Quelle: Terran Orbital 15. Dezember 2023 via Business Wire.

15. Dezember 2023 – Turin, Italien –(BUSINESS WIRE)– Tyvak International, europäischer Marktführer für kleine Satellitenlösungen, gab heute gemeinsam mit seinen Projektpartnern den erfolgreichen Abschluss der Test Readiness Review für den Milani-Satelliten bekannt. Milani ist ein wichtiger Bestandteil der Hera-Mission zur Planetenverteidigung und wird der erste Weltraum-Nanosatellit der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) sein. Außerdem wird Milani der erste Nanosatellit sein, der jemals einen Asteroiden umkreist hat. Tyvak International ist für den Entwurf, den Bau und den Betrieb des Milani-Satelliten verantwortlich. Bei dieser Mission wird Tyvak International von einem exzellenten Konsortium aus europäischen Unternehmen und Forschungszentren aus Finnland, der Tschechischen Republik und Italien unterstützt.

Als Teil des weltweit ersten Tests zur Ablenkung von Asteroiden nach dem gelungenen Einschlag der NASA-Raumsonde DART auf dem Asteroiden Dimorphos wird Hera eine detaillierte Untersuchung nach dem Einschlag durchführen, um aus dem Experiment eine gut erforschte und wiederholbare Technik zur Verteidigung des Planeten zu machen. Zur Erreichung der gesteckten Ziele wird Hera neue Technologien einsetzen, von der autonomen Navigation um einen Asteroiden bis hin zu Operationen in der Nähe der Schwerelosigkeit. Hera wird die erste Sonde der Menschheit sein, die auf ein binäres Asteroidensystem trifft, und Europas Flaggschiff unter den Planetary Defendern, den Verteidigern des Planeten.

Milani, der nach Professor Andrea Milani benannt wurde, dem Pionier auf dem Gebiet der Risikoanalyse von Asteroiden und dem Erfinder des ursprünglichen Konzepts der Doppelraumsonde Don Quijote, von dem die DART-Hera-Missionen abgeleitet wurden, ist ein begleitender Nanosatellit von Hera, der vom Mutterschiff auf dem Weg zu Didymos transportiert und schließlich in dessen Nähe ausgesetzt wird. Die Instrumente des Milani-Satelliten sind der ASPECT Hyperspectral Imager (von VTT, Finnland), der VISTA (Volatile In-Situ Thermogravimetre Analyser) Staubdetektor und die von Tyvak International in Zusammenarbeit mit dem Politecnico di Milano entwickelte Navigationskamera für Bildverarbeitungsalgorithmen. Außerdem werden Laserreflektoren (von INFN, Italien) in Verbindung mit dem Laserentfernungsmesser von Hera noch nie dagewesene Messungen des Schwerefelds des Asteroiden ermöglichen.
Tyvak International ist Teil der Terran Orbital Corporation (NYSE: LLAP) („Terran Orbital“ oder das „Unternehmen“), einem Weltmarktführer für satellitengestützte Lösungen, der in erster Linie die Luft- und Raumfahrt- sowie die Verteidigungsindustrie bedient. „Terran Orbital ist stolz auf Tyvak Internationals erfolgreiches Bestehen der Test Readiness Review“, so Marc Bell, Mitbegründer, Chairman und Chief Executive Officer von Terran Orbital. „Wir fühlen uns geehrt durch das Vertrauen, das die ESA in Tyvak International setzt, und wir freuen uns darauf, auch in Zukunft hochmoderne Satellitenlösungen für Missionen wie die Hera Mission zu entwickeln, zu bauen, bereitzustellen und zu betreiben.“

„Wir waren immer stolz darauf, Teil einer solch anspruchsvollen Mission zu sein, und die Test Readiness Review ist ein entscheidender Meilenstein für das Programm“, erklärte Margherita Cardi, VP of Programs bei Tyvak International und Milani Program Manager. „Wir haben den Satelliten in den letzten Monaten zusammengebaut und gesehen, wie er Tag für Tag weiter Gestalt annahm. Das war eine sehr aufregende und emotionale Phase für mich und das gesamte Team.“

„Die vollständige Integration der Milani-Raumsonde zu bewundern, löst viele Emotionen aus und entschädigt für Zehntausende von Stunden modernster Ingenieursarbeit“, so Ian Carnelli, ESA Hera Project Manager. „Tyvak International hat ein beispielloses Engagement an den Tag gelegt, um den Entwurf dieses Projekts in die Realität umzusetzen. Wir können es kaum erwarten, die Umwelttestkampagne abzuschließen und die Tests mit dem Hera-Raumschiff zu beginnen. Ein weiterer Schritt in Richtung Didymos.“

Der nächste große Schritt für den Milani-Satelliten wird die Durchführung der Umwelttestkampagne im Laboratorio di Qualifica Spaziale des CIRA (Centro Italiano Ricerche Aerospaziali, Capua, Italien) sein, wonach er für die letzten Tests und Verifizierungen zu Tyvak zurückkehren wird. Anfang 2024 wird Milani an die ESA ausgeliefert, um die Hera-Testkampagne zur elektromagnetischen Kompatibilität und umfangreiche Systemvalidierungstests (SVTs) zu unterstützen, die auch das Bodensegment der Mission einschließen.

Über Tyvak International
Tyvak International, eine Terran Orbital Corporation, gehört zu den führenden europäischen Anbietern von Nano- und Mikrosatelliten und hat seinen Sitz in Turin, Italien. Als Vorreiter in der Miniaturisierung und Spezialist in der Ausführung und Bereitstellung ist Tyvak International der Hauptvertragspartner der Europäischen Weltraumorganisation für die Milani-Mission und koordiniert ein aus 12 Einrichtungen, Universitäten, Forschungszentren und Unternehmen in Italien und ganz Europa bestehendes Team. Erfahren Sie mehr unter www.tyvak.eu.

Über Terran Orbital
Terran Orbital ist ein führender Hersteller von Satellitenprodukten, die in erster Linie für die Luft- und Raumfahrt- sowie die Verteidigungsindustrie entwickelt werden. Terran Orbital bietet durch die Kombination von Satellitendesign, Satellitenproduktion, Startplanung, Missionsbetrieb und On-Orbit-Support End-to-End-Satellitenlösungen an, die die Anforderungen der anspruchsvollsten militärischen, zivilen und kommerziellen Kunden erfüllen. Erfahren Sie mehr unter www.terranorbital.com.

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Quelle: Julius-Maximilians-Universität Würzburg 6. November 2023.

6. November 2023 – Nach über zwei Jahren Entwicklungszeit steht der Nanosatellit SONATE-2 kurz vor dem Start. Voraussichtlich im März 2024 wird er mit einer Rakete in den Orbit gebracht. Designt und gebaut wurde der Satellit von einem Team um den Raumfahrttechniker Professor Hakan Kayal von der Julius-Maximilians-Universität (JMU) Würzburg.

Seit rund 20 Jahren entwickelt die JMU Kleinsatelliten-Missionen. SONATE-2 markiert nun einen weiteren Höhepunkt.

Der Satellit wird neuartige Hard- und Softwaretechnologien der Künstlichen Intelligenz (KI) im erdnahen Weltraum testen. Ziel ist es, damit zukünftig automatisch Anomalien auf Planeten oder Asteroiden zu erkennen. Das Bundeswirtschaftsministerium fördert das Projekt mit 2,6 Millionen Euro.

Training der KI an Bord des Satelliten
Vergleichbare Projekte gebe es nur wenige, man könne sie an einer Hand abzählen, sagt Hakan Kayal: „Einzigartig an unserer Mission ist, dass die KI an Bord trainiert wird.“ Normalerweise passiert dieses Training aufwändig auf der Erde mit leistungsstarken Computern. Doch diese Strategie passt nicht zu den Plänen, die der JMU-Professor im Auge hat.

Kayal nennt ein Beispiel: „Nehmen wir an, ein kleiner Satellit soll zukünftig beispielsweise einen neuen Asteroiden im Sonnensystem untersuchen. Für diese Aufgabe kann er nicht am Boden trainiert werden, denn das Objekt der Untersuchung ist ja weitgehend unbekannt. Es gibt keine Trainingsdaten, so dass die Messungen und Aufnahmen vor Ort gemacht werden müssen.“

Diese Daten erst zur Erde zu schicken und die KI dann mittels Fernsteuerung zu trainieren, würde bei erdfernen Missionen sehr lange dauern. Eine durch KI unterstützte höhere Autonomie direkt an Bord wäre da leistungsfähiger. Sie würde dazu führen, dass sich interessante Objekte und Phänomene auf dem Asteroiden deutlich schneller aufspüren lassen.

SONATE-2 testet viele weitere Technologien
Ob sich solche Szenarien grundsätzlich realisieren lassen, will das Team um Kayal auf SONATE-2 mit neu entwickelten Verfahren und Methoden testen, zunächst im Erdorbit. Vier Kameras an Bord liefern die für das Training nötigen Bilder: Die KI lernt damit zunächst unter anderem herkömmliche geometrische Muster auf der Erdoberfläche kennen. Dieses Wissen hilft ihr dann dabei, selbstständig Anomalien zu finden.

Mit an Bord von SONATE-2 befinden sich weitere Kleinsatelliten-Technologien, die im Orbit getestet werden sollen. Darunter sind ein System zur automatischen Detektion und Aufnahme von Blitzen sowie ein elektrisches Antriebssystem, das in Kooperation mit der Universität Stuttgart entstand. „Von der Komplexität her sucht SONATE-2 unter den Nanosatelliten seinesgleichen“, so Kayal.

