Quelle: GFZ 5. Dezember 2023.

5. Dezember 2023 – Neben zwei größeren Erdbeobachtungssatelliten Theos-2 (Thailand) und Triton (Taiwan) konnten auch acht zusätzliche Kleinsatelliten, sogenannte CubeSats erfolgreich in eine polare Umlaufbahn in rund 565 Kilometern Höhe über der Erde gebracht werden.

Das GFZ ist dabei an der Kleinsatellitenmission PRETTY (3U-CubeSat) im Rahmen eines ESA-Projektes als Teil des Wissenschaftsteams zusammen mit dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt DLR, dem spanischen Weltraum­institut IEEC und der Universität NTNU Trondheim beteiligt. PRETTY ist mit einem speziellen GNSS-Reflektometrie-Empfänger ausgestattet, mit dem Höhen von Wasser- und Eisoberflächen bestimmt werden können. Erstmals soll die Qualität derartiger Messungen von sehr kleinen Satellitenplattformen getestet werden, um zukünftige kostengünstige Mehrsatellitensysteme für die Erdbeobachtung zu ermöglichen.

„Der Satellit wird unter anderem Messungen zur GNSS-Reflektometrie durchführen, die uns dann sehr exakt See-, Gletschereis- und Wellenhöhen anzeigen.«, erläutert Prof. Jens Wickert, der am GFZ Hauptverantwortlicher der Mission ist. Zudem werden die Dosimeter an Bord die Strahlendosis im Weltraum messen. Dies wird der Überwachung des Weltraumwetters dienen.

Die Mission PRETTY wird viele neue Erkenntnisse bringen: Als Demonstrator-Mission angelegt, wird sie zeigen, was diese Art von Klein­satelliten samt ihrer kompakten Sensorik potenziell leisten kann. Der Hauptzweck der Reflektometer-Nutzlast an Bord von PRETTY ist der Nachweis technischer Machbarkeit. Denn diese sogenannten CubeSats − nur ca. 10x10x34,05cm große Satelliten − werden als eine wichtige Zukunftsoption der Erdbeobachtung gehandelt, da sie als kostengünstige Kleinsatelliten GNSS-Technik und andere kleine Sensoren zur Erdbeobachtung an Bord haben können.

Zur GNSS-Reflektometrie
Die Abkürzung GNSS steht für Globales NavigationsSatellitenSystem. Der Begriff GNSS-Reflektometrie (GNSS-R) fasst verschiedene Fernerkundungsmethoden zusammen, bei denen von Wasser-, Eis- oder Landoberflächen reflektierte Signale von Navigationssatelliten aufgezeichnet und ausgewertet werden. Daraus lassen sich wichtige geophysikalische Eigenschaften dieser Oberflächen ableiten, so zum Beispiel die geometrische Höhe, Bodenfeuchte oder auch Rauigkeit, die wiederum Rückschlüsse auf die Windgeschwindigkeit und -richtung über Wasseroberflächen zulässt. Das Spektrum der Anwendungen ist sehr vielfältig und reicht von der Wettervorhersage bis hin zur Klimaforschung.

Auswertung der Daten auch mit Künstlicher Intelligenz (KI)
Die technischen Teilsysteme des Satelliten werden derzeit ausgiebig getestet, wozu die ersten Daten genutzt werden, die von PRETTY empfangen wurden. Die wissenschaftlichen GNSS-Reflektometriemessungen sind in Vorbereitung, erste Experimente werden gegen Ende des Jahres durchgeführt.

Die Auswertung der Daten von Kleinsatelliten ist eine große Herausforderung, da diese Plattformen über begrenzte technische Möglichkeiten im Vergleich zu größeren Satelliten verfügen. Trotzdem sollen geophysikalische Beobachtungen von möglichst hoher Qualität durchgeführt werden. Um die Daten optimal auszuwerten, werden auch Methoden der künstlichen Intelligenz eingesetzt. Dr. Milad Asgarimehr vom GFZ und der TU Berlin ist Teil des PRETTY-Teams und mitverantwortlich für die Entwicklung von KI-Systemen zur Datenauswertung. Er ist auch Leiter des Helmholtz-KI-Projekts „AI4GNSS-R“ zur Entwicklung von neuen AI-Methoden für die GNSS basierte Erdbeobachtung mit der GNSS-Reflektometriemethode und nutzt dabei auch Daten anderer Satelliten, wie denen der U.S. amerikanischen CYGNSS-Mehrsatellitenmission.

