimaschutz

Im Januar hoben die Luftfahrtingenieure und Atmosphärenforscher des DLR zusammen mit der NASA zu Messflügen über Deutschland ab. Das Ziel des Projekts ND-MAX/ECLIF 2 (NASA/DLR-Multidisciplinary Airborne eXperiments/Emission and CLimate Impact of alternative Fuel): die Erforschung der Klimawirkung von neuen Kerosin/Biokraftstoffgemischen für Flugzeuge. Ihre Partikelemissionen und der Einfluss auf die Wolkenbildung aus Kondensstreifen wurden gemessen, um sie mit denen von klassischem Kraftstoff Jet A-1-Kerosin zu vergleichen.

Elementar für die Energiewende sind die Forschung an neuen Speichern und einem nachhaltigen Energiesystem. Bislang fehlen hocheffiziente und kostengünstige Energiespeicher im Kraftwerksmaßstab. Im Oktober vereinbarten DLR, Universität Stuttgart und das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) den Bau einer gemeinsamen Anlage zur Erforschung neuartiger Batterien, die Strom mit einem Wirkungsgrad von bis zu 70 Prozent speichern können. Dieser wird durch Hochtemperaturwärmepumpen in Wärme umgewandelt, die Wärme wird preiswert gespeichert und - bei Bedarf - mittels eines Wärmekraftprozesses rückverstromt.

Windenergieanlagen stellen eine wichtige Säule der erneuerbaren Energien dar. Im Projekt SmartBlades2 testet das DLR seit Dezember gemeinsam mit Forschungs- und Industriepartnern neuartige, intelligente Rotorblätter. Sie sind mit einer Biege-Torsionskupplung ausgestattet und passen sich selbständig an die Windverhältnisse an: Bei höheren Windgeschwindigkeiten verwindet sich das Rotorblatt, sodass es dem Wind weniger Angriffsfläche bietet. Dadurch wird die Belastung reduziert und die Lebensdauer der Anlage kann erhöht werden.

Über 400 Unternehmen nahmen am Forschungsprojekt "Ich entlaste Städte" teil und haben Lastenfahrräder im praktischen Einsatz getestet. Bei über 12.000 Fahrten nutzten sie auf einer Gesamtdistanz von rund 140.000 Kilometern die klimafreundliche Alternative zu konventionellen Transportfahrzeugen. Bei den Teilnehmern kamen die Räder bereits gut an. Jeder fünfte Nutzer hat am Ende seiner Testphase ein eigenes Lastenrad angeschafft. Das Testangebot in dem Projekt, das unter Leitung des DLR-Instituts für Verkehrsforschung die Akzeptanz, Nutzung und Wirkung von Lastenrädern im Wirtschaftsverkehr untersucht, läuft noch bis Ende 2019.

Neuen Technologien in der Raumfahrt: Gemüse fürs All

Im Januar 2018 erreichte das Gewächshaus EDEN-ISS die Antarktis. Mit dem Labor in der unwirtlichen Umgebung wollten die DLR-Wissenschaftler so dicht wie möglich an die Bedingungen einer Langzeitmission im Weltraum herankommen. Paul Zabel vom DLR-Institut für Raumfahrtsysteme züchtete in dem Gewächshauscontainer Salate, Gemüse und Kräuter mithilfe von künstlichem Licht, effektiven Nährstofflösungen und vollkommen ohne Erde. Mit großem Erfolg: Bis September erntete Zabel 77 Kilogramm Salat, 51 Kilogramm Gurken und 29 Kilogramm Tomaten. Nun wird er nach einem Jahr Aufenthalt wieder nach Bremen zurückkehren. Dieses Forschungslabor erforscht auch gleichzeitig die Nahrungsmittelproduktion in klimatisch ungünstigen Gebieten wie Wüsten und arktischen Regionen.

