Winzlinge im Weltall

Mit handlichen Mini-Satelliten auf dem Weg zu den Sternen

Die Mini-Satelliten-Würfel zwischen Erde und Mond haben nicht mehr als 10 Zentimeter Kantenlänge

Nur tausend 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.

"Eines Tages sollen viele kleine Satelliten einen großen ersetzen. Und das zu einem Bruchteil der Kosten", sagt Brieß. Die Startkosten für Satelliten liegen derzeit zwischen 10000 und 20000 Euro pro Kilogramm.

Die Aufgaben, die CUBESats in Erdumlaufbahnen in circa 400 bis 900 Kilometer Höhe einmal übernehmen sollen, sind vielseitig. Sie liegen in der Umweltbeobachtung, der Ereignisdetektion auf der Erdoberfläche (zum Beispiel von Überflutungen), der Kommunikation und in wissenschaftlichen Fragestellungen.

Mehrere "Würfel" können das gleiche Ziel auf der Erde zeitgleich mit verschiedenen Instrumenten untersuchen. So lassen sich mit unterschiedlichen Spektrometern diverse Daten für die Umweltanalytik sammeln. Auch könnte sich eine ganze Formation, quasi als "Bausatz" hochgeschickt, im Orbit optimal zueinander ausrichten und gemeinsam ein großes Teleskop bilden, um die Lage ferner Galaxien zu vermessen oder neue Informationen über die "nähere Umgebung" zu sammeln. Natürlich eignen sich die Winzlinge auch als Nachrichten- oder Aufklärungssatelliten für das Militär. 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-Programm 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 an optimalen Mikroantriebsystemen. 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 und sonstiges Equipment müssen en miniature sein. Brieß rechnet mit einem Entwicklungszeitraum von fünf bis zehn Jahren, bevor CUBESats in den Routineeinsatz geschickt werden können.

Hervorzuheben ist, dass an der Entwicklung der CUBESats Studierende aus allen Semestern des Hauptstudiums bis zur Diplomphase arbeiten sollen. "Sie werden eigene Satelliten 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.

Catarina Pietschmann

http://cubesat.calpoly.edu