AI4GNSS-R zielt auf die Umsetzung von Deep Learning für neuartige Fern­erkundungsdatenprodukte, die auf weltraumgestützten GNSS-R-Messungen basieren. Dazu gehören beispielsweise qualitativ hochwertige Daten zur Windgeschwindigkeit an der Meeresoberfläche, insbesondere bei extremen Windverhältnissen, wie sie bei Hurrikanen herrschen, und auch Niederschlägen über ruhigeren Ozeanen, die ebenfalls mit GNSS-Signalen gemessen werden können.

Weitere technische Details:

• Flug: Flight VV23 – 8 October – Golden Horizon | THEOS-2 & FORMOSAT-7R/TRITON | Vega Launch | Arianespace; Live-Stream vom Start am 9. Oktober 2023 https://www.youtube.com/watch?v=XknbyH6ipxc

• Größe: Der Kleinsatellit PRETTY ist 10 cm × 10 cm × 34,05 cm groß.
   
• Energieversorgung: Die ausklappbaren Solarpanele haben eine Fläche von jeweils 30×20 Zentimetern und versorgen den Satelliten mit einer Leistung von durchschnittlich 24 Watt.
   
• Masse und Umlaufbahn: 4,6 Kilogramm, polare Umlaufbahn mit 565 Kilometer Höhe.
   
• Datenrate: PRETTY kommuniziert mit Datenraten bis 2 Mbit/s; der Betrieb des Satelliten wird mit einer Bodenstation der TU Graz durchgeführt.
   
• Entwickelt wurde PRETTY wird von Beyond Gravity Austria (Konzept und Software System) in Kooperation mit der ESA, Seibersdorf Laboratories (Dosimeter) und der TU Graz (Satellitenbus). GFZ ist Teil eines internationalen wissenschaftlichen Konsortiums (PRETTY-Science) zur Auswertung der GNSS-Reflektometriedaten und vertraglich in das Projekt eingebunden.
   
• Dauer: Die Mission ist auf mindestens ein Jahr ausgelegt. PRETTY wird nach Missionsende auf natürliche Weise wieder in die Erdatmosphäre eindringen und verglühen. Analysen zeigen, dass dies nach spätestens 25 Jahren eintreten wird. Der Satellit entspricht den ESA- und UN-Richtlinien zur Minimierung von Weltraumschrott.

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• Triton + weitere Sats auf Vega (VV23)

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Quelle: Isar Aerospace 6. Dezember 2022.

München, Berlin 6. Dezember 2022 – Auf der ersten deutschen Kleinsatellitenkonferenz haben Isar Aerospace und die Deutsche Raumfahrtagentur im DLR heute die Auswahl der Nutzlasten für den zweiten Flug der Spectrum Trägerrakete bekannt gegeben, der für 2023 / 2024 geplant ist. Die Nutzlasten wurden im Rahmen des Microlauncher-Wettbewerbs ausgewählt, der eine Ausschreibung für europäische Nutzlasten umfasste, die sich darum bewerben konnten, kostenfrei auf dem zweiten Flug der Spectrum dabei zu sein. Die Kleinsatelliten mit einer Gesamtmasse von ca. 150 kg einschließlich der Deployer werden von Andøya in Norwegen in eine niedrige Erdumlaufbahn gebracht.
Ausgewählte Nutzlasten von europäischen Forschungsinstituten, studentischen Forschungsgruppen und KMU werden hauptsächlich zur Demonstration von Technologien verwendet.

