Am 22. Februar 2018 starten zwei unscheinbare Satelliten in eine Umlaufbahn: Sie sind weder besonders groß, noch auf andere Weise auffällig. Aber diese zwei Satelliten, die den Namen Starlink tragen, läuten einen Wandel im erdnahen Weltraum ein. Und der ist auch heute längst noch nicht abgeschlossen. Wir befinden uns mitten im Zeitalter der Megakonstellationen – von tausenden Satelliten, die viele neue Anwendungen möglich machen. Allerdings kommen diese Chancen der Raumfahrt zu einem hohen Preis.

Karl erzählt in dieser Podcastfolge von seiner Langzeitrecherche über die letzten sechs Jahre. Er wollte herausfinden, ob die Atmosphäre durch immer mehr startende Raketen und vor allem durch die stark wachsende Zahl verglühender Satelliten beschädigt werden könnte. Wieder mal geht es um die Ozonschicht: Denn jeder verglühende Satellit hinterlässt Partikel aus Aluminium, die chemische Abbaureaktionen anstoßen könnten und dadurch den planetaren Schutzschicht gegen krebserregende UV-Strahlung der Sonne beschädigen.

Im AstroGeo Podcast erzählen sich die Wissenschaftsjournalisten Franziska Konitzer und Karl Urban regelmäßig eine Geschichte, die ihnen entweder die Steine unseres kosmischen Vorgartens eingeflüstert – oder die sie in den Tiefen und Untiefen des Universums aufgestöbert haben. Der Podcast ist auch auf iTunes oder Spotify zu finden.

Frühere Ausgaben des AstroGeo Podcast gibt es auf astrogeo.de. AstroGeo ist ein Podcast der Riffreporter eG. Er ist frei verfügbar und entsteht durch die finanzielle Unterstützung seiner Hörerinnen und Hörer. Das geht mit einem monatlichen Abonnement oder einer Spende. Diese und jede andere Form der finanziellen Unterstützung hilft dabei, dass der Podcast weiter werbefrei bleibt.

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• AstroGeo Podcast
• Starlink – Satellitenkonstellation
• Beeinträchtigung von astronomischen Teleskopen durch Megakonstellationen
• Mögliche und tatsächliche (Kollisions-) Gefahren durch Megakonstelllationen
• Starlink auf Falcon 9 (2024)

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Quelle: Beyond Gravity Austria, Wien 3. April 2023.

Jupiter ist der größte Planet in unserem Sonnensystem und unterscheidet sich deutlich von der Erde. Jupiter ist ein Gasriese und wird von über 60 Monden umkreist. Die Robotersonde „JUICE“ (Jupiter Icy Moons Explorer) wird Jupiter erforschen und drei seiner größten Monde, die innere Wasserozeane beherbergen sollen. Wo sich Wasser befindet, könnte auch außerirdischer Lebensraum sein. „Während der mehr als zehn Jahre im Weltraum wird die Jupitersonde von Thermalisolation aus Österreich vor Hitze und Kälte im All von plus/minus 230 Grad Celsius geschützt“, sagt Kurt Kober, Geschäftsführer Beyond Gravity Austria und Leiter des globalen Elektronikbereichs bei Beyond Gravity. „Die Thermalisolation besteht aus mehreren Schichten hauchdünner Spezialkunststofffolien, die im Vakuum des Weltraums die Isolationswirkung einer meterdicken Ziegelmauer erzielen.“

Produziert wurde der Thermalschutz am Thermalproduktionswerk von Beyond Gravity in Berndorf, Niederösterreich. Der Auftragswert umfasste mehrere Millionen Euro. Kober: „Fast alle Satelliten der europäischen Weltraumorganisation ESA werden durch Thermalisolation aus Berndorf vor den extremen Temperaturen im All geschützt.“ Der Raketenstart ist für 13. April vom europäischen Weltraumbahnhof in Kourou, Südamerika, geplant.

100 Kilo Thermalschutz

Die Raumsonde wiegt etwa 2,4 Tonnen (ohne Treibstoff). Die Gesamtmasse der Thermalisolation allein beträgt 100 Kilogramm. Insgesamt haben Mitarbeitende von Beyond Gravity Austria dabei mehr als 500 Einzelteile der Thermalisolation an der Raumsonde installiert, von einfacher aluminisierter Polyesterfolie im Inneren des Satelliten bis zu mehrlagiger Außenisolierung, die aus mehr als 20 Lagen beschichteter Polyimidfolie besteht. „Die Anzahl der Einzelteile ist um ein Vielfaches höher als bei anderen ESA-Raumsonden, um den extremen Umweltbedingungen zu widerstehen, denen die Sonde ausgesetzt sein wird“, so Thermalexperte Christian Ranzenberger-Stindl von Beyond Gravity Austria.

Achtjährige Reise

Nach einer achtjährigen Reise im All wird die Sonde 2031 beim Jupiter ankommen. Wissenschaftler vermuten, dass sich unter der Oberfläche der Jupiter-Eismonde Europa, Ganymed und Kallisto Wasserozeane verbergen. Die Mission wird die Monde als potenzielle Lebensräume untersuchen und dabei zwei Schlüsselthemen aufgreifen: Was sind die Bedingungen für die Planetenbildung und die Entstehung von Leben und wie funktioniert das Sonnensystem? JUICE wird außerdem Jupiters Atmosphäre und Magnetosphäre sowie die Wechselwirkung der so genannten Galileischen Monde (Io, Europa, Ganymed, Kallisto) mit dem Gasriesen beobachten.

Beyond Gravity Austria ist Österreichs größter Weltraumzulieferer

Beyond Gravity Austria (vormals RUAG Space Austria) mit Sitz in Wien-Meidling ist mit rund 42 Millionen Euro Umsatz (2022) und rund 240 Mitarbeitenden das größte österreichische Weltraumtechnikunternehmen. Das Hochtechnologieunternehmen rüstet weltweit Satelliten und Trägerraketen mit Elektronik, Mechanik und Thermalisolation aus und hat eine Exportquote von rund 100 Prozent. Die Firma ist in Europa Marktführer bei Navigationsempfängern und Thermalisolation für Satelliten. Als Spin-off der Weltraumaktivitäten produziert das Unternehmen auch Thermalisolation für Anwendungen auf der Erde, zum Beispiel für Magnetresonanztomographen in der Medizintechnik.

Über Beyond Gravity: 1600 Mitarbeitende an 12 Standorten

Beyond Gravity mit Hauptsitz in Zürich, Schweiz, verbindet jahrzehntelange Erfahrung und bewährte Qualität mit Agilität, Schnelligkeit und Innovation. Rund 1600 Mitarbeitende an 12 Standorten in sechs Ländern (Schweiz, Schweden, Österreich, Deutschland, USA und Finnland) entwickeln und fertigen Produkte für Satelliten und Trägerraketen. Beyond Gravity ist der bevorzugte Lieferant von Strukturen für alle Arten von Trägerraketen und führend bei ausgewählten Satellitenprodukten, insbesondere für Satellitenkonstellationen im New Space Markt. 2022 erwirtschaftete das Unternehmen einen Umsatz von rund 356 Millionen Schweizer Franken. Mehr Informationen unter: www.beyondgravity.com

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• JUICE (JUpiter ICy moons Explorer) auf Ariane 5 ECA

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Quelle: DLR.

19. Dezember 2022. Ausgediente Satelliten auf niedrigen Umlaufbahnen befinden sich oft Jahrzehnte im Orbit bis sie schließlich beim Widereintritt verglühen. Bremssegel bieten die Möglichkeit die Entsorgung solch ausgedienter Satelliten wesentlich zu beschleunigen. Ein erster Test ist nun mit einem Satelliten des italienischen Dienstleisters D-Orbit gelungen: Mit Hilfe des vom Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) mitentwickelten autonomen Bremssegels ADEO des Raumfahrtunternehmens HPS, bremste der Satellit in kürzester Zeit durch die dünne Restatmosphäre der Erde, um dann in die dichtere Erdatmosphäre einzutreten. Dort wird er in den nächsten Monaten rückstandslos verglühen.

Große Oberfläche gleich große Bremswirkung

Raumfahrzeuge sind auf niedrigen Umlaufbahnen der Reibung durch die Restatmosphäre ausgesetzt. Ohne Bahnkorrekturen erfolgt eine langsame Abbremsung auf immer tiefere Bahnen, bis es zum Wiedereintritt kommt. Bremssegel nutzen diesen Effekt, um mit einer größeren Oberfläche eine größere Bremswirkung und damit ein deutlich schnelles Absinken zu erzeugen. Für die niedrigen Umlaufbahnen bis etwa in 800 Kilometer Höhe können mitgeführte Bremssegel zukünftig eine unkontrollierte Verschmutzung des Weltraums durch neue Schrott- und Kollisionstrümmer verhindern. Darüber hinaus tragen solche Segel dazu bei, die Betriebszeit eines Satelliten zu verlängern. Denn für die Entfaltung und den folgenden passiven Abstieg wird kein Antrieb benötigt.

