DLR: Große Forschung mit kleinen Satelliten

Kleinsatellit SOMP2b testet neue Technologien im Weltall. Ein wesentliches Ziel der Mission ist der Nachweis, dass maßgebliche Forschung mit kleinen Satelliten geleistet werden kann. Eine Pressemitteilung des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR).

Quelle: DLR.

Am 22. Januar 2021 soll der Kleinsatellit SOMP2b um 15:25 Uhr mitteleuropäischer Zeit (09:25 Uhr Ortszeit) mit einer Falcon-9-Rakete vom Weltraumbahnhof Cape Canaveral in Florida (USA) ins All starten. Ein wesentliches Ziel der Mission ist der Nachweis, dass maßgebliche Forschung – sowohl im wissenschaftlichen als auch technologischen Bereich – mit kleinen Satelliten geleistet werden kann. „Zwei der größten Vorteile von Kleinsatelliten sind die verhältnismäßig kurzen Vorbereitungszeiten und die geringen Kosten bei der Entwicklung, aber auch beim Start“, erklärt Markus Wagener, Leiter des Kleinsatelliten-Programms im Raumfahrtmanagement des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR). An Bord des SOMP2b-Satelliten der Technischen Universität Dresden werden sich drei Experimente zur Atmosphärenforschung und Erprobung von Raumfahrttechnik befinden. Neben SOMP2b wird die Falcon-9-Rakete auch den Kleinsatelliten PIXL-1 mit dem DLR-Laserterminal OSIRIS4CubeSat/CubeLCT in den Orbit bringen.

Neuartige Bauweise für mehr Sicherheit und zusätzliche Nutzlastkapazität
Nur 10x10x20 Zentimeter groß und zwei Kilogramm schwer ist der SOMP2b-Satellit (Student On-Orbit Measurement Project Number 2b). „In einer Flughöhe von rund 500 Kilometern wird er die Erde mindestens zwei Jahre lang umrunden und dabei täglich 16 Sonnenauf- und -untergänge durchlaufen“, erläutert Professor Martin Tajmar, Leiter des Instituts für Luft- und Raumfahrt der TU Dresden. „Diesen Umstand nutzt das Experiment TEG an Bord des Satelliten: Es testet ein neu entwickeltes Material, das Temperaturschwankungen in elektrische Energie umwandelt.“ Ein weiteres Experiment, FIPEXnano, wird den Druck in der Thermosphäre messen. Diese Daten sind wichtig für die Verbesserung von Atmosphärenmodellen und die Vorhersage von Klimaänderungen. Mit CIREX wollen die Wissenschaftler Materialien für innovative Folien testen, die Schutz vor hochenergetischer Teilchenstrahlung bieten und zukünftig Anwendung in der Raumfahrttechnik, aber auch in der Medizin- oder Kraftfahrttechnik, finden sollen.

Das Besondere an SOMP2b ist seine neuartige Bauweise: Nahezu alle Funktionen eines Satelliten wurden miniaturisiert und in jede einzelne Seitenwand eingebaut. Dadurch sind alle vier Seitenwände gleich gestaltet, und bei einem Ausfall einer Funktion stehen drei Ersatzfunktionen zur Verfügung. Durch diesen Aufbau bietet der Innenraum des Satelliten außerdem Platz für wissenschaftliche Experimente. Wenn sich dieser neuartige Aufbau bewährt, können nachfolgende Satellitenentwicklungen zukünftig davon profitieren.

Picosatelliten haben die Dimensionen eines Ziegelsteins
Die Möglichkeiten zur Miniaturisierung von Bauteilen verbessern sich kontinuierlich – darüber bieten sich zunehmend Chancen, Nutzlasten sehr klein zu bauen. Als Folge können auch Satelliten erstaunlich kompakt gehalten werden. „Wir sprechen hier von Minisatelliten, die nur so groß wie ein normaler Kühlschrank sind, aber auch von Picosatelliten mit den Dimensionen eines Ziegelsteins.“, führt Markus Wagener aus. „Aktuell umfasst das universitäre Kleinsatelliten-Programm der Bundesregierung über 20 Vorhaben in unterschiedlichen Stadien, von der ersten Konzeption bis zum Abschluss einer vollständigen Mission.“

Die Nachfrage nach der Förderung von Kleinsatellitenprojekten ist sehr groß, sowohl aus wissenschaftlichen und anwendungsnahen Bereichen wie der Erdbeobachtung und der Satellitenkommunikation, als auch aus dem Technologiesektor. Dieser profitiert davon, dass neue Materialien, Bauteile und Komponenten mit Hilfe von kompakten Satelliten bereits nach einer relativ kurzen Vorbereitungszeit von zwei bis drei Jahren im Weltraum auf ihre Tauglichkeit getestet werden können. Auch die geringen Startkosten der kleinen Satelliten sind attraktiv, denn der Preis für den Transport mit einer Trägerrakete wird nach Gewicht berechnet.

Studierende an Entwicklung und Bau beteiligt
Der Satellit SOMP2b wurde von Studenten, Doktoranden und Wissenschaftlern des Instituts für Luft- und Raumfahrttechnik der TU Dresden entwickelt und gebaut. Der FIPEXnano Sensor wurde von der TU Dresden in Kooperation mit Industrieunternehmen im Auftrag der University College London (UCL) entwickelt. Der Satellit und die Wissenschaft werden durch das DLR Raumfahrtmanagement mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWi) sowie durch die ESA, die EU und die Industrie gefördert.

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