Missionskontrollzentrum auf dem Uni-Campus
Wenn das Projekt weiterhin nach Plan läuft, startet SONATE-2 im März 2024 mit einer SpaceX-Rakete von der Westküste der USA in den Orbit. Dass er den extremen Bedingungen einer Weltraummission standhalten kann, hat der Satellit in den vergangenen Wochen bei diversen Härtetests bewiesen. Bei einer Startsimulation zum Beispiel hielten alle Schrauben, Lötstellen und Klebeverbindungen den enormen mechanischen Belastungen eines Raketenstarts stand.

Bei SONATE-2 handelt es sich um ein sogenanntes 6U+ Cubesat-Modell. Es ist etwa so groß wie ein Schuhkarton und hat eine Masse von rund 12 Kilogramm.

Nach dem Start wird die Kommunikation mit dem Satelliten von Würzburg aus laufen. Wie schon beim Vorgängermodell SONATE wird auch dieser Satellit vom Missionskontrollzentrum auf dem Hubland-Campus betrieben. Das Team peilt eine Betriebszeit von einem Jahr an. „Wir hoffen aber, dass der Satellit länger funktioniert“, so Kayal.

Satellitenprojekt bietet Arbeitsfeld für Studierende
An der Entwicklung des Satelliten und der Bodensysteme hat ein Team aus sechs Personen mitgewirkt; Projektleiter ist Dr. Oleksii Balagurin. Zusätzlich waren viele Studierende beteiligt, etwa als wissenschaftliche Hilfskräfte oder im Rahmen ihrer Abschlussarbeiten. Studierende können auch weiterhin an der Satellitenmission mitarbeiten: In der Betriebsphase wird vom Kontrollzentrum stetig neue Software auf SONATE-2 implementiert und getestet.

Förderer
Das Projekt SONATE-2 wird vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestags finanziert (FKZ 50RU2100).

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Quelle: Universität Stuttgart 6. Juni 2023.

6. Juni 2023 – Nach vier Jahren Entwicklung und Tests schickt ein Forschungsteam rund um die Universität Stuttgart noch in diesem Monat den Satelliten EIVE (Exploratory In-Orbit Verification of an E/W-Band Satellite Communication Link) ins Weltall. Ziel ist es, eine breitbandige Datenübertragung über größere Distanzen hinweg aufzubauen, beispielweise für eine globale, zeit- und ortsunabhängige Versorgung mit schnellem Internet. Die Forschenden statteten EIVE dafür mit Technologien aus, die es ermöglichen, in einen bislang wenig erforschten Frequenzbereich vorzudringen – das sogenannte E-Band.

EIVE ist weltweit eines der ersten Projekte, das im All eine derartige Kommunikationsstrecke mit einer Reihe von verschiedenen Modulationsarten und Datenraten im E-Band bei 71—76 Gigahertz (GHz) testet. Die gewonnenen Ergebnisse bilden die Grundlage für künftige Kommunikationssatelliten.

Technologisches Raumwunder sorgt für rasante Datenübertragung
Mit einer Größe von etwa 12 x 24 x 40 Zentimetern und 8,8 Kilogramm gehört EIVE zur Klasse der Nanosatelliten und passt bequem in einen Schuhkarton. „Wir haben EIVE mit standardisierten CubeSat-Bauelementen entworfen“, erklärt Prof. Sabine Klinkner vom Institut für Raumfahrtsysteme (IRS). „Durch die Verwendung von Standards lässt sich der Satellit mit praktisch jeder Rakete ins All transportieren.“

Obwohl er so klein ist, birgt der Satellit jede Menge komplexe Technik: Neben dem kompakten Satellitenbus, der den Betrieb im Weltraum ermöglicht, verfügt EIVE über einen Transmitter zur Datenübertragung im E-Band. „Das ermöglicht eine zehn- bis hundertmal höhere Frequenz als wir sie bislang in der Mobilkommunikation nutzen“, sagt Prof. Ingmar Kallfass vom Institut für Robuste Leistungshalbeitersysteme (ILH). „Das entspricht einer Datenübertragungsrate von bis zu 16 Gigabit pro Sekunde.“

Sensoren und Aktuatoren sorgen dafür, dass der Transmitter für die Datenübertragung exakt auf die Bodenstation ausgerichtet ist. Mit an Bord sind außerdem besonders leistungsfähige Sendetechnologien, die das Fraunhofer-Institut für Angewandte Festkörperphysik (IAF) entwickelt hat. So lassen sich neben Testdaten auch Livevideodaten mit einer 4K-Kamera vom All zur Erde übertragen.

Für den Empfang der E-Band Transmissionen auf der Erde müssen sich Satellit und die für dieses Projekt eigens errichtete Bodenstation an der Universität Stuttgart exakt aufeinander ausrichten. Am Boden empfangen, speichern und analysieren die Forschenden die bis zu zwölf Terrabyte großen anfallenden Datenmengen pro Überflug.

Vom Start bis zur Inbetriebnahme
EIVE wird von der Vandenberg Space Force Base in Kalifornien mit SpaceX/Transporter-8 ins All starten. Etwa eine Stunde nach dem Start wird der Satellit im niedrigen Erdorbit auf etwa 520 Kilometern Höhe und in polarer Flugbahn ausgeworfen. Während der darauffolgenden Tage wird rund um die Uhr im Zweischichtbetrieb gearbeitet, um alle Systeme des Satelliten zu überprüfen und in Betrieb zu nehmen. Anschließend führen die Forscher*innen mit EIVE bis mindestens 2024 Experimente zur E-Band-Kommunikation durch.

Über das EIVE-Projekt
An der Entwicklung des Satelliten waren neben dem IRS und ILH der Universität Stuttgart, das Fraunhofer IAF sowie Partner aus der Industrie – RPG Radiometer Physics, Tesat-Spacecom und Thales Alenia Space Deutschland, AZUR SPACE sowie die Exolaunch GmbH – beteiligt. Das Projekt wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz über das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) gefördert.

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Quelle: DEWA (16. April 2023) via Business Wire (17. April 2023).

Dubai, Vereinigte Arabische Emirate –(BUSINESS WIRE)– Die Dubai Electricity and Water Authority (DEWA) hat erfolgreich ihren zweiten Nanosatelliten DEWA SAT-2 an Bord der SpaceX-Rakete Falcon 9 von der Vandenberg Space Force Base in Kalifornien, USA, aus gestartet. Der Nanosatellit wurde im Forschungs- und Entwicklungszentrum der DEWA von Emiratis in Zusammenarbeit mit NanoAvionics in Litauen konzipiert und entwickelt. Der DEWA SAT-2, ein 6U-Nanosatellit, verfügt über eine hochauflösende Kamera (4,7 m), die für Erdbeobachtungszwecke eingesetzt werden soll. Die hochauflösende Kamera bietet kontinuierliche Zeilenabtastungsbildgebung in sieben Spektralbändern von einer Erdumlaufbahn in Höhe von rund 500 km. Der neue Satellit ist darüber hinaus mit Infrarotgeräten ausgestattet, um Treibhausgase zu messen.

Seine Exzellenz Saeed Mohammed Al Tayer, MD und CEO der DEWA, sagte, dass mit dem im Januar 2021 von Seiner Hoheit Scheich Mohammed bin Rashid Al Maktoum, Vize-Präsident und Premierminister der VAE und Herrscher von Dubai, ins Leben gerufenen Space-D-Programm der DEWA der Betrieb, die Instandhaltung und Planung der Netzwerke der DEWA durch Nanosatelliten und Fernsensortechnologien verbessert werden sollen. Ein weiteres Ziel des Programms bestehe in der Schulung von Emiratis, die sich auf die Nutzung von Weltraumtechnologien in den Strom- und Wassernetzen spezialisieren.

Al Tayer vermerkte, dass die DEWA ihre Cloud-Computing-Netzwerke mit Nanosatellitentechnologie unterstützen und auf diese Weise die Digitalisierung von Energie- und Wassernetzen verbessern wolle. Das Ziel bestehe in der Steigerung von Effizienz und Wirksamkeit von Planung, Betrieb und präventiver Instandhaltung der Bereiche Erzeugung, Übertragung und Verteilung ebenso wie intelligente Netze, Kraftwerke und Elektrofahrzeug-Ladestationen. Mit diesem Ansatz wolle die DEWA die Kosten senken und die Investition in ihre Anlagen verbessern. Darüber hinaus trage dies zur Entwicklung von Nutzungsfällen bei, die ihrerseits den Ausbau des Versorgungssektors weltweit fördern.

Die kombinierte Nutzung der Bilder des DEWA SAT-2 und der IoT-Messungen des DEWA SAT-1 soll die DEWA in die Lage versetzen, die betriebliche Leistung von Kraftwerken und Entsalzungsanlagen zu verbessern, indem präzise Schätzungen von Meerwassertemperatur und Salzgehalt sowie Erkennung von Algenblüten vorliegen. Hinzu kommen Nebelüberwachung und Vorhersagen.

Der DEWA SAT-1 wurde im Januar 2022 gestartet, und die DEWA setzte damit als erstes Versorgungsunternehmen der Welt einen Nanosatelliten zur Verbesserung von Betrieb, Instandhaltung und Planung von Strom- und Wassernetzen ein. Der Nanosatellit wurde im Forschungs- und Entwicklungszentrum der DEWA im Mohammed bin Rashid Al Maktoum Solar Park konzipiert und entwickelt.

