# 48 Raketenantriebe: Optische Messverfahren mit Michael Börner

00:00:00: Und dann zählt der Countdown runter wie bei einem Raketenstart, wie man es vielleicht im Fernsehen kennt.

00:00:05: Und da gewöhnt man sich auch nicht dran.

00:00:07: Da beschleunigt natürlich der Puls und man hofft, dass alles gut geht.

00:00:11: Und vor allen Dingen, und dann wird es natürlich sehr, sehr spannend, dass die Daten, die man natürlich bekommt, die optischen Daten, die Hochgeschwindigkeit haben, dass sie alle aufgezeichnet sind, dass sie dann auch den Aufschluss darüber bieten, was man untersuchen möchte.

00:00:28: Dann hat er zwei Millionen Bilder in einer Sekunde, die nur er selbst versteht.

00:00:34: Okay, vielleicht noch sein Team und Kolleginnen und Kollegen, aber sonst bestimmt keiner.

00:00:48: Welche optischen Verfahren werden eigentlich für die Erforschung von Raumfahrtantrieben genutzt?

00:00:55: Michael Börner verrät's uns.

00:00:58: Hallo, dann draußen ist wieder Judy Hohmann, heute mit meinem Gast Michael Berner.

00:01:03: Michael ist stellvertretender Leiter der Abteilung Raketenantriebstechnologie am DLR, also am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt.

00:01:14: Und wofür er und sein Team diese ganzen verschiedenen Bilder brauchen bzw.

00:01:19: optische Verfahren nutzen, verrät er uns gleich selbst.

00:01:22: Willkommen, Michael!

00:01:24: Hallo!

00:01:25: Pangen

00:01:26: wir mal... vielleicht mit einem Rundumblick an für alle, die nicht so ganz im Bild sind.

00:01:33: Was macht das DLR?

00:01:35: Das DLR ist das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt.

00:01:38: Es ist eine sehr große Forschungseinrichtung, eine außeruniversitäre Forschungseinrichtung mit ungefähr Zehntausend Mitarbeitenden in Deutschland in verschiedenen Zentren und mit sehr vielen verschiedenen Aufgaben im Luftfahrtforschung, Raumfahrtforschung, Sicherheitsforschung, Verkehr.

00:01:58: Aber auch Themen wie Quantentechnologien, Quantencomputing dann in DLR bearbeitet.

00:02:03: Und bei uns am Einrichtung für Raumfahrtantriebe beschäftigen uns, wie der Name schon sagt, spezifisch mit den Raumfahrtantrieben.

00:02:11: Also der Fragestellung, wie kommt man ins All?

00:02:14: Wie kommt man immer all von A nach B?

00:02:16: Und das machen wir nicht nur theoretisch, sondern auch ganz praktisch mit unseren Versuchsanlagen, die wir dort betreiben.

00:02:22: Steht ihr damit in direkter Konkurrenz oder im Wettlauf gegen Elon Musk?

00:02:29: Elon Musk hat ja mit seiner berühmten Firma SpaceX natürlich die Aufgabe selber Raum Transport System zu bauen, also wirklich dann die... die Raketen um von dem Erdboden ins Weltall zu kommen oder um sich dort zu bewegen.

00:02:43: Wir am Institut sind eher mit der Forschung, der Erforschung, der Prozesse und der Zusammenhänge in Raumfahrtantrieben beschäftigt und betreiben vor allen Dingen die Testanlagen, die man braucht, um solche Raumfahrtantriebe dann sicher zu nutzen und uns vor allen Dingen auch weiterzuentwickeln für die europäischen Raumfahrtantriebe und Raketen.

00:03:04: Und wir wollen ja heute über optische Diagnostik sprechen, weil wir sind ja ein Fotopodcast und ihr macht ja auch Dinge mit Bildern.

00:03:11: Was ist so der Unterschied zwischen optischen Messverfahren oder Sensorik, Druck, Messung?

00:03:17: Ja,

00:03:18: genau.

00:03:18: Also, vielleicht um da ganz kurz auszuholen, wir haben im Bereich der Raumfahrtantriebe gibt es viele verschiedene Ansätze.

00:03:25: Wir beschäftigen uns mit sogenannten chemischen Antrieben, das heißt, wir verbrennen.

00:03:30: z.B.

00:03:30: Wasserstoff von Sauerstoff oder Methan- und Sauerstoff in Raketenbrennkammern und stoßen das heiße Gas, was sich dabei bildet, nach hinten aus und das gibt uns den Schub, um ins Weltall zu kommen oder im Weltall von A nach B. Und diese Sachverhalte, diese Prozesse, die da stattfinden, die untersuchen wir in Detail bei uns in der Forschungsabteilung und klassischerweise misst man da normalerweise Druck und Temperatur.

00:03:59: Da gibt es Sensoren für, das kann man tun, aber die verraten einem nur einen ganz kleinen Teil dessen, was man eigentlich verstehen möchte, um diese Antriebe besser zu machen.

00:04:06: Also effizienter zu gestalten oder wenn man neue Treibstoffe einsetzen möchte, die umweltfreundlicher sind, dann entsprechend zu verstehen, wie sie gut genutzt werden können, damit man wirklich die Raketen dann sicher betreiben kann, damit die Satelliten ins Alkohol kommen.

00:04:22: Und um dies besser zu verstehen über die Druck- und Temperaturmessung hinaus, dafür benutzen wir dann optische Messverfahren.

00:04:29: Und das Tolle an den optischen Messverfahren ist, sie sind berührungslos.

00:04:32: Das heißt, wir müssen dort keine Komponenten, keine Sensoren in die heiße Strömung hineinhalten.

00:04:42: Denn Druck- und Temperatursensoren, die würden innerhalb von Bruchteilen von Sekunden, im Bereich von Millisekunden würden einfach verbrennen.

00:04:49: Denn die Temperaturen sind so hoch, wir sind da jenseits von dreitausend Grad Celsius und hundert Bar, also das ist extrem.

00:04:58: Und das hält kein Material ungekühlt einfach so Stand.

