Ein innovatives, kostengünstiges Luftstartsystem für Kleinsatelliten
Satelliten werden immer kleiner. Aufgaben, für die früher große, komplexe und kostspielige Satelliten erforderlich waren, können jetzt von einer Einheit mit einem Gewicht von unter 150 kg ausgeführt werden. Mit dieser Verkleinerung geht eine erhebliche Kostensenkung einher. Ganz gleich ob zu Zwecken der Kommunikation, Positionsbestimmung oder Erdbeobachtung – mehr Unternehmen als je zuvor, einschließlich KMU, können jetzt die Leistung von Satelliten nutzen. Es gibt jedoch ein wesentliches Hindernis für die Marktakzeptanz von Kleinsatelliten: die Trägerrakete. Die Abhängigkeit von großen Trägerraketen, die für große Satelliten verwendet werden, kann dazu führen, dass Kleinsatelliten ein Stück weit in den Hintergrund geraten. So werden Kleinsatelliten beispielsweise entweder als sekundäre Nutzlast oder als Teil eines Kleinsatellitenclusters gestartet. Es besteht demnach Bedarf an einem speziellen, kostengünstigen Startsystem, das auf die besonderen Bedürfnisse von Kleinsatelliten zugeschnitten ist. Hier setzt das EU-finanzierte Projekt ALTAIR an. „Das ALTAIR-Startsystem soll den Bedürfnissen der Betreiber von Kleinsatelliten gerecht werden und einen erschwinglichen und angepassten Zugang zu Weltraum-Trägerdiensten ohne die Beschränkungen derzeitiger Startoptionen wie Mitfahrtgelegenheit oder Cluster bieten“, so Nicolas Bérend, Forscher am französischen Forschungszentrum für Luft- und Raumfahrt (ONERA) und ALTAIR-Projektleiter. „Auf diese Weise wird ALTAIR Weltraumanwendungen zum Vorteil einer größeren Anzahl von Nutzern fördern – von traditionellen Satellitenbetreibern über wissenschaftliche Einrichtungen und Forschungszentren bis hin zu Start-ups.“
Vielfältige Vorteile
Satelliten werden normalerweise mittels vom Boden abgefeuerter Einwegraketen gestartet und in die Umlaufbahn gebracht. Im Gegensatz dazu basiert das ALTAIR-System auf einem Luftstartkonzept. Das System besteht aus einem automatisierten Luftfahrzeug, an dem die Trägerraketen angebracht sind und das horizontal startet. Wenn es eine große Höhe (12 km) erreicht, wird die Rakete freigesetzt und gezündet. Dieses System bietet mehrere Vorteile. „Zum einen reduzieren wir durch den Start des Fluges mit Raketenantrieb in großer Höhe den Luftwiderstand des Trägers und erhöhen die Leistung der Rakete“, erklärt Bérend. „Zum anderen ist das ALTAIR-System sowohl nachhaltiger als auch kostengünstiger, da die aus der Luft abgefeuerte Rakete kleiner ist und weniger Treibstoff verbraucht als eine gleichwertige vom Boden abgefeuerte Rakete und der autonome Träger zum Startort zurückkehrt und wiederverwendet werden kann.“
Demonstration des Luftstartsystems
Im Rahmen des Projekts konnte die Machbarkeit eines an die Marktbedürfnisse des Kleinsatellitensektors angepassten Startsystems ermittelt und demonstriert werden. „Wir haben mehrere Flugexperimente mit dem bereits vorhandenen kleinen EOLE-Demonstrator im Raumfahrtzentrum Guyana der Europäischen Weltraumorganisation durchgeführt“, sagt Bérend. „Diese Tests haben den Technologiereifegrad einiger der wichtigsten Komponenten des ALTAIR-Systems erheblich erhöht, einschließlich des Freigabeverfahrens und -mechanismus der Trägerraketen und der Bordelektronik.“ Auf der Grundlage dieser Tests haben die Projektforschenden einen Fahrplan für die vollständige Entwicklung des ALTAIR-Systems und einen Geschäftsplan für dessen Markteinführung erstellt. Sie arbeiten derzeit daran, die für den Start der Entwicklung des ALTAIR-Systems erforderlichen Mittel zu sichern. „Im Projekt ALTAIR wurden gleich mehrere Premieren gefeiert – die erste ausführliche Studie über ein Luftstartsystem für Kleinsatelliten auf europäischer Ebene und die erste sichere Prüfung eines automatisierten und wiederverwendbaren Systems im Raumfahrtzentrum Guyana“, fügt Bérend hinzu. „Unsere Ergebnisse ebnen zudem auch den Weg für eine weitere europäische Premiere: eine zuverlässige, kostengünstige Startlösung, die auf die Bedürfnisse des Kleinsatellitensektors zugeschnitten ist.“
Schlüsselbegriffe
ALTAIR, Luftstartsystem, Kleinsatelliten, Satelliten, ONERA, Raketen, EOLE-Demonstrator, Europäische Weltraumorganisation