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Quelle: TU Graz 23. Februar 2023.

23. Februar 2023 – Der erste österreichische Satellit in der Erdumlaufbahn feiert seinen zehnten Geburtstag. Am 25. Februar 2013 startete TUGSAT-1 an Bord einer Trägerrakete vom Satish Dhawan Space Centre in Indien aus ins All. Mit an Bord war sein Schwesternsatellit UniBRITE von der Uni Wien, der nur wenige Augenblicke nach ihm von der Rakete in den Orbit entlassen wurde. Eigentlich für eine Missionsdauer von zwei Jahren vorgesehen, hat TUGSAT-1 die ursprünglichen Erwartungen mittlerweile weit übertroffen. Entwickelt und gebaut wurde TUGSAT-1 an der TU Graz unter der Leitung von Otto Koudelka, dem nunmehr emeritierten Leiter des Instituts für Kommunikationsnetze und Satellitenkommunikation. Damals als Systemingenieurin ebenfalls mit an Bord war Manuela Wenger (noch mit dem Nachnamen Unterberger), die heute in leitender Rolle immer noch ein wachsames Auge auf den Nanosatelliten hat.

Als Teil der aus fünf Nanosatelliten bestehenden Mission BRITE ist TUGSAT-1 so etwas wie das Gegenstück großer Weltraumteleskope wie Hubble oder James Webb. Während die großen Teleskope sehr weit in den Weltraum schauen und sehr lichtschwache Objekte aufnehmen, blickt TUGSAT-1 mit seinem 17 Zentimeter großen Teleskop auf nahegelegene Sterne, die wegen ihrer Helligkeit bei Hubble oder James Webb nur überbelichtete Bilder liefern würden. Die wissenschaftlichen Daten, die diese Beobachtung nahegelegener Sterne liefert, brachten spannende Erkenntnisse. „Wir haben beispielsweise vorher nicht gewusst, dass Orion einige sogenannte Herzschlagfrequenzen hat. 2017 haben wir mit dem BRITE-Satellitenverbund dann auch den Ausbruch einer Nova beobachtet, vom Aufbau bis zur Explosion. Das war ein sehr spannender Moment, da die Daten gezeigt haben, so entwickelt sich eine Nova“, erzählt Manuela Wenger.

Erstkontakt eine halbe Minute zu früh
Beinahe ebenso spannend war jener Moment, indem der Erstkontakt mit TUGSAT-1 hergestellt wurde, nachdem der Satellit in seiner Umlaufbahn in 780 Kilometern Höhe angekommen war. Zusammen mit einem Kollegen hatte sich Manuela Wenger in der eigens eingerichteten Bodenstation am TU Graz-Campus Inffeldgasse einquartiert und darauf gewartet, dem Publikum im voll besetzen Hörsaal der Launch-Party ein paar Stockwerke unter ihnen die Erfolgsmeldung zu übermitteln. „Wir hatten einen Countdown und wussten, wann der Satellit über den Horizont kommt. Wir haben immer auf die Uhr geschaut und es war eigentlich noch eine halbe Minute zu früh und auf einmal war das Signal schon da. Wir waren so perplex, dass wir dann nur gesagt haben: ‚Wir haben Kontakt‘“, erinnert sich Manuela Wenger.

Daten für zwei weitere Jahre
Zehn Jahre später liefert TUGSAT-1 nach wie vor Daten, wobei sich das Alter mittlerweile bemerkbar macht. Die Batterien verlieren an Leistung und wenn in den Wintermonaten nur wenig Sonnenenergie zur Verfügung steht, muss der Satellit kurzzeitig auch heruntergefahren werden. Und die Bildaufnahmetechnik hat unter der Weltraumstrahlung gelitten, sodass hauptsächlich lichtintensive Sterne beobachtet werden können. Dennoch hofft Manuela Wenger, dass TUGSAT-1 noch weitere zwei Jahre Daten liefert, wobei sie ihren Einsatz dafür aufgrund der ausgelaufenen Finanzierung mittlerweile vor allem aus Eigeninteresse fortführt.

Der endgültige Ruhestand des Satelliten ist jedenfalls nicht mehr fern und dann wird TUGSAT-1 kontrolliert abgeschaltet. Für Manuela Wenger wird das ein Moment der Wehmut, aber auch der schönen Erinnerung sein. „Es ist dann natürlich Wehmut dabei, aber andererseits kann man sagen, er hat sein Soll bei Weitem erfüllt. Man wird halt einsehen müssen, dass es wirklich nicht mehr geht.“ In der Erdumlaufbahn wird TUGSAT-1 danach trotzdem noch einige Zeit bleiben – wohl mehr als 100 Jahre. Er hat keinen eigenen Antrieb und in seinem Orbit von rund 780 Kilometern ist die Atmosphäre so dünn, dass er kaum gebremst wird – aufgrund neuer Vorschriften ist so ein hoher Orbit für Erdbeobachtungssatelliten heutzutage gar nicht mehr erlaubt.

Es braucht mehr Unterstützung
Nach 10 Jahren im All hat TUGSAT-1 jedenfalls bewiesen, dass man auch mit relativ knappen Mitteln eine kleine Plattform bauen kann, die einen großen Input für die Wissenschaft hat. Mit dem 2019 gestarteten OPS-SAT und dem startbereiten Satelliten PRETTY hat die TU Graz diesen Weg auch erfolgreich weitergeführt. Insgesamt sind aktuell fünf österreichische Satelliten im All – mit PRETTY soll der sechste noch 2023 starten. „Ich würde mir natürlich wünschen, dass Österreich auch von der Forschungsseite her, nicht nur im Weltraumbereich, solche Projekte noch mehr unterstützt, weil die Forschung jetzt leider in den letzten Jahren in Österreich ziemlich auf Sparflamme gesetzt wurde. Ich hoffe, dass man mit solchen Projekten auch ziemlich viele Jugendliche und Schüler*innen ein bisschen mehr dafür begeistern kann, in den MINT-Fächern mitzuwirken. Weil durch so etwas sehen sie, dass man an einer Hochschule wie der TU Graz auch bei solchen Projekten dabei sein kann und dass diese nicht nur irgendwo unerreichbar bei der NASA oder ESA passieren“, sagt Manuela Wenger.

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• SARAL und andere auf PSLV-C20 (CA) vom SDSC FLP

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Quelle: DeSK 23. Juni 2022.

Berlin/Backnang, 23. Juni 2022: Durch die immer stärker wachsende Zahl an Satelliten, vor allem Pico- und Nanosatelliten, gibt es inzwischen – besonders in den Frequenzen im VHF- und UHF-Band – Interferenzprobleme. Um auch künftig eine zuverlässige Kommunikation zu gewährleisten, ist es daher wichtig, diese „Störquellen“ aufzuspüren und zu identifizieren. Genau dort setzt die innovative Nanosatellitenmission Spectrum AnaLysis SATellite – SALSAT – an und leistet seit dem erfolgreichen Start am 28. September 2020 einen entscheidenden Beitrag zur effizienten Nutzung der limitierten Ressource des Funkspektrums.

Nach den pandemiebedingten Einschränkungen bietet die ILA, welche momentan vom 22. – 26. Juni 2022 in Berlin stattfindet, eine ideale Gelegenheit, aktuelle SALSAT-Betriebsergebnisse einem Fachpublikum vorzustellen.

So hat die Technische Universität Berlin (TU Berlin) auf dem Gemeinschaftsstand 432 des Deutschen Zentrums für Satelliten-Kommunikation e.V. (DeSK) in Halle 6 heute zwischen 12:00-14:00 Uhr die knapp 50 geladenen Gäste ‚live‘ über Entwicklungen der Mission informiert:
Nach der Einführung von Professor Enrico Stoll, Leiter des Fachgebiets Raumfahrttechnik der TU Berlin und einem Grußwort von Dr. Siegfried Voigt als Vertreter der Deutschen Raumfahrtagentur im DLR haben Jens Freymuth, Projektleiter SALSAT und Philipp Wüstenberg, Systemingenieur bei SALSAT, den Status Quo des Projektes erläutert:

Neben einem Überblick zum aktuellen Stand des Vorhabens wurden mehrere Optimierungen der Betriebssoftware und RF Parameter zur weiteren Steigerung der Leistungsfähigkeit des Systems vorgestellt. Sehr positiv dabei ist die Fertigstellung der Signalprozessierungskette am Boden, welche nun weitere Experimente zur Analyse der RF Performance des Systems mit Projektpartnern ermöglicht und Methoden der Automatisierung für Missionsbetrieb und Datenauswertung zulässt. Mit dem Geoforschungszentrum Potsdam wird aktuell außerdem eine Untersuchung zur Signalreflektrometrie durchgeführt. Zum Schluss konnte die TU Berlin eine erste Version der globalen RF Heatmap für den Amateurfunkbereich im UHF-Band präsentieren. Diese wird ab Herbst 2022 offen verfügbar sein.

Anschließend warf Jens Freymuth – zusammen mit Arslan Brömme von Vattenfall – mit RACCOON einen Blick in die Zukunft: Die Sicherung kritischer Infrastruktur gegenüber Angriffen – verstärkt auch Cyber-Attacken – nimmt eine immer größere Bedeutung ein. Vor allem Energieerzeugung und -verteilung kommt in unserer vernetzten, modernen Gesellschaft eine systemrelevante Bedeutung zu. Für Kraftwerks- und Verteilnetzbetreiber gilt es, eine sichere und zuverlässige, drahtlose Kommunikation ihres internationalen, weit verzweigten Netzwerkes zur Energieerzeugung und Verteilung zu garantieren.

