Kleinstsatelliten: Gemeinsam sind sie stark

Obwohl jeder so genannte Kleinstsatellit nur wenige Kilogramm Masse besitzt, ist jeder einzelne eine vollwertige Raumsonde – allerdings mit beschränkter Kapazität. Mit deren Kameras lassen sich dennoch Objekte mit nur bis zu drei Metern Größe erfassen. Dadurch kann beispielsweise jedes Auto oder Schiff verfolgt werden.

Auf der Regierungschefkonferenz in der Münchner Residenz stellte Professor Klaus Schilling nun ein neues internationales Projekt vor, das die Selbstorganisation als Satellitenformation zum Ziel hat. Die Regierungschefkonferenz ist ein internationales Netzwerk aus sieben Partnerregionen auf vier Kontinenten: Bayern, Oberösterreich, Georgia (Vereinigte Staaten von Amerika), Québec (Kanada), São Paulo (Föderative Republik Brasilien), Shandong (Volksrepublik China) und Westkap (Republik Südafrika). Ziel der Partnerschaft zwischen den Regionen ist die Stärkung der weltweiten Zusammenarbeit in den Bereichen Wirtschaft, Wissenschaft und Gesellschaft. Thema der alle zwei Jahre stattfindenden Treffen war in diesem Jahr "Digitalisierung und Innovation".

Ministerpräsident Horst Seehofer sagte: "Die Mini-Satelliten sind ein Beitrag im wissenschaftlichen Wettbewerb um die Zukunft." Den Wissenschaftlern um Schilling stellen sich anspruchsvolle Aufgaben: der Datenaustausch zwischen den Satelliten, die genaue Bestimmung von Position und Lage zueinander und in Reaktion darauf die gemeinsame Ausrichtung auf das Ziel.

Bodenkontrollstation der Universität Würzburg

Der Startschuss für das gemeinsame Projekt, das vom Zentrum für Telematik in Würzburg koordiniert wird, erfolgte unmittelbar nach dem Treffen der Regierungschefs. Die Universität Würzburg spielt aufgrund der vorhandenen Infrastruktur von ähnlichen vorangegangenen Projekten eine große Rolle in dem Verbund. "Auch werden zahlreiche deutsche und internationale Studenten hier als Hilfskräfte, sowie mit Master- und Doktorarbeiten beteiligt sein", sagt Schilling.

Einer der Arbeitsschwerpunkte der Uni wird die Bereitstellung der Bodenkontrollstation und die Koordination des internationalen Bodenkontrollnetzes sein. Die Satelliten fokussieren in der Formation gleichzeitig aus verschiedenen Blickrichtungen interessante Punkte und ermöglichen so eine dreidimensionale Erfassung der Erdoberfläche. "Wir wollen zeigen, dass diese Satelliten sich im Orbit abstimmen können, sodass sie im optimalen Fall ihre Aufgabe selbstkoordiniert voranbringen können", sagt Professor Klaus Schilling, der dieses Projekt leitet.

Vorreiterrolle angestrebt

In der Schlusserklärung der Regierungschefs hieß es zum Satellitenprojekt: "In einer solchen Formation sollen die Minisatelliten – losgelöst von der Bodenstation – unter sich Daten austauschen, ihre jeweilige Lage laufend anpassen und somit Informationen liefern, die immenses Potenzial für kommerzielle Anwendungen haben." Diese wären im Bereich Erdbeobachtung: Ernten, Wetterverhältnisse oder kritische Infrastrukturen, im Bereich Telekommunikation das Thema "Internet in Space."

Die anwesenden Wissenschaftler der sieben Regionen waren sich einig, die Möglichkeiten gemeinsam zu ergreifen und eine Vorreiterrolle im Bereich der vernetzten Kleinstsatelliten anzustreben. Die Partner steuern entweder einen kompletten Satelliten oder wichtige Bauteile bei.  Durch die Kombination der eingebrachten Forschungsschwerpunkte erwartet Projektleiter Schilling "spannende wissenschaftliche Durchbrüche."

Bessere Beobachtung von Katastrophen und Umweltverschmutzung

Eine derartige Zusammenarbeit im Orbit wurde bisher nur in vier Fällen mit zwei großen Satelliten durchgeführt. Somit eröffnen sich laut Schilling weitergehende Anwendungsperspektiven, wenn nun zahlreiche Raumsonden zusammenarbeiten. Es sei so möglich, bessere Entscheidungsgrundlagen für eine unmittelbare Beobachtung von Umweltverschmutzung und Katastrophen (Vulkanausbrüche, Erdbeben, Waldbrände) zu erhalten.

Die an der Universität Würzburg entwickelten Experimentalsatelliten "UWE-1" bis "UWE-3" konnten erfolgreich ihre Robustheit und ständig weiter wachsenden Fähigkeiten im All beweisen. So ist UWE-3 seit über zweieinhalb Jahren dank ausgefeilter Fehleranalyse und -behandlungssoftware ununterbrochen einsatzbereit. Die Erfahrungen von UWE und den bereits von den Partnern gebauten Satelliten werden in das neue Projekt mit eingebracht.

Die Partner sind im Einzelnen:

Center for Space Systems/Georgia Tech (Georgia, USA), Cape Peninsula University of Technology and Stellenbosch University (West Cap, Südafrika), Université de Sherbrooke, Polytechnique Montréal, Canadian Space Agency (Québec, Kanada), National Institute for Space Research INPE (Sao Paulo, Brasilien), Shandong Institute of Aerospace Electronics, Shandong University (Shandong, China),  Johannes Kepler Universität Linz (Oberösterreich).

Die Partner in Bayern sind: Julius-Maximilians-Universität Würzburg, Zentrum für Telematik, Technische Universität München, DLR Oberpfaffenhofen, Fraunhofer IIS Erlangen, sowie die Raumfahrtfirmen EADS, OHB und IABG.

Kontakt

Prof. Dr. Klaus Schilling,  T.: +49 931 615 633 10, E-Mail: klaus.schilling@telematik-zentrum.de