Quelle: OHB SE 17. August 2024.

Vandenberg / Kista / Bremen, 17. August 2024. Erfolgreicher Lift-Off für den Arctic Weather Satellite (AWS): Der neue Wettersatellit startete mit einer Falcon-9-Rakete von der Vandenberg Space Force Base in Kalifornien, USA. Kurze Zeit später sendete er sein erstes Signal aus dem All. OHB Schweden, ein Tochterunternehmen des Raumfahrtkonzerns OHB SE, hat den Satelliten im Auftrag der Europäischen Raumfahrtorganisation ESA entwickelt und gebaut. Das Besondere: Von der Auftragsvergabe bis zum Start vergingen nur drei Jahre. Ganz bewusst wurde der New Space-Ansatz gewählt, mit dem neue Konzepte kostengünstig und zügig erprobt werden sollen.

„Mit dem Start dieses Satelliten jetzt die Basis für eine potenzielle große Konstellation zu legen, die es der Wissenschaft ermöglicht, die Arktis besser zu beobachten und damit auch wichtige Daten im Kampf gegen den Klimawandel zu erheben, freut mich sehr. Zudem zeigt diese Mission sehr deutlich, wie gut der New Space-Ansatz funktioniert. OHB Schweden hat in kürzester Zeit unter hoher Zeit- und Kostentreue einen Satelliten entwickelt, der in der Erdbeobachtung einen neuen Maßstab setzt. Wir stehen mit unseren Teams und unseren Partner bereit für weitere Kleinsatelliten dieser Art“, sagte OHB-Chef Marco Fuchs nach dem erfolgreichen Start.

Wetterprognosen und Klimamodelle verbessern
Der Arctic Weather Satellite ist ein Kleinsatellit, 125 Kilo leicht und nur so groß wie eine Geschirrspülmaschine. In 590 Kilometern Höhe kreist er auf einer polaren Umlaufbahn und misst Temperatur und Feuchtigkeit in der Atmosphäre. Dafür nutzt er ein 19-kanaliges, spurüberlappendes Mikrowellenradiometer. Auch bei dichten Wolken, Sturm und Regen sammelt ein rotierender Spiegel die Daten aus der Atmosphäre für den empfindlichen Mikrowellensensor. Mit diesen hochauflösenden Profilen können Meteorolog:innen künftig bessere und vor allem aktuellere Wettervorhersagen erstellen. Zudem werden die Daten dringend gebraucht, um die globalen Klimamodelle zu verbessern, denn die Polargebiete spielen eine Schlüsselrolle im weltweiten Klimageschehen.

Daten aus der Arktis fehlen
Bisher ist die Satellitenabdeckung in der Arktis unzureichend. Die großen europäischen Wettersatelliten (Meteosat) sind im geostationären Orbit auf 36.000 Kilometern positioniert und kreisen über dem Äquator mit der Erde mit, haben also permanent eine halbe Erdscheibe im Blick. Gebiete in den höheren Breitengraden, also nahe unserer Pole, können sie nicht erfassen. Andere Wettersatelliten, z.B. das europäische MetOp-Programm sowie dessen US-amerikanisches Pendant NOAA Joint Polar Satellite System, sind zwar unterwegs in einer erdnahen Umlaufbahn und fliegen auch über die polaren Regionen, ihre Daten reichen aber nicht aus.

Der jetzt gestartete Arctic Weather Satellite und die auf seiner Basis geplante große Konstellation mit Namen EPS Sterna (EUMETSAT Polar System – Sterna) soll die bestehenden Systeme ergänzen, sodass konstant ein Strom von Daten über Temperatur und Luftfeuchtigkeit aus der Arktis zur Verfügung steht. Extrem kurzfristige Wettervorhersagen, sogenanntes Nowcasting, soll dann möglich sein. Das ist wichtig, weil eine verbesserte Wetterprognose für die Polarregionen auch zu einer Verbesserung der globalen Wetterberichte führt. EPS Sterna würde aus drei Generationen von je sechs Kleinsatelliten bestehen und wird von der Europäischen Weltraumorganisation ESA im Auftrag der Europäischen Organisation für die Nutzung Meteorlogischer Satelliten (EUMETSAT) entwickelt.

