Ingenieurskunst aus Berlin-Charlottenburg im All

Wissenschaftler vom Institut für Luft- und Raumfahrt der TU Berlin starten 13. Mission und bringen vier Nanosatelliten in den Orbit
Das S-Net-Team vor der Oberstufe der Rakete

Das S-Net-Team vor der Oberstufe der Rakete © Roscosmos / ECM Launch Service

Am 1. Februar 2018 um 3.07 Uhr mitteleuropäischer Zeit ist eine russische Sojus-Rakete vom Weltraumbahnhof Wostotschny erfolgreich in den Orbit gestartet. Mit an Bord hatte sie „Ingenieurskunst“ aus dem Zukunftsort City West: Vier Nanosatelliten, über fünf Jahre am Institut für Luft- und Raumfahrt der TU Berlin entwickelt und gebaut, wurden für die Mission „S-Net (S-Band Netzwerk für kooperierende Satelliten) in eine Höhe von zirka 580 Kilometer gebracht und in einem zeitlichen Abstand von 10 Sekunden nacheinander ausgesetzt. Die würfelförmigen Satelliten mit je einer Kantenlänge von 24 Zentimetern und einem Gewicht von knapp 9 Kilogramm werden nun als Kleinschwarm eine einjährige Mission erfüllen. Damit begeht die TU Berlin ihre 13. Weltraummission. Insgesamt 16 Satelliten konnte sie bereits in den Orbit bringen. Das Projekt wird vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) gefördert.

Die Wissenschaftler wollen mit „S-Net“ ein bisher weltweit einmaliges Netzwerk aus mehreren Nanosatelliten aufbauen und deren technische Leistungsfähigkeit demonstrieren. Die vier Satelliten sind jeweils mit einem selbst entwickelten Funkgerät ausgestattet, welches nicht nur die Kommunikation mit dem hauseigenen Missionskontrollzentrum der TU Berlin ermöglicht, sondern auch den Datenaustausch zwischen den einzelnen Nanosatelliten. Ein solches Weltraumnetzwerk kann durch den gezielten Austausch von Informationen untereinander eine höhere örtliche und zeitliche Abdeckung der Erdoberfläche erzielen als größere Einzelsatelliten. „In der bisher üblichen Satellitenkommunikation im niederen Erdorbit werden anfallende Rohdaten bei einem Überflug über Bodenstationen mit einer Verzögerung von mehreren Stunden zur Erde gesendet, prozessiert, archiviert und verteilt“, erklärt Projektleiter Dr.-Ing. Zizung Yoon. Die Auslieferung von Datenprodukten dauert meist ein bis mehrere Tage. Aber gerade bei möglichen Anwendungsgebieten in der Frühwarnung und des Katastrophen-Monitorings wäre ein Zeitgewinn durch Sofortverarbeitung im Orbit und die Kommunikation von Satellit zu Satellit bis zur nächsten Bodenstation ein großer Gewinn.

„Durch das Erproben eines Intersatelliten-Netzwerkes anhand entsprechender Funktechnologien und Kommunikationsprotokolle wollen wir den wissenschaftlichen und technischen Grundstein für zukünftige autonome Multisatelliten-Missionen legen“, erläutert Yoon das Ziel der Mission. „Unsere Daten sollen wichtige Erkenntnisse über das Verhalten eines Kommunikationsnetzes im Weltraum bringen. Dies ist gerade vor dem Hintergrund der Diskussion um Konstellationen mit mehreren hundert Satelliten beispielsweise für eine globale Internetversorgung von großer Bedeutung.“

Erster Kontakt mit dem Missionskontrollzentrum an der TU Berlin erfolgt

Alle Missionen werden am Missionskontrollzentrum (MCC) in der Marchstraße in Berlin-Charlottenburg durchgeführt. Wie es um die Funktionstüchtigkeit der Satelliten nach dem Raketenstart und dem Auswurf in den Orbit steht, erfahren die Wissenschaftler erst, wenn die Satelliten die Bodenstation des Fachgebietes Raumfahrttechnik überfliegen. Denn dann besteht Funkkontakt und auf den Monitoren des MCC erscheinen die Telemetriedaten der Satelliten. „Zum ersten Satelliten konnten wir am 1. Februar 2018 um zirka 9.30 Uhr Kontakt aufnehmen, zu den weiteren drei Satelliten dann um kurz nach 11 Uhr. Wir wissen nun, dass alle Satelliten funktionieren. Nun kann die Arbeit weitergehen“, sagt Yoon erleichtert. Der Schwarm wird in den kommenden Wochen immer gegen 11 Uhr und kurz nach Mitternacht günstige Überflüge über Berlin haben und im Kontakt mit dem Missionskontrollzentrum stehen.

Lange Tradition in der Kleinstsatellitenforschung an der TU Berlin

Seit 1963 werden an der Universität die Grundlagen der Raumfahrttechnik gelehrt und seit über 25 Jahren gemeinsam mit Studierenden Mikro-, Nano- sowie Picosatelliten entwickelt und gebaut. Mit den Satellitenprojekten werden nicht nur neueste Technologien in der Raumfahrt erprobt und ingenieurwissenschaftliche Erkenntnisse gewonnen, sondern auch Studierende modern und praxisnah für den Beruf des Luft- und Raumfahrtingenieurs ausgebildet. Zu den Anwendungsbereichen der Forschungen an der TU Berlin gehören die Weltraumerprobung neuer Technologien, die Kommunikation und die Erdfernerkundung mit optischen Instrumenten. Prof. Dr.-Ing. Klaus Brieß, Leiter des Fachgebiets Raumfahrttechnik, verantwortet die Projekte.

Quelle: 
Technische Universität Berlin | Stabsstelle Presse, Öffentlichkeitsarbeit und Alumni