Genau da setzt das geplante Vorhaben der TU Berlin Robust And seCure post quantum COmmunication fOr critical iNfrastructure – RACCOON – an und kombiniert hochmoderne Technologien aus den Bereichen Raumfahrt, Kommunikation und IT-Sicherheit, um volkwirtschaftlich relevante bzw. kritische Infrastruktur zu schützen.

Das Event wurde nach dem offiziellen Teil mit einem Get-together abgerundet, welches die Gelegenheit für einen weiterführenden Austausch geboten hat.

Durch die Veranstaltung führte das Deutsche Zentrum für Satelliten-Kommunikation. Der Verein betreibt im Auftrag der TU Berlin eine UHF-Bodenstation am Standort Backnang (Region Stuttgart).

Deutsches Zentrum für Satelliten-Kommunikation e.V. (DeSK)
Unternehmen, wissenschaftliche Einrichtungen und Hochschulen aus dem Bereich der Satellitenkommunikation haben sich im Jahr 2008 im Deutschen Zentrum für Satelliten-Kommunikation e.V. (DeSK) zusammengeschlossen.

Ziel des DeSK ist es, die inzwischen über 40 Mitglieder zur Erweiterung der Geschäftsbeziehungen zusammenzuführen sowie zu einem schlagkräftigen Netzwerk zu bündeln und dabei Synergien zu erzeugen. Außerdem werden gemeinsame Aktivitäten zur Fachkräftegewinnung durchgeführt. Ferner obliegt dem DeSK der Betrieb eines Showrooms zum Thema ‚Satellitenkommunikation‘.

Als Teil der Kompetenzzentren Initiative der Region Stuttgart wird das DeSK von der Wirtschaftsförderung Region Stuttgart GmbH (WRS) gefördert.

Technische Universität Berlin (TUB) / Fachgebiet Raumfahrttechnik
Das Fachgebiet Raumfahrttechnik des Instituts für Luft- und Raumfahrt (ILR) nahm am 1. März 1963 mit dem Dienstantritt Prof. Eugen Sängers (†1964) seine Lehr- und Forschungstätigkeit auf. Es ist der erste deutsche Lehrstuhl der Raumfahrt.

Das Ziel des Fachgebietes ist es, Systemingenieure für die Raumfahrt auszubilden und auf die heutigen Marktanforderungen vorzubereiten.
Der Entwurf, die praktische Realisierung und der Betrieb von Kleinsatellitenmissionen mit Studenten stehen im Mittelpunkt der Lehre und Forschung. Damit soll die erfolgreiche Tradition des ILR, eigene Satelliten mit Studenten zu bauen und im Orbit zu betreiben, fortgesetzt werden.
Ebenso werden die Aktivitäten zum Bau und Start eigener Raketen und die Durchführung von Experimenten auf Höhenforschungsraketen weitergeführt. Neu hinzugekommen sind Arbeiten zur Entwicklung und Erprobung von planetaren Rovern im Labor (Weltraumrobotik) und der entsprechenden Missionsbetriebstechnik.

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Quelle: Fraunhofer IAF.

6. September 2021 – Im Juni 2021 begann der Nanosatellit »W-Cube« seine Reise an Bord einer Falcon 9 Rakete von Cape Canaveral zum polaren Orbit. Dort wurde er rund einen Monat später in seine Umlaufbahn in 500 Kilometer Höhe gebracht und sendet nun seit August erfolgreich Testsignale im Q- und W-Band zur Erde. Dabei sammelt er wichtige Daten für die Erschließung neuer Frequenzbereiche für zukünftige Satellitenkommunikationssysteme. Der Nanosatellit wurde im Rahmen des Verbundprojekts »ARTES« gebaut. Das Sendermodul des Satelliten sowie das Empfängermodul der korrespondierenden Bodenstation wurden vom Fraunhofer IAF entwickelt.

Der Kapazitätsbedarf zur Datenübertragung steigt zunehmend an. Weltweit wird an neuen Datenhighways für den digitalen Konsum geforscht, denn die gängigen Frequenzen sind schon heute knapp. Um in Zukunft neue, leistungsstarke Satelliten ans Internet anzubinden, arbeiten mehrere europäische Partner im Projekt »ARTES – Advanced Technology CubeSat-based W-band channel measurements« zusammen, um bislang ungenutzte Frequenzen im Q‑ und W‑Band (37,5 und 75 GHz) zu testen. Bei dem Projekt handelt es sich um die weltweit erste »Low Earth Orbit (LEO) Mission« in diesem Frequenzbereich.

Bevor der Satellit seine Reise antreten konnte, musste in der ersten Hälfte des Projekts die Hardware entwickelt und aufgebaut werden. Dabei sind die Sendermodule und extrem rauscharmen Empfängermodule Kernkomponenten, die vom Fraunhofer-Institut für Angewandte Festkörperphysik IAF entwickelt wurden. Mit dem Start des Nanosatelliten beginnt nun eine zweijährige Messkampagne, bei der Testsignale routinemäßig am Boden empfangen und verarbeitet werden.

Testsignale aus der erdnahen Umlaufbahn
Um in Zukunft neue Frequenzbänder für die Satellitenkommunikation nutzen zu können, bedarf es Messkampagnen, welche die spezifischen atmosphärischen Kanalausbreitungen charakterisieren. »Nicht jeder Frequenzbereich eignet sich für alle Übertragungen. Deswegen ist es wichtig, dass wir uns die Auswirkungen des Wetters auf die Frequenzen genau anschauen«, erläutert der Projektkoordinator Dipl.-Ing. Michael Schmidt von JOANNEUM RESEARCH.

Auf seiner Testmission umkreist der Nanosatellit »W-Cube« die Erde im erdnahen Orbit (LEO). Damit unterscheidet er sich zwar von zukünftigen operationellen Satelliten, die das W-Band in einer geostationären Umlaufbahn (GEO) nutzen werden, jedoch erlaubt die Nähe zur Erde bei der Messung entscheidende Zeitvorteile und der Einfluss durch Wetterlagen ändert sich kaum. Basierend auf den Messdaten wird ein statistisches Modell, das die Planung und Dimensionierung zukünftiger Satellitenstrecken in diesem Frequenzbereich ermöglichen soll, entwickelt.

Hochfrequenzelektronik ermöglicht klare Signale aus dem Orbit
Für präzise und aufschlussreiche Messungen der Kanalausbreitung zwischen Orbit und Erde wird hochempfindliche und extrem rauscharme Elektronik benötigt. Das Fraunhofer IAF besitzt umfangreiche Expertise in diesem Forschungsbereich und hat im Zuge des Projekts sowohl für den Satelliten selbst als auch für die Bodenstation Hochfrequenz-Frontends entwickelt. Die HF-Komponenten bestehen aus Frequenzvervielfachern sowie Treiber- und Leistungsverstärker für die beiden Frequenzbänder Q- und W-Band.

»Neben der Empfindlichkeit des Empfängers bestand eine der größten Herausforderungen in Bezug auf die HF-Hardware darin, ein Sendemodul mit ausreichender Ausgangsleistung bis zum W-Band zu entwickeln, um ein optimales Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) auch unter nicht idealen atmosphärischen Bedingungen zu gewährleisten«, erklärt Dr.-Ing. Markus Rösch, Projektleiter seitens des Fraunhofer IAF. Dem Team um Rösch ist es gelungen, durch den Einsatz der institutseigenen Technologie Sendermodule mit der nötigen Leistung zu entwerfen. Diese wurden in Split-Block-Gehäusen aufgebaut, ebenso wie die Frequenzvervielfacher.

Über das Verbundprojekt ARTES
Die Entwicklung des »W-Cube« fand im Zuge des Verbundprojekts »ARTES – Advanced Technology CubeSat-based W-band channel measurements« statt. Das Projektkonsortium besteht aus: JOANNEUM RESEARCH, die das Projekt leiten, Fraunhofer IAF, LC Technologies (LCT), Millimetre Wave Laboratory of Finland (MilliLab), Reactor Space Lab Oy (RSL), der Universität Stuttgart und der Katholieke Universiteit Leuven. In den ersten zwei erfolgreich abgeschlossenen Projektphasen wurden der Nanosatellit und eine korrespondierende Bodenstation entwickelt und aufgebaut, die nun in der dritten Projektphase Daten für die Erschließung des Q- und W-Bands aus einer erdnahen Umlaufbahn (LEO-Orbit) sammeln. Das Fraunhofer IAF hat die Hochfrequenz-Frontends für den Satelliten und die Bodenstation entwickelt, einschließlich Medium Power Amplifiers (MPAs), Low Noise Amplifiers (LNAs), Frequenzvervielfacher und Mischer.

Das Projekt wird von der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) gefördert und von den beteiligten Ländern Österreich, Finnland, Portugal und Deutschland finanziert. Auf deutscher Seite wird das Projekt durch das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) unterstützt.

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Quelle: DeSK.

Im Rahmen der sogenannten SALSAT (steht für Spectrum AnaLysis SATellite)-Mission wird seit 2018 an der Technischen Universität Berlin (TU Berlin) ein Nanosatellit mit dem Ziel entwickelt bzw. gebaut, eine Hauptnutzlast bestehend aus dem Spektrumanalysator SALSA in den Orbit zu bringen und zu betreiben.