Bereit für das New Space-Zeitalter
Der Anfang für diese Konstellation ist mit dem erfolgreichen Start des ersten Arktischen Wettersatelliten gemacht und der Jubel war heute in Schweden besonders groß. Benoit Mathieu, CEO von OHB Schweden, sagte: „Die Tatsache, dass unser Satellit jetzt im Weltraum ist und bald Wetterdaten über der Arktis sammeln wird, macht uns stolz. Dies war eine großartige Teamleistung, und ich möchte dem Team von OHB Sweden und allen Partnern für die gute Zusammenarbeit und der ESA für das Vertrauen in unsere Technologie danken. Der Arktische Wettersatellit ist bereits die dritte Mission, die auf unserer Innosat-Plattform basiert. Der Erfolg dieses Projekts ist der beste Beweis für unsere Fähigkeit, in kurzer Zeit einen leistungsfähigen und kostengünstigen Kleinsatelliten zu entwickeln. Wir sind bereit für das neue Raumfahrtzeitalter.“

Starkes Industriekonsortium
OHB Schweden leitet bei der Arctic Weather Satellite-Mission das Industriekonsortium, zu dem auch Omnisys in Schweden als Generalunternehmer für das Mikrowellenradiometer sowie Thales Alenia Space in Frankreich als Generalunternehmer für das Bodensegment gehören. Insgesamt umfasst das Industrieteam 31 Unternehmen, darunter 14 kleine und mittelständische Unternehmen aus zwölf ESA-Mitgliedsstaaten. Auch Deutschland ist stark durch KMU vertreten, die wichtige Hardware für die Instrumenten- und die Satellitenplattform beigesteuert haben.

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• Transporter-11 auf Falcon-9

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Quelle: DLR 17. August 2024.

17. August 2024 – Der Erdbeobachtungssatellit „Arctic Weather Satellite“ (AWS) ist am 16. August 2024 um 11:56 Uhr (20:56 Uhr MEZ) mit einer Falcon-9-Rakete von der Vandenberg Space Force Base in Kalifornien gestartet. Der Erstkontakt erfolgte um 3:06 Uhr MEZ.

Der Kleinsatellit mit nur 150 Kilogramm Gesamtmasse startet damit seinen einjährigen Betrieb. Mit einem passiven Mikrowellenradiometer misst er Temperatur- und Feuchteprofile der Arktis, einer Region, in der es bislang an Daten für genaue kurzfristige Wettervorhersagen fehlte.

Die Daten von AWS werden die kurz- und mittelfristige Wettervorhersage in den nördlichen Polarregionen wesentlich verbessern. Das arktische Wetter ist ein wesentlicher Einflussfaktor für das globale Wetter, daher werden die Daten auch zu einer deutlichen Verbesserung der globalen Wettervorhersage beitragen.

In Deutschland und Europa besteht ein großes Interesse an einer Nutzung der Daten, da eine verbesserte Vorhersage in der Polregion auch zu einer deutlichen Verbesserung der Wettervorhersagen auf dem europäischen Kontinent führt. Dies gilt insbesondere für ausgedehnte Hitze- und Kälteperioden.

AWS dient dabei als Demonstrator für die geplante Satellitenkonstellation „EPS Sterna“. Sie soll von der Europäischen Weltraumorganisation ESA im Auftrag der Europäischen Organisation für die Nutzung Meteorologischer Satelliten (EUMETSAT) gebaut werden. EPS Sterna wird aus drei Generationen von sechs Kleinsatelliten in drei Erdumlaufbahnen bestehen, die langfristig genaue Wetterdaten der Polarregionen liefern werden. Die Konstellation wird eine wichtige Ergänzung von Messdaten der bestehenden Satellitensysteme MetOp-SG von EUMETSAT und JPSS der US-amerikanischen National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) sein.

AWS ist dabei Demonstrator für die Funktionsfähigkeit des Satelliten und seiner Instrumente sowie für den Nutzen des kosten- und zeiteffizienten „New-Space“-Ansatzes.

