Solarbetriebene Segel machen Weltraum sicherer
Jüngsten Studien zufolge steigt das Risiko, dass intakte Raumfahrzeuge mit Weltraummüll kollidieren. Bislang wurden Raumsonden und Raketenoberteile nach Ende ihrer Mission im Weltraum zurückgelassen, sodass sich mittlerweile 5.500 Tonnen Weltraumschrott in der erdnahen Umlaufbahn (LEO) angesammelt haben. Betreiber von Raumfahrtsystemen sind gefordert, die Erdumlaufbahn (insbesondere LEO, d.h. mindestens ab 2.000 km über der Erdoberfläche) sauber zu halten. Der Europäische Verhaltenskodex zur Verringerung von Weltraummüll sieht vor, Satelliten innerhalb der geschützten LEO-Zone durch destruktiven Wiedereintritt in die Atmosphäre innerhalb von 25 Jahren nach Betriebsende zu entfernen. So entwickelte das Projekt DEORBIT SAIL (De-Orbiting of Satellites using Solar Sails) nun eine kostengünstige und effektive Lösung zur Beseitigung von Weltraummüll aus der erdnahen Umlaufbahn. Das Projekt demonstrierte, dass dies mithilfe eines ausklappbaren "Segels" möglich ist, das an den Mikrosatelliten 3U-CubeSat angehängt wird, der für Forschungszwecke im Weltraum eingesetzt wird. Ein so genanntes Deorbiting-System bringt den Satelliten aus belegten Umlaufbahnen entweder in eine weniger frequentierte Sphäre oder zurück zur Erde. Wenn der DeOrbitSail-Satellit zur Erde zurückkehrt, verglüht er in der Atmosphäre, da er durch sein ausgeklapptes Segel verlangsamt und in eine niedrigere Umlaufbahn gezwungen wird. Die Projektpartner demonstrierten die Vorteile der Low-Mass-to-Sail-Area-Einsätze mit der CubeSat-Plattform, sodass keine großen, teuren und technisch aufwändigen Raumfahrzeuge verwendet werden müssen. Das Segel ist ein 4x4 m Quadrat aus 4 Dreiecken, die durch 4 relativ steife Strukturausleger verbunden sind. Durch einen Motor werden die Ausleger aus einem Fach an einem Ende des Satelliten ausgefahren. Der komplette Satellit passt in einen standardmäßigen 3U CubeSat-Einsatz (ISIPOD) und wiegt kaum 4 kg. Die Wissenschaftler konstruierten und testeten die beiden Nutzlastteilsysteme (ausklappbares Segel sowie Einstellungs- und Steuerungssystem). Sie testeten erfolgreich das Drei-Achsen-Steuerungssystem, das Auslegerausfahrsystem und die großen ausfahrbaren Sonnenkollektoren und entwarfen das Flugmodell. Nach seinem erfolgreichen Start am 10. Juli 2015 hat sich der Satellit mit gesicherter Energieversorgung, ausgezeichneter Kommunikation und neu entwickelten softwaregesteuerten Funk- und Datenbankfunktionen bereits bewährt. Am 15. August startete der erste Versuch für das Segelausfahrsystem. Inzwischen wurde nach gründlicher Durchsicht eine physikalische Trennung der Motorverkabelungen vorgenommen und geprüft. Demnächst sollen die funktionierenden Teile des Satelliten weiterentwickelt werden, um mehr Sicherheit und Erfahrung mit dem SU ADCS-System, dem ISIS TRXUV und den Sonnenkollektoren sowie der Bodenstation SSC SDR und den Datenbankwerkzeugen zu gewinnen und die Interaktion zwischen Solarpanelschaltung und Lagestabilisator zu verbessern.
Schlüsselbegriffe
Sonnensegel, Satelliten, Entfernung aus der Umlaufbahn, Raumfahrzeug, Weltraummüll, erdnahe Umlaufbahn