Wer das Ergebnis von sieben Jahren zäher Arbeit ins Weltall fliegen lässt, der muss loslassen können. Das dämmerte Tino Schmiel aus der Oberlausitz, als er auf der Besuchertribüne des Kennedy Space Center stand, vor ihm das Spaceshuttle mit zwei Millionen Litern hochexplosivem Treibstoff, im Laderaum seine Doktorarbeit. Ein Gerät von der Größe einer Müslipackung, das die Astronauten außen an der Raumstation installieren sollten. Seine Erfindung.

Weil der Raumfahrtingenieur Tino Schmiel ein Mann der Zahlen ist, hatte er mal ausgerechnet, wie viel Kaffeepulver er in den zurückliegenden sieben Jahren zu Espresso gebrüht hatte. 250 Kilogramm. Auch das stand an diesem frühen Nachmittag in Florida irgendwie mit auf dem Spiel. Ein Viertel seiner Lebenszeit.

Ten, nine, eight ... In diesem Moment, sagt Schmiel, ziehen alle Fehler, die man vielleicht gemacht haben könnte, am inneren Auge vorüber. ... seven, six, five ... Dir wird bewusst, dass du jetzt keine Schraube mehr nachziehen kannst. ... four, three, two ... Du hoffst, dass durch das Rütteln beim Start bitte kein elektrischer Kontakt kaputtgeht. Dass dieses Monster von Raumfähre bloß heil nach oben kommt. ... one ...

Die Astronauten an Bord sind öffentliche Helden. Jeder kennt sie. Die Helden der Forschung kennt keiner. Sie stehen auf der Tribüne und gucken zu, wie ihre Experimente losfliegen. Lift-off!

Tino Schmiel spürte das Vibrieren in der Brust. Er sah das Feuer unter den Raketen. Er hatte absichtlich keine Sonnenbrille mitgenommen. Es sollte wehtun im Auge. – Hat dann alles funktioniert. Die Astronauten kamen heil im Orbit an, und eine Woche später erreichten Schmiel auf der Erde die ersten Daten. Sein Instrument hatte begonnen, in 400 Kilometer Höhe Sauerstoffatome aufzuspüren.

Dieser Text stammt aus dem ZEIT WISSEN Magazin 2/17.

Es war ein kleiner Schritt auf dem Weg zu einem großen Ziel: die Grenze zum Weltall zu vermessen. Dort oben, wo die Atmosphäre sich im Weltraum verflüchtigt, hat die Wissenschaft ein Problem. Es geht um die Zone in 80 bis 600 Kilometer Höhe. Thermosphäre heißt sie offiziell, thermo für heiß, weil dort Temperaturen von 1.000 Grad auftreten. Inoffiziell reden Wissenschaftler von der Ignorosphäre (ignorare ist lateinisch für "nicht wissen"). Es mangelt an Daten. Und das geht nicht nur Atmosphärenforscher etwas an.

Erstens bremst die Ignorosphäre Satelliten aus. In 350 bis 600 Kilometer Höhe umkreisen rund 30 Satelliten die Erde, die meisten liefern Wetter- und Umweltdaten. Beim Flug werden sie durch ihren eigenen Fahrtwind allmählich langsamer und sinken zur Erde. Das gilt auch für Weltraumschrott, also kaputte Satelliten und Raketenteile. 200 bis 400 Schrottteile treten jedes Jahr den Sturzflug zur Erde an. Die meisten verglühen, aber bis zu 100 Fragmente erreichen das Land oder das Meer. Verstünde man die Ignorosphäre besser, ließen sich die Flugbahnen besser vorhersagen. Die Bundeswehr wüsste gerne, ob ein unbekanntes Flugobjekt eine feindliche Rakete oder doch nur Schrott ist, und hat deshalb in der Nähe von Duisburg ein Weltraumlagezentrum gegründet.

Die Ignorosphäre stört, zweitens, die Navigation. Wenn die Sonne besonders aktiv ist, ist in den äußeren Luftschichten die Hölle los. Dort heizen Strahlen und Partikel von der Sonne den Atomen ein. Elektronen schießen durch den Raum und stören Funksignale. Raumfahrttechniker erzählen sich wahre Gruselgeschichten vom Halloween-Sonnensturm, der am 30. Oktober 2003 die Atmosphäre erreichte. Bis nach Texas wurden Polarlichter gesichtet, in Alaska tanzten Kompassnadeln wild umher, und die Genauigkeit der GPS-Navigation war mancherorts zehnmal schlechter als sonst. Der automatische Landeanflug von Flugzeugen musste zeitweise ausgesetzt werden.

Die Ignorosphäre beeinflusst, drittens, das Wetter. Wie sehr, ist umstritten. Normalerweise spielt sich das Wetter in den unteren Atmosphärenschichten bis 80 Kilometer ab, darüber ist die Luft zu dünn für Wolkenschieberei. Allerdings können Stickoxide aus hohen Schichten in tiefere Schichten gelangen und dort vorübergehend den Anteil des Ozons reduzieren, das wiederum die Erde wärmt. Der Deutsche Wetterdienst forscht nun mit neun Instituten daran, das globale Wettergeschehen nicht mehr nur bis in 80 Kilometer, sondern bis in 150 Kilometer Höhe zu simulieren. Auch dafür braucht man bessere Daten aus der Ignorosphäre.

