Vor knapp einem Jahr startete in Dübendorf erstmals eine spezielle Airbus-Maschine des Typs A310, um über dem Mittelmeer mehrmals kurzzeitig Schwerelosigkeit zu simulieren. Für den Hauptverantwortlichen, Professor Oliver Ullrich von der Universität Zürich, war es damals vor allem eine Machbarkeitsstudie. «Es war überhaupt nicht klar, ob derartige Forschungsflüge vom Flugplatz Dübendorf aus machbar sind, operationell, logistisch, technisch, administrativ und zuletzt finanziell.»

Damals kamen die Experimente aus der Physik (ETH Lausanne) und aus der Biomedizin (Universität Zürich). Alle Experimente seien sehr erfolgreich gewesen, sagt Ullrich. Das Experiment der ETH Lausanne, welches sich mit der epigenetischen Genregulation befasste, wird wahrscheinlich gar im Jahr 2018 in der Internationalen Raumstation (ISS) fortgesetzt.

Schwerelos für 20 Sekunden

Bei einem Parabelflug, der aus einem 47-Grad-Steigflug, einer kurzen horizontalen Phase und einem anschliessenden 47-Grad-Sturzflug besteht, wird die Erdanziehung für nur 20 Sekunden überwunden. Das sei aber keineswegs eine zu kurze Zeit für physikalische Experimente, sagt Ullrich. «Physiker sind es gewohnt, in teils noch viel kürzeren Zeiten zu forschen.»

Die Plattform Parabelflüge ist seit Jahrzehnten Bestandteil jeder Forschung in Schwerelosigkeit. Mit mehr als 130 Kampagnen in Europa und mehr als 1500 wissenschaftlichen Experimenten an Bord seien Parabelflüge in Europa das erfolgreichste Programm weltweit und eine treibende Kraft für die Forschung und die Raumfahrt, so Ullrich.

Experimente mit Parabelflügen

Angesprochen auf Veränderungen aufgrund der Erkenntnisse des ersten Fluges sagt Ullrich: «Es geht bei einer Parabelflugmission vor allem um das Zusammenspiel sehr komplexer Abläufe bei der Vorbereitung und Durchführung – es ist wie ein hochpräzises Uhrwerk, bei dem alles stimmen muss.»

Dies gelte für Entwicklung, Bau, Testung und Prüfung der an Bord eingebauten Technologie bis zu den präzise abgestimmten Abläufen des Forschungsfluges selber. «Wir haben vieles erkennen können , was wir verändern und anpassen müssen, damit es auch für grössere Forschungskampagnen funktioniert.»

Es habe überall etwas zu lernen und zu verbessern gegeben: Vom Bodenequipment bis hin zu den administrativen Abläufen, sagt Ullrich. Für den diesjährigen Forschungsflug wurden nach einer Ausschreibung fünf Experimente von Universitäten ausgewählt. Unter diesen sind vier komplett neue, eines war schon auf dem ersten Flug dabei. Wiederum werden die Experimente auf der 100 Quadratmeter grossen Fläche von den Forschern selber durchgeführt. Geflogen werden 15 Parabeln, davon erstmals eine mit Mars- und eine mit Mondschwerkraft.

Ein Team der Uni Zürich untersucht, wie menschliche Zellen auf den Sauerstoffmangel in der Schwerelosigkeit reagieren – eine wichtige Frage bei Aussenbordeinsätzen im Weltraum.

Parabelflug mit einer Airbus A-310

Parabelflug mit einer Airbus A-310

Im Jahr 2015 ist erstmals in der Schweiz ein Forschungsflugzeug zu einem sogenannten Parabelflug gestartet, der für einige Sekunden Schwerelosigkeit verleiht. Vor drei Jahren ist aus Bordeaux bereits einmal so ein Flug gestartet.

Eine weitere Gruppe, bestehend aus Chiropraktoren der Universitätsklinik Balgrist prüft funktionale Zusammenhänge beim Entstehen von Erkrankungen des Rückens.

Das Experiment der ETH Zürich widmet sich der Rolle der Schwerkraft beim Verhalten von Phytoplankton und soll damit zum Verständnis eines der wichtigsten ozeanischen Mikroorganismen der Erde beitragen. Und die Universität Basel testet das Sedimentationsverhalten unter der Schwerkraft des Mars und erhält damit wichtige Daten zur Kalibrierung von mathematischen Modellen, um die Umweltgeschichte des Planeten rekonstruieren zu können.

Nicht alle wollen mitfliegen

Aus diesen resultierten gemäss Ullrich im Durchschnitt zwei wissenschaftliche Publikationen. Zudem seien alle bei dem Flug beteiligten Teams international sehr ausgewiesen. Die Vorbereitungen für den Flug sind sehr zeitintensiv und komplex.

Alle Teams hätten weniger als fünf Monate zur technisch-operationellen Vorbereitung bis zum Flug gehabt, sagt Ullrich. «Darunter fallen Design, Bau und Testung der Forschungstechnologie, der Planung und Testung aller Abläufe bis hin zum letztlichen Flugzulassen direkt nach endgültigen Einbau in den «A310 ZERO-G».

Sie als Organisatoren hätten damit in den letzten fünf Monaten ebenfalls gut zu tun gehabt. Selbst mitfliegen wollen aber längst nicht alle der rund 80 am Projekt beteiligten Personen. «Es gibt bei den Teams Leute, die unter gar keinen Umständen einsteigen würden, es gibt welche, die es einmal machen und danach nie wieder, und es gibt welche, die immer wieder mitfliegen würden.»

Finanzen als Herausforderung

Die Missionen sind aber nicht nur zeitintensiv, sondern auch teuer. «Die grösste Herausforderung ist für uns immer die Finanzierung.» Während Deutschland und Frankreich aufgrund ihrer Grösse den gesamten Flug mit eigenen Forscherteams auszulasten vermögen (das Flugzeug bietet Platz für 40 Personen plus Crew), könnten das die Schweizer Forscher noch nicht.

Daher geht das Team um Professor Ullrich einen anderen Weg indem sie eine flexible Kombination von wissenschaftlichen Experimenten, Industrie und Privatpersonen wählen. «Das ist weltweit einzigartig», so Ullrich. Damit kann der Flug ausgelastet und die Kosten für die Wissenschaft gering gehalten werden. Ein Platz kostet 8500 Franken, sowohl für den Platz eines Experiments, als auch für Privatpersonen. Dieser Preis sei kostendeckend, aber nicht gewinnbringend.

Alternativen, um die Schwerelosigkeit zu simulieren, seien physikalisch leider nicht möglich sagt Ullrich. Es existierten zwar Bodengeräte, wie etwa grosse Falltürme. Diese erreichten jedoch nur während vier Sekunden Schwerelosigkeit.