Klein, aber nicht allein

Am 1. Februar 2018 um 3.07 Uhr mitteleuropäischer Zeit ist eine russische Sojuz-Rakete vom Weltraum­bahnhof Wostotschny erfolgreich in den Orbit gestartet. Mit an Bord hatte sie Gerätschaften aus Berlin-Charlottenburg: 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 zehn Sekunden nach­einander ausgesetzt.

Die würfelförmigen Satelliten mit je einer Kanten­länge von 24 Zentimetern und einem Gewicht von knapp neun 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 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.“

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 Fach­gebiets 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.

TU Berlin / DE