Systemkompetenz bei Weltraumsegeln

Seit vielen Jahren entwickelt das DLR zusammen mit der Münchener Firma HPS Widerstandssegel im Rahmen verschiedener ESA-Projekte. Zuletzt wurde das ADEO-Segel beim Institut für Raumfahrtsysteme in Bremen getestet und für den Weltraumeinsatz qualifiziert. Das getestete Modell hat ein Gewicht von 800 Gramm, einem Packmaß von 10 Kubikzentimetern und eine entfaltete Segelfläche von 3,6 Quadratmetern. Die Qualifikation umfasste Vibrations-, Schock– und Thermal-Vakuum-Tests. Das Segel wurde dabei mehrmals in einer Thermal-Vakuum-Kammer entfaltet, um nachzuweisen, dass dies auch unter Weltraumbedingungen funktioniert und es die hohen Lasten beim Start übersteht. Nun bestätigten sich die Tests mit der erfolgreichen Entfaltung des ADEO-Bremssegels im Weltall auf der Mission WILD RIDE.

Nach diesem ersten Erfolg arbeiten bereits mehrere DLR-Institute gemeinsam mit HPS an weiteren Verbesserungen des Systems. Ein Fokus liegt hierbei auf der Entwicklung und Qualifikation von wenig reflektierendem robustem Segelmaterial. Hierzu führt das DLR beispielsweise spezielle Bestrahlungstests durch. Weiterhin wird das 25 Quadratmeter große Nachfolgemodell ADEO-L derzeit mit im DLR entwickelten ausrollbaren Masten aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK) zusammengebaut. Weitere Tests in Bremen folgen. Mitte 2023 soll dann auch ADEO-L seine erste Mission in den Weltraum gehen.

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• HPS (High Performance Space Structure Systems GmbH)

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Quelle: TASS, yandex.ru 17. November 2022.

Moskau, 17. November 2022 – Die GK Roskosmos setzt sich hohe Ziele. Sie strebe durch die Entwicklung der Serienproduktion den Bau von einem Satelliten pro Tag an, betonte der Chef der russischen Raumfahrtbehörde, Juri Borissow, am Donnerstag in einem TASS-Interview. Das erfordere jedoch den „grundlegenden Umbau“ der ganzen Branche in Wissenschaft, Technik und Produktion, der etwa bis 2026 dauere. Derzeit würden in Russland jährlich nur 15 Satelliten montiert, technisch seien maximal 40 möglich.

Eine der perspektivreichsten Entwicklungsrichtungen ist nach Ansicht von Borissow der Erdfernerkundungssektor. Sein Land brauche allein mindestens 100 solcher Satelliten. Der kommerzielle Weltmarkt dafür werde sich von derzeit rund 1,16 Milliarden auf etwa 5 Milliarden Dollar im Jahr 2030 erhöhen.

Gerhard Kowalski

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• ROSKOSMOS

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Quelle: Inmarsat (27. Oktober 2022) via Business Wire (28. Oktober 2022).

London –(BUSINESS WIRE)– Durch Satellitentechnologien werden bereits jetzt die CO₂-Emissionen um 1,5 Milliarden Tonnen (bzw. 1,5 Gigatonnen) pro Jahr gesenkt, so eine von Inmarsat in Auftrag gegebene unabhängige Studie von führenden Beratern des Sustainable Business Studio von Globant. Dies entspricht fast einem Drittel der gesamten CO₂-Emissionen der USA im Jahr 2021^[1][2] oder Emissionen von 50 Millionen Autos über ihre Lebenszeit^[3].

Der Bericht konzentriert sich auf drei Industriesektoren beim Aufzeigen der Möglichkeiten der Raumfahrttechnologien im Wettlauf zu Netto-Null: 1) Verkehr und Logistik, 2) Landwirtschaft, Forstwirtschaft und andere Landnutzung und 3) Energiesysteme. Zusammen sind sie für ca. 60 % der globalen Emissionen verantwortlich^[4].

Würden die Satellitentechnologien überall von diesen Branchen eingesetzt, könnten die derzeitigen Satellitentechnologie-bedingten CO₂-Einsparungen bis auf 5,5 Mrd. Tonnen pro Jahr fast vervierfacht werden, und das bei alleiniger Nutzung der bereits vorhandenen Technologien, so das Ergebnis der Analyse von Globant.

Dies entspricht einem Sechstel der gesamten CO₂-Emissionen, die derzeit als erforderlich eingeschätzt werden, um den globalen Temperaturanstieg bis 2030 unter 1,5°C zu halten – oder ein Drittel der Menge, die erforderlich ist, um den Temperaturanstieg unter 2°C zu halten^[5] – Diese Erkenntnisse verdeutlichen die positiven Auswirkungen, die Raumfahrttechnologien auf die größte einzelne Herausforderung, denen die Welt gegenübersteht, haben könnten.

Die auf der Studie aufbauenden Berechnungen von Globant legen nahe, dass der Welt, indem die Vorteile der Dekarbonisierungsmöglichkeiten der Satellitentechnologie nicht genutzt werden, aktuell bis zu 4 Milliarden Tonnen potenzieller und sofortiger CO₂-Einsparungen ^[6] entgehen. Diese Technologien ermöglichen Einsparungen beim Kraftstoffverbrauch und eine bessere Streckenführung im Verkehrssektor, eine Verringerung des Energieverbrauchs und eine Optimierung im Energiebereich und sogar Brandverhütung in der Forstwirtschaft, um nur einige zu nennen.

Rajeev Suri, CEO von Inmarsat, kommentierte: „Maßnahmen zur Dekarbonisierung stellen eine globale Priorität dar und die Raumfahrttechnologien sind eine bedeutende Quelle der Hoffnung in Hinblick auf die Bewältigung dieser Herausforderung. Unser Bericht, den wir bei Globant in Auftrag gegeben haben, unterstreicht, wie die Raumfahrt heute schon erhebliche Einsparungen bei den CO₂-Emissionen ermöglichen kann, die künftig noch zunehmen werden – und damit einen direkten Beitrag im Kampf gegen den Klimawandel leistet.

„In Kürze treffen sich die Staats- und Regierungschefs der Welt zur COP27, und wir bieten ihnen die Gelegenheit, die Rolle der Satellitentechnologien im Rahmen ihrer Dekarbonisierungsstrategien zu prüfen. Auch regen wir sie zu einer engen Zusammenarbeit mit unserer Branche an, um die von uns benötigten Daten effektiver zu erfassen und einen wirksamen Beitrag zur Entschärfung des Temperaturanstiegs der Erde zu leisten. Im Rahmen der COP27 und darüber hinaus freuen wir uns auf die Zusammenarbeit mit der Welt und mit Branchenführern, um diese Chance zu ergreifen und einen echten, dauerhaften Wandel für unseren Planeten zu erwirken.”

Kürzlich im Auftrag von Inmarsat durchgeführte Verbraucherstudien im Rahmen der Initiative „What on Earth is the value of space?“ ergab, dass 4 von 10 Personen der Ansicht sind, dass der Weltraum zur Lösung des Klimawandels beitragen kann.^[7] Die Ergebnisse der zweiten Studie im Rahmen der Initiative sollten für diese große Minderheit besonders ermutigend sein.

Gleichwohl ist die Satellitentechnologie keineswegs die einzige Lösung für den Klimawandel. Mit Hochdruck muss die entscheidende Arbeit an alternativen Energiequellen, neuen Energiespeichertechnologien und anderen Gegenmaßnahmen weitergeführt werden. Andererseits können die mit bestehenden Raumfahrttechnologien möglichen Einsparungen einen sofortigen Effekt erzielen – und damit möglicherweise mehr Zeit zur Entwicklung und Einführung dieser zusätzlichen Maßnahmen gewonnen werden.

Mit Blick auf die Zukunft fand der Bericht von Globant außerdem, dass 8,8 Mrd. Tonnen CO₂-Emissionen – das entspricht fast einem Viertel (23 %) der weltweiten Emissionen im Jahr 2021^[8] oder den Pro-Kopf-Emissionen von 1,8 Milliarden Menschen^[9] – eingespart werden könnten, wenn die Fülle neuer weltraumgestützter Technologien, die gerade oder demnächst entstehen, in den kommenden Jahren auf breiter Front eingeführt werden. Dazu gehören:

• In der Schifffahrt könnten autonome Schiffe 400 Millionen Tonnen durch Senkung des Treibstoffverbrauchs einsparen.
• Im Energiebereich wären es Einsparungen durch KI-gesteuerte Energieoptimierung für die Energiewende von 1,3 Mrd. Tonnen CO₂
• In der Luftfahrt könnte die Iris-Technologie der ESA 100 Millionen Tonnen CO₂ einsparen, wenn sie in der gesamten Luftfahrtindustrie eingeführt wird – und das erste Flugzeug soll Anfang 2023 in der Luft sein

Martin Umaran, Mitgründer und Chairman des Bereichs EMEA bei Globant, kommentierte: „Als digital ausgerichtetes Unternehmen sind wir ständig bestrebt, die Rolle zu verstehen und zu würdigen, die disruptive Technologien bei übergeordneten Themen für das Allgemeinwohl spielen, wie beispielsweise Nachhaltigkeit und der Wettlauf zu Netto-Null. Deshalb ist diese gemeinsame Anstrengung mit Inmarsat für uns spannend und auch wirkungsvoll. Wir bei Globant sind Vorreiter in Sachen Nachhaltigkeit mit Hilfe von Technologie und daher bietet die Synergie mit der Satellitenkommunikationstechnologie ein beispielloses Stück Dekarbonisierung mit Vordenkerqualität.”

