Innovative Technologien für Satelliten

Manche Satelliten sind nur wenig größer als eine Milchtüte. Dieser Bautypus soll jetzt eine weiter vereinfachte Architektur bekommen und dadurch noch leichter und kostengünstiger werden: Dieses Ziel verfolgen die Teams der Professoren Sergio Montenegro von der Universität Würzburg und Enrico Stoll von der Technischen Universität Braunschweig.

Ihr gemeinsames Vorhaben INNOcube wird vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) – Bereich Raumfahrtmanagement aus Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie gefördert.

An INNOcube werden auch viele Studierende mitarbeiten, etwa im Rahmen von Praktika und bei Bachelor- und Masterarbeiten. Im Zentrum des Satellitenbaus stehen zwei hoch innovative Technologien: Skith und Wall#E.

Akku aus spezieller Faserstruktur

Wall#E wurde in Braunschweig am Institut für Raumfahrtsysteme entwickelt. Es handelt sich dabei um eine spezielle Faserverbundstruktur, die elektrische Energie speichern kann und sich gleichzeitig als tragende Struktur des Satelliten nutzen lässt.

„Dieser Art von Akku ermöglicht eine deutliche Massen- und Volumenreduzierung eines Satelliten bei gleichbleibender Leistungsfähigkeit“, sagt Professor Stoll. Wall#E steht für „Fiber Reinforced Spacecraft Walls for Energy Storage“.

Funkmodule für kabellose Steuerung

Aus Würzburg stammt die kabellose Satelliten-Infrastruktur Skith (Skip the harness). Sie macht die interne Verkabelung der Satelliten-Bauteile überflüssig, indem sie eine Datenübertragung mit Ultra-Breitband-Funk ermöglicht.

„Durch die geringe Signalstärke der Funkmodule werden die hochempfindlichen Instrumente an Bord des Satelliten nicht gestört“, erklärt Professor Montenegro.

Skith sorge außerdem dafür, dass Masse, Komplexität und Integrationsaufwand des Satelliten kleiner werden. So könne man zum Beispiel einzelne Satellitenkomponenten auch kurz vor dem Raketenstart unkompliziert austauschen.

Test im Orbit für 2023 geplant

Der Kleinsatellit INNOcube, in den Skith und Wall#E erstmals integriert sind, soll voraussichtlich Ende 2023 mit einer Rakete in den Orbit gebracht werden. Das ausgiebige Testen und Evaluieren des Satelliten wird etwa ein Jahr in Anspruch nehmen. Dabei umkreist der Satellit die Erde in 350 bis 600 Kilometern Höhe. Er wiegt etwa vier Kilogramm, seine Abmessungen sind 34 × 10 × 10 Zentimeter.

Die Erkenntnisse aus den Orbit-Tests sollen sowohl in irdische als auch in raumfahrtbezogene Technologien einfließen. Denkbar ist zum Beispiel, dass die Kombination aus Skith und Wall#E den Bau von Flugzeugen mit weniger Kabeln und energiespeichernden Außenwänden ermöglicht. Das würde Gewicht sparen und könnte womöglich die Tür zum elektrischen Fliegen öffnen.

Preisgekrönte Technologien im Einsatz

Die Technologien Wall#E und Skith sind in den Jahren 2016 und 2017 jeweils als Sieger aus den INNOspace Masters Wettbewerben des DLR hervorgegangen. Ihre Entwicklung wurde in separaten Vorhaben vom DLR-Raumfahrtmanagement mit Mitteln des Bundeswirtschaftsministeriums gefördert.

Prof. Dr. Sergio Montenegro, Lehrstuhl für Informatik VIII (Informationstechnik für Luft- und Raumfahrt), Universität Würzburg, T +49 931 31-83715, sergio.montenegro@uni-wuerzburg.de

Prof. Dr. Enrico Stoll, Institut für Raumfahrtsysteme, Technische Universität Braunschweig, T +49 531 391-9960, e.stoll@tu-braunschweig.de

Adriana Arghir und Dr. Michael Brockamp, Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e. V. (DLR) – Raumfahrtmanagement, adriana.arghir@dlr.de und Michael.Brockamp@dlr.de