Zehn europäische Forschungseinrichtungen und kleine bis mittlere Unternehmen mit insgesamt 19 Raumfahrzeugen aus Österreich, Bulgarien, Finnland, Deutschland, Norwegen und Spanien haben den Wettbewerb gewonnen und wurden ausgewählt, um auf dem zweiten Flug der Spectrum Trägerrakete zu starten.

Forschungsinstitute und studentische Forschungsgruppen:

• Österreich, Wien | TU Wien Space Team
• Finnland, Vaasa | University of Vaasa
• Deutschland, Berlin | Technische Universität Berlin
• Deutschland, Bremen | Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt – Institut für Raumfahrtsysteme
• Norwegen, Trondheim | Norwegian University of Science and Technology (NTNU)
• Spanien, Madrid | Universidad Politecnica de Madrid (UPM)

Kleine und mittelgroße Unternehmen:

• Bulgarien, Sofia | EnduroSat
• Finnland, Helsinki | ReOrbit Oy
• Spanien, Elche | EMXYS
• Spanien, Nigrán | UARX Space

Die ausgewählten Nutzlasten werden zur Demonstration und Validierung von Technologien im Orbit verwendet, die von IoT- und KI-Anwendungen bis hin zu Kommunikation, Erdbeobachtung und Umweltmessungen reichen. Diese Technologien helfen den Instituten und Unternehmen, Erfahrungen zu sammeln und ihre Produkte zu validieren.

Mit dem Microlauncher-Wettbewerb beauftragt die Bundesregierung ein privat finanziertes europäisches Raumfahrtunternehmen im Rahmen des C-STS-Programms der ESA, institutionelle Nutzlasten in den Orbit zu bringen.

„Herzlichen Glückwunsch an die Gewinner dieser Runde! Wir freuen uns, die Nutzlasten an Bord des zweiten Fluges der Spectrum begrüßen zu dürfen und diesen großartigen Projekten einfachen und schnellen Zugang zum Weltraum zu ermöglichen. Wenn wir die Entwicklung von Forschung und Technologie im Weltraum vorantreiben, tragen wir auch zum Wachstum des gesamten kommerziellen Raumfahrt-Ökosystems in Europa bei“, sagt Daniel Metzler, CEO von Isar Aerospace.

Das DLR und die ESA haben den Microlauncher-Wettbewerb als Programm ins Leben gerufen, um die Kommerzialisierung der europäischen Raumfahrt voranzutreiben und den Wettbewerb insbesondere im Bereich der kleineren Nutzlasten zu fördern. Isar Aerospace hat den ersten Platz des deutschen Microlauncher-Wettbewerbs gewonnen, der im April 2021 verkündet wurde, und erhielt 11 Millionen Euro für den Start von institutionellen Nutzlasten auf den ersten beiden Flügen.

„Technologische Exzellenz einerseits und kosteneffiziente Wertschöpfungsprozesse andererseits sind die Basis, um sich im dynamisch wachsenden Markt der Kleinsatelliten gut zu positionieren. Start-ups und KMU spielen dabei aufgrund ihrer Agilität eine wesentliche Rolle“, betont Dr. Walther Pelzer, DLR- Vorstand und Leiter der Deutschen Raumfahrtagentur. „Die verlässliche Aussicht auf öffentliche Aufträge hilft vor allem jungen Unternehmen, ihre Finanzierung zu sichern. Hier sind unsere Microlauncher- und Nutzlastwettbewerbe zentrale Bausteine“, ergänzt Pelzer mit Blick auf die Rolle des Staates als Ankerkunde.

Über Isar Aerospace
Isar Aerospace mit Sitz in Ottobrunn/München entwickelt und baut Trägerraketen für den Transport von kleinen und mittleren Satelliten sowie Satellitenkonstellationen in die Erdumlaufbahn. Gegründet wurde das Unternehmen 2018 als Ausgründung aus der Technischen Universität München. Seither ist es auf über 300 Mitarbeiter aus rund 40 Nationen gewachsen, die langjährige Raumfahrtexpertise aus der Praxis sowie Erfahrungen aus anderen Hightechindustrien mitbringen. Das Unternehmen wird privat finanziert vom ehemaligen SpaceX Vice President Bulent Altan sowie weltweit führenden Investoren wie Airbus Ventures, Apeiron, Earlybird, HV Capital, Lakestar, Lombard Odier, Porsche SE, UVC Partners und Vsquared Ventures. Weitere Informationen unter: https://www.isaraerospace.com/