Über Inmarsat
Inmarsat liefert weltweit führende, innovative, fortschrittliche und außerordentlich zuverlässige globale mobile Kommunikation – in der Luft, zu Wasser und an Land – die eine neue Generation von kommerziellen, staatlichen und missionskritischen Diensten ermöglicht, darunter die Digitalisierung der Schifffahrt und der Luftfahrt.

Verweise
[1] ONS
[2] https://www.statista.com/statistics/183943/us-carbon-dioxide-emissions-from-1999/
[3] Rund 66.000 lbs CO₂ [werden] von einem Auto mit Verbrennungsmotor emittiert (bei 93.000 gefahrenen Meilen)
[4] In die Untersuchung einbezogen: Verkehr (15 % der globalen Emissionen), Landwirtschaft, Forstwirtschaft und Landnutzung (22 %), Strom und Wärme (23%)
[5] „Die Emissionslücke im Jahr 2030 … wird auf 12-15 Gt CO₂ geschätzt, um die globale Erwärmung auf unter 2°C zu begrenzen, und auf 29-32 Gt CO₂e, um 1,5°C zu erreichen.”
[6] Die Differenz zwischen 1,5 Milliarden Tonnen an bestehenden Einsparungen und den prognostizierten 5,5 Milliarden Tonnen Einsparungen durch die vollständige Einführung von Satellitentechnologien
[7] https://www.inmarsat.com/en/news/latest-news/corporate/2022/people-unaware-concerned-space-landmark-report.html
[8] „Im Jahr 2021 beliefen sich die weltweiten CO₂-Emissionen … auf 37,9 Gt CO₂”
[9] https://www.statista.com/statistics/268753/co2-emissions-per-capita-worldwide-since-1990/

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• Inmarsat

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Ein Beitrag von Gerhard Kowalski 22. August 2022.

Moskau, 22. August 2022. Die geplante Russische Orbitale Dienststation (ROSS), die ungeachtet ihres nationalen Prinzips „befreundeten Staaten offenstehen soll“, eröffne der Wissenschaft neue Forschungsmöglichkeiten, betonte der Manager. So könne man für den Fall, dass sie die Erde auf einer Polarbahn umkreise, wichtige statistische Erkenntnisse über die Einwirkung der erhöhten kosmischen Strahlung auf den Menschen gewinnen, die für künftige Flüge in die Tiefe des Weltraums nützlich seien. Zudem könne die Station, die von einer neuen Raumschiffgeneration angeflogen werde, aufgrund ihrer austauschbaren Module „ewig“ existieren.

Borissow stimmte der Bitte des Kommandeurs der Kosmonautenabteilung, Oleg Kononenko, zu, während des Übergangs von der Internationalen Raumstation ISS zur ROSS keine Pause im bemannten Programm Russlands zuzulassen. Solche Dinge dürfe man nicht zulassen, um „nicht die Schule der bemannten Raumfahrt zu verlieren“, sagte er.

Gerhard Kowalski

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• Russische Raumfahrt

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Nach intensiven Tests wurde die Izaña-1 Laser-Entfernungsmessstation der ESA auf Teneriffa, Spanien, in Betrieb genommen. Nach der „Stationsabnahme“ hat sie das mit dem Bau beauftragte deutsche Unternehmen DiGOS an die ESA übergeben. Die Station ist als Technologietestbett auch ein wichtiger erster Schritt, um in Zukunft allen Beteiligten in der Raumfahrt das Vermeiden von Weltraummüll zu ermöglichen. Eine Information der ESA.

Quelle: ESA / Space in Member States / Germany

Von der Satellitenüberwachung bis zur Nachverfolgung von Trümmerobjekten

ESA, 11. März 2022. Stellen Sie sich vor, dass Laser von der Erde aus in den Himmel gerichtet werden, um Satelliten und Weltraummüll aufzuspüren und deren Positionen und Flugbahnen zu messen, um folgenreiche Kollisionen zu verhindern. Tatsächlich sieht so bald der Alltag auf der neuen Izaña 1 (IZN-1) Station zur Laserentfernungsmessung der ESA auf Teneriffa, Spanien, aus.

Die von der ESA entwickelte und betriebene IZN-1-Station ist ein Prüfstand für zukünftige Technologien und wurde Mitte 2021 auf dem Teide-Observatorium installiert.

Die Station, das Teleskop und der Laser wurden mehrere Monate getestet bevor sie im Juli letzten Jahres in Betrieb genommen wurden. Seitdem ist der grüne Strahl aus gebündeltem Licht gen Himmel gerichtet, um aktive Satelliten zu erkennen, zu verfolgen und zu beobachten.

Derzeit arbeitet der Laser mit einer Leistung von 150 mW. Doch bald wird er aufgerüstet, um zusätzlich zu Satelliten auch Trümmerobjekte (Space Debris) dank eines noch viel stärkeren Infrarotlasers mit einer durchschnittlichen Leistung von 50 Watt verfolgen zu können.

„Derzeit können nur Satelliten, die mit Retroreflektoren ausgestattet sind, von der ESA-Station Izaña aus verfolgt werden. Diese machen nur einen Teil der Gesamtpopulation aus“, erklärt Clemens Heese, Leiter der ESA-Abteilung Optical Technologies.

„Die Station wird in den kommenden Jahren nachgerüstet, sodass wir auch bei weniger kooperationswilligen Zielen – vor allem bei Trümmerobjekten und älteren Satelliten ohne Retroreflektoren – dieselben wichtigen Entfernungsmessungen durchführen können.“

Die erste von vielen Stationen zur Laserentfernungsmessung in Europa

Zwar gibt es in ganz Europa Dutzende solcher Laser-Tracking-Stationen. Doch die Izaña-Station stellt mit ihrer Doppelfunktionalität ein Novum dar. Die von der deutschen Firma DiGOS gebaute, ferngesteuerte Izaña-Station kann auch für die optische Kommunikation genutzt werden und soll zu einem hochmodernen, völlig autonomen robotischen System werden. Sie wird die erste ihrer Art von hoffentlich vielen weltweit sein.

Mit einer Technologie, die in der Geschichte der bodengestützten Beobachtung von Weltraummüll relativ neu ist, kann die Station bislang unsichtbare, nicht mehr funktionierende Objekte im All aufspüren.

Als Teil des ESA-Programms für Weltraumsicherheit (Space Safety) unterstützt die Izaña-1-Station die Kollisionsvermeidung und bietet ein Testbett für neue nachhaltige Technologien wie die Laserimpulsübertragung und für die Koordination des Weltraumverkehrs.

Eine solche Satelliten- und Trümmerverfolgungskapazität in Europa könnte dazu beitragen, einen europäischen Katalog an Weltraumobjekten aufzubauen und zugänglich zu machen.

Laser im Weltraum. Ist das überhaupt sicher?

Aber was ist mit Vögeln, Flugzeugen und Astronaut*innen? Ist das Ausrichten von Lasern in den Himmel nicht mit einem inakzeptablen Risiko verbunden?

Letztendlich wird die IZN-1-Station eine Laserleistung von weniger als 100 Watt nutzen, was etwa einem Zwanzigstel der Leistung eines elektrischen Wasserkochers entspricht.

Die punktgenauen Lichtquellen geben kurze Lichtimpulse auf ihr Ziel ab und man kann durch Laufzeitmessung des rückgestreuten Lichts die Entfernung des Objekts bestimmen. Mithilfe mehrerer solcher Messungen können auch die Geschwindigkeit und die Umlaufbahn von Objekten mit Millimetergenauigkeit berechnet werden.

Obwohl derartige Laser die Zielobjekte nicht annähernd schneiden oder auch nur anstupsen, können sie empfindliche optische Instrumente auf Satelliten beschädigen. Und auch die Flugbahnen von Flugzeugen müssen berücksichtigt werden.

Wenn Laser auf Flugzeuge treffen, können sie sehr gefährlich sein, da Pilotinnen und Piloten abgelenkt werden und im schlimmsten Fall die Kontrolle verlieren können“, erklärt Andrea di Mira, Ingenieur für Optoelektronik bei der ESA.

„Wir sind sehr, sehr vorsichtig, dass dies nicht passiert. Wir benutzen eine Reihe von Sensoren, die den Himmel nach Flugzeugen absuchen, um sicherzustellen, dass unsere Laser nicht einmal in deren Nähe kommen.“

Die Laser könnten auch Teleskope stören, die den Nachthimmel beobachten. Um dies zu verhindern, wurde vom Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) das Laser Traffic Control System (LTCS) eingeführt – ähnlich wie die IZN-1-Station Kollisionen zwischen Objekten in der Umlaufbahn verhindert, verhindert die LTCS-Software „Kollisionen“ zwischen Laserlicht und Beobachtungszonen. Außerdem können durch den Wechsel zu einer Infrarot-Laserfrequenz Störungen anderer Astronom*innen vermieden werden, da deren Teleskope für diesen Spektralbereich häufig „blind“ sind.

Ein wichtiger Schritt zur Kontrolle des Weltraumverkehrs

Die Ära des so genannten „New Space“ ist mittlerweile in vollem Gange. Es werden große Konstellationen in den Himmel gebracht, die aus Tausenden, manchmal Zehntausenden von Satelliten bestehen.