00:05:02: Und dafür nutzen wir dann Hochgeschwindigkeitskameras, Spektrometer, also die ganze Bandbreite der optischen Messer fahren, insbesondere natürlich der Hochgeschwindigkeitskameras, um die Prozesse uns anzugucken.

00:05:14: Jetzt würde mich mal interessieren, weil du sagst, dass das so unfassbar heiß ist.

00:05:18: Wie weit entfernt stehen denn dann eure Messanlagen, damit die nicht gleich kaputt gehen?

00:05:23: Ja, also tatsächlich, wenn man es auf die richtige Art und Weise macht, kann man relativ nah dran.

00:05:30: Es ist natürlich, muss man natürlich auch unterscheiden, man kann bei den Versuchen natürlich nicht neben dran stehen und ein Foto machen oder irgendwie den Auslöser der Hochgeschichtigkeitskamera betätigen.

00:05:41: Es ist aber links so, dass wenn man das auf die richtige Art und Weise macht, dann kann man bis auf wenige zehn Zentimeter, vielleicht ein halben Meter oder ein Meter die Kameras aufstellen, denn diese heißen Gase, die werden ja in dem in einem Brennraum eingeschlossen und nur hinten durch die Düse hinaus geleitet.

00:05:59: Und von daher kann man dann auf der Seite stehend Kameras aufstellen und mit viel Geschick und Wissen und Können mit kleinen Fenstern, die man in die Brennkammern einbaut, tatsächlich in das Innere von den Raketenbrennkammern blicken.

00:06:14: In das dreitausend vierhundert Grad heiße Feuer letzten Endes.

00:06:19: Und das ist das, was uns sehr, sehr viel Aufschluss darüber gibt.

00:06:24: wie die Verbrennung stattfindet, ob sie stabil ist, die Dynamik, die sich dabei dann aufbaut, wie die Zündung funktioniert, dass sie funktioniert.

00:06:32: Und das ist das, was wir fast tagtäglich machen, obwohl alltäglich ist das natürlich nicht, was wir dann da tun.

00:06:38: Und tatsächlich können wir solche Tests natürlich auch nicht jeden Tag machen und morgens überlegen, was machen wir denn heute, sondern das sind lange Vorbereitungszeiten, bis es dann wirklich zu diesem Test kommt und ist dann immer natürlich sehr sehr aufregend, wenn man dann im Kontrollraum sitzt, der sich dann häufig bei den größeren Prüfständen hunderte Meter entfernt befindet, einfach um sicher zu sein und man sieht dann nur über den Bildschirm, was in der Testzelle dann abläuft und dann zählt der Countdown runter wie bei einem Raketenstart, wie man es vielleicht im Fernsehen kennt.

00:07:10: Und da gewöhnt man sich auch nicht dran, da beschleunigt es natürlich der Puls und man hofft, dass alles gut geht.

00:07:15: Und vor allen Dingen, und dann wird es natürlich sehr, sehr spannend, dass die Daten, die man natürlich bekommt, die optischen Daten, die Hochgeschwindigkeit haben, dass sie alle aufgezeichnet sind und dass sie dann auch den Aufschluss darüber bieten, was man untersuchen möchte.

00:07:29: Und das ist sehr, sehr spannend und mit viel Nachbereiterungszeit dann natürlich auch verbunden, weil... Wir nehmen sehr hoher Bildwiederholungsraten, weil die Prozesse in Raketen brennt, kann man einfach so schnell ablaufen in Teilen von Mikrosekunden oder Millisekunden, dass wir da für jede Aufnahme Gigabyteweise Daten erzeugen, also die muss man natürlich dann.

00:07:48: speichern, verarbeiten und dann diese Nachbereitung ist natürlich mit extremen Aufwand verbunden.

00:07:54: Also es ist nicht so, dass man dann hingeht und sich das Video anguckt und sich dann freut, dass das interessant aussieht, sondern dann beginnt eigentlich die Arbeit des Verstehens.

00:08:02: Also jetzt haben wir ja am Anfang schon mal gehört zwei Millionen Bilder pro Sekunde.

00:08:07: Wie lange ist so eine Aufzeichnung denn dann tatsächlich?

00:08:10: Ja, also die gesamte Aufnahmezeit richtet sich tatsächlich nach dem, was die Kamera tatsächlich kann.

00:08:16: Also wie viel Speicher sie hat.

00:08:17: Denn Weil so einer hohen Bildwiederholungsrate kann man natürlich nicht bliebig lange aufzeichnen.

00:08:24: Und das ist in einer großen Ordnung von Sekunden, die wir überhaupt zur Verfügung haben, die wir aufnehmen können.

00:08:30: Weil dann der Speicher voll ist.

00:08:31: Und dann ist es tatsächlich auch so, dass die Daten, die dann noch auf der Kamera selber gespeichert sind, auch erst mal dann transferiert werden müssen und gespeichert werden müssen.

00:08:39: Das kann unter Umständen und sehr lange dauern.

00:08:42: Wegen der hohen Datenmenge einfach.

00:08:44: Das ist ja frustrierend.

00:08:45: Da muss man so lange gewarten, bis man die Erkenntnisse hat.

00:08:48: Ja, also gut, dieser Datentransfer, der dauert dann im schlimmsten Fall wenige Stunden.

00:08:55: Ja, natürlich, man kann die Daten schon vorher dann mal so auf einem kleinen Bildschirm im Kontrollraum sich angucken.

00:09:01: Und gerade die Doktorandinnen und Doktoranden bei uns, die sind natürlich immer ganz besonders aufgeregt, weil das häufig natürlich auch lange Vorbereitungszeit beinhaltete, das alles bis zu diesem Zeitpunkt zu kommen.

00:09:13: Und man kann schon zumindest mal einen kleinen Vorgeschmack durch die Voransicht bekommen, aber was dann wirklich passiert, da muss man dann wirklich dann den Tag warten und dann die Auswertungsalgorithmen auf die Bilder loslassen und dann hoffentlich alle Fragen beantworten, die man hatte, sodass man dann auch wissenschaftlichen Mehrwert bekommt.

