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Wirtschaft

Satellit der TU Dresden funkt aus dem All

Experimentelle Technik soll die Restatmosphäre der Erde in 500 Kilometern Höhe erkunden.

Der Kleinsatellit Somp2b von der TU Dresden ist seit Sonntagnachmittag im All.
Der Kleinsatellit Somp2b von der TU Dresden ist seit Sonntagnachmittag im All. © TU Dresden/Tino Schmiel

Dresden/Cape Canaveral. Der Dresdner Forschungssatellit lebt. Somp2b war nach Startverschiebungen am Sonntagnachmittag gestartet worden. Inzwischen hat er beim Überflug über Sachsen seine ersten Daten an die Bodenstation der TU Dresden gesendet. "Alle Systeme funktionieren!", teilt TU-Projektleiter Tino Schmiel am Montagvormittag Sächsische.de mit. Schmiel ist am Institut für Luft- und Raumfahrtechnik der Dresdner Universität tätig und hat mit seinem Team diesen Forschungssatelliten entwickelt.

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Sonntagnachmittag hatte die TU Dresden ihren Kleinsatelliten mit einer amerikanischen Falcon-9 Rakete von SpaceX gemeinsam mit weiteren 142 Minisatellten vom Startplatz in Cape Canaveral (Florida) in den Orbit gebracht. Kurz nach 17 Uhr habe die Falcon-9 den Satelliten erfolgreich im All ausgesetzt, sagte Tino Schmiel. Dass alle Systeme des TU-Satelliten wie geplant funktionieren, hatten die Dresdner Wissenschaftler dann aber erst am Montagmorgen erfahren. Während in der Nacht bereits Daten von Somp an die Dresdner Bodenstation gesendet wurden, mussten diese erst noch ausgewertet werden. Jetzt steht fest, die Technik funktioniert. "Nach ersten Analysen wird Somp2b nun circa viermal pro Tag so über Dresden zu sehen sein, dass eine Kommunikation möglich ist", sagt Tino Schmiel.

Selbst für das deutsche Raumfahrtmanagement ist der technisch neuartige Dresdner Satellit von großer Bedeutung. "Zwei der größten Vorteile von Kleinsatelliten sind die verhältnismäßig kurzen Vorbereitungszeiten und die geringen Kosten bei der Entwicklung, aber auch beim Start", erklärt Markus Wagener, Leiter des Kleinsatelliten-Programms im Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR).

Mit an Bord sind mehrere wissenschaftliche Experimente des Instituts für Luft- und Raumfahrttechnik der TU Dresden. Mit dem Experimentalsatelliten werden neue Nanomaterialien unter den extremen Bedingungen des Weltraumes untersucht. Neuartige Systeme zur Umwandlung der Sonnenwärme in elektrischen Strom werden getestet. Schließlich wird die Restatmosphäre um den Satelliten exakt vermessen. Somp2b befindet sich in 530 Kilometern Höhe und damit etwas höher als die Raumstation ISS. In einem speziellen polaren Orbit umkreist er mit 28.300 Stundenkilometern die Erde und überfliegt dabei immer zur ungefähr gleichen Tageszeit die Bodenstation der TU Dresden. Dabei sendet der Satellit dann seine Messdaten.

Studenten, Doktoranden und Wissenschaftler der Fakultät Maschinenwesen der Dresdner Uni haben diesen Kleinsatelliten entwickelt und gebaut. "Somp2b" steht dabei für "Student On-Orbit Measurement Project Number 2b". Er ist 20 x 10 x 10 Zentimeter groß und wiegt etwas weniger als zwei Kilogramm.

Das Risiko ist hoch, denn dies ist Experimentalsatellit. "Wir testen eine völlig neuartige Bauweise", erklärt Tino Schmiel. "Wir haben nahezu alle Funktionen eines Satelliten so miniaturisiert, dass diese in nur einer Seitenwand Platz finden. Dies schafft Platz für mehr wissenschaftliche Experimente."

Der Satellit wird die Erde so schnell umrunden, dass er 16-mal am Tag einen Sonnenauf- und Sonnenuntergang sieht. Dies wird begleitet von extremen Temperaturwechseln und ist besonders herausfordernd für Material und Elektronik. Die Teilchenstrahlung aus dem Weltraum, niedrige Drücke sowie die restlichen Partikel in der Atmosphäre beanspruchen den Kleinsatelliten zusätzlich.

Neue Materialien im Test unter extremen Bedingungen

"Wir wollen unter diesen extremen Bedingungen im Weltall neue Nanomaterialien testen", erklärt Tino Schmiel, der das Forschungsfeld Satellitensysteme und Weltraumwissenschaften am TU-Institut leitet. "Die gewonnenen Erkenntnisse werden uns helfen, die Materialeigenschaften besser zu verstehen und sollen zukünftig in neue Anwendungen fließen. Wir entwickeln neuartige Schutzfolien gegen elektromagnetische Strahlung in Kraftfahrzeugen oder der Medizintechnik."

Weiterhin versuchen die Wissenschaftler mehr elektrische Energie im Satelliten bereitzustellen. Der ständige Temperaturwechsel soll genutzt werden, um mittels thermoelektrischer Materialien auch in der Schattenphase ohne Sonne elektrische Energie zu erzeugen. "Solche thermoelektrischen Materialien sind auch für irdische Anwendungen interessant: prinzipiell überall dort, wo Abwärme ungenutzt verloren geht", sagt Schmiel weiter.

Studenten und Mitarbeiter während der Tests für die Lagebestimmung des Satelliten. Somp2b nutzt hierfür Sensoren für das Erdmagnetfeld, die Drehrate und die Sonne
Studenten und Mitarbeiter während der Tests für die Lagebestimmung des Satelliten. Somp2b nutzt hierfür Sensoren für das Erdmagnetfeld, die Drehrate und die Sonne © DLR/Götz Walter, Biermann-Jung Kommunikation & Fil

Wie bei mehreren Vorgängermissionen des Instituts ist der neue Satellit wieder mit dem kleinen Sensorsystem Fipex-Nano ausgestattet, welches bei mindestens 600°C die restlichen Sauerstoffmoleküle im Weltraum in der so genannten Thermosphäre misst. In dieser Zone, die sich in 80 bis 600 Kilometer Höhe befindet, treten Gastemperaturen von 1.000 Grad auf. Bisher ist zu wenig über die Dynamik der Zusammensetzung dieser Atmosphärenschicht bekannt. Fipex-Nano leistet somit einen wichtigen Beitrag für die Atmosphären- und Klimamodellierung.

Diese Grafik zeigt, wie an die 140 Minisatelliten von der Falcon 9 in den Orbit gebracht wurden.
Diese Grafik zeigt, wie an die 140 Minisatelliten von der Falcon 9 in den Orbit gebracht wurden. © Exolaunch GmbH

Das Besondere dabei: Die Seitenwände sind baugleich und können sich im Fehlerfall in ihren Funktionen gegenseitig ergänzen. Das ist ein neuer Weg. Die Wissenschaftler erhöhen damit die Funktionssicherheit durch eine Art miniaturisierte Redundanz, welche im Orbit getestet werden muss.

Die mit dem Satellitenbau verbundenen Forschungsprojekte wurden durch das DLR, die europäische Weltraumorganisation Esa, die EU und auch durch die Industrie finanziert.

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