Die gegenwärtigen, kostspieligen Methoden zur Kollisionsvermeidung werden mit zunehmender Zahl von Raumfahrzeugen unbrauchbar, sodass die internationale Raumfahrtgemeinschaft eine Methode zur Kontrolle des Weltraumverkehrs festlegen muss.

Dazu ist eine präzise und schnelle Bestimmung der Position, der Geschwindigkeit und der Umlaufbahn von Weltraumobjekten unabdingbar, wobei die ESA-Station IZN-1 ein dringend benötigtes Testbett für die Entwicklung dieser Technologie bieten wird, die weitaus genauer ist als die derzeitigen Radarmethoden.

Fokus auf die Zukunft

In naher Zukunft wird die ESA-Station IZN-1 eine völlig autonome, hochproduktive Satelliten- und Objektverfolgungsstation sein. Außerdem soll das Konzept der „vernetzten Laserentfernungsmessung von Weltraummüll“ getestet werden, um einen Satellitenkatalog erstellen zu können.

Im Bereich „Optische Kommunikation“ wird die Station zusätzlich für den Empfang von Signalen mit einer sehr hohen Datenübertragungsrate von 10 Gigabit und mehr (entsprechend den internationalen Standards) von Satelliten in einer 400 km entfernten erdnahen Umlaufbahn aufgerüstet.

Izaña wird dann Teil eines geplanten europäischen optischen Nukleusnetzwerkes (Optical Nucleus Network) sein, dem ersten betriebsfähigen optischen Kommunikations-Bodenstationsdienst seiner Art, der der breiteren kommerziellen Raumfahrtgemeinschaft zur Verfügung gestellt werden wird.

Darüber hinaus bietet die Station die Möglichkeit, Technologien für den „Laser-Momentum-Transfer“ zu erproben und zu entwickeln, bei dem Laser Trümmerobjekte nicht nur anstrahlen, sondern sie ganz sanft in leicht veränderte neue Umlaufbahnen schieben, damit sie möglichen Kollisionen aus dem Weg gehen und sich von den verkehrsreichsten Umlaufbahnen fernhalten.

Mit der IZN-1-Station wird eine vielversprechende Zukunft nachhaltiger Technologien eingeleitet, die für eine verantwortungsvolle Zukunft im Orbit und darüber hinaus unerlässlich sind.

Moderne Infrastruktur schützen

Wir sind heute im Alltag sowohl im Weltraum als auch auf der Erde auf vernetzte Technologien angewiesen. Aber diese Infrastruktur und alle damit verbundenen Aspekte sind verwundbar.

Sonnenstürme können Stromnetze beschädigen, die Telekommunikation lahmlegen und Satelliten und die damit verbundenen wichtigen Dienste bedrohen. Da wir gleichzeitig immer mehr Satelliten in die Umlaufbahn bringen, erhöhen wir auch das Risiko, zunehmend mehr Trümmerobjekte zu erzeugen. Dadurch erhöht sich die Möglichkeit von Kollisionen für aktuelle und zukünftige Missionen erheblich: Unser Erfolg im Weltraum könnte uns zum Verhängnis werden.

Der neue „Protect-Accelerator“ soll im Rahmen der Zukunftsvision der ESA die Robustheit der Technologien sicherstellen, von denen unsere moderne Welt abhängt. Durch die Erkennung von und Vorwarnung vor herannahenden Sonnenstürmen können wir unsere Infrastruktur im Weltraum und auf dem Boden schützen. Durch die Förderung der nachhaltigen Nutzung der Umlaufbahnen um die Erde als endliche und begrenzte Ressource können wir sicherstellen, dass die Möglichkeiten des Weltraums auch für künftige Generationen zugänglich bleiben.

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• Weltraummüll

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Quelle: Beyond Gravity Austria.

Wien, 15. März 2022 – Österreichs größter Weltraumzulieferer mit Sitz in Wien-Meidling tritt seit dieser Woche als Beyond Gravity auf. Am 1. Mai ändert sich auch rechtlich der Firmenname von RUAG Space zu Beyond Gravity Austria.

Österreichs größter Weltraumzulieferer hat seit dieser Woche mit Beyond Gravity einen neuen Markenauftritt. Am 1. Mai ändert sich der Firmenname rechtlich auf Beyond Gravity Austria (bislang RUAG Space). Das österreichische Weltraumtechnikunternehmen ist marktführend im Bereich der genauen Positionsbestimmung von Satelliten im Weltall. Fast alle Satelliten der europäischen Weltraumorganisation ESA werden von Thermalisolation des Unternehmens vor der extremen Hitze und Kälte im All von üblicherweise +/- 200 Grad Celsius geschützt. Und Mechanismen von Beyond Gravity richten präzise elektrische Satellitentriebwerke aus, die etwa bei Telekomsatellitenschwärmen im boomenden New Space-Markt verwendet werden.

Neue Markenidentität
Mit dem neuen Namen und der neuen Markenidentität möchte sich das Unternehmen, auf dem sich tiefgreifend verändernden Weltraummarkt prägnanter positionieren, um das umfassende Leistungs­angebot bei Kunden noch bekannter zu machen. Beyond Gravity Austria ist mit rund 230 Mitarbeitenden Teil des internationalen Weltraumzulieferers Beyond Gravity (vormals RUAG Space) mit Sitz in Zürich, Schweiz. Bei Beyond Gravity entwickeln und fertigen in insgesamt sechs Ländern (Schweiz, Schweden, Österreich, Deutschland, USA und Finnland) rund 1600 Mitarbeitende Produkte für Satelliten und Trägerraketen. Beyond Gravity ist der bevorzugte Lieferant von Strukturen für alle Arten von Trägerraketen und führend bei ausgewählten Satellitenprodukten und -konstellationen im New Space Bereich. 2021 erwirtschaftete das Unternehmen einen Umsatz von rund 319 Millionen Schweizer Franken. Mehr zu dem Jahresergebnis 2021 und dem Markenwechsel zu Beyond Gravity in dieser Medienmitteilung: RUAG International is back in the profit zone. The new „Beyond Gravity“ brand and space incubator sharpen their focus on the space business.

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• Beyond Gravity Austria

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Quelle: OHB SE, Bremen,

Bremen, 14.03.2022. Die CO2M-Mission, eine Schlüsselmission des europäischen Erdbeobachtungsprogramms Copernicus, hat den Preliminary Design Review (PDR) ihrer Satelliten erfolgreich abgeschlossen. Dieser Meilenstein bestätigt, dass das vorläufige Design der CO2M-Satelliten den Kundenanforderungen gerecht wird und die Mission in die nächsten Entwicklungsphasen (Phasen C/D) übergehen kann.

Der fortgeschrittene Stand des Satellitendesigns wurde durch die abgeschlossene Testkampagne des Strukturmodells und die großen Fortschritte beim Funktionsmodell des Satelliten bestätigt, wobei die ersten Closed-Loop-Tests erfolgreich abgeschlossen wurden.

Anspruchsvoller Zeitplan
Um den anspruchsvollen Zeitplan der CO2M-Mission einzuhalten, wird in der nun folgenden Projektphase mit der Herstellung der Hardware für die beiden Flugmodelle begonnen. Dazu zählt unter anderem die Struktur, also das Grundgerüst der CO2M-Satelliten. Der nächste wichtige Meilenstein, der sogenannte Critical Design Review (CDR), in dem das endgültige Design der Satelliten begutachtet und bestätigt wird, ist für das erste Quartal 2023 geplant.

„Mit dem erfolgreichen Abschluss des PDR der Satelliten nur ein Jahr nach dem SSRR haben wir gezeigt, dass wir das zu Beginn der Mission angesetzte hohe Tempo beibehalten können, um den Starttermin Ende 2025 einzuhalten“, sagt CO2M-Projektleiter Robert Hook.

Start Ende 2025
Die fast zwei Tonnen schweren CO2M-Satelliten sollen ab Ende 2025 gestartet werden, um Kohlenstoffdioxid- und Methanemissionen aus dem Weltraum hochgenau zu messen und erstmals zu ihren Quellen in einzelnen Ländern, Regionen und Ballungsräumen zurückzuverfolgen. Dadurch können die Ziele des Pariser Klimaabkommens besser überprüft und umgesetzt werden.

Das Copernicus-Programm wird von der Europäischen Union und der ESA finanziert.

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• OHB-System

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Quelle: Technische Universität München.

3. März 2022, Stefanie Reiffert, Technische Universität München. Seit Beginn des Weltraumzeitalters 1957 wurden laut der europäischen Weltraumorganisation ESA bereits 6100 Raketen ins All geschossen, diese brachten unter anderem 12.020 Satelliten in die Erdumlaufbahn. Mit der Zeit hat sich dadurch auch eine ungeheure Menge an Schrott im All angesammelt.
„Das sind einmal die alten Satelliten selbst, die nicht mehr funktionsfähig sind“, erklärt Christoph Bamann, der an der TUM Luft- und Raumfahrt studierte. „Oder Teile von Raketen, die so groß sein können wie ein Bus.“ Aber auch kleinere Gegenstände fliegen durchs All. So werden etwa sogenannte Jojo-Gewichte, die sich an Raketen befinden, gezielt weggesprengt, um die Drehung der Rakete zu verlangsamen. Kleinere Schrottteile entstehen aber auch durch Kollisionen oder Explosionen.