00:09:32: Und mit so im Schnitt, wie oft im Jahr habt ihr die Möglichkeit, diese tatsächlichen Tests durchzuführen?

00:09:40: Das ist ganz unterschiedlich.

00:09:42: Wir haben in Lampolzhausen am Institut oder eine Einrichtung für Raumfahrtantriebe sehr viele verschiedene Prüfstände und die ermöglichen verschiedene große Raketenbrennen zu erproben.

00:09:55: In kleineren Prüfständen können wir mit kleineren Teams ein, zwei Mal pro Woche testen.

00:10:03: genug Ressourcen hat.

00:10:04: Bei den ganz großen Antrieben, wie jetzt den Antrieben, die die Ariane Rakete ins All befördern, da finden die Versuche viel seltener statt.

00:10:15: Je nachdem, manchmal ein halbes Jahr gar nicht, manchmal dann aber auch, wenn es eine Testkampagne gibt, dann im Abstand von wenigen Wochen beispielsweise.

00:10:24: Also es ist sehr sehr unterschiedlich, wie groß die Triebwerke sind und wie kompliziert es ist und wie viele Forschergruppen oder wie viele Teams gleichzeitig auch an einer Infrastruktur arbeiten möchten, da muss man bedarf guter Planung.

00:10:36: Also das ist sehr unterschiedlich.

00:10:38: Und wie international geht es dann zu bei so einem Test?

00:10:41: Also wir haben sehr internationale Teams.

00:10:44: Es ist auch so, vielleicht noch mal das einzuordnen.

00:10:47: Bei uns in eine Einrichtung für Raumverdantriebe sind wir da in Europa, neben sozusagen einer anderen Anlage in Frankreich, einzigartig in der Form.

00:10:56: Und was besonders ist, wir haben ganz enge Verknüpfung zwischen unseren Forschungsabteilungen und den Prüfstandsteams, die für Industriekunden tätig sind.

00:11:07: Und gerade dadurch, dass wir auf der Forschungsseite natürlich immer auf der Suche sind nach klugen Köpfen, sind wir froh, dass wir da einen sehr großen Zustrom an internationalen Studierenden haben, die sich bei uns bewerben.

00:11:21: Und unsere Teams kommen quasi aus aller Welt und es ist ein sehr, sehr internationales Umfeld, den wir uns da bewegen.

00:11:28: Wie hast du gesagt für die Industrie, wie kann ich mir das vorstellen werden, dass dann Kriegsraketen?

00:11:34: Nee, tatsächlich nicht.

00:11:35: Also das ist ja so eine Herausforderung.

00:11:38: Wenn man jetzt von Raketen spricht, dann haben ja die meisten Menschen oder einige Menschen haben tatsächlich aufgrund der aktuellen Lage vielleicht eher militärische Raketen im Kopf.

00:11:49: Die Antriebe, die wir bei uns jetzt testen, das sind Flüssig-Raketenantriebe, also flüssige Treibstoffe, das heißt flüssig Wasserstoff, flüssig Sauerstoff oder flüssig Methan.

00:11:58: Und das sind Antriebe, die wir tatsächlich für die Ariane-Rakete brauchen, die die Satelliten ins Weltall bringen.

00:12:06: für Europa.

00:12:07: Das sind dann Satelliten beispielsweise zur Erdbeobachtung, für Wetterprognosen, für Umweltbeobachtung, für Telekommunikationszwecke beispielsweise.

00:12:18: Also da sind wir ein gutes Stück weg von tatsächlichen militärischen Raketen, wie man sie vielleicht jetzt irgendwie auch aus dem Fernsehkontext als erstes im Kopf hat, zumindest für die meisten Menschen.

00:12:32: Es ist vielleicht auch wichtig nochmal zu sagen, wir haben hier die Einrichtung für Raumfahrtantriebe.

00:12:38: Das heißt, es geht also auch nicht nur um Raketen, die vom Erdboden in den Weltall fliegen, sondern tatsächlich auch Antriebe, die auf Satelliten sitzen oder die in der Perspektive dann vielleicht auch wieder Menschen zum Mond oder gar zum Mars befördern.

00:12:54: Also es geht auch darum, Wie können wir uns im Weltall dann bewegen?

00:12:57: Und das wird zunehmend wichtiger.

00:12:59: Der Markt wird immer größer.

00:13:01: Das heißt also, die Industriepartner suchen auch nach neuen technischen Lösungen, um umweltfreundliche Treibstoffe auch zu erproben.

00:13:08: Gerade auf Satelliten ist das ein Problem.

00:13:11: Und da kommen die sehr gerne zu uns und nutzen die Anlagen, die das DLR dann auch bereitstellt und können dann ihre Technologie erproben.

00:13:18: Und da bieten sich sehr häufig sehr viele Fragestellungen und dann kommt vor allen Dingen auch immer die optische Diagnostik ins Spiel.

00:13:24: Das heißt also, wie waren wir es an manchen Stellen im Antrieb?

00:13:27: Wie erfolgreich ist es, die Zündung durchzuführen?

00:13:29: Und da unterstützen wir aus den Forschungsabteilungen dann unsere Kolleginnen und Kollegen, die die großen Prüfstände betreiben und die dann auch intensiven Kontakt mit den Industriepartnern haben.

00:13:39: Du guckst dir die Bilder an und siehst da ja Dinge drauf, die manch anderer nicht sehen würde.

00:13:45: Schreibt mal bitte, wie sieht ein Bild aus, das du gerne sehen möchtest, was dich erfreut und wiehlt ein Bild aus, wo du sagst, oh, das ist keine gute Nachricht.

00:13:55: Ja, okay.

00:13:56: Das ist ganz unterschiedlich.

00:13:58: Also, wenn man zum Beispiel Thermographie macht, das heißt also, wenn wir Kamera benutzen, die uns Informationen dazu geben, wie warm es von verschiedenen Stellen wird, wie warm das Metall wird, die Oberflächen werden.

