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Ein Wissenschaftler sitzt vor einer stirilen Kammer und baut den BEESAT-10 Cube-Satelliten der Technischen Universität Berlin zusammen. Bildrechte: TU Berlin / F. Baumann

Raketenstart der TU Berlin Schwarm-Satelliten erneut verschoben

von Patrick Klapetz

Nach erneuter Verschiebung des Raketenstarts: Am 22. März soll die Technische Universität Berlin nun ihre vier ihrer BEESAT Cube-Satelliten in den Orbit schicken. Mit ihnen soll die Schwarm-Technologie von Kleinstsatelliten erprobt werden. Ein wichtiger Schritt zu einer zukunftsträchtigen und sicheren Raumfahrt mit deutscher Beteiligung.

Update 21.03.2021, 09.20 Uhr (MEZ): Der Start der Cube-Satelliten BEESAT der TU Berlin wird erneut verschoben. Nun soll die Technologie-Demonstration von Schwarm-Satelliten am 22. März um 7.07 Uhr (MEZ) in den Weltraum aufbrechen. Der Launch soll weiterhin Live übertragen werden.

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Update 20.03.2021, 10.33 Uhr (MEZ): Der Starttermin wurde kurzfristig verschoben. Eine Stunde vor dem Launch wurde die der russischen Sojus-Rakete noch erfolgreich mit Treibstoff befüllt. Doch kurz vor dem Start hat sich der russische Betreiber für einen Abbruch entschieden – ein Grund wurde zu diesem Zeitpunkt nicht genannt. Der neue Launch-Termin soll am 21. März um 9.07 Uhr (Moskauer Zeit) stattfinden. In Deutschland wird es dann 7.07 Uhr (MEZ) sein. Die Live-Übertragung wird um 6.15 Uhr (MEZ) auf YouTube übertragen.

Original Artikel:
Mit einer russischen Sojus-2 Rakete werden die Cube-Satelliten BEESAT-5 bis 8 am 20. März vom russischen Kosmodrom Baikonur aus starten. Sie sollen in den niedrigen, polaren Erdorbit gebracht werden. In einer Höhe von circa 560 Kilometern sollen sie dieses Gebiet für eine Stunde und 35 Minuten überfliegen. Zum Vergleich: Die Internationale Raumstation ISS befindet sich in einer Höhe von ungefähr 400 Kilometern. Geostationäre Satelliten fliegen dagegen in einer Höhe von 35.800 Kilometern.

Die vier Cube-Satelliten der Technischen Universität Berlin (TU Berlin) wiegen gerade einmal 375 Gramm. Damit sind sie ungefähr doppelt so schwer wie ein neues Smartphone. Sie sind aber ähnlich aufgebaut und gerade einmal so groß wie eine Handfläche.

Missionsziel der Technologie-Erprobung

Während ihres kurzen Einsatzes werden verschiedene Technologie-Demonstrationen durchgeführt. Dazu zählt unter anderem die Navigation der Satelliten, mittels Ermittlung ihrer Position und Geschwindigkeit. Außerdem wollen die Forscher die exakte Position der kleinen CubeSats mit einem Laser vom Boden aus messen, was mit angebrachten Retroreflektoren geschieht. Ähnliches kann man auch mit dem Mond machen. Die NASA-Astronauten der Apollo 11 Mission hatten dort Retroreflektoren zurückgelassen. Mit den "Lunar Laser Ranging" kann durch die Zeitmessung der Laserstrahlen der Abstand zwischen Erde und Mond ermittelt werden.

Die BEESATs sind darüber hinaus mit optischen Sensoren zur Lagebestimmung ausgerüstet. Damit kann die Ausrichtung der Satelliten in Bezug zur Erde ermittelt werden. Außerdem befinden sich noch Kameras an Bord der CubeSats.

Kommunikation unter dem Satelliten-Schwarm

Die Satelliten-Navigation ist eines der beiden primären Ziele der Mission. Besonders wichtig ist aber auch die Erprobung eines funktionierenden Funkkommunikationssystems. Bei einer zunehmenden Satellitendichte im Weltraum – denken Sie nur an das Weltraum-Internet der Starlink-Satelliten vom privaten Raumfahrtunternehmen SpaceX und anderen Missionen – ist es wichtig, dass die Satelliten miteinander kommunizieren und den Abstand zueinanderen realisieren können. Autonom fahrende Autos sind ein passendes Beispiel dafür. Wenn diese den Abstand zu anderen Objekte nicht einschätzen könnten, würde es zu Unfällen kommen. Somit sieht es im All nicht viel anders aus als auf der Erde.

Zukünftige Anwendungsbereiche

Anwendungen solch kleiner Satelliten könnten Kommunikationsnetzwerke im niederen Erdorbit sein, erklärt Dipl.-Ing. Frank Baumann. Er ist wissenschaftlicher Mitarbeiter an der TU Berlin und Ansprechpartner für das Projekt BEESAT. Dabei nennt er das Stichwort "Internet der Dinge" – ein technologisch miteinander vernetzte Infrastruktur, die Informationen untereinander austauschen kann.

Das Team der BEESAT Cube-Satelliten von der Technischen Universität Berlin. Dipl-Ing. Frank Baumann (2.v.r.) ist der Ansprechpartner der Mission. Bildrechte: TU Berlin

Solche Satelliten-Netzwerke können Mega-Konstellationen oder Schwärme bilden, damit wir auf der Erde etwa das besagte Internet aus dem All erhalten oder navigieren können. Zwar ist die Navigation durch GPS nichts Neues. Jedoch könnten Schwarm-Systeme in niedrigeren Orbit weitaus präziser sein. Damit dieses Systeme auch wirtschaftlich rentabel sind, müssen diese stark minimalisiert werden. Genau daran arbeiten Baumann und seine Kollegen an der TU Berlin.

Im Gegensatz zu größeren Satelliten werden hier nicht einzelne Komponenten per Kabelbäumen miteinander verbunden, sondern der Design-Ansatz ähnelt eher dem eines Smartphones, wo viele Funktionen auf wenige Baugruppen verteilt sind. So sind diese Satelliten auch besser für eine Serienproduktion vorbereitet.

Dipl.-Ing. Frank Baumann

Der Name hat eine doppelte Bedeutung. Zum einen lässt es sich mit dem englischen Wort "bee" für Biene gleichsetzen. "Bienen sind klein, fleißig und kommen in Schwärmen daher", erklärt Baumann. Der Name steht aber auch für die Abkürzung "Berlin Experimental and Educational Satellite" (engl. für "Berliner Experimental- und Ausbildungssatellit"). Das Projekt ist auch sehr praxisbezogen, an dem Studierende teilnehmen und unter anderem während des Überflugs die Daten abrufen, die im Orbit gesammelt wurden.

Die Bauweise der BEESATs ist fehlertolerant. "Wenn die Satelliten einmal oben sind, dann kommen wir da nicht mehr dran", so Baumann. Die Bauteile sind sehr klein und in handelsüblichen Smartphones oder anderen elektronischen Geräten zu finden. "Sie sind nicht weltraumerprobt. Deswegen sind alle Komponenten doppelt vorhanden. Wenn einmal eine ausfällt, dann haben wir immer noch Ersatz." Das zählt ebenso für die kleinen Bauteile als auch für die Batterien und Kameras.

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