Auch kleinste Teilchen sind gefährlich
Die Schrott-Teile gefährden vor allem die funktionsfähigen Satelliten. Denn die Teilchen erreichen Relativgeschwindigkeiten von 10 Kilometern pro Sekunde. „Das bedeutet, auch wenn die Teilchen noch so klein sind, können sie bei einer Kollision eine Wucht haben wie ein Auto mit einer Geschwindigkeit von 100 Stundenkilometern“, so Bamann. Getroffene Satelliten werden zerstört. Gemeinsam mit Luisa Buinhas und Stefan Frey hat Bamann im August 2020 das Start-up Vyoma gegründet. Ihr Ziel: ein europäisches Warnsystem zu etablieren, um den Betreibern zu helfen, ihre Satelliten aus der Gefahrenzone zu navigieren.

„Wir beobachten den Satellitenschrott und berechnen dann voraus, wohin dieser fliegen wird“, erklärt Stefan Frey. Dazu will das Team eigene Satelliten nutzen, die mit optischen Kameras Bilder der Schrottteile aufnehmen. „Wir haben dann eine Sequenz von Bildern, die wir mit Informationen von früheren Aufnahmen kombinieren, und so können wir dann die Umlaufbahn der Schrottteile bestimmen.“ Ist die Umlaufbahn bekannt, kann auch die Geschwindigkeit der Teile bestimmt werden. „Da die Kräfte im erdnahen Weltraum bekannt sind, können wir auch abschätzen, wohin sie fliegen“, so Frey.

Das Problem wird immer größer
Zehn Satelliten in einer bestimmten Konfiguration ermöglichen eine permanente Beobachtung der Objekte im Weltraum. „Wir sehen so 90 Prozent aller gefährlicher Objekte mindestens ein bis zweimal pro Tag“, sagt Frey. Diese spezielle Ausrichtung der Satelliten sowie die Software, um aus den Bildern die Flugbahn der Objekte zu errechnen, haben die Gründerin und Gründer selbst entwickelt.

Neu ist die Idee zur Entwicklung eines kommerziellen Warnsystems vor Weltraumschrott natürlich nicht, erklärt Frey. Doch bisher war es für kleinere Unternehmen nicht finanzierbar. „Die Satelliten werden immer kleiner und die Kosten, einen Satelliten in die Umlaufbahn zu bringen sind gesunken“, erklärt Frey. „Deswegen ist es jetzt einfach erschwinglich geworden.“ Zeitgleich mit den Möglichkeiten wächst auch das Problem: Bereits jetzt müssen die Satellitenbetreiber pro Jahr und Satelliten mindestens ein Ausweichmanöver ausführen.

Erdbasierte Beobachtung
Auch jetzt werden Satellitenbetreiber bereits vor Kollisionen gewarnt. Ein Netzwerk von erdbasierten Radaranlagen und Teleskopen, die von den USA betrieben werden, katalogisieren Objekte mit einem Durchmesser von über zehn Zentimetern. Mit dem Unternehmen Vyoma möchten die Forscherinnen und Forscher ein weltallbasiertes Netzwerk aufbauen, das noch genauer ist und auch kleinere Teilchen erkennen kann. „Europa hat außerdem ein großes Interesse daran, in diesem Bereich eine gewisse Unabhängigkeit zu erlangen“, sagt Frey.

Aktuell arbeiten die Gründer an einer Plattform, die ein Netzwerk von erdbasierten Sensorstationen in Europa nutzt, um Daten zu erheben. Damit wollen sie Satellitenbetreibern verschiedene Dienstleistungen anbieten: Einmal können bestimmte Objekte, die dem Satelliten gefährlich werden können, genauer beobachtet werden. Aber auch der Satellit selbst kann, wenn etwa die Kommunikation gestört ist, lokalisiert werden. In etwa zwei Jahren will das Unternehmen seine eigenen Satelliten launchen.

Förderung durch die TUM
Das Start-up wurde durch die TUM Gründungsberatung unterstützt. Das Team erhielt außerdem die EXIST-Gründerförderung finanziert durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie sowie den Europäischen Sozialfond. Das Team nutzte vor der offiziellen Gründung des Starts-ups die Büros im TUM Incubator. Mentor Prof. Urs Hugentobler von der Professur für Satellitengeodäsie stand den Gründern außerdem mit seinem Expertenwissen zur Seite. Vyoma nimmt am aktuellen Programm des XPRENEUR Inkubators von UnternehmerTUM teil.

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• Weltraummüll

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Quelle: Max-Planck-Institut für Astronomie.

7. Februar 2022 – Das Papier wurde heute auf der Sitzung des wissenschaftlichen und technischen COPUOS-Unterausschusses zur Diskussion angenommen. Zum ersten Mal wurde der dunkle und stille Himmel als formeller Tagesordnungspunkt von den UN vorgelegt. Das Papier, das von Chile, Spanien und der Slowakei unterstützt wird, ermutigt die internationale Gemeinschaft, die weltweiten astronomischen Beobachtungsmöglichkeiten vor zerstörerischen und schädlichen künstlichen Störungen zu schützen.

Der Nachthimmel bietet dem glücklichen Betrachter eine reiche Sternenpracht, aber im Lauf der letzten Jahrzehnte hat sich ihre Qualität in Folge von wachsender bodenbasierter Lichtverschmutzung verschlechtert. Nun taucht eine neue Bedrohung auf: die große Anzahl von Satelliten, die in erdnahe Umlaufbahnen gebracht werden. Bis zu 100.000 Satelliten könnten in den kommenden zehn Jahren in diese Umlaufbahnen gelangen. Auch wenn sie für globale Kommunikationsnetzwerke wichtig sind, können diese Satelliten die Astronomie aufgrund ihrer bloßen Anzahl, ihrer Helligkeit am Himmel und ihrer allgegenwärtigen Funkstrahlung stören. Sie können insbesondere solche Messungen beeinträchtigen, die Beobachtungen in der Dämmerung erfordern, wie etwa die Suche nach erdbedrohenden Asteroiden.

In den 2030er Jahren könnten möglicherweise jederzeit mehr als 5000 Satelliten über einem typischen Observatorium in den mittleren Breiten nachweisbar sein. Das wird auf allen Weitfeld-Bildern, die in der Dämmerung aufgenommen wurden, erkennbar sein, außer auf denen, die mit den kleinsten optischen Teleskopen gemacht wurden. Große Satelliten-Konstellationen stellen auch eine Herausforderung für die Radioastronomie dar. Die schiere Anzahl neuer Satelliten wird zu Tausenden zusätzlicher Funksender führen, die die Messungen hochempfindlicher Radioteleskope beeinflussen. Es besteht ein eindeutiger Bedarf an besserer globaler Koordination, Richtlinien und Gesetzen zum Schutz des dunklen Himmels, aber auch für einen funkstillen Himmel.

Das Papier, das dem COPUOS-Unterausschuss präsentiert wurde, skizziert vier Hauptmaßnahmen gegen die Auswirkungen von Satelliten auf astronomische Observatorien: anerkennen, dass boden- und weltraumgestützte astronomische Forschung eine wesentliche Rolle bei der Erkundung des Weltalls spielen; die Aufmerksamkeit der Regierungen auf den Schaden lenken, der durch die unkontrollierte Ausdehnung von künstlichem Licht in der Nacht entsteht; unterstützen der Annahme einer ganzen Reihe freiwilliger Leitlinien zu bewährten Verfahren für die Betreiber von Satelliten-Konstellationen; sicherstellen, dass die „Auswirkungen von Satelliten-Konstellationen auf astronomische Einrichtungen“ auf die Agenda des wissenschaftlich-technischen Unterausschusses gesetzt werden, bis das Problem zufriedenstellend gelöst ist.

Das Papier wurde von der ESO, der Internationalen Astronomischen Union (IAU) und dem Square Kilometre Array Observatory (SKAO) gemeinsam unterzeichnet und wird auf der 59. Sitzung des COPUOUS Scientific and Technical Subcommittee diskutiert. Dieses wird internationalen Delegierten die Gelegenheit geben, mögliche zukünftige Maßnahmen zum Schutz des dunklen und stillen Nachthimmels zu verarbeiten, zu diskutieren und zu skizzieren. Die Diskussion ist ein zentraler Schritt, um internationale Gesetzgeber in globale Schutzmaßnahmen für die Astronomie einzubeziehen.

Ein internationaler Ansatz ist essentiell für den Schutz des dunklen und stillen Himmels. Gemeinsame Anstrengungen von Regierungen, Industrie und Astronomen sind erforderlich. Auch Privatpersonen, deren Zugang zum Himmel aus wichtigen kulturellen Gründen erhalten bleiben soll, können an der Kampagne mitwirken. Die ESO, ein ständiger Beobachter bei COPUOS, hat sich konsequent für politische Maßnahmen zum Schutz des dunklen und stillen Himmels eingesetzt.