Das Projekt wird durch eine Zuwendung des DLR-Raumfahrtmanagements gefördert. Seit Januar 2020 ist das DeSK ebenfalls an diesem Vorhaben beteiligt.

Durch die immer stärker anwachsende Zahl von Satelliten, vor allem Pico- und Nanosatelliten, gibt es inzwischen – besonders in den Frequenzen im VHF- und UHF-Band – Interferenzprobleme. Um auch künftig eine zuverlässige Kommunikation zu gewährleisten, ist es daher wichtig, diese „Störquellen“ aufzuspüren und zu identifizieren.

Die Hauptnutzlast, der Spektrumanalysator SALSA soll mit Hilfe der am Satelliten vorhandenen VHF-, UHF- und S-Band-Antennen die Frequenznutzung über eine Dauer von einem Jahr analysieren und hierbei eventuelle Interferenzen bzw. Störquellen lokalisieren.

Ausgerichtet werden kann der Satellit mit Hilfe sogenannter Reaktionsräder. In diesem Vorhaben wird außerdem ein neu entwickelter, fluiddynamischer Aktuator (FDA) zur Positionierung und Stabilisierung erprobt. Im Gegensatz zu den mechanischen Reaktionsrädern besitzt er keine verschleiß- oder schockanfällige Mechanik.

Während der Mission zeichnet die SALSA Nutzlast über die Antennen das Funkspektrum auf. Es werden hierbei das Rauschlevel und auch einzelne Signalquellen gezielt detektiert. Die UHF (Ultra High Frequency)-Bodenstation beim DeSK am Standort in Backnang soll vor allem dafür genutzt werden, um z.B. bei einem Überflug eine Dopplerverschiebung (Frequenzverschiebung) des Signals zu detektieren, während sich die Entfernung zwischen Sender und Empfänger verändert. Störquellen können auf diese Weise identifiziert und zurückverfolgt werden.

Das Projekt soll unter anderem herausfinden, in welchen Regionen mit geringer Auslastung Frequenzen effizienter genutzt werden können, ohne Störungen zu verursachen. Somit zeigt die SALSAT-Mission deutlich auf, wo ein Handlungsbedarf besteht und leistet dadurch einen wertvollen Beitrag zur Sicherung der Satellitenkommunikation rund um den Globus.

Die Erkenntnisse der ca. 1,5-jährigen Betriebsphase werden über eine Internetplattform zur Verfügung gestellt sowie für wissenschaftliche Studien verwendet. Diese sollen unter anderem für die Entwicklung intelligenter Funktransceiver der Zukunft genutzt werden. Der Start von SALSAT ist aktuell für August 2020 geplant.

Um diese zukunftsorientierte Mission einem breiten Publikum gegenüber bekannter zu machen, hat das DeSK ein Imagevideo zu diesem Thema – in Abstimmung mit der TU Berlin und in Zusammenarbeit mit der Artus GmbH aus Ludwigsburg – entwickelt und umgesetzt. Folgen Sie einfach der @SALSATmission auf Twitter für die neuesten Updates!

Deutsches Zentrum für Satelliten-Kommunikation e.V. (DeSK)
Unternehmen, wissenschaftliche Einrichtungen und Hochschulen aus dem Bereich der Satellitenkommunikation haben sich im Jahr 2008 im Deutschen Zentrum für Satelliten-Kommunikation e.V. (DeSK) zusammengeschlossen.

Ziel des DeSK ist es, die Mitglieder zur Erweiterung der Geschäftsbeziehungen zusammenzuführen sowie zu einem schlagkräftigen Netzwerk zu bündeln und dabei Synergien zu erzeugen. Außerdem werden gemeinsame Aktivitäten zur Fachkräftegewinnung durchgeführt. Ferner obliegt dem DeSK der Betrieb eines Showrooms zum Thema ‚Satellitenkommunikation‘.

Als Teil der Kompetenzzentren Initiative der Region Stuttgart wird das DeSK von der Wirtschaftsförderung Region Stuttgart GmbH (WRS) gefördert.

Technische Universität Berlin (TUB) / Fachgebiet Raumfahrttechnik
Das Fachgebiet Raumfahrttechnik des Instituts für Luft- und Raumfahrt (ILR) nahm am 1. März 1963 mit dem Dienstantritt Prof. Eugen Sängers (†1964) seine Lehr- und Forschungstätigkeit auf. Es ist der erste deutsche Lehrstuhl der Raumfahrt. Das Ziel des Fachgebietes ist es, Systemingenieure für die Raumfahrt auszubilden und auf die heutigen Marktanforderungen vorzubereiten.

Der Entwurf, die praktische Realisierung und der Betrieb von Kleinsatellitenmissionen mit Studenten stehen im Mittelpunkt der Lehre und Forschung. Damit soll die erfolgreiche Tradition des ILR, eigene Satelliten mit Studenten zu bauen und im Orbit zu betreiben, fortgesetzt werden.

Ebenso werden die Aktivitäten zum Bau und Start eigener Raketen und die Durchführung von Experimenten auf Höhenforschungsraketen weitergeführt. Neu hinzugekommen sind Arbeiten zur Entwicklung und Erprobung von planetaren Rovern im Labor (Weltraumrobotik) und der entsprechenden Missionsbetriebstechnik.

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• CubeSats

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Quelle: ESA.

Der schuhkistengroße OPS-SAT der ESA befindet sich im Orbit und sendet stabile Signale an die Missionskontrolle auf der Erde. Der Miniatursatellit wird im Orbit als Testlabor für Experimente mit neuer Missionskontrollsoftware und -technik dienen.

Der Nanosatellit wurde am 18. Dezember an Bord der Sojus VA23 vom europäischen Weltraumbahnhof in Französisch-Guayana in die Umlaufbahn gebracht und teilte sich den Flug mit dem italienischen Erdbeobachtungssatelliten COSMO-SkyMed, der ESA-Exoplaneten-Mission Cheops und zwei weiteren CubeSats.

Nach der Trennung von der Sojus-Fregat-Oberstufe um 14:00 MEZ wurde das erste verifizierte Signal von OPS-SAT am Starttag um 14:24 MEZ von Funkamateur Petri Niemela aus Finnland empfangen.

Eine detaillierte Überprüfung aller Systeme des Nanosatelliten ist nun im Gange.

„Unser winziger Satellit ist in gutem Zustand und wir werden in den nächsten Wochen an der Inbetriebnahme der Systeme arbeiten, einschließlich der Umstellung der Kommunikationsverbindung auf hohe Bitraten“, sagt OPS-SAT-Missionsleiter Dave Evans.

„Funkamateure aus der ganzen Welt berichteten von einem frühen Empfang des OPS-SAT-Bakensignals und senden weiterhin Daten, die sie von unserem Satelliten empfangen. Die Informationen, die sie uns zur Verfügung gestellt haben, waren sehr nützlich für uns – vielen Dank an alle für ihre hervorragende Unterstützung“.

Mit mehr Flugrechenleistung als alle bisherigen ESA-Satelliten ist OPS-SAT ein Inflight-Teststand für alle Arten von vielversprechender neuer operationeller Software, Werkzeuge und Techniken.

Der kostengünstige Nanosatellit arbeitet hinsichtlich seiner Bodenschnittstellen wie ein extrem komplexer ESA-Satellit in Originalgröße. Damit können Forschungsteams von Unternehmen, Forschungsinstituten oder sogar Schul-Computerclubs frühzeitig neue Technologien im Weltraum testen.

Die OPS-SAT-Experimente werden Themen wie KI und autonome Planung, Fehlererkennung und -bestimmung , d.h., dass Satelliten Fehler erkennen und selbst korrigieren können, sowie neue Datenkompressions- und Signalverschlüsselungstechniken abdecken.

Die Mission wird auch die optische Kommunikation für Kryptographie-Experimente und das „Spectrum Analyzer in the Sky“-Experiment zur Überwachung von Funksignalen erproben.

OPS-SAT ist der neueste Technologie CubeSat der ESA – ein Kleinsatellit, der auf standardisierten 10-cm-Boxen basiert und viel günstiger und schneller zu bauen ist als herkömmliche Missionen.

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• Soyuz-ST-A /Fregat-M (VS23) mit Cheops und anderen Satelliten von Kourou

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Quelle: DLR.

Unter dem Motto „Space Moves!“ suchte das Raumfahrtmanagement des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) beim vierten INNOspace-Masters-Wettbewerb wieder nach neuen Ideen und Konzepten, die aktuelle Problemstellungen der Raumfahrtbranche aufgreifen und innovative Lösungsvorschläge bieten. Vier Wettbewerbskategorien – „Challenges“ genannt – aus verschiedenen Entwicklungs- und Innovationsphasen der Wertschöpfungskette standen für die Teilnehmer zur Auswahl. Die „DLR Raumfahrtmanagement Challenge“ stellte dabei die Forschungs- und Entwicklungsphase in den Mittelpunkt, während die „Airbus Challenge“ und die „OHB Challenge“ zu Vorschlägen für bereits einsatzfähige Lösungen aufrief. Die „ESA BIC Start-up Challenge“, die der Anlaufphase galt, konzentrierte sich auf Geschäftsmodelle und Unternehmensneugründungen. Insgesamt 253 Teilnehmer aus Unternehmen, Start-ups, Universitäten und Forschungseinrichtungen in 17 europäischen Ländern haben ihre Projektskizzen eingereicht, zwölf wurden in die Endrunde des Innovationswettbewerbs gewählt. Die Preisträger des Wettbewerbs stehen nun fest, Gesamtsieger wurde die ESDA-Axiotherm GmbH mit einer neuartigen Polymerverbindung.