Über die Deutsche Raumfahrtagentur im DLR
Das DLR ist das nationale Forschungszentrum der Bundesrepublik Deutschland für die Luft- und Raumfahrt. Die im DLR angesiedelte Deutsche Raumfahrtagentur mit Sitz in Bonn setzt die Raumfahrtstrategie der Bundesregierung um. Sie integriert die deutschen Raumfahrtaktivitäten auf nationaler und europäischer Ebene und vertritt im Auftrag der Bundesregierung die deutschen Raumfahrtinteressen weltweit. Zu ihren Aufgaben gehören insbesondere die Konzeption und Umsetzung des nationalen Raumfahrtprogramms sowie die Steuerung der deutschen Beiträge für die Europäische Weltraumorganisation ESA und im Forschungsrahmenprogramm Horizon Europe der EU. Zudem arbeitet die Deutsche Raumfahrtagentur im DLR eng mit der EU-Raumfahrtagentur EUSPA und der Europäischen Organisation zur Nutzung meteorologischer Satelliten (EUMETSAT) zusammen. Weitere Informationen: https://www.dlr.de/rd/

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• Isar Aerospace

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Quelle: DLR.

13. Dezember 2021 – Der Satellitenmarkt boomt. Dabei werden die Satelliten selbst immer kleiner und leichter. Rund 90 Prozent der Satelliten, die in dieser Dekade in den Weltraum gebracht werden, sind leichter als 500 Kilogramm und gehören damit zur (Gewichts-)Klasse der so genannten Kleinsatelliten. Ihre Einsatzbereiche sind vielfältig – von Telekommunikationsleistungen über die Beobachtung von Veränderungen der Land-, Luft- und Wassermassen unserer Erde bis zur schnellen und kostengünstigen Erprobung neuer Technologien im All. Um diese kleinen Satelliten in ihre Zielorbits zu befördern, reichen auch kleinere Trägerraketen aus.

Die Deutsche Raumfahrtagentur im DLR hat vor diesem Hintergrund in 2020 den Mikrolauncher-Wettbewerb ausgeschrieben. Der Zugang zum Weltraum mit kommerziell entwickelten Kleinträgern wird dadurch gezielt gefördert. Die Deutsche Raumfahrtagentur im DLR stellt dazu insgesamt 25 Millionen Euro aus Mitteln des BMWi für die Entwicklung innovativer Mikrolauncher bei und sichert sich gleichzeitig Nutzlastkapazität auf den jeweils ersten beiden Flügen der Gewinner der beiden Hauptrunden.

Die Umsetzung erfolgt über den deutschen Beitrag im neuen kommerziellen Raumtransport-Service-Programm der Europäischen Raumfahrtagentur ESA. Deutschland zeichnete das so genannte C-STS-Programm als Programmführer, um die Kommerzialisierung im Trägersektor in Europa anzustoßen. Die Isar Aerospace Technologies GmbH – ein Start-Up aus München – gewann mit ihrem Kleinträger „Spectrum“ im April 2021 die erste Hauptrunde des Mikrolauncher-Wettbewerbs. Spectrum soll Ende 2022 zu ihrem Jungfernflug starten.

Für diese Premiere hat die Deutsche Raumfahrtagentur im DLR im Herbst 2021 in einem weiteren Wettbewerb die passenden Nutzlasten gesucht: Fünf europäische Forschungseinrichtungen haben sich jetzt mit sieben Kleinsatelliten für einen kostenfreien Mitflug auf Spectrum qualifiziert. Sie können den Launch nutzen, um wissenschaftliche Untersuchungen durchzuführen und neue Technologien im Weltraum zu testen.