00:14:08: Dann möchten wir natürlich einen schön gleichmäßig leuchtenden Brennkammer haben, die gleichmäßig warm ist.

00:14:16: Was man nicht möchte, ist, dass es an irgendeiner Stelle so hell wird, dass man einfach davon ausgemacht hat, dass die Temperaturen viel, viel zu hoch sind an der Stelle, weil das heißt, dass nämlich der Antrieb falsch ausgelegt wurde oder Fertigungsproblem hat oder Treibstoffe falsch verteilt sind, sodass es an einer Stelle heiß wird.

00:14:34: Das ist das eine, was man nicht sehen möchte.

00:14:36: Und dann, wenn wir mit Hochgeschwindigkeitskameras in den Brennraum reinschauen und wirklich die Flamme sehen, also auf den Bildern einer leuchtenden Flamme erkennen, dann können wir mit Hilfe dieser Bilder identifizieren, ist die denn an der richtigen Stelle?

00:14:52: Oder zappelt sie rum, bewegt sie sich.

00:14:54: Das ist was, was man auf jeden Fall vermeiden möchte, wenn die Flammen in der Brennkammer anfangen, sehr, sehr instabil sich zu bewegen und zu tanzen, möchte man fast sagen.

00:15:05: Weil das heißt, dass man keine stabile Verbrennung hat.

00:15:07: Und dann schwankt der Druck und das kann ganz schnell im schlimmsten Fall dazu führen, dass die Brennkammer selber zerstört wird.

00:15:14: Und das kann man auf den Hochgeschwindigkeitskameras im Ansatz schon erkennen.

00:15:18: Es ist natürlich zu spät, wenn die Kamera dann kaputt ist und man die Daten erst später sieht, aber das ist was, was man dann bei den Aufnahmen, bei der Nachbereitung zumindest im Ansatz auch schon mal erkennen kann.

00:15:28: Und das möchte man natürlich dann nicht sehen.

00:15:33: Am besten sind die Kamerabilder, die von Bild zu Bild erst mal wenig Unterschied zeigen, weil dann sieht man, dass es alles stabil ist an der Stelle.

00:15:43: Aber aus Forschungssicht ist es natürlich... immer spannend, wenn auch Dinge passieren, die man jetzt nicht erwartet, die zum Beispiel dann zeigen, dass für bestimmte Bauarten die Verbrennung einfach nicht stabil ist und man die Erkenntnis bekommt, okay, wenn man jetzt weiter die Brenntkammer weiterentwickeln möchte, auf was muss man achten, welche Änderungen in der Bauform muss man vielleicht vornehmen, damit man zukünftig einfach einen zuverlässigen Antrieb dann besitzt.

00:16:08: Und seit wann werden optische Verfahren in der Raketentechnologie überhaupt genutzt?

00:16:13: Das gibt es ja nicht seit ewig.

00:16:14: Ja,

00:16:15: also letzten Endes ist es natürlich so, dass das Bildaufnahmen... eigentlich immer schon dann genutzt wurden, seitdem es halt die Möglichkeit dazu gibt.

00:16:22: Aber es ist natürlich über die Jahre oder Jahrzehnte hat natürlich sich die Möglichkeit, welch optischen Verfahren man nutzen kann und vor allen Dingen wie viele Bilder und wie schnell man die Bilder aufnehmen kann, natürlich rasant geändert.

00:16:33: Also Anfang der neunziger Jahre war es vielleicht so, dass man da mit mit wenigen hundert Bildern aus dem Versuch, wenn überhaupt, dann rausgekommen ist und auch mit größeren Abständen beispielsweise.

00:16:44: Und jetzt mittlerweile ist es natürlich so, dass wir über drei vier Sekunden hunderttausende von Bildern, der Summe dann Millionen von Bildern von einem einzigen Test haben.

00:16:55: Also letzten Endes ist das, was man sich anguckt, immer damit gewachsen.

00:17:00: Wie sich die Technik weiterentwickelt hat und da sind wir glaube ich auch noch nicht am Ende der Fahnenstange angekommen, weil sich die Technik dann tatsächlich noch weiterentwickelt.

00:17:08: Das heißt also, dass man mehr Bilder in kürzerer Zeit aufnehmen kann, längere Aufnahmezeiten bekommt und das ist aber gleichzeitig auch eine Gefahr, weil man kann sich vorstellen, man hat eine Versuchskampagne, da hat man.

00:17:19: sagen wir mal, zwanzig Versuche.

00:17:21: Und für jeden Versuch hat man so eine Videoaufzeichnung mit einer Datenmenge von fünf oder zehn Gigabyte.

00:17:27: Das sind fast große Datenmengen, die man dann quasi nach der Kampagne auf seinem Schreibtisch hat.

00:17:34: Und da muss man aufpassen, dass man natürlich auch da sehr strukturiert dran geht, weil sonst verliert man sich in den ganzen Daten und übersieht dann vielleicht auch wichtige Dinge.

00:17:42: Also das ist auch so ein Nachteil oder eine Gefahr des Ganzen.

00:17:46: Weil die technischen Möglichkeiten verfügbar sind, nutzt man sie natürlich gerne.

00:17:49: Aber man muss auch gucken, dass man da den Wald vor lauter Bäumen nicht mehr sieht.

00:17:54: Wenn ich mit Fotografen spreche, dann bitte ich dir immer einen Blick in ihr Zubehören, ihre Kameratasche.

00:18:01: zu gewähren.

00:18:03: Jetzt haben wir gehört, dass ihr mit Hochgeschwindigkeitskameras arbeitet, aber ihr benutzt ja auch noch andere Verfahren.

00:18:11: Was gibt es denn da noch und was kann das?

00:18:14: Genau, also wir haben... Wie gesagt, die Hochgeschwindigkeitskameras, die uns ermöglichen, sehr viele Aufnahmen pro Sekunde zu machen, aber es gibt natürlich noch ganz andere Methoden, zum Beispiel Spektrometer.

00:18:27: Das ist auch eine optische Diagnostik, eine berühungslose Messtechnik.

