Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Satelliten der Zukunft: Auf Montage im All

06.02.2014
Im iBOSS-Projekt arbeiten Forscher an den Satelliten der Zukunft: Sie werden aus Bausteinen zusammengesetzt, um sie im Orbit reparieren zu können

Dem Menschen ist es gelungen, nicht nur aus der Erde und seinen Ozeanen eine Müllhalde zu machen, auch im Weltall hinterlässt er tonnenweise Schrott. Nach Angaben des US Space Surveillance Network schwirrten im April 2013 etwa 6300 Tonnen Raumfahrtmüll unkontrolliert auf den Erdumlaufbahnen herum.

Und als genau vor fünf Jahren, am 10. 2. 2009, erstmals ein aktiver Satellit mit einem abgeschalteten kollidierte und bei dem Crash beide Flugkörper zerstört wurden, wurde offenbar: Der Müll gefährdet die Raumfahrt.

Aber auch das Leben auf der Erde ist tangiert, denn ohne Satelliten funktioniert auf dem blauen Planeten kaum noch etwas. Ganze Wirtschaftszweige wie die Logistik, der Verkehr, die Wettervorhersage und die Wissenschaft sowieso, von der gesamten Kommunikation ganz zu schweigen – sie alle hängen von Satelliten ab. Auch in der Landwirtschaft kommen sie mittlerweile zum Einsatz.

Wie das Problem des Weltraummülls in den Griff zu bekommen ist, ist deshalb in der Raumfahrt, aber auch in der Wissenschaft kein Nebenschauplatz mehr. Herumvagabundierende Satelliten und bei Kollisionen freigesetzte Teile einzusammeln und sie auf sogenannte „Friedhoforbits“ zu schießen, wo sie keine Gefahr mehr sind, beziehungsweise sie in die Erdatmosphäre zu bringen und dort verglühen zu lassen, ist eine Strategie. Am TU-Fachgebiet Raumfahrttechnik von Prof. Dr.-Ing. Klaus Brieß präferieren die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler jedoch eine andere: Sie wollen Raumfahrtmüll von vornherein vermeiden beziehungsweise minimieren. In dem Projekt „iBOSS“ – Intelligente Baukastenkonzepte für das On-Orbit-Satelliten-Servicing“ verfolgen die TU-Forscher zusammen mit ihren Kooperationspartnern deshalb das Ziel, Satelliten im Weltall zu reparieren. Klingt simpel, ist aber buchstäblich der Vorstoß in andere Sphären. „Bislang werden Satelliten so konstruiert und gebaut, dass sie nicht zu reparieren sind. Es sind monolithische Systeme, man könnte auch sagen Wegwerfsysteme. Der Austausch von defekten oder veralteten Baugruppen ist nicht vorgesehen. Das wäre jedoch ein Weg, die Lebensdauer von Satelliten zu verlängern und sie am Ende vielleicht auch zu entsorgen“, sagt die Raumfahrtexpertin und Koordinatorin des „iBOSS“-Projektes Jana Weise.

In der ersten Projektphase haben Jana Weise und ihre Kollegen daran geforscht, wie ein Satellit gebaut werden muss, damit er überhaupt gewartet werden kann. Ihre Lösung: ein Baustein-Konzept. „Wir haben den Satelliten in die Komponenten seiner einzelnen Subsysteme wie etwa die Energieversorgung, die Lageregelung, die Kommunikation und viele weitere zerlegt. Diese Komponenten verpacken wir in Bausteine, die jeweils eine standardisierte Grundgröße oder auch das Vielfache dieser Grundgröße aufweisen.