Hier die Übersicht der Gewinner der ersten Nutzlast-Ausschreibung:

• Das DLR-Kompetenzzentrum für Reaktionsschnelle Satellitenverbringung (Responsive Space Cluster Compentence Center, RSC³) mit Sitz im AeroSpace Park am DLR-Standort in Trauen (Niedersachsen) mit seiner Mission MSAE-OTTERS: Primäres Ziel ist, einen Kleinsatelliten innerhalb von nur neun Monaten zu entwickeln und zu starten. Dafür sind die typischen Entwicklungs- und Bereitstellungsprozesse stark zu beschleunigen, wovon zukünftige Satellitenentwicklungen profitieren sollen.
• Die Technische Universität Berlin mit der Mission CyBEEsat: Es handelt sich um eine Technologiedemonstration für einen miniaturisierten Transceiver, der für neu festgelegte Frequenzbänder entwickelt wurde.
• Das ZfT – Zentrum für Telematik e.V. aus Würzburg mit einer wissenschaftlichen Untersuchung von Vulkanaschewolken mit drei Kleinsatelliten, die in Formation fliegen und dadurch die räumliche Ausdehnung der Wolken vermessen können.
• Die „Norwegian University of Science and Technology“ (NTNU) aus Trondheim mit der Mission „FRAMSat-1“: Eine Technologiedemonstration für einen von Studenten entwickelten Kleinsatelliten mit einem neuen Sternensensor eines norwegischen KMU.
• Die „University of Maribor“ (Slowenien) mit der „Mission TRISAT-S“, eine Technologiedemonstration für einen miniaturisierten Transceiver, der eine verschlüsselte Kommunikation mit mehreren Bodenstationen auf der ganzen Welt ermöglichen soll.

Dr. Walther Pelzer, DLR-Vorstand und Leiter der Deutschen Raumfahrtagentur im DLR, gratuliert allen Gewinnern und wünscht ihnen sowie Isar Aerospace einen gelungenen Start der Spectrum Rakete und eine erfolgreiche Mission: „Ich freue mich sehr, dass wir mit unserer Initiative einer großen Vielfalt an Raumfahrtaktivitäten Vorschub leisten können und den Aufbau von Transportkapazitäten in den Weltraum, die Entwicklung kleiner Satelliten für wissenschaftliche Missionen und die Erprobung neuer Technologien unterstützen können.“ Eine enge Zusammenarbeit von Hochschulen, Forschungseinrichtungen, kleinen Unternehmen und Start-Ups sei ganz im Sinne der Raumfahrtstrategie der Bundesregierung. „Wir sehen diese Wettbewerbe als Katalysator und Wegbereiter für die Kommerzialisierung von Raumfahrtaktivitäten in Deutschland und Europa.“

Die Isar Aerospace GmbH wird in den nächsten Tagen Kooperationsverträge mit den Gewinnern des ersten Nutzlastwettbewerbs abschließen: „Wir freuen uns, die Auswahl der Nutzlasten für den ersten Flug der Spectrum bekanntzugeben und bedanken uns für das Vertrauen der Deutschen Raumfahrtagentur im DLR und der Institutionen. Es ist großartig, Teil dieses zukunftsweisenden Programms zu sein und die Kooperation zwischen dem öffentlichen und privaten Sektor in der europäischen Raumfahrt weiter zu gestalten. Diese Kooperation trägt dazu bei, dass die Entwicklung von Forschung und Technologie für den Weltraum weiter gefördert wird und das private Space-Ökosystem in Europa wächst“, sagt CEO Daniel Metzler. Für den geplanten zweiten Demonstrationsflug von Spectrum liegen aktuell zwölf Bewerbungen vor, über deren Auswahl im nächsten Jahr entschieden wird. „Parallel dazu werden wir schon einen weiteren Nutzlast-Wettbewerb ausschreiben“, sagt Markus Wagener, Leiter des Kleinsatellitenprogramms in der Deutschen Raumfahrtagentur im DLR. „Denn im April 2022 wird der zweite Gewinner des Mikrolauncher-Wettbewerbs gewählt. Für den Erst- und Zweitflug von dessen Rakete wollen wir ebenfalls wieder eine kostenlose Mitfluggelegenheit anbieten.“

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