00:18:32: Das heißt also, das sind Geräte, die das Licht, was auf einem ein Detektor oder auf ein kleines Gitterfeld in seine spektralen Anteile zerlegt, also nach den Wellenlängen des Lichtes aufspaltet.

00:18:47: Und das ist ganz besonders spannend, weil man dabei sehr viel über die Verbrennung an sich verstehen kann.

00:18:54: Man kann identifizieren, was dort für chemische Bestandteile vorhanden sind, verstehen, welche Reaktionsprodukte bei der Verbrennung auftreten.

00:19:04: Und das wäre jetzt zum Beispiel für so eine weitere optische Diagnostik, die wir verwenden.

00:19:10: Und dann gibt es aber auch Methoden, wo man wieder diese Hochgeschwindigkeitskameras braucht, aber wo man durch die nachgängige Auswertung der Bilder die Strömung, die aus der Raketen-Düse-Austritt sichtbar machen kann.

00:19:22: Also sehr, sehr fein aufgelöst herausfinden kann, wo sind Schockstrukturen.

00:19:28: Und wenn man vielleicht mal so einen Raketenstart gesehen hat im Fernsehen.

00:19:33: Da sieht man ja, dass die heißen Gase, die hinten aus der Düse austreten, ganz spezielle Form haben.

00:19:39: Und das verrät einem auch darüber sehr viel, wie die Düse funktioniert und ob das gut funktioniert.

00:19:45: Und das können wir auch mit beispielsweise so genanter Schlierentechnik visualisieren.

00:19:51: Die zeigt uns im Prinzip an, wie dicht die Strömung an einem bestimmten Stelle ist.

00:19:57: und verrät uns dadurch, wie die Strömung aus der Düse austritt.

00:20:01: Das werden jetzt z.B.

00:20:02: von unseren optischen Diagnostiken, die wir verwenden, die uns einerseits aus dem Brennraum Informationen verraten.

00:20:09: Das heißt also, wie Wasserstoff und Sauerstoff miteinander regelt oder ein anderer Treibstoff, Methan und Sauerstoff.

00:20:16: Und das andere wäre, wie sieht denn die Strömung aus, die aus der Brennkammer austritt?

00:20:21: Und das sind so eigentlich die wichtigsten Diagnostiken, die wir so verwenden.

00:20:25: Und bei vielen Komplexen versuchen, stellen wir natürlich mehrere dieser Kameras auf und lassen die zum Beispiel auch auf verschiedene Orte in der Brennkammer schauen.

00:20:38: wollen uns einen ganz bestimmten Bereich, z.B.

00:20:40: wo die Treibstoffe in den Brennraum einströmen, anschauen und beobachten dann mit den Hochgeschwindigkeitskameras in verschiedenen Wellenlängenbreichen mit Filtern, wie sich dort die Flamme verhält.

00:20:52: Und auch da ist es so, dass wir die Wellenlänge selektieren durch Filter, weil sie uns unterschiedliche, diese Aufnahmen unterschiedliche Informationen bieten.

00:21:00: Einerseits davon, wie die Verbrennungsstadt findet, wie die Wärme da freigesetzt wird und auf der anderen Seite, wie die Strömung dann aussieht.

00:21:08: Und das gibt uns dann im Nachnein wieder zusammengesetzten komplettes Bild.

00:21:11: Wir verstehen, wie die Strömung funktioniert und wir verstehen, wie die Strömung, die Treibstoffe miteinander reagieren in dieser Strömung.

00:21:17: Und das ist dann am Ende so ein bisschen wie ein Puzzle.

00:21:20: Man versucht dann, die verschiedenen Diagnostiken zusammenzubringen.

00:21:24: Und das ist manchmal gar nicht so einfach, weil man unterschiedlichen Kameras mit unterschiedlichen Aufnahmeraten betreiben muss oder die Auflösung unterschiedlich ist, weil sie unterschiedlich funktionieren.

00:21:35: Und auch da muss man dann sehr viel Zeit investieren, damit man am Ende genau die Informationen und die Antworten bekommt und das dann alles wieder zusammensetzen kann und dann besser versteht, wie das funktioniert.

00:21:46: Gerade diese Aufnahmen sind, das vielleicht auch nochmal zu erzählen, auch immer sehr wichtig für unsere Kollegen, die diese Prozesse modulieren, also dem Prinzip mithilfe von Software und Computercodes, versuchen am Computer diese Verbrennungsvorgänge zu modulieren, um noch bessere Vorhersagen machen zu können.

00:22:03: Und die benutzen diese Hochgeschwindigkeitskameraufnahmen dann als Validierung, also um zu überprüfen, ob das was sie ausrechnen und simulieren, ob das dann auch der Realität entspricht.

00:22:15: Das ist natürlich dann ganz spannend.

00:22:17: Das ist dann so eine weitere relevante Anwendung für unsere optischen Diagnostiken, damit wir diese Prozesse auch auf theoretischer Seite viel, viel besser verstehen können.

00:22:26: Ja.

00:22:26: Und ihr habt ja nun diese enorme Bilder Flut, nutzt ihr künstliche Intelligenz, um da einzelne Arbeitsschritte zu vereinfachen oder zu faschen Bellern?

00:22:36: Ja.

00:22:37: Das wird immer relevanter im Sinne von, dass man versucht, mit dieser Menge an Daten besser umzugehen und auch vielleicht Muster zu erkennen in den Strukturen.

00:22:47: Das ist aber sehr unterschiedlich weit fortgeschritten und das ist tatsächlich einer der zentralen Forschungsaktivitäten, die wir da haben, wie man das zukünftig vielleicht einsetzen kann, auch um sehr schnell im Betrieb Rückmeldungen zu geben über den sozusagen Gesundheitszustand.

00:23:03: Das Antriebs, also im Idealfall wäre das so, dass man Kameras oder andere optische Technologien kleine Sonden in den Triebwerken hat und die einem dann sehr schnell und sehr aufschlussreich Rückmeldung dazu geben, ob der Betrieb gerade in Ordnung ist oder ob man irgendwo einschreiten muss oder sogar Gegenmaßnahmen direkt einleiten muss.

