Achtung: Flug-Hardware! Unbefugtes Betreten ist strengstens verboten!»

So steht es auf dem Schild, das an einem dicken Plastikvorhang klebt. Wir befinden uns im Keller des Laborgebäudes der Fachhochschule Nordwestschweiz FHNW in Windisch. Grüner Novilonboden aus den 60er-Jahren trifft auf Hightech-Geräte des 21. Jahrhunderts. Hinter dem Plastikvorhang: zwei Männer in weissen Schutzanzügen unter einer grossen Abzugshaube.

Jedes Staubkörnchen, das sich trotz Verbot hierher verirrt, wird aus der Luft gesaugt. Die Männer sitzen auf höhenverstellbaren Hockern vor einer Werkbank. Der eine, ein Nanotechniker aus den USA, hantiert mit einem winzigen Teil und einer Pinzette, der andere, ein Masterstudent aus dem Aargau, schaut zu, er kontrolliert und lernt.

Was die beiden gerade zusammenbauen, wird dereinst um die Sonne fliegen. Es ist ein Teil von «STIX» – einem der grössten Projekte, das die FHNW je geleitet hat: 30 Millionen Franken Gesamtbudget, 16 Millionen davon aus der Schweiz, 8 Jahre Vorbereitungszeit, 5 beteiligte Länder. Eine aufwendige Koordinationsarbeit: fünf Mal finanzielle, politische und wissenschaftliche Interessen.

So geht das: Eine Animation der Solar-Orbiter-Mission.

STIX steht für «Spectrometre/Telescope for Imaging X-Rays». Übersetzt heisst das: ein Röntgenstrahlen-Teleskop. Das Gerät ist nicht grösser als zwei Getränkeharassen. Es ist eines von zehn Instrumenten, das 2018 im Satelliten «Solar Orbiter» der Europäischen Raumfahrtorganisation ESA auf seine Mission geschickt wird. In bislang unerreichter Auflösung wird die Sonde Messungen der inneren Heliosphäre und der entstehenden Sonnenwinde vornehmen, aber auch die Polarregionen der Sonne genau beobachten. Die Resultate sollen Aufschluss geben über die Frage, wie die Sonne die Heliosphäre erzeugt und kontrolliert. Der Solar Orbiter wird so nahe an die Sonne heranfliegen, dass die Instrumente von einem dicken Hitzeschild geschützt werden müssen.

Chef des STIX-Unternehmens ist Säm Krucker. Der umtriebige Wissenschafter pendelt zwischen Berkeley, Kalifornien, und Windisch. Er arbeitet zu 70 Prozent an der FHNW, daneben leitet er in den USA am Space Sciences Laboratory der University of California eine eigene Forschungsgruppe. Im Labor im Windischer Untergeschoss steht Krucker neben seinem «Baby» und erklärt: «Weil Röntgenstrahlen eine Linse durchdringen, müssen wir einen Trick anwenden, um Bilder zu machen.»

Herzstück sind deshalb zwei Gitter, die hintereinander montiert verschiedene Muster kreieren. Die Strahlen der Sonne werden so gezielt abgedeckt und aus den Mustern wird das Röntgenbild rekonstruiert. «Wenn wir messen, wie sich die Muster verschieben, finden wir zur Quelle.» Die kleinsten Rillen sind 20 Mikrometer fein. Sie wurden präzise in die Platte aus Wolfram geätzt.

Was zu spät kommt, fliegt nicht

Der Ingenieur aus den USA, der zusammen mit Masterstudent Dominic Schori hinter dem Plastikvorhang eines der Gitter montiert, ist Mitarbeiter der Herstellerfirma. Eigens für die Montage kam er mit den Gittern im Gepäck in die Schweiz geflogen. «Das ist vielleicht finanziell nicht die beste Lösung», gibt Krucker zu, «aber für die Sicherheit schon.» Denn die Zeit drängt. Ende dieses Jahres ist Abgabetermin: Dann müssen die FHNW-Spezialisten ihr STIX der ESA abliefern, pünktlich eineinhalb Jahre vor dem Raketenstart. Ginge jetzt beim Transport oder beim Zusammenbauen etwas kaputt, würde es das Aus für STIX bedeuten.

«Die Herstellung eines neuen Gitters würde ein Jahr in Anspruch nehmen», erklärt der technische Leiter, Prof. Dr. Hans-Peter Gröbelbauer. Weil das STIX aber «nur» eines von 10 Instrumenten an Bord des Solar Orbiters ist, könnte nicht die ganze Mission auf die verspätete Lieferung aus dem Aargau warten. Sein Platz im Satelliten bliebe einfach leer.