Preisverleihung im Humboldt-Carré in Berlin
Überreicht wurden die Preise im Rahmen der vierten INNOspace-Masters-Konferenz am 3. Juli 2019 im Humboldt-Carré in Berlin durch Dr. Walther Pelzer, Vorstand des DLR Raumfahrtmanagements, sowie durch Partner des Wettbewerbs. „Die große Anzahl und hohe Qualität der eingereichten Ideen verdeutlichen die Innovationskraft und Relevanz dieses Wettbewerbs“, erläuterte Dr. Pelzer. „Zukunftsweisende Entwicklungs- und Forschungsansätze wurden in diesem Jahr insbesondere in den Bereichen Softwaretechnologie und intelligente Werkstoffe erarbeitet. Insgesamt unterstreicht die große Bandbreite der adressierten Themen das enorme Potenzial branchenübergreifender Transferprojekte“, so Pelzer weiter. Der Koordinator der Bundesregierung für die Deutsche Luft- und Raumfahrt, Thomas Jarzombek MdB, eröffnete gemeinsam mit Dr. Walther Pelzer die Konferenz. „Unabhängig von der Rangfolge der Preisträger des heutigen Tages möchte ich allen Teilnehmern für ihren außergewöhnlichen Einsatz danken. Ich bin überzeugt, dass jede Idee, die wir heute gehört haben, positive Auswirkungen hat und der deutschen Raumfahrt auf vielfältige Weise nutzen wird“, erklärte Jarzombek in seiner Eröffnungsrede.

Neben den Ideen-Präsentationen der Finalisten diskutierten in zwei Podiumsdiskussionen hochrangige Experten künftige Herausforderungen und Chancen der Raumfahrt, insbesondere mit Blick auf Künstliche Intelligenz. Der deutsche Astronaut und zeitweise ISS-Kommandant Dr. Alexander Gerst sowie Matthias Hartmann, Vorsitzender der Geschäftsführung IBM Deutschland, ergänzten die Konferenz mit Redebeiträgen. „Gemeinsame Forschung, Innovation und stetige technologische Weiterentwicklung sind in einer globalen Welt wichtiger denn je. Nur so können Gesellschaften den Lebensraum nachhaltig Schritt für Schritt weiter verbessern. Der Erfindergeist, der auf dem INNOspace Masters herrscht, begeistert mich. Ich bin stolz, dass wir mit dem Projekt CIMON ein Teil davon sind und im gemeinsamen Unterfangen die erste autonome Künstliche Intelligenz in den Weltraum gebracht haben“, sagte Hartmann.

PCM-Polymer-Verbindung: Neuartiges Material für die thermische Stabilisierung von Bauteilen und Systemen
Den Gesamtgewinn und den Gewinn der OHB Challenge konnte ESDA-Axiotherm für sich verbuchen. Das Unternehmen aus dem thüringischen Eisenberg entwickelt eine Polymerverbindung aus Phasenwechselmaterialien (PCM) zur thermischen Stabilisierung von Weltraumkomponenten und -systemen, um Überhitzung oder Unterkühlen zu vermeiden. Das Material verhindert Temperaturschwankungen und erzeugt eine gleichmäßige Temperaturkurve. Insbesondere Batterien – auch in der Elektromobilität – können von dieser Technologie profitieren.

SmartSpace – Ein Modul für den globalen Einsatz eines IoT Cloud Services
Ein Konzept, das neue Übertragungswege für das Internet der Dinge (Internet of Things/IoT) bereitstellt, überzeugte in der DLR Raumfahrtmanagement Challenge. Das SmartSpace-Konzept des Instituts für Raumfahrtsysteme der TU Braunschweig sieht dedizierte Kommunikationsmodule auf der Erde und im Weltraum vor, um eine Datenerfassung und -übertragung zu ermöglichen. Innerhalb des Konzepts dienen SmartSpace-Module als Datenpuffer für mehrere IoT-Geräte und deren Anwendungen und senden die gesammelten Daten an ein übergeordnetes Satelliten-Backbone. Die Netzwerk-Lösung kommt ohne eigene Bodenstation aus und gewährleistet die für das Internet der Dinge unentbehrlichen Datenverbindungen auch außerhalb der Ballungsräume.

Aktuatoren für Nanosatelliten
Eine Technik, die sich mit auffaltbaren Strukturen an Satelliten befasst, gewann die ESA BIC Challenge. Kleine Satelliten können mit Antennen oder Segeln ausgerüstet werden, die sich erst im Orbit entfalten. Für die Entfaltung werden spezielle Stellmotoren, sogenannte Aktuatoren, benötigt. Die Firma Deployables Cubed aus Gilching entwickelt besonders kleine Modelle, um Europas Unabhängigkeit auf diesem Gebiet zu ermöglichen.

Echtzeit-Container-Tracking und -Überwachung
Die Firma Callwise Ltd. aus dem britischen Wycombe überzeugte in der Airbus Challenge mit einer Lösung für das weltweite Nachverfolgen von Schiffscontainern in Echtzeit. Das System erlaubt die Verfolgung und Überwachung auf dem gesamten Transportweg, auch bei Wechseln der Transportmittel. Darüber hinaus kann es Warnungen für diverse Ereignisse, etwa das unbefugte Öffnen der Tür, erzeugen. Zudem ist die Technik in der Lage, verloren gegangene Container auf See zu tracken.

Über den Ideenwettbewerb INNOspace Masters
Veranstalter des INNOspace Masters ist das DLR Raumfahrtmanagement im Auftrag des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWi). Der Wettbewerb ist Teil der Initiative INNOspace, die seit 2013 Innovationen und Technologietransfers zwischen Raumfahrt und raumfahrtfremden Industriezweigen fördert. Partner des Wettbewerbs sind die ESA Business Incubation Centres (BIC) Bavaria & Northern Germany und ESA BIC Hessen & Baden-Württemberg sowie die Raumfahrtkonzerne Airbus und OHB. Organisiert wird der INNOspace Masters durch die AZO Anwendungszentrum GmbH Oberpfaffenhofen, die auch den Copernicus Masters und den Galileo Masters ausrichtet.

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Quelle: ESA.

Als innovatives Angebot für die aufstrebende europäische Weltraumbranche bietet die ESA Zugang zu ihren Bodeneinrichtungen – Kontrollräumen und Bodenstationen – sowie Know-how für alle, die ihre eigenen Kleinsatelliten ins All bringen wollen.

Die Entwicklung von Cubesats, kleinformatigen Satelliten von nur wenigen Kubikzentimetern Größe, und ihre Miniaturtechnologie ermöglichen es Start-ups, Studenten und Forschungseinrichtungen, eigene Missionen zu bauen und zu starten, wobei die Kosten für den Eintritt in die Umlaufbahn extrem günstig werden, da zahlreiche Cubesats mit einem einzigen Start in die Umlaufbahn gebracht werden können.

Viele dieser Unternehmen sind Neueinsteiger im Bereich der Raumfahrt und benötigen oft Unterstützung bei der Kontrolle ihrer Cubesats, insbesondere in Bezug auf die Infrastruktur am Boden, die für die Kommunikation mit und den Betrieb der Satelliten im Weltraum benötigt wird.

Hier sind die Missionskontrollexperten im Kontrollzentrum (ESOC) der ESA in Darmstadt gefragt. „Wir haben eine neue Anlage mit dem Namen „SMILE“ eingerichtet, die ein offenes Umfeld für Organisationen bietet, die beim Fliegen ihrer Missionen Unterstützung brauchen“, sagt Pier Bargellini von der ESA, der für das Betriebsmanagement der Bodenanlagen verantwortlich ist.

Die Expertise der ESA unterstützt Hochschulen, Unternehmen und Start-ups
Das SMILE-Labor – Special Mission Infrastructure Lab Environment – bietet einen flexiblen Kontrollraum, eine Reihe von Kleinantennen und das Fachwissen und Know-how der ESA zur Unterstützung von Hochschulen, Unternehmen und Start-ups im Bereich des Missionsbetriebs.

Einer der ersten Kunden für die SMILE-Anlage wird das Team sein, das den ESA-eigenen Cubesat OPS-SAT fliegt, einen sogenannten Smallsat, der nach seinem Start dieses Jahr europäischen Unternehmen zur Verfügung gestellt wird, die neu entwickelte und innovative On-Board-Software, -Tools und -Techniken auf einer Mission unter den realen Bedingungen des Weltraums testen wollen.

SMILE hat bereits Tests und Evaluierungen der Universität Aachen unterstützt sowie eine Reihe von Experimenten für zukünftige Rover und die ausgeklügelten, fehlertoleranten Netzwerke, die zu ihrer Kontrolle erforderlich sind.  Dabei hat z.B. der ESA-Astronaut Tim Peake von der Internationalen Raumstation aus einen Rover in Großbritannien gesteuert.

Unternehmen und Innovation fördern
Unternehmen und Organisationen, die Technologien für künftige Missionen, einschließlich innovativer Betriebskonzepte, entwickeln, finden mit SMILE Unterstützung in dem anspruchsvollen und traditionell risikoreichen Bereich der Satellitenüberwachung und -steuerung.

