CUBESats - Winzlinge im Weltraum

Kleinstsatelliten - kaum größer als eine Kaffeetasse - sollen in Zukunft große und teure Satelliten ersetzen.

Berlin - Nur zehn Kubikzentimeter groß und maximal ein Kilo schwer: CUBESats, standardisierte Kleinstsatelliten für verschiedenste Aufgaben in der Fernerkundung, sind eine noch junge Richtung der Satellitentechnik. Gemeinsam mit anderen Forschungseinrichtungen und Firmen in Berlin will Klaus Brieß, Professor für Raumfahrttechnik an der TU Berlin, Technologien und Methoden für CUBESats entwickeln, implementieren und im Orbit bei eigenen Missionen erproben.

CUBESat mit Erde und Mond. (Quelle: TU Berlin/Kayal)

"Ziel ist es, einmal mit vielen kleinen Satelliten einen großen ersetzen zu können. Und das zu einem Bruchteil der Kosten", beschreibt Brieß die Motivation des Projektes. Die Startkosten für Satelliten liegen derzeit zwischen 10.000 und 20.000 Euro pro Kilogramm. Aufgrund des geringen Gewichts und des einheitlichen Formates können gleich mehrere CUBESats hintereinander bei einem Raketenstart in den Orbit gebracht werden.

Die Aufgaben, die CUBESats in Erdumlaufbahnen in circa 400 bis 900 Kilometer Höhe einmal übernehmen sollen, sind vielseitig: Sie liegen unter anderem in der Umweltbeobachtung, der Ereignisdetektion auf der Erdoberfläche (z. B. von Großbränden, Überflutungen oder Wetterphänomenen) sowie in Kommunikation und Wissenschaft. Denkbar ist, dass mehrere "Würfel" auf das gleiche Ziel auf der Erde ausgerichtet werden und dieses Ziel zeitgleich mit verschiedenen Instrumenten untersuchen. Natürlich eignen sich die Winzlinge auch hervorragend als Nachrichten- oder Aufklärungssatelliten für das Militär.

CUBESat im Größenvergleich mit einer Kaffeetasse. (Quelle: TU Berlin/Kayal)

CUBESats gehen auf Konzepte der California Polytechnic State University San Luis Obispo und des Space Systems Development Lab der Stanford University zurück. Derzeit arbeiten im CUBESat program weltweit über 40 Universitäten, High Schools und private Firmen zusammen. Seine Tauglichkeit hat der "Würfel" bereits bewiesen: CUBESats wurden im Juni 2003 erstmals erfolgreich in der Erdumlaufbahn abgesetzt.

Geforscht wird zurzeit unter anderem an optimalen Mikroantriebssystemen. Dabei müssen unterschiedliche Missionszwecke berücksichtigt werden. "Feststoffantriebe eignen sich für Satelliten, die ihre Position im Orbit nicht ändern müssen. Unter Druck stehende Kaltgassysteme (gefüllt mit flüssigem Stickstoff) oder ein Heißwasserantrieb, der gezielt Wasserdampf ausstoßen kann, sind ideal zum Manövrieren im Raum", sagt Brieß.

Viel Platz ist nicht in einem Würfel von zehn Zentimetern Kantenlänge. Auch Messgeräte, Optiken und sonstiges Equipment müssen en miniature sein. Brieß rechnet mit einem Entwicklungszeitraum von fünf bis zehn Jahren, bevor CUBESats am Fließband bestückt und in den Routineeinsatz geschickt werden können. Die frühe Beteiligung deutscher Forschungseinrichtungen am CUBESat program ist deshalb von großer strategischer und wirtschaftlicher Bedeutung für den Forschungs- und Industriestandort Deutschland.

Der Satellitenbau hat an der TU Berlin Tradition. Bereits sechs Satelliten der TUBSAT-Familie wurden gebaut und seit 1991 in unterschiedlichen Missionen erfolgreich ins All gebracht. Hervorzuheben ist, dass an der Entwicklung der CUBESats Studierende aus allen Semestern des Hauptstudiums bis zur Diplomphase arbeiten sollen. "Sie werden im Laufe von zwei bis drei Jahren eigene Satelliten für einen bestimmten Zweck konzipieren, bauen und in den Orbit schicken," erklärt Brieß. Wohl einmalig ist das hauseigene Raumflugkontrollzentrum, das eingerichtet wurde, um künftige TU-Missionen zu betreuen. Hier beobachten Studierende bereits heute die Arbeit anderer Satelliten, wie die des Umweltsatelliten BIRD, den Brieß mitkonstruierte und der seit Oktober 2001 Daten über große Buschbrände auf der Erde sammelt. Dabei sollen Studierende und Doktoranden lernen, die "Gesundheitsdaten" künstlicher Erdtrabanten zu kontrollieren und Missionen zu planen.

Quelle: Catarina Pietschmann/TU Berlin

Weitere Infos:

• Homepage des internationalen CUBESatprogram: 
  http://cubesat.calpoly.edu  
• Institut für Luft- und Raumfahrt der TU Berlin, Fachgebiet Raumfahrttechnik:
  http://www.ilr.tu-Berlin.de