Freie Fahrt im Weltraum

Neben Satelliten und Raumsonden befindet sich auch Müll verschiedenster Größe in der Umlaufbahn der Erde.
Bild: ESA

Warnsystem des Start-ups Vyoma soll Satelliten vor Kollisionen schützen

Mehr als 8500 Tonnen Weltraumschrott befinden sich momentan in der Umlaufbahn um die Erde. Wegen ihrer hohen Geschwindigkeit können auch kleine Teilchen bei einer Kollision großen Schaden an den Satelliten anrichten. Das Start-up Vyoma, das mit Hilfe der Technischen Universität München (TUM) gegründet wurde, will ein eigenes Warnsystem aufbauen, das diese Kollisionen verhindern soll.

Seit Beginn des Weltraumzeitalters 1957 wurden laut der europäischen Weltraumorganisation Esa bereits 6100 Raketen ins All geschossen, diese brachten unter anderem 12.020 Satelliten in die Erdumlaufbahn. Mit der Zeit hat sich dadurch auch eine ungeheure Menge an Schrott im All angesammelt.

„Das sind einmal die alten Satelliten selbst, die nicht mehr funktionsfähig sind“, erklärt Christoph Bamann, der an der TUM Luft- und Raumfahrt studierte. „Oder Teile von Raketen, die so groß sein können wie ein Bus.“ Aber auch kleinere Gegenstände fliegen durchs All. So werden etwa sogenannte Jojo-Gewichte, die sich an Raketen befinden, gezielt weggesprengt, um die Drehung der Rakete zu verlangsamen. Kleinere Schrottteile entstehen aber auch durch Kollisionen oder Explosionen.

Auch kleinste Teilchen sind gefährlich

Das Gründungsteam (von links): Christoph Bamann, Luisa Buinhas und Stefan Frey.
Bild: Arvind Jayashankar

Die Schrott-Teile gefährden vor allem die funktionsfähigen Satelliten. Denn die Teilchen erreichen Relativgeschwindigkeiten von 10 Kilometern pro Sekunde. „Das bedeutet, auch wenn die Teilchen noch so klein sind, können sie bei einer Kollision eine Wucht haben wie ein Auto mit einer Geschwindigkeit von 100 Stundenkilometern“, so Bamann. Getroffene Satelliten werden zerstört. Gemeinsam mit Luisa Buinhas und Stefan Frey hat Bamann im August 2020 das Start-up Vyoma gegründet. Ihr Ziel: ein europäisches Warnsystem zu etablieren, um den Betreibern zu helfen, ihre Satelliten aus der Gefahrenzone zu navigieren.

„Wir beobachten den Satellitenschrott und berechnen dann voraus, wohin dieser fliegen wird“, erklärt Stefan Frey. Dazu will das Team eigene Satelliten nutzen, die mit optischen Kameras Bilder der Schrottteile aufnehmen. „Wir haben dann eine Sequenz von Bildern, die wir mit Informationen von früheren Aufnahmen kombinieren, und so können wir dann die Umlaufbahn der Schrottteile bestimmen.“ Ist die Umlaufbahn bekannt, kann auch die Geschwindigkeit der Teile bestimmt werden. „Da die Kräfte im erdnahen Weltraum bekannt sind, können wir auch abschätzen, wohin sie fliegen“, so Frey.

Das Problem wird immer größer

Zehn Satelliten in einer bestimmten Konfiguration ermöglichen eine permanente Beobachtung der Objekte im Weltraum. „Wir sehen so 90 Prozent aller gefährlicher Objekte mindestens ein bis zweimal pro Tag“, sagt Frey. Diese spezielle Ausrichtung der Satelliten sowie die Software, um aus den Bildern die Flugbahn der Objekte zu errechnen, haben die Gründerin und Gründer selbst entwickelt.

Neu ist die Idee zur Entwicklung eines kommerziellen Warnsystems vor Weltraumschrott natürlich nicht, erklärt Frey. Doch bisher war es für kleinere Unternehmen nicht finanzierbar. „Die Satelliten werden immer kleiner und die Kosten, einen Satelliten in die Umlaufbahn zu bringen sind gesunken“, erklärt Frey. „Deswegen ist es jetzt einfach erschwinglich geworden.“ Zeitgleich mit den Möglichkeiten wächst auch das Problem: Bereits jetzt müssen die Satellitenbetreiber pro Jahr und Satelliten mindestens ein Ausweichmanöver ausführen.

Erdbasierte Beobachtung

Auch jetzt werden Satellitenbetreiber bereits vor Kollisionen gewarnt. Ein Netzwerk von erdbasierten Radaranlagen und Teleskopen, die von den USA betrieben werden, katalogisieren Objekte mit einem Durchmesser von über zehn Zentimetern. Mit dem Unternehmen Vyoma möchten die Forscherinnen und Forscher ein weltallbasiertes Netzwerk aufbauen, das noch genauer ist und auch kleinere Teilchen erkennen kann. „Europa hat außerdem ein großes Interesse daran, in diesem Bereich eine gewisse Unabhängigkeit zu erlangen“, sagt Frey.

Aktuell arbeiten die Gründer an einer Plattform, die ein Netzwerk von erdbasierten Sensorstationen in Europa nutzt, um Daten zu erheben. Damit wollen sie Satellitenbetreibern verschiedene Dienstleistungen anbieten: Einmal können bestimmte Objekte, die dem Satelliten gefährlich werden können, genauer beobachtet werden. Aber auch der Satellit selbst kann, wenn etwa die Kommunikation gestört ist, lokalisiert werden. In etwa zwei Jahren will das Unternehmen seine eigenen Satelliten launchen.

Förderung durch die TUM

Das Start-up wurde durch die TUM Gründungsberatung unterstützt. Das Team erhielt außerdem die EXIST-Gründerförderung finanziert durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie sowie den Europäischen Sozialfond. Das Team nutzte vor der offiziellen Gründung des Starts-ups die Büros im TUM Incubator. Mentor Prof. Urs Hugentobler von der Professur für Satellitengeodäsie stand den Gründern außerdem mit seinem Expertenwissen zur Seite. Vyoma nimmt am aktuellen Programm des XPRENEUR Inkubators von UnternehmerTUM teil.

Mehr Informationen:
Jedes Jahr werden an der TUM 70 bis 80 technologieorientierte Unternehmen gegründet. TUM und UnternehmerTUM, das Zentrum für Innovation und Gründung, unterstützen Start-ups mit Programmen, die exakt auf die einzelnen Phasen der Gründung zugeschnitten sind – von der Konzeption eines Geschäftsmodells bis zum Management-Training, vom Markteintritt bis zum möglichen Börsengang. Die TUM Venture Labs bieten Gründungsteams aus bedeutenden Wissenschaftsfeldern ein ganzes Ökosystem in unmittelbarer Anbindung an die Forschung. Bis zu 30 Teams können Büros im TUM Incubator nutzen, um sich auf den Start ihres Unternehmens vorzubereiten. UnternehmerTUM investiert mit einem eigenen Venture Capital Fonds in vielversprechende Technologieunternehmen und bietet mit dem MakerSpace eine 1.500 Quadratmeter große Hightech-Werkstatt für den Prototypenbau. Diese Förderung ist laut „Gründungsradar“ die beste an den großen deutschen Hochschulen.

Technische Universität München
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