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Promotionen krönen Zusammenarbeit von JLU und THM mit DLR

Zweimal „summa cum laude“ für Weltraumforschung

Im Rahmen des Projekts AIPEX haben die Doktoranden auch Parabelflüge unternommen, um in Schwerelosigkeit zu experimentieren. Bildnachweis: THM.

Mit zwei herausragenden Promotionen findet die Zusammenarbeit zwischen der Justus-Liebig-Universität Gießen (JLU) und der Technischen Hochschule Mittelhessen (THM) im Rahmen des DLR-Verbundprojekts AIPEX einen Höhepunkt: Dr. Niklas Dormagen und Dr. Max Klein verteidigten ihre Dissertationen jeweils mit der Bestnote „summa cum laude“.

Dormagen verkörperte bereits in seinem Studium des kooperativen Studiengangs „Physik und Technologie für Raumfahrtanwendungen“ die enge Verzahnung von JLU und THM. Das Angebot verbindet naturwissenschaftliche Grundlagen mit anwendungsorientierter Ingenieurpraxis und zeigt damit beispielhaft, wie sich die Stärken von Universität und Hochschule für Angewandte Wissenschaften ergänzen können. Max Klein studierte Physik im Bachelor wie im Master an der JLU und brachte seine universitäre Forschungsexpertise in das Projekt ein.

Im Mittelpunkt der gemeinsamen Arbeiten stand das Projekt AIPEX (Artificial Intelligence for Plasma Experiments) als Teil des Vorhabens AIMS (Artificial Intelligence Meets Space), in dem sich das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) mit dem Einsatz künstlicher Intelligenz in der Weltraumforschung beschäftigt. Eine entscheidende Rolle für dessen Erfolg spielten Prof. Dr. Mike Schwarz von der THM und Prof. Dr. Markus Thoma von der JLU. Mit wissenschaftlicher Expertise, langjähriger Erfahrung und tatkräftiger Unterstützung schufen sie die Grundlage für die erfolgreiche Bearbeitung anspruchsvoller Fragestellungen an der Schnittstelle von Plasmaphysik, Raumfahrtanwendungen und künstlicher Intelligenz.

Gemeinsam mit weiteren Nachwuchswissenschaftlerinnen und -wissenschaftlern untersuchten die Professoren und ihre Doktoranden Dormagen und Klein, wie Methoden des maschinellen Lernens und der künstlichen Intelligenz zur Analyse komplexer Plasmen eingesetzt werden können. Auch staubige Plasmen genannt, bestehen diese aus elektrisch geladenen Gasen, in denen sich zusätzlich feine Partikel befinden. Unter Schwerelosigkeit, etwa auf der Internationalen Raumstation ISS oder bei Parabelflügen, lassen sich diese Systeme besonders gut untersuchen. Eine zentrale Rolle spielt dabei das Experiment PK-4, das sich seit 2014 auf der ISS befindet. Neben dem Flugmodell im Orbit existieren mehrere Referenzmodelle auf der Erde, unter anderem in Toulouse sowie an weiteren wissenschaftlichen Einrichtungen. Diese Modelle dienen dazu, Experimente vorzubereiten, Protokolle und Software zu entwickeln sowie mögliche Probleme beim Betrieb auf der ISS zu analysieren und zu beheben.

Dr. Niklas Dormagen (l.) und Dr. Max Klein haben ihre Promotionen im Projekt AIPEX geschrieben und mit „summa cum laude“ bestanden. Bildnachweis: THM.

Ziel von AIPEX war es, Partikel in komplexen Plasmen mithilfe künstlicher Intelligenz zuverlässig zu lokalisieren und auszuwerten. Im Fokus standen dabei die Automatisierung des PK-4-Experiments, die Kompression der aufgenommenen Bilddaten sowie die Entwicklung und Anwendung verschiedener KI-Methoden, um Partikelpositionen und Partikelketten nachzuweisen. Auf dieser Grundlage wurden darüber hinaus kristalline Strukturen, die Bewegung der Partikel sowie Turbulenzen im Plasma analysiert und wissenschaftlich untersucht. Diese Arbeiten sind nicht nur wissenschaftlich relevant, sondern auch technologisch von großer Bedeutung: Rechenleistung, Datenübertragung, Zeitfenster für Experimente und personelle Betreuung müssen im Weltraum möglichst effizient genutzt werden. KI-gestützte Verfahren können helfen, Abläufe zu automatisieren, Datenmengen zu reduzieren und wissenschaftliche Auswertungen schneller und präziser zu machen. AIPEX dient somit auch als Referenz für andere sparsame Anwendungen der Experimentauswertung im All.

Ebenfalls untersuchte AIPEX, welche Hardware es erlaubt, die entwickelten Algorithmen direkt in experimentellen Umgebungen einzusetzen. Perspektivisch sollen Automatisierung, KI-Methoden und Hardware in Nachfolgeexperimenten auch unter Schwerelosigkeit getestet werden.

Die erfolgreichen Promotionen von Dr. Niklas Dormagen und Dr. Max Klein vereinen die Stärke der JLU in der physikalischen Grundlagenforschung mit der anwendungsorientierten Expertise in Technik, Informatik und Systementwicklung der THM. Die beiden Forscher haben nicht nur persönliche Spitzenleistungen erbracht, sondern auch den Erfolg hochschulübergreifender Kooperationen sichtbar gemacht.

Kontakt

Technische Hochschule Mittelhessen - University of Applied Sciences
Pressestelle

E-Mail: Pressestelle@thm.de