In einem Modul zum Beispiel ist die Sternkamera untergebracht. In einem anderen der Tank, wiederum in einem anderen die Batterie und in einem vierten das Funksystem. Bei einem Defekt, zum Beispiel der Batterie, was nicht selten der Fall ist, kann dann der entsprechende Baustein herausgelöst und dem Satelliten ein neuer Batteriebaustein eingesetzt werden“, erläutert Jana Weise das Baukasten-Prinzip. Die Modularisierung der Satelliten ermöglicht dabei nicht nur eine Reparatur, sondern auch den Austausch veralteter Systeme durch moderne. Wartung und Modernisierung würden so die Lebensdauer eines Satelliten verlängern und Müll vermeiden.

Das Baustein-Prinzip bringt aber eine weitere wissenschaftliche Herausforderung mit sich. Es entstehen Schnittstellen: mechanische, elektrische, thermische und die Datentransferschnittstelle. Die mechanische Schnittstelle betrifft die Kopplung der Bausteine miteinander. Die Verbindungen müssen einerseits stabil, andererseits wieder lösbar sein. Diese Anforderung gilt für alle vier Schnittstellen. Die elektrische Schnittstelle muss gewährleisten, dass alle Systeme in den Bausteinen trotz fehlender durchgehender Kabel mit Energie versorgt werden.

Das Gleiche gilt für die Datenübertragungsschnittstelle: Die Kamera in Baustein C muss den Befehl vom Computer in Baustein A erhalten, ein Bild zu machen oder die Daten zur Erde zu funken. Und die thermische Schnittstelle muss garantieren, dass alle Systeme in den für sie angemessenen Temperaturbereichen arbeiten. Batterien zum Beispiel reagieren auf Kälte sehr empfindlich, weshalb es notwendig werden kann, Wärme von einem Baustein zu einem anderen zu transferieren.

Die Entwicklung einer wartungsfähigen Satellitenarchitektur und intelligenter Schnittstellen (bis auf die mechanische) gehören zu den Aufgaben der TU-Forscherinnen und -Forscher. Neben der Betrachtung von Regelungskonzepten in modularisierten Satellitensystemen wird das Schnittstellenproblem einer der Schwerpunkte in der zweiten Projektphase sein, die über drei Jahre bis 2015 läuft.

„Der Nachhaltigkeitsgedanke kommt in der Raumfahrt bislang kaum vor. Mit unserem Baustein-Konzept, bestehend aus reparaturfähigen standardisierten Modulen, wollen wir beginnen, auch die Raumfahrt ‚grün‘ zu machen“, sagt Jana Weise.

Bleibt noch die Frage, wer den Satelliten repariert? „Ebenfalls ein Satellit, ein sogenannter Service-Satellit, der mit allen Fähigkeiten ausgestattet ist, die Wartungen im All vorzunehmen“ , so Jana Weise.

Das Projekt „iBOSS“ wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie gefördert.

Weitere Informationen erteilt Ihnen gern: Jana Weise, Fachgebiet Raumfahrttechnik am Institut für Luft- und Raumfahrt der TU Berlin, Marchstr. 12, 10587 Berlin, Tel.: 030/314-22309, E-Mail: jana.weise@tu-berlin.de

Stefanie Terp | idw
Weitere Informationen:
http://www.tu-berlin.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Proteintransport - Stau in der Zelle
24.03.2017 | Ludwig-Maximilians-Universität München

nachricht Neuartige Halbleiter-Membran-Laser
22.03.2017 | Universität Stuttgart

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Wegweisende Erkenntnisse für die Biomedizin: NAD⁺ hilft bei Reparatur geschädigter Erbinformationen

Eine internationale Forschergruppe mit dem Bayreuther Biochemiker Prof. Dr. Clemens Steegborn präsentiert in 'Science' neue, für die Biomedizin wegweisende Forschungsergebnisse zur Rolle des Moleküls NAD⁺ bei der Korrektur von Schäden am Erbgut.

Die Zellen von Menschen und Tieren können Schäden an der DNA, dem Träger der Erbinformation, bis zu einem gewissen Umfang selbst reparieren. Diese Fähigkeit...