„Es ist für die ESO von entscheidender Bedeutung, Mitglied von COPUOS zu sein, denn dort können wir uns bei politischen Entscheidungsträgern für die Astronomie einsetzen“, sagt Andrew Williams, ESO-Beauftragter für Außenbeziehungen, der die ESO bei COPUOS vertritt. „Mit der Aufnahme des dunklen und stillen Himmels als Tagesordnungspunkt, haben wir dieses Problem in den Vordergrund gerückt und sichergestellt, dass Regierungen weltweit die Bedürfnisse der astronomischen Gemeinschaft hören.“

Die Empfehlungen, die in dem Papier skizziert werden, stützen sich auf einen neuen Bericht von der Dark und Quiet Skies Working Group, einem internationalen Zusammenschluss unter der Leitung der IAU, an dem ESO-Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen sowie Politikexperten und -expertinnen beteiligt sind. Der Bericht untersucht, wie politische Maßnahmen umgesetzt werden können, um die Auswirkungen von Satelliten-Konstellationen auf die Astronomie zu verringern.

„Wir hoffen, dass der wissenschaftliche und technische COPUOS-Unterausschuss die vier vorgeschlagenen Maßnahmen annimmt“, sagt ESO-Generaldirektor Xavier Barcons. „Dies wird uns der gesetzlichen, globalen Änderung näherbringen, die nötig ist, um das Erbe unseres Nachthimmels zu bewahren.“

Mitteilung bei der ESO:
https://www.eso.org/public/germany/announcements/ann22001/

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• Lichtverschmutzung

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Quelle: ESA.

Die Organisation für Wirtschaftliche Zusammenarbeit und Entwicklung (OECD) hat kürzlich ihren ersten Bericht über die wirtschaftlichen Kosten von Weltraummüll veröffentlicht. Auf der Grundlage von Forschungsergebnissen aus zahlreichen Quellen, darunter Daten und Analysen des Space Debris Office der ESA, wird darin dargelegt, welche Gefahren vor uns liegen, wenn wir nicht handeln, und was getan werden kann, um unsere Zukunft im Weltraum zu sichern.

Hier fassen wir die wichtigsten Ergebnisse des Berichts zusammen und erläutern, wie die ESA durch ihr Programm für Weltraumsicherheit (Space Safety Programme) zur Lösung des Problems beiträgt.

Ein wachsendes Problem

„Die wirtschaftliche und gesellschaftliche Verwundbarkeit aufgrund von Gefahren aus dem Weltraum, insbesondere Weltraummüll, nimmt zu“. – Nachhaltigkeit im Weltraum: Die Ökonomie des Weltraummülls in der OECD-Perspektive, 2020.

Die institutionelle und kommerzielle Nutzung des Weltraums nimmt zu, und zwar mit steigender Geschwindigkeit. Die Zahl der Satelliten in der Umlaufbahn wird mit dem Start von „Mega-Konstellationen“ für Satelliten-Breitband, die teilweise Tausende von Satelliten umfassen, weiter zunehmen, und damit steigt das Risiko von Kollisionen und mehr Weltraummüll (Space Debris).

Schon eine einzige Kollision oder Explosion im Weltraum erzeugt Tausende von sich schnell bewegenden kleinen Trümmerteilen, die in der Lage sind, einen funktionierenden Satelliten zu beschädigen oder zu zerstören. Beispielsweise verdoppelte die Zerstörung des Satelliten FengYun-1C im Jahr 2007 die Zahl der Objekte in einer Höhe von etwa 800 km und führte zu einer 30%igen Zunahme der gesamten Trümmerpopulation zu diesem Zeitpunkt.

Weltraummüll ist teuer und wird noch teurer werden

Zu den Kosten des Weltraummülls stellt der Bericht fest, dass „Maßnahmen zum Schutz und zur Eindämmung des Weltraummülls für die Satellitenbetreiber bereits kostspielig sind, aber die Hauptrisiken und -kosten liegen in der Zukunft, wenn die Erzeugung von Weltraummüll außer Kontrolle gerät und bestimmte Umlaufbahnen für menschliche Aktivitäten unbrauchbar macht“

Der Schutz von Satelliten vor Weltraummüll ist kostspielig, angefangen bei Konstruktionsmaßnahmen, über die Notwendigkeit der Beobachtung und Nachverfolgung bis hin zur Außerbetriebnahme von operationellen Satelliten und sogar zum vollständigen Ersatz von Missionen.

Bei Satelliten in geostationärer Umlaufbahn belaufen sich diese Kosten nach Angaben der OECD auf schätzungsweise 5-10% der gesamten Missionskosten, was Hunderte von Millionen Dollar betragen könnte. In niedrigen Erdumlaufbahnen könnten die relativen Kosten pro Mission sogar mehr als 5-10% betragen.

Die Kosten der Untätigkeit wären jedoch weitaus höher. Genügend Objekte in der Umlaufbahn könnten letztlich zum „Kessler-Syndrom“ führen, bei dem sich Kollisionen kaskadenartig ausbreiten und zu immer mehr sich selbst erzeugenden Kollisionen führen, und zu dem, was die OECD als „einen ökologischen Wendepunkt, der bestimmte Umlaufbahnen unbrauchbar machen könnte“ beschreibt.

Volkswirtschaften und Gesellschaften sind zunehmend anfällig für die Auswirkungen von Weltraummüll

Die sozioökonomischen Auswirkungen des Kessler-Syndroms wären schwerwiegend. Wichtige Raumfahrtanwendungen wie Wettervorhersage, Klimaüberwachung, Geowissenschaften und weltraumgestützte Kommunikation könnten verloren gehen. Die Nichtverfügbarkeit bestimmter Umlaufbahnen hätte weitreichende und bedeutende Folgen. Dem Bericht zufolge würden dazu gehören:

• Einzigartige Anwendungen und Funktionalitäten könnten verloren gehen (z.B. Internet und Kommunikationsdienste)
• Menschenleben könnten indirekt beeinträchtigt werden
• Unterbrochene Zeitreihen für Geowissenschaften und Klimaforschung
• Erhöhtes Aufkommen und Druck auf andere Umlaufbahnen
• Gebremstes Wirtschaftswachstum und Verlangsamung der Investitionen in diesem Sektor

Konkret heißt es in dem Bericht, dass „bestimmte geographische Gebiete und soziale Gruppen unverhältnismäßig stark betroffen wären, insbesondere in ländlichen Gebieten mit begrenzter bestehender Bodeninfrastruktur und großer Abhängigkeit von der Weltrauminfrastruktur“.

Wir tun nicht genug

Dem Bericht zufolge gibt es „umfassende nationale und internationale Minderungsmaßnahmen, deren Einhaltung jedoch nicht ausreicht, um die orbitale Umgebung zu stabilisieren“.

Die aktuellen Richtlinien zur Abschwächung von Weltraummüll für Betreiber, die Satelliten auf erdnahen und geostationären Umlaufbahnen nutzen, umfassen u.a:

• Vermeidung der absichtlichen Erzeugung von Trümmerteilen (einschließlich Anti-Satellitentests)
• Minimierung des Potentials für unbeabsichtigte Explosionen
• eine 25-jährige Deorbit-Regel für Missionen im erdnahen Orbit
• Missionen in einer geostationären Umlaufbahn sollten am Ende ihrer Lebensdauer in eine höhere „Friedhofsumlaufbahn“ gebracht werden, so dass sie den funktionierenden Satelliten nicht in die Quere kommen.
• Kollisionsvermeidung sollte, wenn möglich, stattfinden, ebenso wie die Minimierung des Gefährdungsrisikos am Boden durch den Wiedereintritt von Satelliten

Wie im jüngsten Weltraummüll-Umweltbericht der ESA zusammengefasst wird, halten sich die meisten Betreiber von Satelliten in geostationärer Umlaufbahn an diese Richtlinien, aber weniger als 60% derer, die in erdnahen Umlaufbahnen fliegen, halten sich daran (und nur 20% in Umlaufbahnen über 650 km). Mehrere Länder haben im Laufe der Jahre auch Antisatellitentests durchgeführt.

Das ESA-Programm für Weltraumsicherheit – Europas Antwort

Das Space Debris Office widmet sich dem Schutz gegenwärtiger Raumfahrtmissionen und der Sicherung einer nachhaltigen Zukunft der Raumfahrt. Jeden Tag überwachen und bewerten die Teams des Satellitenkontrollzentrums der ESA, dem ESOC in Darmstadt, die Wahrscheinlichkeit potenzieller Kollisionen im Orbit und begleiten die Flugingenieure bei der sicheren Durchführung ihrer Missionen.

Da immer mehr Satelliten in die Umlaufbahn gebracht werden, werden die derzeitigen „manuellen“ Methoden zur Vermeidung von Kollisionen im Weltraum und der Entstehung von Weltraummüll nicht ausreichen. Daher entwickelt die ESA im Rahmen des Programms für Weltraumsicherheit  (Space Safety Programme) Technologien zur „automatischen Kollisionsvermeidung„, die den Prozess der Kollisionsvermeidung effizienter machen werden.

Durch die Bewertung des Risikos und der Wahrscheinlichkeit von Kollisionen im Weltraum wird eine Software die Entscheidungsfindung darüber, ob ein Manöver erforderlich ist, verbessern und möglicherweise sogar Befehle an gefährdete Satelliten senden, aus dem Weg zu gehen.