In der nächsten Stufe werden Gewächshäuser direkt im All getestet. Am 3. Dezember startete dazu Eu:CROPIS in die Erdumlaufbahn. Der DLR-Satellit beherbergt zwei Gewächshäuser, in denen 2019 die ersten Zwergtomaten im All wachsen sollen. Eine aus synthetischem Urin umgewandelte Nährlösung wird als Dünger dienen und Algen werden das System zusammen mit dem Filter unterstützen. Die Mission soll zeigen, wie Astronauten bei künftigen Langzeitmissionen durch biologische Lebenserhaltungssysteme mit frischen Nahrungsmitteln versorgt werden können.

Automatisierte und vernetzte Mobilität: "Next Generation Transport"

Auf der InnoTrans 2018 stellte das DLR das ganzheitliche Logistikkonzept für den Güterverkehr der Zukunft vor: Der Next Generation Train CARGO, ein Hochgeschwindigkeitszug, ist die Basis des Konzepts, das die Attraktivität des Gütertransports auf Schienen steigern soll, um so Umwelt und Straßen zu entlasten.

Neben dem Zug von morgen forscht das DLR auch am Auto der Zukunft. Die Verkehrsforscher präsentierten im Herbst in Braunschweig die ersten Erkenntnisse aus dem Projekt Next Generation Car und zeigten bei Fahrdemonstrationen einen kooperativen Spurwechsel zweier vernetzter und selbständig agierender Fahrzeuge.

Künstliche Intelligenz auf der ISS, eine geglückte Asteroidenlandung und ein "Maulwurf" auf dem Mars

Mission horizons: Am 6. Juni brach der deutsche ESA-Astronaut Alexander Gerst zum zweiten Mal nach 2014 zur Internationalen Raumstation ISS auf. 41 der Experimente waren "made in Germany". Eines der horizons-Highlights war CIMON, ein Astronauten-Assistenzsystem und "Cyberkollege" für Gerst. Der ?iegende und autonom agierende CIMON ist mit künstlicher Intelligenz (KI) von IBM Watson ausgestattet und hat im November seinen ersten Einsatz im All erfolgreich absolviert: Rund 90 Minuten interagierte die "High-Tech-Kunststoffkugel" im Columbus-Modul der ISS mit "Astro_Alex".

Die japanische Raumsonde Hayabusa2 erreichte im Juni den Asteroiden Ryugu nach dreieinhalb Jahren Flug. Am Bord: der Lander MASCOT, der am 3. Oktober 2018 auf der Oberfläche abgesetzt wurde und über 17 Stunden Daten an mehreren Positionen sammelte. Damit ist es erstmals gelungen, die Oberfläche eines Asteroiden in diesem Umfang zu erkunden. Ziel der Mission ist es, mehr über den Ursprung und die Entwicklung des Sonnensystems zu erfahren und innovative Technologien für die planetare Exploration zu erproben.

Im Mai begann die Reise der NASA-Landesonde InSight zum Mars, die am 26. November mit der erfolgreichen Landung auf dem Roten Planeten endete. Anfang 2019 werden die Experimente beginnen. Eines ist das DLR-Instrument Heat Flow and Physical Properties Package, kurz HP3. Der "Marsmaulwurf" wird sich voraussichtlich von Januar bis März in kleinen Schritten in bis zu fünf Meter Tiefe vorarbeiten und zwei Jahre lang Daten zu Wärmeleitfähigkeit und Temperaturgefälle im Marsinneren liefern.

