Satelliten für erdferne Missionen

Visualisierung eines Kleinsatelliten bei einem extraterrestrischen Einsatz im Umfeld des Mondes.
Bild: Hakan Kayal / Universität Würzburg

Was können Kleinsatelliten im Umfeld des Mondes oder noch weiter weg von der Erde leisten? Eine neue Studie an der Uni Würzburg soll das klären.

Satelliten für die Kommunikation, Navigation oder Erdbeobachtung drehen ihre Runden in erdnahen Umlaufbahnen. Doch es zeichnet sich ab, dass die Menschheit bald auch Satelliten in größeren Entfernungen von der Erde einsetzen wird. Schon jetzt kommen bei Mondmissionen Kleinsatelliten zum Einsatz, die etwa so groß wie ein Schuhkarton sind. Sie agieren teils autonom, dienen aber auch der Unterstützung größerer Raumfahrzeuge.

„Ein gutes Beispiel ist auch die Mission Mars Cube One, die aus zwei Nanosatelliten bestand und 2018 die Landung der MarsInsight-Mission unterstützt hat“, sagt Hakan Kayal, Professor für Raumfahrttechnik an der Julius-Maximilians-Universität Würzburg (JMU). In ihrem Artemis-Programm will die NASA zehn Nanosatelliten zum Mond bringen. Und die Hera-Asteroidenmission der Europäischen Weltraumagentur ESA sieht vor, dass zwei Kleinsatelliten die Mission begleiten und sie unterstützen.

Warum Kleinsatelliten hier zunehmend gefragt sind? Zum einen wachsen ihre technischen Fähigkeiten, zum anderen sinken die Kosten für ihren Transport in den interplanetaren Raum.

„Derzeit stehen wir allerdings noch am Anfang solcher extraterrestrischer Missionen“, erklärt Professor Kayal. Bislang gebe es kaum kommerziell verfügbare Komponenten, die sich für interplanetare Missionen an Bord von Kleinsatelliten eignen. Man könne aber davon ausgehen, dass sich diese Situation mit zunehmend erfolgreichen Missionen schnell ändert.

Finanzmittel vom Bundeswirtschaftsministerium

Darum will man auch in Deutschland die Entwicklung in diesem Bereich im Auge behalten und nicht den Anschluss verlieren. „Es erscheint sinnvoll, die notwendigen Technologien, die Herausforderungen, potenziellen Ziele und Nutzen solcher Missionen systematisch zu untersuchen, um eine solide Grundlage für den Einsatz von Kleinsatelliten in der Extraterrestrik zu schaffen“, so der Würzburger Professor.

Mit dieser Aufgabe wurde das interdisziplinäre Zentrum für Extraterrestrik (IFEX) an der JMU betraut. Das neue Projekt SATEX startet am 1. Oktober 2022 und läuft ein Jahr. Gefördert wird es von der Raumfahrtagentur des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR) aus Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz (Förderkennzeichen FKZ 50OO2222).

Ziele des neuen Forschungsprojekts

Im Projekt SATEX untersuchen Kayal und sein Team auf technisch-wissenschaftlicher Grundlage, welche Schwerpunkte sich für den Einsatz von Kleinsatellitenmissionen in der Extraterrestrik aus Nutzersicht anbieten. Gleichzeitig werden die technischen Möglichkeiten im nationalen, europäischen und internationalen Rahmen systematisch analysiert, um die Machbarkeit wissenschaftlicher Missionen mit Kleinsatelliten bewerten zu können. Die Ergebnisse sollen eine Priorisierung der Aktivitäten ermöglichen.

In einem zweiten Schritt werden dann konkrete Vorschläge für mögliche nationale Missionen ausgearbeitet.

Das interdisziplinäre Zentrum für Extraterrestrik

Das IFEX verfolgt insbesondere das Ziel, die interdisziplinären Aspekte der Extraterrestrik zu fördern. Es ist eng mit der JMU-Professur für Raumfahrttechnik und deren Erfahrungen mit dem Bau und Betrieb von Kleinsatelliten (SONATE, SONATE-2) verknüpft.

Die Technologien, die an der Professur entwickelt werden, sind seit längerem auf Einsätze in interplanetaren Missionen ausgerichtet. Dabei bildet der Aspekt der Autonomie mittels Künstlicher Intelligenz einen wichtigen Schwerpunkt – er ist bei interplanetaren Missionen aufgrund der langen Signallaufzeiten von großer Bedeutung.

Wissenschaftliche Ansprechpartner:

Prof. Dr. Hakan Kayal, Professur für Raumfahrttechnik, Vorsitzender des Interdisziplinären Zentrums für Extraterrestrik (IFEX), Universität Würzburg, T +49 931 31-86649, hakan.kayal@uni-wuerzburg.de

http://www.uni-wuerzburg.de

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