Aber was ist mit dem Schrott, der sich bereits im Orbit befindet? Als Weltpremiere hat das Programm für Weltraumsicherheit eine Mission in Auftrag gegeben, die ein bestimmtes Objekt aus der Umlaufbahn entfernen soll.

Die Mission ClearSpace-1 nimmt eine Vespa-Oberstufe (Vega Secondary Payload Adapter) ins Visier, die nach dem zweiten Flug der ESA-Trägerrakete Vega im Jahr 2013 im Orbit verblieben ist.

Mit einer Masse von 100 kg hat Vespa die Größe eines Kleinsatelliten und ihre relativ einfache Form und robuste Konstruktion machen sie zu einem geeigneten ersten Ziel. Mit diesem ersten Schritt wird ein kommerzieller Dienst eingerichtet, der auch größere, anspruchsvollere „Einfang-Aktionen“ durchführen kann, zu denen irgendwann auch der Einfang von mehreren Objekten gehören wird.

Kollisionsvermeidung und Trümmerbeseitigung sind von entscheidender Bedeutung, um die Menge an Objekten im Weltraum zu reduzieren, aber die Einhaltung der oben beschriebenen Richtlinien zur Trümmerreduzierung hat den größten Einfluss auf unsere Weltraumumgebung. Das Space Debris Office überwacht die Einhaltung weltweit und arbeitet zusammen mit dem Clean Space Office der ESA daran, die globale Einhaltung durch operative und technologische Fortschritte zu verbessern.

Weitere Informationen im OECD-Bericht und auf der Website der ESA zum Weltraummüll.

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Quelle: ESO.

Astronomen haben kürzlich Bedenken über die Auswirkungen von Satelliten-Megakonstellationen auf die wissenschaftliche Forschung geäußert. Um die Auswirkungen, die diese Konstellationen auf astronomische Beobachtungen haben könnten, besser zu verstehen, hat die ESO eine wissenschaftliche Studie über ihre Auswirkungen in Auftrag gegeben, die sich auf Beobachtungen mit ESO-Teleskopen im sichtbaren und infraroten Bereich konzentriert, aber auch andere Observatorien in Betracht zieht. Die Studie, die insgesamt 18 repräsentative Satellitenkonstellationen berücksichtigt, die von SpaceX, Amazon, OneWeb und anderen entwickelt werden, zusammen über 26 Tausend Satelliten [1], wurde jetzt zur Veröffentlichung in Astronomy & Astrophysics angenommen.

Die Studie kommt zu dem Ergebnis, dass große Teleskope wie das Very Large Telescope (VLT) der ESO und das kommende Extremely Large Telescope (ELT) der ESO von den in der Entwicklung befindlichen Konstellationen „mäßig beeinflusst“ werden. Der Effekt ist bei Langzeitbelichtungen (von etwa 1.000 s) stärker ausgeprägt, von denen bis zu 3% in der Dämmerung, der Zeit zwischen Morgengrauen und Sonnenaufgang und zwischen Sonnenuntergang und Abenddämmerung, zunichte gemacht werden könnten. Kürzere Belichtungen wären weniger stark betroffen, wobei weniger als 0,5% der Beobachtungen dieser Art beeinträchtigt würden. Beobachtungen zu anderen Zeiten während der Nacht wären ebenfalls weniger gefährdet, da sich die Satelliten im Schatten der Erde befinden und daher nicht beleuchtet werden. Je nach wissenschaftlichem Kontext könnten die Auswirkungen durch Änderungen der Betriebszeiten der ESO-Teleskope gemildert werden, obwohl diese Änderungen mit Kosten verbunden sind [2]. Auf Seiten der Industrie wäre ein wirksamer Schritt zur Abschwächung der Auswirkungen eine Verdunkelung der Satelliten.

Die Studie kommt auch zu dem Schluss, dass der größte Einfluss auf Durchmusterungen von großen Feldern, insbesondere mit großen Teleskopen, erfolgen würde. Beispielsweise wären etwa 30% bis 50% der Aufnahmen mit dem Vera-C.-Rubin-Observatorium der US National Science Foundation (keine Einrichtung der ESO) „stark beeinträchtigt“, je nach Jahreszeit, Nachtzeit und den vereinfachenden Annahmen der Studie. Maßnahmen, die an den Teleskopen der ESO angewendet werden könnten, würden bei diesem Observatorium nicht funktionieren, obwohl andere Strategien aktiv erforscht werden. Weitere Studien sind erforderlich, um die wissenschaftlichen Auswirkungen dieses Verlusts an Beobachtungsdaten und die Komplexität ihrer Analyse vollständig zu verstehen. Großfeld-Durchmusterungsteleskope wie das Rubin-Observatorium können große Teile des Himmels schnell abtasten, wodurch sie unerlässlich sind, um kurzlebige Phänomene wie Supernovae oder potenziell gefährliche Asteroiden zu entdecken. Aufgrund ihrer einzigartigen Fähigkeit, sehr große Datensätze zu erzeugen und Beobachtungsobjekte für viele andere Observatorien zu finden, haben die astronomischen Gemeinschaften und Förderungseinrichtungen in Europa und anderswo Durchmusterungsteleskope als eine der wichtigsten Prioritäten für zukünftige Entwicklungen in der Astronomie eingestuft.

Sowohl Berufs- als auch Amateurastronomen haben auch Bedenken darüber geäußert, wie sich Satelliten-Megakonstellationen auf die unverfälschte Sicht auf den Nachthimmel auswirken könnten. Die Studie zeigt, dass sich jederzeit etwa 1.600 Satelliten der Konstellationen über dem Horizont eines Observatoriums in mittleren Breitengraden befinden werden, von denen die meisten allerdings tief am Himmel stehen werden – innerhalb von 30° über dem Horizont. Oberhalb dieser Grenze – dem Teil des Himmels, in dem die meisten astronomischen Beobachtungen stattfinden – werden sich zu jeder Zeit etwa 250 Satelliten der Konstellationen befinden. Während sie alle bei Sonnenuntergang und Sonnenaufgang von der Sonne beleuchtet werden, geraten sie gegen Mitte der Nacht immer mehr in den Erdschatten. Die ESO-Studie setzt für alle diese Satelliten eine Helligkeit voraus. Mit dieser Annahme könnten bis zu 100 Satelliten hell genug sein, um in der Dämmerung mit dem bloßen Auge sichtbar zu sein, wobei sich etwa 10 davon höher als 30° über dem Horizont befinden würden. All diese Zahlen sinken mit zunehmender Dunkelheit und dem Eintauchen der Satelliten in den Erdschatten. Insgesamt würden diese neuen Satellitenkonstellationen die Anzahl der mit dem bloßen Auge am Nachthimmel sichtbaren Satelliten oberhalb von 30° grob verdoppeln [3].

In diesen Zahlen sind die unmittelbar nach dem Start sichtbaren Satellitenzüge nicht enthalten. Obwohl sie spektakulär und hell sind, sind sie kurzlebig und nur kurz nach Sonnenuntergang oder vor Sonnenaufgang und – zu einem bestimmten Zeitpunkt – nur von einem sehr begrenzten Gebiet auf der Erde aus sichtbar.

Die ESO-Studie verwendet Vereinfachungen und Annahmen, um konservative Schätzungen der Auswirkungen zu erhalten, die in der Realität kleiner sein können als in der Studie berechnet. Um die tatsächlichen Auswirkungen genauer zu quantifizieren, sind anspruchsvollere Modellierungen erforderlich. Während der Schwerpunkt auf den ESO-Teleskopen liegt, gelten die Ergebnisse für ähnliche Nicht-ESO-Teleskope, die auch im Sichtbaren und im Infrarot arbeiten, mit ähnlicher Instrumentierung und wissenschaftlichen Fällen.

Die Satellitenkonstellationen werden auch Auswirkungen auf Radio-, Millimeter- und Submillimeter-Observatorien haben, darunter das Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array (ALMA) und das Atacama Pathfinder Experiment (APEX). Diese Auswirkungen werden in weiteren Studien berücksichtigt werden.

Die ESO ergreift zusammen mit anderen Observatorien, der Internationalen Astronomischen Union (IAU), der American Astronomical Society (AAS), der Royal Astronomical Society (RAS) des Vereinigten Königreichs und anderen Gesellschaften Maßnahmen, um das Bewusstsein für dieses Thema in globalen Foren wie dem Ausschuss der Vereinten Nationen für die friedliche Nutzung des Weltraums (COPUOS) und dem Europäischen Ausschuss für Radioastronomie-Frequenzen (CRAF) zu schärfen. Dies geschieht, während mit den Raumfahrtunternehmen praktische Lösungen erforscht werden, die die umfangreichen Investitionen in hochmoderne bodengestützte Astronomieeinrichtungen sichern können. Die ESO unterstützt die Entwicklung von Regulierungsrahmen, die letztlich die harmonische Koexistenz von vielversprechenden technologischen Fortschritten in einer niedrigen Erdumlaufbahn mit den Bedingungen gewährleisten, die es der Menschheit ermöglichen, ihre Beobachtung und ihr Verständnis des Universums fortzusetzen.

Endnoten

[1] Viele der Parameter, die Satellitenkonstellationen charakterisieren, einschließlich der Gesamtzahl der Satelliten, ändern sich häufig. Die Studie geht davon aus, dass insgesamt 26.000 Satelliten die Erde umkreisen werden. Diese Zahl könnte jedoch höher sein.