Unbemanntes Fliegen und das virtuelle Produkt

Die DLR-Luftfahrtforschung treibt die Digitalisierung des gesamten Lebenszyklus eines Flugzeugs weiter voran: von der Produktion, über die Zulassung und Herstellung bis hin zur Wartung. Ende Oktober eröffnete das DLR mit dem Institut für Test und Simulation für Gasturbinen in Augsburg das letzte der vier neuen Institute, die sich mit der Forschung zur durchgehenden Digitalisierung in der Luftfahrt beschäftigen werden. Die Europäische Kommission hat mit dem Strategiepapier Flightpath 2050 ambitionierte Luftfahrtziele gesetzt: Triebwerke sollen zwischen 75 und 90 Prozent weniger Kohlendioxid und Stickoxide ausstoßen und der Fluglärm soll um 65 Prozent reduziert werden. Um diese Ziele erreichen zu können, müssen unter anderem innovative Triebwerkstechnologien und -konzepte entwickelt werden. Die Augsburger DLR-Wissenschaftler werden dazu ein weltweit einmaliges "Virtuelles Triebwerk" bauen, eine digitale Plattform zur Optimierung von Triebwerkskomponenten bis hin zu seinem "digitalen Zwilling", dem digitalen Abbild des realen Produkts. An der Reduzierung der Lärmbelastung forscht das DLR-Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik: Mit dem zum Low Noise ATRA umgebauten DLR-Forschungsflugzeug testeten die Wissenschaftler im September nachrüstbare Anbauten auf ihre lärmmindernde Wirkung.

Zweiter aktueller Trend in der Luftfahrt ist die Entwicklung von unbemannten Flugsystemen (Unmanned Aircraft Systems, kurz UAS). Eine Vielzahl an Einsatzmöglichkeiten ist denkbar. So können sie beispielsweise als fliegende Früherkennungssysteme in der Landwirtschaft angewendet werden, um im Weinbau frühzeitig Pilzbefall zu erkennen. Bei Katastrophenhilfseinsätzen können UAS für den Abwurf von Hilfsgütern genutzt werden. Und von Schiffen aus gestartet, können sie schnell und automatisiert Lagebilder aus der Luft erstellen und so zum Schutz von Seewegen beitragen.

Krisen- und Katastrophenmanagement der Zukunft: Sicherheit in Häfen und auf See

Neben den Seewegen sind auch Häfen und Offshore-Windparks vor Unfällen und Angriffen zu schützen. Im Oktober eröffnete das DLR das Institut für den Schutz maritimer Infrastrukturen in Bremerhaven. Es ist europaweit das erste seiner Art. Ein Fokus wird die Entwicklung neuer Technologien zur Steigerung der Resilienz sein, der Fähigkeit maritimer Infrastrukturen, auch bei Störungen nicht auszufallen.

Mit AIS-Plus testete das Institut für Kommunikation und Navigation im Hafen von Rotterdam eine verbesserte Variante herkömmlicher AIS-Empfänger (Automatic Identification System). Das neue System soll Positionsmeldungen von Schiffen in Küstennähe mit einer größeren Zuverlässigkeit und höheren Reichweite empfangen - und das auch bei hohem Verkehrsaufkommen und schlechten Übertragungsbedingungen.

2018 - ein Jahr der Jubiläen

"Happy Birthday, Columbus" hieß es im Februar. Das multidisziplinäre Labor zur Forschung in Schwerelosigkeit ist Europas Beitrag zur Internationalen Raumstation ISS und feierte seinen zehnten Geburtstag. Einen Monat später wurde das Deutsche Raumfahrtkontrollzentrum (GSOC) 50 Jahre alt. Mehr als 70 Raumfahrtmissionen wurden in der DLR-Einrichtung am Standort Oberpfaffenhofen seit seinem Bestehen durchgeführt.

Das GSOC ist auch die Heimat des Galileo-Kontrollzentrums. Nachdem im Juli die Satelliten "Tara", "Samuel", "Anna" und "Ellen" in den Orbit gebracht wurden, soll es Nutzern Anfang 2019 erstmals möglich sein, weltweit und ausschließlich über Galileo-Signale zu navigieren. Für Ende 2020 ist der Start der letzten Satelliten der Galileo-Familie geplant.

Ende November feierte das größte internationale Technologieprojekt aller Zeiten ebenfalls einen runden Geburtstag: Das Gesamtprojekt ISS wurde bereits 20 Jahre alt. Am 20. November 1998 startete das erste ISS-Element mit einer russischen Proton-Rakete in die Erdumlaufbahn. Nach und nach wuchs die Station, auf der sich seit November 2000 ständig Astronauten aufhalten. Sie wird gemeinsam von den USA, Russland, den Mitgliedsstaaten der Europäischen Weltraumorganisation ESA, Kanada und Japan betrieben.