Mit deutscher Technik schnell, kostengünstig und zukunftssicher
Bei der Entwicklung von AWS wurden im Sinne des „New-Space“-Ansatzes gänzlich neue Wege begangen, um kosteneffizient und mit hoher Zeitplantreue zum Ergebnis zu kommen. Dazu wurden insbesondere die technischen Anforderungen und die Prüfprozeduren wesentlich vereinfacht. Von der Erteilung des Auftrags durch die ESA an den Hauptauftragnehmer OHB Schweden bis zur Fertigstellung des Satelliten vergingen dadurch nur 36 Monate. Die Kostentreue war dabei bemerkenswert hoch.

Dr. Walther Pelzer, DLR-Vorstand und Generaldirektor der Deutschen Raumfahrtagentur im DLR, betont die Bedeutung für die deutsche Wirtschaft und Forschungslandschaft: „Ich freue mich sehr, dass wir mit AWS Deutschland als Raumfahrtstandort stärken können. Deutsche Forschungseinrichtungen und mittelständische Raumfahrtunternehmen sind stark an der Entwicklung des Satelliten beteiligt. Bei der geplanten Produktion von insgesamt 20 Satelliten im Rahmen des Programms ‚EPS Sterna‘ werden sich langfristig zahlreiche Aufträge für den deutschen Mittelstand ergeben.“

Deutschland ist über die Europäische Weltraumorganisation ESA mit ungefähr 18 Prozent an den Kosten für AWS beteiligt, die aus Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) stammen. Die geplante Konstellation EPS Sterna wird über EUMETSAT betrieben und durch das Bundesministerium für Digitales und Verkehr (BMDV) finanziert werden.

„Es ist der ESA gelungen, in kürzester Zeit ein Proto-Flugmodell des AWS zu entwickeln, um dessen operationelle Einsatzbereitschaft in Vorbereitung auf ein mögliches, zukünftiges EUMETSAT-Programm zu demonstrieren. Hier zeigt sich wie mit Hilfe von New Space Ansätzen erfolgreich und effizient Satelliten entwickelt und gebaut werden können. Genau dieses Innovationsökosystem wollen wir mit unserer Raumfahrtstrategie vorantreiben“, sagt Dr. Anna Christmann, Koordinatorin der Bundesregierung für die Deutsche Luft- und Raumfahrt.

Stefan Schnorr, Staatssekretär im Bundesministerium für Digitales und Verkehr (BMDV), ergänzt: „Mit dem neuen Erdbeobachtungssatelliten erhalten wir so detailreiche Einblicke wie niemals zuvor in die klimatischen Entwicklungen in der Arktis – einer Region, die maßgeblich vom Klimawandel betroffen ist. AWS steht für Spitzentechnologie, die Maßstäbe setzt. Der neue Satellit wird dazu beitragen, die Wettervorhersagen in Deutschland und Europa weiter zu verbessern.“

Die Deutsche Raumfahrtagentur im DLR koordiniert die deutschen ESA-Beiträge.

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• Transporter-11 auf Falcon-9

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Quelle: Fraunhofer-Institut für Kurzzeitdynamik, Ernst-Mach-Institut, EMI, 16. August 2024.

16. August 2024 – Forschende am Freiburger Fraunhofer-Institut für Kurzzeitdynamik EMI haben den kleinen Satelliten federführend entwickelt. Sie werden die rund dreijährige Mission betreuen. Förderer des Forschungsprojektes ist das Bundesamt für Ausrüstung, Informationstechnik und Nutzung der Bundeswehr (BAAINBw).

»Für Fraunhofer ist ERNST ein großer Meilenstein in der Raumfahrtforschung. Mit ihm können wir verschiedene eigene Innovationen im Weltraum testen und wertvolle Erkenntnisse für weitere Projekte sammeln. Mit an Bord ist unter anderem eine leistungsstarke Infrarot-Kamera, die die Wärmeabstrahlung von startenden Raketen erfassen kann«, erläutert Prof. Dr. Frank Schäfer, Leiter des Geschäftsfeldes Raumfahrt am Fraunhofer-Institut für Kurzzeitdynamik EMI. »Raketen frühzeitig erkennen zu können, ist für die Sicherheit der Bundesrepublik wichtig«, fügt er hinzu.