Im Focus: Designer-Proteine falten DNA

Florian Praetorius und Prof. Hendrik Dietz von der Technischen Universität München (TUM) haben eine neue Methode entwickelt, mit deren Hilfe sie definierte Hybrid-Strukturen aus DNA und Proteinen aufbauen können. Die Methode eröffnet Möglichkeiten für die zellbiologische Grundlagenforschung und für die Anwendung in Medizin und Biotechnologie.

Desoxyribonukleinsäure – besser bekannt unter der englischen Abkürzung DNA – ist die Trägerin unserer Erbinformation. Für Prof. Hendrik Dietz und Florian...

Im Focus: Fliegende Intensivstationen: Ultraschallgeräte in Rettungshubschraubern können Leben retten

Etwa 21 Millionen Menschen treffen jährlich in deutschen Notaufnahmen ein. Im Kampf zwischen Leben und Tod zählt für diese Patienten jede Minute. Wenn sie schon kurz nach dem Unfall zielgerichtet behandelt werden können, verbessern sich ihre Überlebenschancen erheblich. Damit Notfallmediziner in solchen Fällen schnell die richtige Diagnose stellen können, kommen in den Rettungshubschraubern der DRF Luftrettung und zunehmend auch in Notarzteinsatzfahrzeugen mobile Ultraschallgeräte zum Einsatz. Experten der Deutschen Gesellschaft für Ultraschall in der Medizin e.V. (DEGUM) schulen die Notärzte und Rettungsassistenten.

Mit mobilen Ultraschallgeräten können Notärzte beispielsweise innere Blutungen direkt am Unfallort identifizieren und sie bei Bedarf auch für Untersuchungen im...

Im Focus: Gigantische Magnetfelder im Universum

Astronomen aus Bonn und Tautenburg in Thüringen beobachteten mit dem 100-m-Radioteleskop Effelsberg Galaxienhaufen, das sind Ansammlungen von Sternsystemen, heißem Gas und geladenen Teilchen. An den Rändern dieser Galaxienhaufen fanden sie außergewöhnlich geordnete Magnetfelder, die sich über viele Millionen Lichtjahre erstrecken. Sie stellen die größten bekannten Magnetfelder im Universum dar.

Die Ergebnisse werden am 22. März in der Fachzeitschrift „Astronomy & Astrophysics“ veröffentlicht.

Galaxienhaufen sind die größten gravitativ gebundenen Strukturen im Universum, mit einer Ausdehnung von etwa zehn Millionen Lichtjahren. Im Vergleich dazu ist...

Im Focus: Giant Magnetic Fields in the Universe

Astronomers from Bonn and Tautenburg in Thuringia (Germany) used the 100-m radio telescope at Effelsberg to observe several galaxy clusters. At the edges of these large accumulations of dark matter, stellar systems (galaxies), hot gas, and charged particles, they found magnetic fields that are exceptionally ordered over distances of many million light years. This makes them the most extended magnetic fields in the universe known so far.

The results will be published on March 22 in the journal „Astronomy & Astrophysics“.

Galaxy clusters are the largest gravitationally bound structures in the universe. With a typical extent of about 10 million light years, i.e. 100 times the...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Rund 500 Fachleute aus Wissenschaft und Wirtschaft diskutierten über technologische Zukunftsthemen

24.03.2017 | Veranstaltungen

Lebenswichtige Lebensmittelchemie

23.03.2017 | Veranstaltungen

Die „Panama Papers“ aus Programmierersicht

22.03.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Rund 500 Fachleute aus Wissenschaft und Wirtschaft diskutierten über technologische Zukunftsthemen

24.03.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Förderung des Instituts für Lasertechnik und Messtechnik in Ulm mit rund 1,63 Millionen Euro

24.03.2017 | Förderungen Preise

TU-Bauingenieure koordinieren EU-Projekt zu Recycling-Beton von über sieben Millionen Euro

24.03.2017 | Förderungen Preise