Die filigranen Gitter des «STIX» fangen die Röntgenstrahlen der Sonne ein.

Die filigranen Gitter des «STIX» fangen die Röntgenstrahlen der Sonne ein.

Der Start der Mission musste bereits von 2017 auf 2018 verschoben werden, und jede weitere Verschiebung kostet sehr viel Geld, weil alle beteiligten Teams länger ihre Bereitschaft aufrechterhalten müssen. Ins All gebracht wird der Solar Orbiter mit der Trägerrakete Atlas V.
750 Tonnen wiegt sie mit vollen Treibstofftanks vor dem Start.

Während der Satellit eine Masse von 1,8 Tonnen hat, beträgt die eigentliche Nutzlast gerade mal 190 Kilogramm. Das STIX wiegt 7 Kilo. «Post ins All zahlt man nach Masse», sagt Krucker – nur, dass die Portokosten dabei etwas höher sind als auf der Erde: 1 Kilogramm Fracht kostet je nach Orbit um die 30 000 Franken. Wer mit solchen Zahlen arbeitet, dessen Verhältnis zu Geld relativiert sich mit der Zeit. So gibt es bei Raumfahrtprojekten eine eigene, leicht abgewandelte Masseinheit. 100 000 Franken werden hier nie so genannt, sondern schlicht: 100 Kilo.

Drei Jahre Arbeitsweg

Bevor die Windischer Entwicklung fliegen kann, muss sie gründlich getestet werden. In der Mitte des Laborraums steht eine grau-blaue Einrichtung, die aussieht wie eine Mischung aus einem Ölfass und dem Star-Wars-Roboter R2D2. Zuoberst ein grosser Teller, auf dem das «Structural and thermal model» steht – ein STIX, das baulich zwar 1:1 dem definitiven «Flight Model» entspricht, aber technisch nicht funktioniert. Natürlich ist auch der Ölfass-Roboter ein teures Gerät: Ein «Shaker». In der Fachsprache heisst das Schwingprüfanlage.

Die Kräfte, die beim Start in der Rakete auf das STIX einwirken, sind enorm. «Das Zünden der Booster ist so laut, wie wenn man ohne Gehörschutz zwischen mehreren startenden Düsenjets stehen würde», sagt Gröbelbauer. Die Akustik allein hat schon das Potenzial, Schrauben zu lösen oder dünnwandige Teile zu zerbrechen.

Die Auswirkungen wären fatal. Hinzu kommen ein Mehrfaches der Schwerkraft beim Abheben sowie ruckartige Schocks, wenn später in der Flugbahn die leeren Treibstofftanks abgetrennt und der Satellit von der Rakete weggesprengt werden. Deshalb muss das Modell immer wieder auf den «Shaker», der die Kräfte des Raketenstarts präzise simuliert. «Unser Herz klopft ziemlich, wenn unser Baby durchgeschüttelt wird», sagt Krucker.

Für ihn und das 15-köpfige Team an der FHNW ist das Projekt «auch eine wichtige Lernphase»: «Wenn alles gut kommt, sind wir nachher ein Player in der Branche, dann sind wir dabei», blickt er in die Zukunft.

Das Geld, das der Bund investiert (siehe Box unten) soll so wieder zurück in die Schweiz fliessen. Profitieren davon werden auch die Studierenden, die so einzigartige Erfahrungen sammeln können, die FHNW, die beste Werbung für den Forschungsstandort Aargau machen kann und die hiesige Industrie, die Bestandteile, Messgeräte oder Werkzeuge liefert.

Der Start ist für 2018 geplant, bis die ersten Messungen in Sonnennähe gemacht werden können, ist STIX aber nochmals fast drei Jahre unterwegs.

Schweiz im All: Ohne Agentur top in der Forschung

Eine Weltraumagentur wie die die Nasa gibt es in der Schweiz nicht. Dennoch sind wir in der Weltraumforschung gut vertreten – seit der ersten Mondlandung 1969, als Buzz Aldrin ein Experiment der Uni Bern in den Mondboden steckte. Forschungsprojekte wie das STIX werden über das Programm Prodex der Europäischen Weltraumagentur ESA realisiert. Prodex feierte Anfang Juni in Dübendorf seinen 30. Geburtstag. Insgesamt gibt es hierzulande über 70 Firmen mit einer Space-Abteilung. Von den Hochschulen sind über 30 Institute an Missionen beteiligt. Vorreiter sind die Unis Bern und Genf, ETH und EPFL sowie die FHNW. Wichtig für sie ist das Swiss Space Office. Das Büro gehört zum Staatssekretariat für Bildung, Forschung und Innovation und vertritt die Schweiz bei der ESA.