Dabei ist ERNST kein operationelles System und auch nicht vergleichbar mit aktiven operationellen Bundeswehrsatelliten. ERNST ist ein Technologiedemonstrator.

Große Technologien auf kleinem Raum
Trotz großer Forschungsaufgaben ist ERNST ein Winzling. Er ist klein wie ein Schuhkarton, verfügt jedoch über zahlreiche technologische Innovationen. Für seine Hauptaufgabe ist er mit einer hochempfindlichen Infrarotkamera ausgestattet. Sie muss auf minus 160 Grad Celsius gekühlt werden, um optimale Bilder zu liefern. Außerdem sind eine optische Kamera zur Erdbeobachtung im sichtbaren Spektralbereich und ein vom Fraunhofer INT aus Euskirchen entwickelter Strahlungsdetektor an Bord. Der Detektor misst hochenergetische Weltraumstrahlung und hilft damit, deren Einfluss auf die Elektronik von Kleinsatelliten zu untersuchen. Weitere neue Technologien sind die 3D-gedruckte Halterung für die Kamerakomponenten aus Metall, eine Datenverarbeitungseinheit, auf der Satellitenaufnahmen auch mit künstlicher Intelligenz ausgewertet werden können und ein entfaltbares Bremssegel. Das Segel sorgt dafür, dass ERNST am Ende seiner Mission schneller in die Atmosphäre eintritt und dort verglüht. So wird Weltraumschrott vermieden und der Orbit nachhaltig genutzt.

Die Satellitenplattform könnte sowohl für militärische als auch für zivile Forschungsaufgaben wertvolle Ergebnisse liefern. »Denkbar ist beispielsweise, dass wir ERNST in Zukunft auch nutzen, um Waldbrände frühzeitig zu erkennen«, so Schäfer.

ERNST ist der erste Kleinsatellit der Fraunhofer-Gesellschaft. Entwickelt wurde er unter Federführung des Fraunhofer-Instituts für Kurzzeitdynamik EMI in Freiburg. Beteiligt waren das Fraunhofer-Institut für Naturwissenschaftlich-Technische Trendanalysen INT und das Fraunhofer-Institut für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung IOSB.

Bisher ist Deutschland auf dem globalen Markt für Satelliten kaum vertreten: Im vergangenen Jahr kamen nur fünf von über 2500 gestarteten Satelliten aus Deutschland. Der überwiegende Anteil der Satelliten fällt in die Größenklasse der Kleinsatelliten. Die in Freiburg entwickelte Satellitenplattform hilft somit auch deutschen Unternehmen, ihre Technologien und Sensoren ins All zu bringen.

ERNST steht für »Experimentelle Raumfahrtanwendung basierend auf Nanosatelliten-Technologie«.

ERNST im Detail

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• Transporter-11 auf Falcon-9

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Quelle: ESA 16. August 2024.

16. August 2024 – Um 21:50 Uhr MESZ trennte sich Φsat-2 von der Rakete und um 23:47 Uhr MESZ empfing die Svalbard-Bodenstation in Norwegen das entscheidende Signal, dass sich Φsat-2 nun sicher in der Umlaufbahn befindet.

Der Arktische Wettersatellit trennte sich am 16. August um 23:30 Uhr MESZ von der Rakete und am 17. August um 03:06 Uhr MESZ wurde das Signal, das den einwandfreien Zustand des Arktischen Wettersatelliten anzeigte, von der KSAT-Bodenstation in Svalbard, Norwegen, empfangen.

Die Direktorin für Erdbeobachtungsprogramme der ESA, Simonetta Cheli, erklärte: „Der heutige Tag stellt mit dem Start von zwei bahnbrechenden ESA-Missionen einen wichtigen Meilenstein dar.

„Der wegweisende Arktische Wettersatellit wird aufzeigen, wie die Verfügbarkeit häufigerer Daten die Wettervorhersagen für die arktische Region verbessern kann, wo der Mangel an Daten seit langem eine Herausforderung darstellt. Diese Mission zeugt von unserem Engagement, die Raumfahrttechnologie schnell und effizient voranzutreiben – von der Auftragsvergabe bis zur Fertigstellung vergingen lediglich 36 Monate.