00:23:23: Viel, viel schneller als das jemals ein Mensch beim bloßen draufschauen könnte natürlich.

00:23:28: Und von daher, das ist genau eines der Themenfelder, was uns aktuell und auch in den nächsten Jahren noch weiter beschäftigen wird.

00:23:35: Also die KI hält da auch bei uns Einzug und muss sich aber natürlich trotzdem an jeder Stelle gegen die etablierten Methoden da auch beweisen.

00:23:42: Das ist nicht immer der weiße letzte Schluss.

00:23:44: Also von daher sind wir da sehr interessiert auch daran.

00:23:49: Aber das ist ja so ein spezielles Gebiet, das müsst ihr doch alles wahrscheinlich selbst entwickeln, oder?

00:23:54: Also das abgesehen von den Kameras selber natürlich, die wir nicht selber entwickeln, die kosten ja auch sehr, sehr, sehr viel Geld.

00:24:01: Die ganzen Auswertungsmethoden und die ganzen Algorithmen, die entwickeln wir tatsächlich bei uns, müssen wir auch selber entwickeln, weil da gibt es keine Software, die man sich irgendwo einkaufen kann, die das dann automatisch alles für einen ermöglicht, weil es ja immer, es sind immer ganz spezifische Fragestellungen, die sich entwickeln, vor allem im Rahmen von Doktorarbeiten, sich das angeschaut wird.

00:24:22: ganz passgenauer Lösungen finden.

00:24:25: Das ist Teil unserer alltäglichen Arbeit in der Forschungsabteilung, dass wir genau da immer ein Stückchen weitergehen und auch verantwortlich mit der sehr, sehr teuren Messtechnik umgehen.

00:24:38: Denn diese Hochgeschwindigkeitskameras, gerade die besten, die es jetzt gerade am Markt gibt, die kosten über hunderttausend Euro.

00:24:46: Und es hat zwei lustige Effekte.

00:24:47: Das eine ist natürlich der Respekt vor diesem Gerät und aber auch die Freude darüber, was man natürlich damit alles verstehen kann.

00:24:54: Aber man kann sich natürlich auch vorstellen, dass gerade die jüngeren Kollegen, die zum ersten Mal mit diesen Techniken oder diesen Kameras handieren, dass sie natürlich einen sehr großen Respekt davor haben, wenn sie... diese Kamera dann justieren müssen, in der Hand halten.

00:25:08: Und sich ditoß sind, wenn man jetzt hier irgendwie die Kamera am schlimmsten auf dem Boden vor allem lässt oder sie irgendwie anderweitig kaputt macht, dass das natürlich dann sehr ungünstig ist.

00:25:20: Also ich hatte das, kann ich kurz ein Anekdote erzählen, bei einem Test, bei dem ich dabei war, da war wirklich die Notwendigkeit, dass wir so eine dieser Hochgeschwindigkeitskameras sehr nah an die an die Brennkammer stellen mussten.

00:25:33: und man muss sich das so vorstellen.

00:25:35: Man baut alles auf, morgens am Testtag, man kommt früh, ist gut vorbereitet, stellt alles auf, stellt die Kameras ein.

00:25:43: Das ganze Team arbeitet an... vielen, vielen, vielen verschiedenen Stellen.

00:25:47: Und irgendwann, wenn man breit ist zum Testen, müssen natürlich alle den Testbereich dann auch verlassen.

00:25:53: Die Hochgeschwindigkeitskamera ist dann verbunden in den Kontrollraum, wo man dann so einen kleinen Monitor hat, mit dem man sehen kann, was die Kamera sieht.

00:26:02: Und wir hatten damals einen Spiegel aufgestellt, damit die Kamera einen bestimmten Bereich der Brennkammer beobachten konnte.

00:26:09: Und kurz vor dem Test, als dann quasi der Counter runter lief, sah ich auf diesem kleinen Kontrollmonitor irgendwie eine komische Bewegung und das Bild der Kamera war weg.

00:26:20: und in dem Moment habe ich gedacht, die Kamera ist jetzt umgefallen und in diesem Fall liegt in dem Bereich, wo jetzt gleich die viele tausend Grad heiße Verbrennungsprodukte auf die Kamera treffen werden.

00:26:33: Zum Glück war es nur so, dass der Spiegel, der das Bild umgelenkt hat, sich verschoben hatte.

00:26:38: Aber man kann sich dann vorstellen, man sitzt in diesem Kontrollraum, sieht auf diesen kleinen Kontrollmonitor, man weiß nicht genau, was passiert ist, der Test läuft und als junger Mitarbeiter denkt man natürlich, jetzt ist alles verloren hier.

00:26:52: Die Kamera ist zerstört.

00:26:54: Also das sind dann so Effekte, die sich da durch etablieren.

00:26:58: Genau, also von daher, das ist eine ganz besondere Herausforderung bei unseren Tests natürlich, dass wir da nicht direkt daneben stehen können und auf den Auslöse drücken, sondern dass wir wirklich über eine Distanz von hunderten Metern ab einem bestimmten Zeitpunkt noch dem ganzen Bei wohnen können und überprüfen können, ob das funktioniert.

00:27:20: Jetzt möchte ich mir das gerne mal vorstellen.

00:27:22: Du hast gesagt, die Kamera wäre vielleicht umgefallen und dann in einem Bereich gelandet, in dem es heiß ist.

00:27:29: Wie kurz sind da die Abstände zwischen viel zu heiß?

00:27:31: Und hier geht es noch.

00:27:32: Also wie kann ich mir das denn vorstellen?

00:27:34: Wo wäre die denn dann hingefallen?

00:27:36: Na ja, also ganz kritisch ist es natürlich.

00:27:39: Das sind die heißen Gase, die aus der Brennkammer.

00:27:42: durch die Düse nach außentreten.

00:27:44: Also das ist ja wie so ein heißer Strahl von einem sehr heißen Wasserdampf, der bei der Verbrennung von Wasserstoff und Sauerstoff auftritt.

