Revolutionäres Satelliten-Projekt

"Würzburg, wir haben eine Formation"

Die Bodenstation hat die ersten Datenpakete empfangen. Alle vier Kleinsatelliten des Projekts NetSatz sind wohlbehalten im Orbit angekommen. Dies in Würzburg entwickelte Technik schafft Voraussetzungen für innovative Beobachtungsmethoden in der Klimaforschung und für neuartige Kommunikationssysteme.

Sonnenschein, klarer Himmel, kein Wind: Die Bedingungen waren ideal, als am 28. September 2020 um 13:22 Uhr eine Sojus-Rakete vom russischen Weltraumbahnhof Plesetsk abhob. An Bord: Einige große und viele kleinere Satelliten – darunter auch vier Würzburger NetSat-Kleinstsatelliten. Die vier NetSats sollen eine weltweite Premiere möglich machen: Ihre Mission ist es, im Orbit Formationsflüge zu absolvieren und deren dreidimensionale Anordnung selbstständig zu kontrollieren. Auf diese Weise soll es später möglich werden, die Erde noch detaillierter zu beobachten und damit zum Beispiel Klimaprognosen zu verbessern. Auch die weltumspannenden Kommunikationsnetze sollen einmal von solchen autonomen Satelliten-Formationen profitieren.

"Bahnbrechende Forschung"

"Das wissenschaftliche Ziel des Projekts ist es, die Formation autonom zu koordinieren und zu kontrollieren, um eine optimale Konfiguration im dreidimensionalen Raum für Beobachtungen herbeizuführen", erklärt Professor Klaus Schilling. Er ist Leiter des Lehrstuhls für Informatik VII (Robotik und Telematik) der Julius-Maximilians-Universität (JMU) Würzburg. Für "bahnbrechende Forschung im Bereich der vernetzten Kontrolle im Weltraum" hat sein Bereich 2012 einen mit 2,5 Millionen Euro dotierten „Advanced Grant“ vom Europäischen Forschungsrat bekommen. Das bedeutende Anwendungspotenzial dieser Mission wurde durch zusätzliche Mittel des Bayerischen Wirtschaftsministeriums unterstützt.

StartUp aus Würzburg mit an Bord

Zur Realisierung des Projekts wählte Schilling das Würzburger Zentrum für Telematik (ZfT) als Partner. Dort gibt es eine europaweit herausragende Test-Infrastruktur für Multi-Satelliten-Systeme. Weiterer Partner ist ein von ZfT und JMU ausgegründetes Würzburger Start-up-Unternehmen, die S4 – Smart Small Satellite Systems GmbH. Die dort zu lösenden Aufgaben haben sich in jüngster Zeit potenziert: "Neben den extremen technologischen Herausforderungen in den Bereichen Miniaturisierung und Lage-/Bahnkontrolle musste unser Team auch COVID-19-bezogene Komplikationen bei der Lieferung von Komponenten aus aller Welt bewältigen", betont Daniel Eck, Geschäftsführer des ZfT.

Bodenstation in Würzburg

Die Satelliten verwenden ein sehr effizientes elektrisches Antriebssystem (von der österreichischen Firma Enpulsion) und sehr kleine Präzisionsreaktionsräder (von S4 -Smart Small Satellite Systems und Wittenstein Cyber Motor), um eine hohe Zielgenauigkeit zu erreichen. Die Funkverbindung zwischen den Satelliten sorgt für einen Datenaustausch in Bezug auf Position, Ausrichtung und geplante Manöver. Dies ermöglicht die Koordination der vier NetSat-Satelliten in Kombination mit fortschrittlichen vernetzten Steuerungsmethoden. Während die langfristige Aufgabenplanung durch das Bodenkontrollzentrum in Würzburg erfolgt, wird die Reaktion auf Störungen und die Feinabstimmung der Formation autonom durch Software an Bord der Satelliten realisiert.

"Erste Datenpakete empfangen"

Im Juli hatten die Satelliten die Anlagen des ZfT / S4 in Würzburg verlassen, wurden in die Startadapter integriert und erneut getestet. Schließlich wurden sie vom Startanbieter Exolauch zum Startplatz in Plesetsk geliefert, wo sie auf der Sojus-Rakete befestigt wurden. Etwa 24 Stunden nach dem Start hatte nunmehr die Bodenstation der JMU erstmals Kontakt mit den Satelliten: „Wir haben die ersten Datenpakete empfangen; alle vier Satelliten sind wohlauf und haben das Ausstoßen von der Sojus-Rakete gut überstanden. Alle wichtigen Systeme arbeiten perfekt. An Bord herrschen trotz der extremen Umgebungstemperaturen kuschelige 20 Grad, und die Bordelektronik fühlt sich wohl“, freut sich Professor Schilling. Nun beginne die Inbetriebnahme der NetSat-Satelliten.

Launch-Party im Zentrum für Telematik

Den Countdown für den Start der Sojus-Rakete erlebten am 28. September 2020 laut Schilling weltweit über 2000 Menschen mit, die via Youtube zugeschaltet waren. Zur offiziellen Launch-Party im Zentrum für Telematik konnte Klaus Schilling unter anderem Bayerns Wirtschaftsminister Hubert Aiwanger und Digitalministerin Judith Gerlach begrüßen. Ministerpräsident Markus Söder war mit einer Videobotschaft präsent. Klaus Schilling und NetSat-Cheftechniker Julian Scharnagl erklärten Details der neuen Würzburger Weltraummission. Fragen bekam das Publikum bei einer Pressekonferenz und im Chat beantwortet.

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"Bahnbrechende Forschung"

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Bodenstation in Würzburg

Die Satelliten verwenden ein sehr effizientes elektrisches Antriebssystem (von der österreichischen Firma Enpulsion) und sehr kleine Präzisionsreaktionsräder (von S4 -Smart Small Satellite Systems und Wittenstein Cyber Motor), um eine hohe Zielgenauigkeit zu erreichen. Die Funkverbindung zwischen den Satelliten sorgt für einen Datenaustausch in Bezug auf Position, Ausrichtung und geplante Manöver. Dies ermöglicht die Koordination der vier NetSat-Satelliten in Kombination mit fortschrittlichen vernetzten Steuerungsmethoden. Während die langfristige Aufgabenplanung durch das Bodenkontrollzentrum in Würzburg erfolgt, wird die Reaktion auf Störungen und die Feinabstimmung der Formation autonom durch Software an Bord der Satelliten realisiert.

"Erste Datenpakete empfangen"

Im Juli hatten die Satelliten die Anlagen des ZfT / S4 in Würzburg verlassen, wurden in die Startadapter integriert und erneut getestet. Schließlich wurden sie vom Startanbieter Exolauch zum Startplatz in Plesetsk geliefert, wo sie auf der Sojus-Rakete befestigt wurden. Etwa 24 Stunden nach dem Start hatte nunmehr die Bodenstation der JMU erstmals Kontakt mit den Satelliten: „Wir haben die ersten Datenpakete empfangen; alle vier Satelliten sind wohlauf und haben das Ausstoßen von der Sojus-Rakete gut überstanden. Alle wichtigen Systeme arbeiten perfekt. An Bord herrschen trotz der extremen Umgebungstemperaturen kuschelige 20 Grad, und die Bordelektronik fühlt sich wohl“, freut sich Professor Schilling. Nun beginne die Inbetriebnahme der NetSat-Satelliten.

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