Kleinsatellit SONATE: Ein Jahr im Weltraum

Three, two, one…lift off! Ein Jahr ist es inzwischen her, dass Bayerns größter Uni-Satellit ins All gestartet ist und seither im Orbit um die Erde kreist.

Im Juli 2019 startete der etwa 30 Zentimeter lange Kleinsatellit SONATE, entwickelt und gebaut an der Julius-Maximilians-Universität (JMU) Würzburg, seine Mission am russischen Weltraumbahnhof Wostotschny. Inzwischen konnte er zahlreiche Tests meistern und damit neuen Entwicklungen das Prädikat „weltraumerprobt“ verleihen.

Mit einer Soyuz-Trägerrakete wurde der Kleinsatellit damals in den Erdnahen Orbit transportiert und führt seitdem seine Technologieerprobungsmission in rund 530 Kilometern Höhe durch. An Bord von SONATE befinden sich neuartige Komponenten für Kleinstsatelliten, die an der JMU-Professur für Raumfahrttechnik unter der Leitung von Professor Hakan Kayal entwickelt wurden.

Tests im Weltraum ein großer Erfolg

Unter den neuen Entwicklungen sind eine autonome Kamera, ein autonomes Diagnosesystem sowie miniaturisierte Komponenten für Kleinstsatelliten. Dazu zählen beispielsweise zwei kleine Sternkameras in der Größe einer Streichholzschachtel, mit deren Hilfe die Orientierung des Satelliten im Weltraum außerordentlich präzise eingestellt werden kann.

Die Ergebnisse der Tests dieser Sternsensoren in der realen Weltraumumgebung liefern wertvolle Informationen über weitere Entwicklungsstufen, die eine kommerzielle Verwertung ermöglichen können.

Um die Lage des Satelliten im luftleeren Raum zu ändern, hat das Team um Projektleiter Oleksii Balagurin neue miniaturisierte Reaktionsräder entwickelt. Mit Hilfe von drei solchen Rädern kann sich SONATE in alle Richtungen drehen, um beispielsweise gezielte Aufnahmen zu machen. Die Tests wurden bereits mehrfach erfolgreich durchgeführt.

Eine weitere erfolgreiche Komponente ist ein selbstentwickelter Transceiver. Dieser ist dazu gedacht, Bilder von verschiedenen Kameras von SONATE in niedriger Auflösung mit Hilfe des im Amateurfunkbereich üblichen SSTV-Protokolls zur Erde zu senden.

Die beiden Transceiver – also Sender und Empfänger – sind seit dem Start im Dauereinsatz und haben sich im Alltag als erfolgreiche Kommunikationskomponenten bewiesen. Dabei werden sie zusätzlich auch für die Kommandierung des Satelliten mitgenutzt.

„Insgesamt waren die Tests mit SONATE ein großer Erfolg und es bestätigt die hohe Qualität der Arbeit unseres Teams. Wir hoffen, diese Technik nun auch in Nachfolgemissionen von SONATE einsetzen zu können“, erklärt Hakan Kayal.

Raumfahrtpraxis für Studierende

Studierende der Luft- und Raumfahrtinformatik an der JMU haben in Form von Abschlussarbeiten oder als studentische Hilfskräfte an dem Weltraumprojekt mitgewirkt und zum Erfolg der auf ein Jahr ausgelegten Mission beigetragen. Das Projekt SONATE wird durch das Raumfahrtmanagement des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt e.V. mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Technologie gefördert (FKZ 50RM1606).

Zu seinem Zustand und zu den Experimenten an Bord hat der Satellit bisher mehr als 100.000 Datensätze zur Bodenstation am JMU-Campus Hubland Nord geschickt. „Ganz besonders hervorzuheben ist, dass der Satellit wegen der Corona-Pandemie derzeit komplett vom Homeoffice aus betrieben wird – und das ohne Probleme. Abgesehen von sehr seltenen Stromausfällen oder dergleichen, konnte der Betrieb aufgrund der hervorragenden Expertise und Erfahrung des Teams sowie der äußerst robusten Bauweise des Satelliten auch unter diesen Widrigen Umständen erfolgreich fortgesetzt werden“, erklärt Kayal.

Auch wenn sich die Mission von SONATE dem Ende neigt: Zurzeit werden noch weitere Experimente an Bord des Satelliten geplant sowie Softwareupdates vorbereitet. „Der Satellit kann auch nach Ende der regulären Missionszeit durch Softwareupdates für weitere Tests und zur praxisnahen Ausbildung von Studierenden in der Lehre zum Betrieb von Raumfahrzeugen genutzt werden“, so Kayal. Das gesammelte Know-how soll nach den Wünschen des SONATE-Teams dann in Nachfolgemissionen einfließen. Daher wird neben dem Betrieb des aktuellen Satelliten schon an neuen Satellitenmissionen gearbeitet.

Prof. Dr. Hakan Kayal, Professur für Raumfahrttechnik, Institut für Informatik – Lehrstuhl VIII, Universität Würzburg, T +49 931 – 31 86649, hakan.kayal@uni-wuerzburg.de