„Wir freuen uns auch über den Start von Φsat-2, der die transformierende Kraft der künstlichen Intelligenz bei der Erdbeobachtung unter Beweis stellen wird. Mit dieser Mission wird eine neue Ära umsetzbarer Erkenntnisse aus dem Weltraum eingeleitet, die intelligentere und wirksamere Wege zur Überwachung unseres Planeten verspricht.“

Über den Arktischen Wettersatelliten der ESA
Der Arktische Wettersatellit der ESA ist ein Prototyp, der die Wettervorhersage in der Arktis verbessern soll. In dieser Region mangelt es derzeit an Daten für genaue Kurzzeitvorhersagen.

Der Satellit baut auf bestehenden Überwachungssatelliten für die Arktis auf und wird präzise, kurzfristige Wettervorhersagen für die arktische Region liefern.

Er ist mit einem spurübergreifenden 19-Kanal-Mikrowellenradiometer ausgerüstet, das hochauflösende Feuchtigkeits- und Temperatursondierungen der Atmosphäre bei beliebigen Wetterbedingungen liefern wird.

Der Arktische Wettersatellit ist der Vorläufer einer potenziellen Satellitenkonstellation mit der Bezeichnung EPS-Sterna. Die ESA wird ihn für Eumetsat bauen, wenn der erste Prototyp des Arktischen Wettersatelliten eine gute Leistung erbringt.

Die Konstellation soll einen nahezu konstanten Strom von Temperatur- und Feuchtigkeitsdaten von jedem Ort der Erde liefern. Dadurch könnten zum ersten Mal sehr kurzfristige Wettervorhersagen in der Arktis gemacht werden – das so genannte „Nowcasting“.

Die Mission des Arktischen Wettersatelliten wird die Erforschung des Klimawandels unterstützen. Der Klimawandel findet in der Arktis schneller statt als in anderen Teilen der Welt – und diese schnellen Veränderungen wirken sich auf das gesamte Erdsystem aus.

Der Arktische Wettersatellit, der das Konzept des „New Space“ aufgreift, wurde nach einem sehr engen Zeitplan unter der Leitung des schwedischen Industriekonsortiums OHB entwickelt und gebaut.

Über Φsat-2
Φsat-2 – ausgesprochen Phisat-2 – ist ein CubeSat, der demonstrieren soll, wie verschiedene KI-Technologien innovative Erdbeobachtung vorantreiben können.

Dieser nur 22 x 10 x 33 cm große Miniatursatellit ist mit einer hochmodernen Multispektralkamera und einem leistungsstarken KI-Rechner ausgestattet, der die Bilder in der Umlaufbahn analysiert und verarbeitet.

Der Satellit verfügt über sechs KI-Anwendungen, die Bilder in Karten umwandeln, Wolken auf den Bildern erkennen, sie klassifizieren und einen Einblick in die Wolkenverteilung geben, Schiffe erkennen und klassifizieren, Bilder an Bord komprimieren und am Boden wiederherstellen, um die Downloadzeit zu verkürzen, Abweichungen in Meeresökosystemen erkennen und Waldbrände entdecken.

Mithilfe von Φsat-2 wird ein neues Zeitalter verwertbarer Erkenntnisse aus dem Weltraum eingeläutet, um die Fähigkeit zum Einsatz verschiedener KI-Anwendungen und -Funktionen zu beweisen – und das alles in der Umlaufbahn.

Darüber hinaus können benutzerdefinierte KI-Anwendungen entwickelt, installiert und auf dem Satelliten betrieben werden – und das sogar, während er sich in der Umlaufbahn befindet. So kann sich Φsat-2 an veränderte Bedürfnisse anpassen und seinen Wert für Wissenschaftler:innen, Unternehmen und Regierungen maximal ausschöpfen.

Φsat-2 ist ein Gemeinschaftsprojekt mit Open Cosmos als Hauptauftragnehmer, unterstützt von einem Industriekonsortium aus CGI, Simera, Ubotica, CEiiA, GEO-K und KP-Labs.

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