Laut einer Branchenstudie, die sich auf 2017 bezieht, waren rund 83% aller weltweit gestarteten Satelliten Cubesats, und die Zahl der Starts wird in den kommenden Jahren deutlich steigen.

„Unser Ziel ist es, Innovationen, neue Ideen und Veränderungen im Betrieb von Raumfahrzeugen zu unterstützen, wobei wir uns zunächst auf den Bereich der Kleinsatelliten konzentrieren, ein Gebiet, das die globale Raumfahrt umgestaltet und europäischen Unternehmen neue Geschäftsmöglichkeiten eröffnet“, sagt Pier Bargellini.

Wollen Sie die SMILE-Anlage nutzen? Klicken Sie hier um sich zu bewerben.

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Ein Beitrag von Viktoria Schöneich. Quelle: FH Aachen, TU Berlin, TU Dresden, TU München, Uni Stuttgart, Uni Würzburg

CubeSats bieten viele Vorteile: Sie sind preiswert, verhältnismäßig wenig komplex und können durch ihre geringe Größe und ihr geringes Gewicht einfacher und günstiger in den Erdorbit transportiert werden. Raumfahrt ist durch sie auch für Universitäten und Institute erschwinglich, die neue und revolutionäre Techniken im Weltall erproben möchten. Auch in Deutschland wird nun an vielen Standorten die Chance genutzt, die die kleinen Satelliten bieten. Nicht nur lassen sich hardwareseitig preiswerte Missionen realisieren, die Universitäten haben auch die Möglichkeit, Studenten an ihren Projekten mitwirken zu lassen. Dies sorgt für verringerte Personalkosten seitens der Institute und einen wichtigen Wissenstransfer und Praxiserfahrung für die Raumfahrtingenieure von morgen. Im Folgenden sollen ein paar Missionen vorgestellt werden, die momentan an deutschen Instituten entwickelt werden.

Aachen
An der Fachhochschule Aachen wird momentan COMPASS-2 entwickelt. Er soll bereits in diesem Jahr im Rahmen der Mission QB50 fliegen, in der 50 CubeSats in den niedrigen Erdorbit ausgesetzt werden sollen. Er hat eine Größe von 10x10x34,5 cm³ und ist damit ein 3U CubeSat. Eine Unit sind 10x10x10 cm³, die 4,5 cm zusätzlich erklären sich durch den CubeSat-Standard, nach dem die Würfel 11,35 cm entlang der Z-Achse messen dürfen.
COMPASS-2 ist wie folgt aufgebaut: In der Mitte befindet sich ein Service-Modul, in dem sich die Subsysteme befinden, die den Satelliten gewissermaßen am Leben erhalten. Hierzu zählen beispielsweise On-Board-Rechner und Kommunikationseinheit. Diese Einheit soll als universelles Servicemodul ausgelegt werden, sodass in Zukunft die zwei peripheren Module mit beliebiger Nutzlast gefüllt sein können. In einem der Nutzlast-Einheiten befindet sich ein Dragsail: eine Folie, die zum Lebensende des Satelliten entfaltet werden soll und den Widerstand in der Restatmosphäre erhöht. Das Dragsail sorgt dafür, dass der CubeSat schneller wieder in die Atmosphäre eintritt und nicht als Weltraumschrott zurück bleibt, wie es bei einem Großteil der CubeSats momentan der Fall ist. Im zweiten Nuzlastmodul sollen entfaltbare Dünnfilmsolarzellen untergebracht sein, die im Weltraum getestet werden sollen.

Berlin
Die TU Berlin wartet gleich mit mehreren Projekten im Bereich der Nanosatelliten auf. Nicht nur wird Hardware für diese verhältnismäßig neue Satellitenklasse entwickelt, es wird auch an CubeSat-Missionen gearbeitet, die diese Hardware erproben sollen. Zur Zeit werden 3 Projekte bearbeitet.
BEESAT-4 soll an die Vorgängermissionen BEESAT 1-3 anknüpfen, die bereits erfolgreich ins All gebracht wurden. Von ihnen erbt BEESAT-4 die Kamera und den Satellitenbus in teilweise modifizierter Form. Im Laufe dieser Mission soll ein System im Orbit qualifiziert werden, mit dem eine genauere Orbit- und Positionsbestimmung möglich sein wird. Alle Satelliten der Baureihe haben eine Größe von 1U.
TechnoSat ist als Vorgängermission für TUBIN konzipiert. Es soll hier kritische Hardware erprobt werden, die während der TUBIN-Mission zum Einsatz kommen wird, namentlich Sensoren und Aktuatoren zur Lageregelung, eine Kamera und ein S-Band-Sender. Außerdem sind Laser-Retroreflektoren angebracht. TUBIN selbst soll schließlich eine Nutzlast für thermales Infrarot testen, die für Fernerkundungsaufgaben vorgesehen ist. Beide Missionen haben den gleichen Satellitenbus, der im Rahmen der Missionen ausgiebig getestet werden soll.

Dresden

An der TU Dresden wird momentan am Projekt SOMP2 gearbeitet. Fast alle Komponenten des 2U-Nanosatelliten werden vollständig neu entwickelt. Dies geschieht mit dem Ziel, einen Satellitenbus zu entwerfen, der bei kommenden Missionen gleichbleibend bei wechselnden Nutzlasten eingesetzt werden kann.
Auf SOMP2 soll ein Sensor zur Vermessung des atomaren Sauerstoffes in der Atmosphäre zum Einsatz kommen und Daten zur Validierung von Atmosphärenmodellen sammeln. Ein Vorgänger dieses Sensors ist bereits auf der Internationalen Raumstation zum Einsatz gekommen, nun soll die miniaturisierte Variante auch auf CubeSats fliegen. Weiterhin soll die Veränderung von Carbon-Nanoröhrchen unter Weltraumbedingungen gemessen werden. Dieses Material ist unter anderem als Kandidat für einen Weltraumfahrstuhl und Tether-Anwendungen im Gespräch, eine Untersuchung könnte also zukünftigen, unkonventionellen Raumfahrtkonzepten wertvolle Informationen liefern. Weiterhin soll ein neues Konzept zur Energiegewinnung erprobt werden. Das Temperaturgefälle innerhalb des Satelliten soll zur Stromversorgung genutzt werden; die gewonnene Leistung soll ausreichen, um Houskeeping-Aufgaben zu erfüllen.
Als Teil von QB50 soll der Satellit bereits im August 2016 fertig gestellt werden und von der Internationalen Raumstation gestartet werden. Die ISS verfügt dafür über so genannte NanoRacks, mit denen auch in der Vergangenheit bereits viele Satelliten gestartet wurden.

München
Der 2U-CubeSat MOVE-II wird vor allem von Studierenden entwickelt, die seitens der Technischen Universität München Unterstützung erhalten. Die Konfiguration beinhaltet einen 1U-Satellitenbus, der die Servicesysteme enthält. Die zweite Unit wird von der Hauptnutzlast ausgefüllt. Hierbei handelt es sich um einen Detektor, der niederenergetische Antiprotonen messen und das Verständnis über die Strahlungsgürtel der Erde verbessern soll. Da der vorgesehene Orbit sich unterhalb der zu untersuchenden Strahlungsgürtel befindet, können die Messungen nur in der Region der südatlantischen Anomalie durchgeführt werden. Hier ist das Magnetfeld der Erde geschwächt und somit eine Messung möglich. Durch die anspruchsvolle Nutzlast müssen viele Systeme der Vorgängermission MOVE weiterentwickelt werden. Die Erprobung eines leistungsfähigen On-Board Computers und eines neuen Solarpaneel-Entfaltungsmechanismus unter Weltraumbedingungen ist deswegen ein Sekundärziel, das im Rahmen der Mission erreicht werden soll.
Auch bei MOVE-II soll der Satellitenbus so flexibel angelegt werden, dass bei Nachfolgemissionen eine beliebige Nutzlast im zweiten Segment mitgeführt werden kann. Das Projekt, das sich momentan in Phase B befindet und somit gerade die vorläufige Designphase durchläuft, soll 2017-2018 starten.

Stuttgart

In Stuttgart wird, ähnlich wie in München, die Gestaltung des Projekts CAPE vor allem von Studierenden übernommen. CAPE besteht aus einem Servicemodul, das unter anderem ein elektrisches Triebwerk beherbergt, das sich momentan noch in Entwicklung befindet. Es ist dafür ausgelegt, eine beliebige Nutzlast von 1U Größe, also auch andere CubeSats, auf einen höheren oder niedrigeren Orbit zu bringen.
Hauptnutzlast des Service-Moduls während der CAPE-Mission wird die bis dato kleinste Wiedereintrittskapsel der Welt, MIRKA2 sein. Sie weist einen Durchmesser von maximal 10 cm auf. Die geringe Größe stellt besondere Anforderungen an die Elektronik und Energieversorgung, die im Inneren der Kapsel Platz finden müssen. Neben der Demonstration, dass eine Wiedereintrittskapsel in dieser Größe möglich ist, soll ein neues Hitzeschutzmaterial getestet werden. Hierfür soll mit Hilfe des Service-Moduls der Orbit soweit abgesenkt werden, bis die Höhe ausreichend gering ist, um den Wiedereintritt einzuleiten. Ihre erste Feuertaufe wird die Kapsel im Rahmen der Höhenforschungsraketenkampagne REXUS in diesem Frühjahr haben: Hier soll bei einem Fall aus etwa 80 km Höhe die Elektronik und Kommunikation einem ersten realen Test unterzogen werden.