00:27:52: Und wenn dieser heiße Strahl auf Metall trifft, dann wird da in wenigen Sekunden oder in Bruchteilen von Sekunden das Metall auch verbrand oder zumindest, wenn man da Kameras hinstellen würde, ungeschützt werden die sofort kaputt und zerstört.

00:28:06: Aber wenn man jetzt, sag ich mal, zwei oder drei Meter weg geht und die Kamera dann in eine Schutzumgebung einbaut in kleine Kästen Und diese Kästen dann auch noch kühlt, weil die Kamera selber wird auch warm.

00:28:20: Das heißt, man kann die nicht einfach irgendwie einpacken, isolieren Material einfach umwickeln, bis es nicht mehr geht, sondern dass man tatsächlich dort dann auch sicher geht, dass die Kamera selber auch gekühlt wird, weil sie halt einfach so warm wird, von sich aus.

00:28:32: Dann kann man da auf wenige Meter die Kamera wirklich dann da dran stellen.

00:28:36: Ach,

00:28:37: okay, die sind wirklich gekühlt.

00:28:40: Genau.

00:28:40: Und also manchmal ist es tatsächlich auch so, dass die aufbauten dann auch so kompakt sind, dass wenn man den Foto machen würde von der Testzelle mit der Brennkammer und den den Hochgeschwindigkeitskameras, dass man diese Kameras manchmal auch gar nicht mehr sieht, weil einfach so viel Instrumentierung drum herum verbaut wird.

00:28:55: und dann halt diese diese Umhausung für die Kameras selber, denn man möchte natürlich auch noch was anderes vermeiden, nämlich diese Brennkammer kann natürlich auch kaputt gehen während den test und dafür sind wir ja da das nicht um die brenn kann man kaputt machen um den test durchzuführen um herauszufinden ob es an irgendeiner stelle irgendwie ein problem gibt.

00:29:12: und es kann natürlich auch sein dass wenn etwas nicht so läuft wie geplant dass auch heiße gase mal nicht in in die Richtung die Brennkammer verlassen, nämlich durch die Düse, sondern an irgendeiner anderen Stelle in die Testzelle einströmen.

00:29:25: Und auch das möchte man natürlich vermeiden.

00:29:27: Und ich hatte vorhin gesagt, wir bauen auch Fenster ein in die Brennkammerwand, was extrem herausfordernd ist, weil man muss sich vorstellen.

00:29:34: Ein paar Millimeter Abstand von der Wand hat man eben diese dreitausend, dreitausend, vierhundert Grad heißen Gase.

00:29:40: Und diese Fenster muss man natürlich auch schützen, damit sie nicht sofort zerstört werden.

00:29:44: Und das bekommen wir auch gut hin.

00:29:46: Aber es kann natürlich immer sein, dass diese kleinen Fenster auch selber kaputt gehen und dann überall in der Testzelle rumfliegen.

00:29:52: Und wenn wir da dann ungeschützt unsere Hochgeschwindigkeitskameras stehen haben würden, dann wäre das natürlich ganz schlecht.

00:29:57: Vor allen Dingen die Objektive, die ja auf die Brennkammer gerichtet sind, die würden dann sofort Schaden nehmen.

00:30:02: Und da muss man natürlich Vorsichtsmaßnahmen vorsehen, damit diese Zerstörung dann nicht stattfindet.

00:30:07: Was sind das für Fenster?

00:30:09: Sehr teure Fenster, sehr komplizierte Fenster.

00:30:12: Also man kann sich, wir haben da eine ganze Bandbreite.

00:30:15: Wir fangen an von ganz kleinen, was wir nennen, kleinen optischen Sonnen, die haben vorne Drei, vier Millimeter Durchmesser und das ist ein kleiner Saferstift, der auf einem ganz speziellen Art und Weise eingebaut ist, so dass man da hinten Fasern anschließen kann, um sie auf Spektrometer dann zu leiten beispielsweise.

00:30:30: Und das geht hoch bis zu Fenstern, die zehn Zentimeter dicke haben, auch ganz ungewöhnlich geformt sind, die uns dann ermöglichen, den gesamten Brennraum von so Raumfahrtantrieben zu beobachten, von der Seite.

00:30:44: Und dann bauen wir meistens auf zwei Seitenfenster ein, damit wir auch durchschauen können.

00:30:48: Also, dass wir von der einen Seite sehr, sehr, sehr helle Beleuchtung aufstellen.

00:30:54: Das können LEDs sein, das können aber auch Laser sein, Diodenlaser, wo wir eine sehr intensive Hintergrundbeleuchtung auf die Brennkammer richten und auf der gegenüberliegenden Seite stehen dann die Hochgeschwindigkeitskameras, die dann sehr, sehr, sehr präzise Aufnahmen von dem Innenraum der Brennkammer dann vornehmen können.

00:31:15: Man kann sich ja vorstellen, dass dieser Brennraum selber sehr stark leuchtet.

00:31:20: und was wir mit diesen beiden Fenstern auf beiden Seiten ermöglichen müssen, ist, dass die Hintergrundbeleuchtung noch intensiver ist oder in einem Wellenlängelbereich, damit wir im Prinzip durch die Flamme durchgucken können.

00:31:32: und wie so eine Art Schnittbild erzeugen können von dem, was da im Brennraum passiert.

00:31:38: Also die Herausforderung sind dann nicht nur die Kameras, sondern auch die Beleuchtung und die Beleuchtungstechnologie dafür.

00:31:44: Und genau auch da gibt es viel Entwicklung und immer leistungsfähigere Lichtquellen und ermöglichen uns immer detailliertere Einblicke, wie die Treibstoffe reagieren und wie sie die Wärme freisetzen, die wir dann umwandeln, um Schub zu erzeugen für die Raumfallantriebe.

00:32:01: Also diese Lampen, das klingt ja total extrem, kann man denen überhaupt gegenüberstehen, ohne einen Augenschutz zu tragen?

