Im Vertiefungsfach „Raumfahrtsysteme“ werden die Grundlagen vermittelt, die zur Auswahl und Auslegung wesentlicher Komponenten von unbemannten und bemannten Satelliten, Raumfahrzeugen und interplanetaren Sonden erforderlich sind und ein Verständnis der Gesamtsysteme erlaubt. Um den Studierenden bei ihrer Diplom- oder Studienarbeit die Mitarbeit an aktuellen Forschungsthemen des Institutes auf wissenschaftlichem Niveau zu ermöglichen, werden Veranstaltungen angeboten, in denen numerische und experimentelle Verfahren und Methoden vorgestellt und physikalische Hintergründe vermittelt werden.

Im Vordergrund stehen bei den Komponenten die Antriebe, die Energieversorgung und das Hitzeschutzsystem für atmosphärischen Eintritt.

Die Energieversorgung ist für jede Raumfahrtmission von zentraler Bedeutung. In der Vorlesung „Energiesysteme für die Raumfahrt“ werden die Möglichkeiten der Energiegewinnung bzw. Energieumsetzung von der Photovoltaik und den elektrochemischen Prozessen bis zu Nuklearreaktoren dargestellt.

In der Vorlesung „Chemische Antriebe“ werden die Prozesse in den Triebwerken erklärt und auf die wichtigen Treibstoffe und Komponenten eingegangen. Trägersysteme und Kombinationsantriebe werden detailliert behandelt.

Ein Verständnis für die Wirkungsweise, die erreichbaren Triebwerksleistungen aber auch für die technischen bzw. physikalischen Grenzen und die Einsatzbereiche der unterschiedlichen elektrischen Antriebssysteme wird in der Vorlesung „Elektrische Raumfahrtantriebe“ vermittelt.

In der Vorlesung „Unkonventionelle Raumfahrtantriebe“ werden Antriebskonzepte diskutiert, die zwar zum Teil schon lange vorgeschlagen wurden und teilweise neue Perspektiven für die Raumfahrt eröffnen, jedoch aus unterschiedlichen Gründen noch nicht zur Einsatzreife entwickelt wurden.

Der großen Bedeutung der Hitzeschutzvorrichtungen für Eintrittskörper und Raumfahrzeuge wird mit der Vorlesung „Aerothermodynamik“ Rechnung getragen. Es wird ausführlich auf die Missionserfordernisse unter Gesamtsystemaspekten eingegangen und die physikalischen und chemischen Modellbildungen zur numerischen Simulation des atmosphärischen Eintritts eines Flugkörpers eingegangen.

Mögliche Hitzeschutzmaterialien und ihre Einsatzbereiche sowie unterschiedliche Hitzeschutzsystemarchitekturen werden in der Vorlesung „Wiedereintrittstechnologie“ vorgestellt. Vor dem Missionshintergrund werden insbesondere auf die Qualifikationserfordernisse eingegangen und die verfügbaren Testanlagen zur Auslegung und Qualifikation ausführlich besprochen.

In der Vorlesung „Plasmaströmungen“ werden Grundlagen aus der Plasmaphysik vermittelt, die ein vertieftes Verständnis der Plasmaquellen in der Raumfahrt und in der industriellen Anwendung ermöglichen.

Berührungslose Messverfahren und Sondenmesstechniken zur Charakterisierung der Plasmaströmungen in Plasmawindkanälen und elektrischen Raumfahrtantrieben, die zumeist nicht im chemischen und thermischen Gleichgewicht sind, werden in der Vorlesung „Messverfahren für strömende Plasmen“ beschrieben und können in einem zusätzlich angebotenen Praktikum erprobt werden.

Drei Vorlesungen befassen sich mit der Satellitentechnik, bei denen der Systementwurf im Vordergrund steht. Der Stoff kann in zusätzlichen Design Workshops vertieft werden.

Eine Einführung in das Wesen und den Entwurf von unbemannten, größeren Satelliten wird in der Vorlesung „Satellitentechnik“ gegeben. Sie umfasst die Funktion wichtiger Komponenten, Bodentests, Start und Betrieb.

Auf die Besonderheiten bei der Auslegung von Kleinsatelliten wird in der Vorlesung „Kleinsatellitenentwurf“ näher eingegangen. Der Stoff wird anhand der eingehenden Besprechung einzelner Beispiele vertieft.

Die Besonderheiten bemannter Satelliten stehen in der Vorlesung „Raumstationen – Systeme und Nutzung“ im Vordergrund. Auf die internationale Raumstation ISS und ihre Nutzung wird ausführlich eingegangen.

Raumfahrzeuge, Sonden und Satelliten müssen richtig positioniert, auf Kurs gebracht und gehalten werden. Antennen, Solarflächen und Sensoren gilt es auszurichten. In der Vorlesung „Lage- und Bahnregelung von Raumfluggeräten“ werden daher die Grundlagen für die Bahnberechnung, Bahnregelung, Bahnkorrektur und die Regelungsmöglichkeiten für die Drehbewegung behandelt.

Alle Vorlesungen sind praxisorientiert. Die Dozenten versuchen den Zusammenhang zwischen der Systemaufgabe und den Einzeldisziplinen herzustellen.

Vorlesungsbegleitend werden terrestrische Energieversorgungsanlagen, die Plasmawindkanäle, Triebwerksteststände und das Satellitenlabor des IRS besucht. In der Regel wird darüber hinaus einmal im Jahr für die Studierenden der Vertiefungsrichtung eine Exkursion zu anderen Forschungs- und Entwicklungseinrichtungen im In- und Ausland angeboten. Zur weiteren Vertiefung stehen in vielen Bereichen noch Wahlfachveranstaltungen zur Verfügung.