Würzburg
An der Universität Würzburg ist der Schwerpunkt von Neuerungen im Nanosatellitensegment vor allem softwareseitig. Die SONATE-Mission, zu der nun die Planungen begonnen haben, hat das ambitionierte Ziel, eine autonome Zielplanung zu erproben. Konkret bedeutet dies, dass der Satellit bei einer Beobachtung selbstständig entscheidet, ob das Ereignis wichtig genug für weitere Beobachtungen ist oder ob eine einfache Auswertung genügt. Dies hat zum Ziel, seltene Ereignisse besser erforschen zu können und beispielsweise bei interplanetaren Missionen eine größere Autonomie zu ermöglichen. Auch ein neues Diagnosesystem, das eine automatische Fehlerbehebung ohne notwendigen Eingriff von der Erde verspricht, soll auf SONATE geflogen werden.
Ein Weiteres Projekt, NACOMI, beschäftigt sich mit der Kommunikation von Nanosatelliten bei interplanetaren Flügen. Zwar fehlt noch ein Satellit, bei dem das System NACOMI schließlich mitfliegen kann, allerdings ist bis zur Fertigstellung eines Prototyps im Jahr 2018 auch noch etwas Zeit.

Zusammenfassend kann man sagen, dass auch am Standort Deutschland im Bereich der Kleinstsatelliten neue Technologien und Ideen ihren Eingang finden. Auch wenn die ambitionierten interplanetaren Missionen der NASA zunächst größer erscheinen mögen, werden auch an deutschen Institutionen konkrete Probleme gelöst, die die Entwicklung von Nanosatelliten als zukunftsträchtige Plattform voran bringen. Eine Investition in die Zukunft sind die Projekte, die maßgeblich von Studierenden mitgestaltet werden, in jedem Fall.

Redaktioneller Hinweis: Die Autorin ist am Projekt CAPE als Systemingenieurin für das Servicemodul beteiligt.

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• CubeSats – Erschwingliche Satelliten (?)

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Ein Beitrag von Thomas Weyrauch. Quelle: EPFL, ISRO, ITU, ohb-technology, TU Berlin, Universität Würzburg.

Nach einem einundfünfzig Stunden dauernden Countdown hob die 44,4 Meter hohe Rakete mit 230 Tonnen Startmasse um 8.21 Uhr MESZ (11.51 Uhr IST) vom Pad Nummer 1 des SDSC ab. Es war der sechzehnte Start vom SDSC. Die erste Stufe wurde beim Flug der PSLV-C14 nicht von zusätzlichen, seitlich angebrachten Boostern unterstützt. Nach dem Aufbrauchen der 138 Tonnen Treibstoffzuladung der ersten Stufe und der Zündung der zweiten, mit flüssigen Treibstoffen (UH25+N2O4) betriebenen Raketenstufe wurde um 8.24 Uhr MESZ in rund 125 Kilometern Höhe die Nutzlastverkleidung abgeworfen. Anschließend trat die dritte Stufe in Aktion, die 7,6 Tonnen festen Treibstoffs verbrannte. In der vierten und letzten Raketenstufe wurden wieder flüssige Treibstoffe (MMH und MON-3) verwendet.

Die Hauptnutzlast, der indische Erdbeobachtungssatellit Oceansat 2 mit einer Startmasse von 960 Kilogramm, wurde schließlich nach einer Gesamtflugzeit von 1.081 Sekunden in einer Höhe von 728 Kilometern über der Erdoberfläche in einer sonnensynchronen Umlaufbahn mit einer Bahnneigung von 98,28 Grad ausgesetzt.

Rund 45 Sekunden später wurden die vier mitfliegenden Nanosatelliten Uwe 2 der Universität Würzburg, SwissCube 1 von der eidgenössischen Polytechnischen Hochschule Lausanne (EPFL, Ecole Polytechnique Fédéral de Lausanne), BeeSat von der Technischen Universität Berlin und ITU-pSat von der Technischen Universität Istambul (ITU, Istanbul Technical University) von ihrer Nutzlasttragstruktur an der vierten Stufe abgetrennt. Fest mit der Raketenoberstufe verbunden blieben Rubin 9.1 und 9.2 von der OHB-System aus Bremen.

Oceansat 2 soll im All den am 27. Mai 1999 gestarteten Oceansat 1 alias IRS-P4 ersetzen. Mit seinem Ocean Colour Monitor (OCM) soll Oceansat 2 das Meer im sichtbaren und im nahen Infrarobereich des Sepkturms beobachten. Im Gigahertzbereich arbeitet das Ku-Band-Scatterometer des Satelliten, um mit seiner sich mit 20 Umdrehungen pro Minute drehenden Antenne die unter dem Satelliten vorbeiziehende Erdoberfläche abzutasten. Außerdem an Bord ist ein ROSA genannter, von der italienischen Weltraumagentur ASI gebauter GPS-Empänger, der für Untersuchungen der Atmosphäre benutzt werden soll. Der Satellit wird von Indiens ISTRAC überwacht und gesteuert, dabei kommen Bodenstationen in Bangalore, Lucknow und Mauritius, im indonesischen Biak, in Svalbard und Tromso in Norwegen sowie in Troll in der Antarktis zum Einsatz. Zur Stromerzeugung stehen dem Satelliten zwei Solarzellenausleger mit einer Fläche von zusammen 15 Quadratmetern zur Verfügung, die eine elektrische Leistung von 1.360 Watt erzeugen können. Zur Speicherung der elektrischen Energie ist der Satellit mit zwei Nickel-Cadmium-Akkumulatoren mit einer Kapazität von jeweils 24 Amperestunden ausgestattet. Oceansat 2 dient der Ozeanografie und insbesondere der Unterstützung des indischen Fischereiwesens.

UWE 2 erreichte als zweiter Satellit des Lehrstuhls für Robotik und Telematik der Universität Würzburg den Weltraum. Aufgabe des Satelliten ist der Test des neu entwickelten Attitude Determination Systems (ADS) im All, außerdem soll der Satellit weiterführenden Experimenten zum Themenbereich „IP in space“ dienen. Erste Signale von UWE 2 wurden in Kalifornien empfangen, und als der Satellit Würzburg überflog, konnte die Bodenstation der Universität Daten vom Satelliten auffangen und dekodieren.

SwissCube ist der erste vollständig in der Schweiz entwickelte Satellit und hat bei einem Volumen von rund einem Liter weniger als ein Kilogramm Masse. Er hat die Form eines Würfels, die Kantenlänge beträgt 10 Zentimeter. Die Eidgenössische Polytechnische Hochschule Lausanne nennt als Zeitpunkt seines Aussetzens 8.41 Uhr MESZ. Während des zweiten Überflugs der Schweiz gelang es, via Bodenstaion Fribourg Telemetriedaten zu empfangen.

BeeSat steht für Berlin Experimental and Educational Satellite, auf Deutsch etwa Berliner Experimental- und Ausbildungssatellit. Auch Beesat ist würfelförmig und weist eine Kantenlänge von 10 Zentimetern auf. Seine Masse liegt bei unter einem Kilogramm. Beesat wurde nach Angaben der Technischen Universität Berlin exakt um 8:40:31 Uhr MESZ ausgesetzt. Während der Satellit das erste Mal nach seinem Start gegen 11.30 Uhr MESZ über Berlin hinwegzog, konnten erfolgreich Telemetriedaten empfangen werden. Mit Beesat soll vor allem der erfolgreiche Einsatz von nur münzgroßen Drallrädern demonstriert werden. Ein entsprechendes Rad hat die Dimensionen von 20 auf 20 auf 15 Millimeter.

ITU-pSat ist ein Ausbildungssatellit, der insbesondere das Wissen über und die Erfahrung mit Satellitensystemen in der Türkei ausbauen helfen soll. Ein erstes Signal des Satelliten mit einer Masse von einem Kilogramm wurde von der Polytechnischen Universität Kalifornien aufgefangen.

RUBIN 9.1 und RUBIN 9.2, jeweils mit einer Masse von acht Kilogramm, haben vor allem die Aufgabe, weiterführenden Tests für das Automatische Identifikationssystem (AIS) für Schiffe zur Verfügung zu stehen. RUBIN 9.1 wurde von einem Tochterunternehmen der OHB Technology AG, der LUXSPACE Sàrl, Luxemburg, entwickelt. Er enthält einen AIS-Receiver der ersten Generation, dessen Auffassung der von Schiffen gesendeten Daten zu Position, Zielhafen und Ladung des Schiffes sowie deren Zurücksenden zum Erdboden getestet werden soll. RUBIN 9.2, eine Gemeischaftsentwicklung von OHB-System AG und der Hochschule Bremen, ist dazu gedacht, die bereits mit RUBIN 7 und 8 durchgeführten AIS-Experimente fortzuführen. Er ist mit dem am 28. April 2008 auf der PSLV-C9 gestarteten RUBIN 8 baugleich.

Raumcon:

• PSLV mit Oceansat 2 und Nanosats

Verwandte Websites:

• Universität Würzburg Experimental-Satellit2
• The first swiss satellite
• About BeeSat

Verwandte Dokumente:

• Oliver Kurz: Design and Implementation of an Attitude Determination System for the Cubesat UWE-2 (Hardware based)
• The first swiss satellite: Mission Objectives

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