02.08.2021

Ausgezeichnete Satelliten-Technik

Wettbewerb der Innovationen für nachhaltige Infrastrukturen im Weltraum und auf der Erde.

Beim sechsten Innospace-Masters-Wettbewerb suchte die Deutsche Raumfahrt­agentur im DLR nach innovativen Lösungsvorschlägen, um die unein­geschränkte und zuverlässige Verfügbarkeit von satelliten­gestützten Infrastrukturen im digitalen Zeitalter sicherzustellen. Insgesamt 330 Teilnehmende aus Unternehmen, Start-ups, Universitäten und Forschungs­einrichtungen in 23 europäischen Ländern haben an dem Wettbewerb unter dem Motto „Innovationen für nachhaltige Infrastrukturen im Weltraum und auf der Erde“ teilgenommen. Dabei standen ihnen fünf Wettbewerbs­kategorien aus verschiedenen Entwicklungs- und Innovationsphasen zur Auswahl. Bei der Innospace Masters Konferenz, die Ende vergangener Woche virtuell stattfand, wurden nun die Gewinner verkündet. „Initiativen wie der Innospace Masters sind wichtig, da Inno­vationen hauptsächlich im Wettbewerb entstehen", erläutert Thomas Jarzombek, Koordinator der Bundesregierung für Luft- und Raumfahrt. „Insbesondere in Umbruch­phasen, wie sie die Raumfahrt aktuell erlebt, ist die Innovations­förderung von besonderer Bedeutung.“

Abb.: Das Team um Falk Eilenberger, Kim Lammers und Tobias Vogl von der...
Abb.: Das Team um Falk Eilenberger, Kim Lammers und Tobias Vogl von der Universität Jena gehört zu den Gewinnern der Innospace Mas­ters 2021. (Bild: A. Günther, U. Jena)

In der zurückliegenden sechsten Runde des Wettbewerbs stammten annähernd achtzig Prozent der Einreichungen aus raumfahrt­fremden Branchen. „Dies zeigt das hohe Potential auch für die Raumfahrt, vom Know-how und technischen Inno­vationen anderer Branchen zu profitieren. Gleichzeitig lassen sich mit Forschungsergebnissen und technischen Entwicklungen aus der Raumfahrt aktuelle Heraus­forderungen anderer Branchen lösen“, erklärt Walther Pelzer, Vorstands­mitglied des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt und Leiter der Deutschen Raumfahrt­agentur im DLR. 40 Expertinnen und Experten hatten in einem mehrstufigen Verfahren die Einreichungen geprüft und 15 Vorschläge in die Endrunde des Innovations­wettbewerbs gewählt. Nun stehen die Preisträger des Wettbewerbs fest.

Gewinner der ESA BIC Challenge und der Gesamt­gewinner des Wettbewerbs ist das Unternehmen PhySens aus Braunschweig. Mit der Digi­talisierung und der Energiewende wächst die Bedeutung von Messtechnik als Grundlage für die digitale Anlagen­überwachung und Prozess­optimierung. Bestehende Systeme, basierend auf Strom­überwachung, sind verbunden mit einem großen Installation­saufwand und fehlender Flexibilität. Basierend auf Raumfahrt­technologien der Esa-Rosetta-Mission hat PhySens eine berührungslose, nicht invasive und einfach nachrüstbare Sensorik zur Strommessung entwickelt. Diese intelligente Messtechnik bietet ein großes Potenzial für Industrie-4.0-Anwendungen und für zukünftige, bemannte Raumfahrt­anwendungen.

Gewinner der Challenge der Deutschen Raumfahrt­agentur im DLR ist QuVeKS. Neuartige Quanten­technologien des 21. Jahrhunderts versprechen abhör­sichere Kommunikation, exponentiell höhere Rechen­leistungen, sowie kompaktere und genauere Sensoren. Die bisher erforschten Quantensysteme sind allerdings sehr anwendungs­spezifisch und häufig nicht miteinander kompatibel oder vernetzbar. Mit dem QuVeKS-Projekt wird an der Friedrich-Schiller-Universität Jena und dem CiS Forschungs­institut für Mikrosensorik ein universell einsetzbarer Quanten­prozessor entwickelt. Dieser vereint die komplette Architektur von der Quanten­lichtquelle bis zu den Detektoren zu einem kompakten Schaltkreis. Der Prozessor lässt sich ähnlich wie ein Computerchip frei programmieren und ist somit für verschiedenste Anwendungen geeignet. Außerdem können die Datenraten verglichen mit herkömmlichen Laser­systemen stark gesteigert werden. Ein Fokus liegt auf der Absicherung der Kommunikation mit Satelliten.

Die Grundlage für sämtliche Lösungen der Präzisions­landwirtschaft, in der landwirt­schaftliche Flächen vollautomatisch maschinell bewirtschaftet werden, sind genaue Daten zu Feldgrenzen und Ackerflächen. DigiFarm, der Gewinner der Airbus Challenge, hat in den letzten zwei Jahren einen hochauflösenden Algorithmus für Bilder der beiden Sentinel-2 Satelliten des europäischen Erdbeobachtungs­programms Copernicus entwickelt und so die Bildauflösung um das Zehnfache von zehn Metern auf einen Meter vergrößert. Darüber hinaus hat die Firma ein Modell für eine künstliche Intelli­genz zur auto­matischen Erfassung von Feldgrenzen in großem Umfang geschaffen. DigiFarm hat weltweit Feldgrenzen von bereits über 15 Millionen Hektar bestimmt und erreicht dabei eine um bis zu zwanzig Prozent höhere Genauigkeit als die bisherigen Kataster­karten.

Die ständig wachsende Menge an Weltraum­schrott gefährdet die Weltraum-Infrastruktur und damit systemrelevante Dienstleistungen für Kunden auf der ganzen Welt. Dieses Problem soll Debris, der Gewinner der OHB Challenge, angehen. Debris ist ein Klein­satellit zur aktiven Trümmer­beseitigung. Er hängt sich an Zielobjekte an und verwendet anschließend ein Schleppsegel und einen Befestigungs­mechanismus, den so genannten Tether, um Schrott aus dem Orbit zu entfernen. Aus wirtschaftlicher Sicht macht Debris die aktive Beseitigung von Weltraummüll profitabel. Die wichtigsten kosten­senkenden Merkmale sind das Rideshare optimierte Design, bei dem mehrere Nutzlasten zusammen gestartet werden können, kommerziell erhältliche Bauteile, sowie niedrige Entwicklungs- und Betriebs­kosten.

Die digitale Überwachung von Bahn­infrastruktur ist Grundlage für den Zugverkehr von morgen. Bestehende Überwachungs­systeme basieren auf mechanischen oder indirekten Mess­prinzipien. Diese geben jedoch keine direkte Information über die reale Position oder Bewegung der Infrastruktur­komponenten und können somit zu Fehlmeldungen führen. Dann müssen Teilstrecken bis zur technischen Überprüfung gesperrt werden, was zu Verspätungen führt. Das neuartige System von der Firma PhySens, die auch die DB Netz AG Challenge gewonnen hat, ermöglicht die drahtlose und direkte Überwachung von Bahn­infrastruktur. Das System basiert auf Magnetfeld­messungen. Mithilfe eines einheitlichen, einfach anzu­bringenden Sensors können Zustandsdaten für Weichen, Bahn­übergänge oder Signale gesammelt und cloudbasiert ausgewertet werden. So können Verspätungen reduziert, Instand­haltungskosten gesenkt und die Lebensdauer der Infra­struktur verlängert werden.

DLR / JOL

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