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Klein, kompakt, kostengünstig

Astronomie|Physik

Klein, kompakt, kostengünstig
Minisatelliten – der neue Trend in der unbemannten Raumfahrt. Die Raumfahrtphilosophie „bigger is better“ nähert sich ihrem Ende. Preiswerte Kleinsatelliten mit einem Gewicht von 50 bis 300 Kilogramm lösen die tonnenschweren Großprojekte ab. Betroffen sind nahezu alle Gebiete der Raumfahrt.

Klein sollte er sein, kompakt und kostengünstig. Herausgekommen ist ein unscheinbarer Würfel – der nur rund 35 Kilogramm schwere Erdbeobachtungssatellit Tubsat, den Studenten der Technischen Universität (TU) Berlin und Mitarbeiter des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) entwickelt haben. Gesamtkosten samt Startgeld und einjährigem Betrieb: rund 700000 Mark.

Geistiger Vater des Projektes ist Prof. Udo Renner von der TU Berlin. 1991 hat er zusammen mit Studenten den ersten Sputnik einer deutschen Hochschule gebaut. „Damals wurden unsere Aktivitäten in einigen Forschungsinstituten und Kreisen der Industrie noch belächelt“, erinnert sich Prof. Renner. Raumfahrt schien untrennbar mit Großprojekten wie der Raumstation oder dem Weltraumteleskop verbunden zu sein – Kleinsatelliten waren die Außenseiter.

Seither hat sich einiges verändert. Der Zwang zum Sparen bei staatlich geförderten Forschungsprojekten und die Konkurrenz im kommerziellen Satellitengeschäft erfordern ein tiefgreifendes Umdenken – frei nach der Devise „weniger ist oft mehr“: wenige wissenschaftliche Geräte auf vielen kleinen statt vieler unterschiedlicher Instrumente auf wenigen großen Satelliten.

Geringe Startkosten vorausgesetzt, hat das durchaus einen Sinn, denn eine große Anzahl unterschiedlicher Meßapparaturen verteuert nicht nur den Satelliten, sie erschwert auch das Missionsmanagement. Lageregelung, Energieversorgung und gegenseitige Beeinflussung der Geräte verhindern oft die gleichzeitige Arbeit mehrerer Bordinstrumente. Bei operationellen Satelliten, etwa zur Fernüberwachung von Waldbränden, Vulkanen oder Ölteppichen, muß man sich auf die Mitnahme der für die Spezialaufgaben notwendigen Instrumente beschränken. Dadurch werden die Satelliten leichter und ihr Start billiger.

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Neue Antriebssysteme sollen ebenfalls helfen, deutlich Gewicht einzusparen. Schon im Sommer 1998 wird die erste Raumsonde mit einem Xenon-Ionen-Triebwerk zu einem Kometen fliegen. Sie kommt mit weitaus weniger Treibstoff aus als frühere Raumsonden, weil die mitgeführten Gase nicht mehr chemisch verbrennen, sondern durch elektrische Spannung in Protonen und Elektronen zerlegt und anschließend durch eine Hochspannung elektrostatisch beschleunigt werden. Die notwendige Energie liefern Solarzellen. Diese Verbesserung reduziert die Kosten für die Raumsonde „Deep Space 1“ um den Faktor 15, meint Jack Stocky, Systemmanager im JPL.

Die Miniaturisierung der Satelliten ermöglicht völlig neue Einsatzfelder: Schon in wenigen Jahren sollen mehrere Dutzend Sonden den Mars mit einem Netz von seismischen Stationen überziehen. Sie werden das Innere des Roten Planeten dreidimensional erkunden. Den Anfang macht im Dezember 1999 ein nur 40 Zentimeter langer und 1,5 Kilogramm schwerer „Forschungs-Torpedo“, der mit einer Geschwindigkeit von 200 Meter pro Sekunde etwa einen Meter tief in den Boden eindringen soll, um nach Wasser zu suchen.

Die Daten der Raumsonden gelangen künftig per Laserstrahl zur Erde. Das ermöglicht hohe Datenströme trotz kleinerer Antennen. Die entsprechende Sende- und Empfangstechnik hat die Carl Zeiss AG im Auftrag der ESA bereits entwickelt. Schon im kommenden Jahr wollen Europäer und Japaner gemeinsam die optische Datenübertragung in der Erdumlaufbahn testen. Europäer und Japaner arbeiten zusammen

Doch es gibt auch kritische Stimmen. Manche Wissenschaftler bedauern die geringe Instrumentenzahl auf kleinen Satelliten. Das ist etwa so, als dürften wir uns statt auf unsere fünf Sinne nur auf die Ohren oder die Augen verlassen. Wie sollten wir dann zum Beispiel noch die Qualität eines Weines erkennen?

Uwe Seidenfaden
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Wissenschaftsjournalist Tim Schröder im Gespräch mit Forscherinnen und Forschern zu Fragen, die uns bewegen:

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