"In der Atmosphäre hängt alles miteinander zusammen", sagt Anasuya Aruliah vom University College London. "Wenn man die Thermosphäre ignoriert, ist das so, als würde man beim Menschen nicht wissen, wie die Lunge funktioniert." Manche Computersimulationen der Ignorosphäre weichen um 500 Prozent voneinander ab. Das soll sich ändern.

Anasuya Aruliah und Tino Schmiel arbeiten mit Instituten aus aller Welt an einer kuriosen Mission: In den kommenden Tagen sollen 28 Zwergsatelliten zur Raumstation ISS transportiert werden, drei Wochen später weitere acht**. Cubesats heißen die Würfel, sie sind kleiner als ein Schuhkarton, mit Solarzellen umkleidet und mit Sensoren bestückt. Von der ISS werden sie Anfang nächsten Jahres nacheinander im Weltall ausgesetzt und auf einen Kamikazeflug Richtung Erde geschickt. Während sie die Ignorosphäre durchqueren, funken sie Messdaten zur Erde. QB50 heißt das Projekt. Der Sauerstoffsensor, den Tino Schmiel in seiner Doktorarbeit erfunden hat, ist bei vielen dieser Satelliten mit an Bord.

Die Mission zeigt einen erstaunlichen Trend in der Raumfahrttechnik: Statt aufwendiger Großsatelliten mit zertifizierter Weltraumelektronik kommen zunehmend Wegwerfsatelliten mit Bauteilen aus dem Elektronikladen zum Einsatz. Die fallen zwar schneller mal aus, aber dafür kann man sie gleich im Dutzend ins All schicken. Sie fliegen auf Raketen quasi als blinde Passagiere mit, als Hauptlast ist meistens ein großer Satellit an Bord. Außerdem begeistern die vergleichsweise simplen Zwergsatelliten den wissenschaftlichen Nachwuchs. Fast 50 Studenten haben an dem Dresdner Cubesat mitgearbeitet. Das Baumaterial kostete weniger als 60.000 Euro, ein Schnäppchen in der Raumfahrt. Zuletzt haben sie Nachtschichten eingelegt und wieder viel Kaffee konsumiert. Schmiel leitet das Projekt am Institut für Luft- und Raumfahrttechnik in Dresden. In seinem Büro hängt an der Magnettafel eine Zeichnung seiner Tochter, sie zeigt Papa am Schreibtisch und eine Sprechblase: "Arbeit ist so anstrengend."

Aber der Mann wirkt entspannt. Der Satellit steht flugbereit in Houston. In Dresden können sie sich ein wenig ausruhen, aber nicht lange. Bald rast Somp2, so heißt der Kleine, mehrmals am Tag mit 28.000 Stundenkilometern über Europa. Vom Boden aus müssen die Forscher dann die Daten abfangen, dafür bleiben pro Überflug nur fünf bis acht Minuten. Die 38 Cubesats aus aller Welt werden dann allmählich tiefer sinken und die Ignorosphäre Schicht für Schicht vermessen. "Als Sachse muss man mit dieser Formulierung vorsichtig sein", sagt Schmiel, "aber wir legen hier einen Maschendrahtzaun um die Erde."

Die Cubesats für die Mission stammen von Instituten aus Russland und den USA, der Ukraine, China und Taiwan, Australien, Israel, Indien, Europa. Von den politischen Feindschaften der Staaten sei bei den Forschertreffen nichts zu spüren, sagt Schmiel. Ach, wäre die Welt doch eine Rakete. Ihn nervt nur, dass er jetzt dauernd auf Pegida angesprochen wird und dass Sachsen, wenn er morgens die Süddeutsche Zeitung aufschlägt, immer wie ein failed state dargestellt wird. Er sei kein Lokalpatriot, aber er lebe gern in Dresden und fahre jeden Montag mit dem Fahrrad an der Pegida-Demo vorbei, und da stünden meistens nur ein paar Hanseln. "Es gibt hier Fremdenfeindlichkeit auf niedrigem Niveau wie in jeder Großstadt", sagt Schmiel. "An der Universität studieren Menschen aller Couleur, und das kleine Problem Pegida spielt im Alltag keine Rolle." Immerhin fragen ihn die Kollegen auf Konferenzen jetzt nicht mehr nach der großen Flut.

Innerhalb von zwei Jahren werden die Zwergsatelliten absinken bis auf 200 Kilometer. Anasuya Aruliah träumt schon davon, alle paar Monate einen neuen Schwarm ins All zu schicken. So wie Wetterballons ständig neue Daten für die Vorhersage liefern, könnte man Ignorosphärensimulationen laufend an die Wirklichkeit anpassen. Unterhalb von 200 Kilometern allerdings wird der Gegenwind so groß, dass die Cubesats abstürzen und verglühen. Würfelschnuppen.

*Anm. der Red.: Im ZEIT Wissen Magazin war von 38 Satelliten die Rede, dies war der Stand bei Redaktionsschluss. Wir haben die Zahlen aktualisiert. Aktuelle Informationen unter qb50.eu

**Anm. der Red.: Als der Text in Druck ging, hieß es, am 16. März starten 30 Satelliten. Mittlerweile ist der Start mehrmals verschoben worden und das Projekt hat bekannt gegeben, dass beim ersten Start nur 28 Satelliten zur ISS transportiert werden. Wir haben den Text entsprechend online angepasst.