00:32:10: Das hängt von der Lichtquelle ab.

00:32:12: Bei Lasern muss man nicht drüber sprechen.

00:32:14: Da braucht man Laserschutzbrillen und so weiter und so fort.

00:32:18: Aber gerade bei solchen Hochleistungs-LED-Lampen, da sollte man auf jeden Fall nicht kontinuierlich reinschauen.

00:32:24: Das macht auch keiner freiwillig.

00:32:27: Man muss natürlich auch aufpassen, es gibt natürlich auch Beleuchtung im UV-Bereich, die also jetzt nicht spontan für das menschliche Auge sichtbar sind.

00:32:35: besonders vorsichtweilen lassen, weil die für die Augen natürlich schädlich sind.

00:32:40: Und auch da braucht man dann Schutzbrillen, die dann im Vorbereich die Augen schützen.

00:32:43: Also es ist dann sehr kompliziert und man rennt dann manchmal mit den Schutzbrillen durch die Gegend, gerade bei den Lasern.

00:32:50: Und die haben halt eine bestimmte Färbung, weil sie halt den anderen Bereich blocken müssen.

00:32:53: Und wenn man dann nach einer halben Stunde oder Stunde diese Schutzbrillen wieder abnimmt, dann freut man sich immer, wie bunt die Welt an der Stelle doch ist, weil man da vorher irgendwie so einen Kettmeier manchmal vielleicht von den eigenen Sonnenbrillen, weil man dann auf einmal alle Farben wieder sieht.

00:33:06: Ja, das ist dann auch immer ein lustiger Effekt.

00:33:09: Genau, also von daher diese Beleuchtung, die Hintergrundbeleuchtung sind auch sehr anspruchsvoll und das sind jetzt keine Taschennamen, die man im Kaufhaus mal eben so mitnehmen kann.

00:33:20: Es klingt alles sehr spezialisiert und sehr teuer.

00:33:22: Jetzt hast du gesagt, dass auf Doktorarbeiten geschrieben werden und ihre Studierende habt.

00:33:27: Was haben die denn dann vorher studiert?

00:33:30: Sind das alles Physiker und Physikerinnen?

00:33:32: Nee, wir haben wirklich ganz viele unterschiedliche Fachrichtungen der Studierenden.

00:33:37: Also die allermeisten, die sonst kommen, haben natürlich sowas wie Luft- und Raumvertechnik studiert.

00:33:41: Also die kommen quasi... aus dem Interessensgebiet der Antriebe.

00:33:46: Aber das würde uns in unseren Teams nicht ausschließlich weiterhelfen.

00:33:51: Das heißt, wir haben Physiker, die dann zu uns kommen, die sich genau mit diesen optischen Technologien befassen.

00:33:55: Und so bin ich auch dahingekommen.

00:33:57: Also ich habe auch Physik studiert und bin auch eher über die optische Diagnostik und die laserbezogenen Aktivitäten nach Lampolzhausen ans DLR gekommen.

00:34:08: Und dann war quasi die Anwendung das, was ich dazu lernen konnte und durfte.

00:34:13: Und genauso haben wir aber zum Beispiel auch Mathematiker bei uns, die sich dann mit den Auswertungseigorithmen beschäftigen.

00:34:21: Elektrotechniker natürlich, die aus einem messtechnischen Kontext kommen.

00:34:24: Also das macht die Arbeit bei uns sehr, sehr spannend, weil wir einfach von ganz vielen Seiten eigentlich ans Limit dessen gehen, was möglich ist.

00:34:32: Auch technischer Seite von den Antrieben.

00:34:35: bei den optischen Diagnostiken, bei den Auswertungseingerhytmen und natürlich diese KI-Methoden, die immer, immer relevanter werden.

00:34:43: Das bringt jetzt nochmal einen ganz anderen Aspekt auch in den Einblick, den man dadurch die bildgebenden Verfahren dann bekommen kann.

00:34:51: Jetzt kommen wir leider schon so ein bisschen zum Ende.

00:34:53: Ich bedauere es sehr, weil es so spannend ist.

00:34:56: Magst du nochmal so deinen persönlichen Ausblick geben?

00:34:59: Für die Zukunft denkt ihr... eine Methode aus, die es noch nicht gibt, die aber euch allen das Leben so erleichtern würde.

00:35:06: Was wäre das?

00:35:07: Ja, die spontane Antwort wäre noch schnellere Kameras.

00:35:13: Genau.

00:35:14: Und was aber die große Herausforderung ist und was wir gerne, also wenn ich mir was wünschen dürfte, dann wären das Kameras, die wir heute schon haben, nur viel viel viel kleiner und viel viel viel temperaturbeständiger, so dass wir die Kameras die wir jetzt nutzen, vielleicht auch mal in den Düsenstrahl bauen können, um durch die Brennkammerdüse wirklich von der Seite, wo das Heißgas aus der Düse austritt, in den Brennraum reinzuschauen.

00:35:42: Das haben wir in der Vergangenheit schon ein, zwei Mal geschafft mit sehr, sehr großem Aufwand.

00:35:46: Ja, da kann ich auch erzählen, das war auch im Rahmen meiner Promotion, dass es dabei leider auch alles nicht so geklappt hat und ich da auch einen Teil der Testzelle in Mitleidenschaft gezogen habe, muss man so ganz vorsichtig zu formulieren.

00:35:59: Und das wäre spannend, wenn wir da in der Zukunft noch mehr Einblick gewinnen könnten.

00:36:04: Das würde uns sehr, sehr spannende Einblicke bieten und auch die Weiterentwicklung da noch ermöglichen.

00:36:08: Super.

00:36:09: Ich danke dir sehr.

00:36:11: Das hat mir sehr viel Freude bereitet und mich ein wenig schlauer gemacht.

00:36:15: Ja, ich muss aber schon leider wieder Tschüss sagen.

00:36:17: Mach es gut.

00:36:18: Bis bald.

00:36:19: Vielen Dank.

00:36:19: Tschüss.

00:36:20: Danke schön.

00:36:28: Tschüss.