[2] Beispiele für Maßnahmen zur Abschwächung der Folgen sind: Berechnung der Position der Satelliten, um zu vermeiden, dass die Beobachtung an der Stelle erfolgt, an der ein Satellit vorbeifliegt; Schließen des Teleskopverschlusses genau dann, wenn ein Satellit das Sichtfeld durchquert; und Beschränkung der Beobachtungen auf Bereiche des Himmels, die im Erdschatten liegen, wo die Satelliten nicht von der Sonne beleuchtet werden. Diese Methoden sind jedoch nicht für alle wissenschaftlichen Fälle geeignet.

[3] Es wird geschätzt, dass derzeit etwa 34.000 Objekte mit einer Größe von mehr als 10 cm die Erde umkreisen. Davon sind etwa 5.500 Satelliten, darunter etwa 2.300 funktionsfähige. Der Rest ist Weltraummüll, einschließlich Raketenoberstufen und Satellitenstartadapter. Etwa 2.000 dieser Objekte befinden sich zu jedem Zeitpunkt an einem beliebigen Ort über dem Horizont. Während der Dämmerung werden etwa 5-10 von ihnen von der Sonne beleuchtet und sind hell genug, um mit dem bloßen Auge gesehen zu werden.

Weitere Informationen

Die Studie „On the impact of Satellite Constellations on Astronomical Observations with ESO Telescopes in the Visible and Infrared Domains“ von O. Hainaut und A. Williams wird in Astronomy and Astrophysics erscheinen und ist hier und auf arXiv verfügbar.

Links

• Wissenschaftlicher Artikel
• ESO-Mitteilung „Satellitenkonstellationen und ihr Einfluss auf die Astronomie“
• IAU-Pressemitteilung „Understanding the Impact of Satellite Constellations on Astronomy“
• AAS-Mitteilung“AAS Works to Mitigate Impact of Satellite Constellations on Ground-Based Observing“
• Rubin Observatory Legacy Survey of Space and Time (LSST) „Impact on Optical Astronomy of LEO Satellite Constellations“

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• Beeinträchtigung erdgebundener Astronomie

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Quelle: Deutsches Zentrum für Satelliten-Kommunikation e.V..

Backnang, 23. Oktober 2019: Der stetig wachsende Bedarf an höheren Datenraten erfordert innovative Technologieentwicklungen und die Erschließung neuer Frequenzbereiche, um global verfügbares Breitbandinternet bereitstellen zu können.

Im Rahmen von Förderprojekten des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt entwickelten Forschende der Universität Stuttgart eine leistungsfähige Technologieplattform für die Erschließung des Frequenzspektrums im sogenannten E-Band bei 71-86 GHz. Rekordübertragungen im terrestrischen Richtfunk und eine erstmalige Gigabit-Datenübertragung von einem Flugzeug zur Bodenstation machen im nächsten Schritt eine erste Überprüfung dieser Technologie unter Weltraumbedingungen sinnvoll.

An diesem Punkt setzt das Forschungsprojekt EIVE mit einer weltweit ersten In-Orbit-Verifikation einer Kommunikationsstrecke im E-Band an. Innerhalb dieses Vorhabens ist geplant, einen breitbandigen Daten-Downlink im bisher ungenutzten Frequenzbereich 71-76 GHz von einem Nanosatelliten zu einer Bodenstation zu senden. Detaillierte Pegelplanrechnungen zeigen die Machbarkeit eines Daten-Downlinks beim Überflug im niederen polaren Erdorbit mit einer vollen Nutzbandbreite von 5 GHz und unter Einbeziehung realistischer Antennenabmessungen und Verfügbarkeiten.

Die Partner des EIVE-Projektverbunds sind aufgrund ihrer Kompetenzen und der geleisteten Vorarbeiten hervorragend für die Umsetzung dieses Projektvorhabens qualifiziert.

Der EIVE-Projektverbund wird vom Institut für Robuste Leistungshalbleitersysteme (ILH) der Universität Stuttgart geleitet und setzt sich zusammen aus dem Institut für Raumfahrtsysteme (IRS) der Universität Stuttgart, dem Fraunhofer Institut für Angewandte Festkörperphysik (IAF), der Radiometer Physics GmbH sowie der Tesat-Spacecom GmbH.

Außerdem wird das Deutsche Zentrum für Satelliten-Kommunikation e.V. (DeSK) mit Sitz in Backnang das Projekt im Bereich der Öffentlichkeitsarbeit unterstützen.

Mit dem geplanten Daten-Downlink von einer Kleinsatelliten-Plattform zu der Bodenstation an der Universität Stuttgart soll die Machbarkeit breitbandiger Datenlinks in einem für die Satellitenkommunikation neuen Frequenzbereich in einer In-Orbit Verifikation demonstriert werden.

Darüber hinaus sollen mit den geplanten Satelliten Nutzlastanwendungen und Dienste der Erdbeobachtung adressiert werden, die zukünftig in zunehmendem Maße von Nanosatelliten im niedrigen Erdorbit übernommen werden.

Weltumspannende Satellitennetzwerke, die mittels innovativer Technologien nahtlos in terrestrische Glasfaser- und Funknetzwerke eingebunden werden, können global verfügbares Breitbandinternet bereitstellen und datenaufwendige Dienste im Internet der Dinge (Internet of Things, IoT) sicherstellen.

Weiterführende Informationen finden Sie unter Projekt EIVE.

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.

Institut für Robuste Leistungshalbleitersysteme (ILH) der Universität Stuttgart
Seit seiner Gründung im Jahr 2013 arbeiten Wissenschaftler am ILH der Universität Stuttgart an Innovationen im Bereich mikroelektronischer Schaltungen und Systeme für Anwendungen der Leistungselektronik und der Hochfrequenzelektronik. Die Forschungsschwerpunkte der aktuell 15 wissenschaftlichen Mitarbeiter und zahlreicher Studierender am ILH liegen auf dem Einsatz moderner Halbleitertechnologien in leistungsfähigen Transceivern für die hochbitratige Funkkommunikation und in kompakten Spannungswandlern für die Elektromobilität und die Energiewende.

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Quelle: OHB.

Bremen, 28. Juni 2019. Heute Nachmittag weihte Marco Fuchs, der Vorstandsvorsitzende des Raumfahrt- und Technologiekonzerns OHB, unter Anwesenheit von rund 1.500 Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern sowie deren Familien, die neuen Reinraum-, Lager- und Laborflächen der Bremer Firmenzentrale ein. Insgesamt entstanden rund 700 Quadratmeter Reinraum- und 1.350 Quadratmeter Laborfläche. Nach dem offiziellen Teil lud die Unternehmensführung die Belegschaft und deren Familien zum Sommerfest auf dem Firmengelände an der Universitätsallee ein.
Am Standort Bremen werden bis zum Jahr 2020 insgesamt rund 20 Mio. Euro investiert. Aus dem Investitionspaket sind rund sechs Millionen Euro in die Gestaltung der neuen Räumlichkeiten und die Aufwertung der Gebäude am Standort geflossen.

„Wir haben den traditionellen Teil des OHB-Geländes aufgearbeitet, nun ist auch dieser vollends im Zeitalter der Satellitenfertigung angekommen“, freute sich Marco Fuchs in seiner Eröffnungsrede. Auf den etwa 1.350 Quadratmetern Laborfläche befinden sich unter anderem das neue „Satelliten-Testzentrum“ im Tiefgeschoss von „Gebäude 2“ und das Labor der Abteilung „Life Sciences“.

Belegschaft als Namensgeber
Einer der neuen Reinräume wurde auf den Namen „Mikroba“ getauft, nach der gleichnamigen Fallkapsel, mit der sich OHB, noch als kleine Garagenfirma, 1985 Schritt für Schritt in Richtung Raumfahrt bewegte. Aus dem damaligen 5-Mann-Betrieb entwickelte sich in knapp 40 Jahren ein Konzern mit rund 2.800 Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern. Davon wurden die gut 1.000 Kolleginnen und Kollegen am Bremer Standort in einem Wettbewerb aufgerufen, Namensideen für die zweite ISO-8-Halle einzubringen. Eine Jury wählte aus zahlreichen Einsendungen den Namen „Copernicus“ aus, nach der gleichnamigen Erdbeobachtungsmission der Europäischen Weltraumorganisation, an der OHB mit fünf Machbarkeitsstudien beteiligt ist. Das Besondere: Mikroba und Copernicus verfügen über bodentiefe Fenster. So kann den Kolleginnen und Kollegen von außen bei der Arbeit zugesehen werden. In der dritten Halle werden die Kabelbäume für Satelliten gefertigt, die so genannte Harness.

Der Standortausbau geht weiter
Kernstück des Investitionspakets ist jedoch eine neue Reinraumhalle mit dem Namen „Plato“ in unmittelbarer Nähe der Firmenzentrale am Technologiepark Universität, die sich derzeit im Bau befindet. Die Halle wird über mehrere Etagen verfügen, auf denen Integrationsflächen und Büros auf rund 1.500 Quadratmetern untergebracht werden. Der neue Reinraum wird konzernweit der größte Reinraum seiner Klasse sein und soll im Frühjahr 2020 fertiggestellt werden.

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