Geschäftsfeld Raumfahrt
Fraunhofer-Institut für Kurzzeitdynamik, Ernst-Mach-Institut, EMI
Picosat 1: Demonstrator eines Kleinst-Satelliten
Die Nutzung von Satellitendiensten zur Erdbeobachtung, Navigation und Telekommunikation sind unverzichtbarer Bestandteil unserer modernen Gesellschaft geworden. Diese Dienstleistungen werden auch in Zukunft weiter massiv ausgebaut, und damit steigt der Bedarf an Satellitentechnik. Ein Problem für den raschen Ausbau der Satelliten-Infrastruktur stellen die langen Vorlaufzeiten von der ersten Planung bis zum Start einer Satellitenmission dar. Der Einsatz moderner Miniaturisierungstechniken und leistungsfähiger Energiespeicher ermöglicht es jedoch mittlerweile, komplette Satelliten bereits mit einer Masse von etwa 1 kg zu realisieren. Diese Picosatelliten lassen sich mit einer Vorlaufzeit von unter einem Jahr komplett entwickeln.


Um im Bedarfsfall auch kurzfristig einen Picosatelliten starten zu können, wird ein neues Antriebssystem benötigt. Wegen ihrer hohen Abgangsgeschwindigkeiten von bis zu 10 km/s kommen dafür Leichtgasbeschleuniger in Betracht. Erste Systembetrachtungen haben ergeben, daß sich die Leichtgasbeschleunigertechnologie für Picosatelliten mit einer maximalen Systemmasse von 1 kg prinzipiell als alternatives Startsystem zum Erreichen hoher ballistischer Trajektorien und orbitaler Geschwindigkeiten eignen.
Die Möglichkeit, einen kurzfristig verfügbaren, unabhängigen nationalen Zugang zu großen Höhen bis hin zu niedrigen Erdumlaufbahnen zu realisieren, ermöglicht neben dem Ausbau bestehender Anwendungen auch vielfältige neue. Zum Beispiel in der Höhenforschung oder im Krisenfall, wenn kurze Reaktionszeiten, schnelle Verfügbarkeit von Beobachtungsdaten und die Fähigkeit, kurzfristige Kommunikationsstrecken aufzubauen von strategisch wichtiger Bedeutung sind.
Solche Picosatelliten müssen beschleunigungsfest konstruiert werden. Denn in einem Beschleuniger wirken innerhalb von Bruchteilen einer Sekunde Beschleunigungslasten von einigen zehntausend Erdbeschleunigungen, welche die maximalen Lastanforderungen von Standard-Raumfahrtkomponenten um Größenordnungen überschreiten. In der militärischen Anwendung sind rohrverschossene Sensor- und Kommunikationstechnologien allerdings bereits Stand der Technik. Erfahrungen mit ballistischer Datenerfassung, wie sie am EMI bereits existieren, zeigen ebenfalls die prinzipielle technische Machbarkeit extrem beschleunigungsfester Elektronik. Der Nachweis einer sinnvollen beschleunigungsfesten Konfiguration eines Picosatellitensystems für Raumfahrtanwendungen muss dennoch erbracht werden.
Insgesamt bietet die Gewährleistung eines unabhängigen, situationsangepassten Zugangs zum Weltraum durch ein Leichtgasbeschleunigerstartsystem die Möglichkeit, das vielversprechende Potenzial der Picosatelliten-Technologie effizient zu nutzen.


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