R1.1 Satelliten und Raumsonden

Der Fachausschuss

Seit dem Start des ersten Satelliten, Sputnik (1957) hat die Satellitentechnik eine beachtliche Entwicklung gemacht. Heutige Satelliten sind viel größer und leistungsfähiger geworden als ihr piepsender Vorfahre. Der Fachausschuss R1.1 Satelliten und Raumsonden will diese Entwicklungen verfolgen, über sie informieren und damit auch die Zukunft mitgestalten.

Als Satelliten bezeichnet man in der Astronomie Objekte, die sich auf einer Umlaufbahn um einen Himmelskörper befinden, gemäß der lateinischen Bedeutung des Wortes „Begleiter, Gefährte“. In der Raumfahrttechnik wurde dieser Begriff zum Terminus technicus für künstliche, also vom Menschen geschaffene Objekte, die die Erde umkreisen. Entsprechend ihrer Nutzung sind sie unterteilt in:

  • Erdbeobachtungssatelliten (z. B. SPOT, Worldview, Rapid Eye, Skybox / Terrabella)
  • Navigationssatelliten (z. B. GPS, Galileo, GLONASS, Beidou)
  • Telekommunikationssatelliten (z. B. Astra 1B, EDRS-C)
  • Wissenschaftliche Satelliten (z. B. Hubble, COROT, Sentinel)
  • Technologieerprobungssatelliten (z. B. Cubesats)

Als Raumsonden werden jene Raumfahrzeuge bezeichnet, mit deren Hilfe das Sonnensystem erkundet wird. Manche vollführen lediglich einen Vorbeiflug an einem oder mehreren Planeten, andere gehen in einen Orbit um einen Planeten. Die NASA-Mission New Horizon ist ein aktueller Vertreter der ersten Gruppe. Die ESA-Mission ExoMars 2016 ist ein Vertreter der letzteren Gruppe.

Aktuelle Themen

Ein Satellit ist ein System mit klaren Systemgrenzen in einer wohl definierten, wenn auch sehr harten Umwelt. Aus den typischen Anforderungen an Mission und Nutzung hat sich ein besonderer technischer Zweig, die Satellitentechnik, entwickelt. Diese zeichnet sich durch systemische Konzepte und Architekturen aus, bei gleichzeitig sehr hohen Anforderungen an Leistung, Genauigkeit, Effizienz und Zuverlässigkeit aller Einheiten.

Die Umweltbedingungen, unter denen Satelliten und Raumsonden zuverlässig funktionieren, unterscheiden sich stark voneinander, sodass sich auch die technische Auslegung und die operationelle Konzeptionierung unterscheiden. Beispielsweise kann eine Raumsonde am Saturn ihre elektrische Leistung wegen der geringen Intensität der Sonnenstrahlung nicht durch Solarzellen beziehen. Satelliten in Erdnähe dagegen erhalten etwa 100-mal mehr Leistung von der Sonne.

Unterschiede zeigen sich auch bei der Operation der Satelliten. So braucht ein Signal bis zum Saturn circa eine Stunde 20 Minuten. Eine Echtzeitsteuerung ist nicht möglich. Es ist daher notwendig der Raumsonde frühzeitig mitzuteilen, was sie auszuführen hat.

Dazu muss das Raumfahrzeug im technisch-operationellen Kontext betrachtet werden. So ergeben sich weitere Zielstellungen, die für die Raumfahrzeugarchitektur bestimmend sind:

  • Die Kundenanforderungen bestimmen maßgeblich die Missions- und Nutzlastanforderungen.
  • Die Nutzlast stellt eine wichtige Schnittstelle für den Satellitenbus dar. Die hieraus resultierenden Anforderungen sind bestimmend für die Auslegung des gesamten Satelliten.
  • Die Wahl der Trägerrakete bestimmt die maximale Ausdehnung des Raumfahrzeugs, seine maximale Masse und die mechanischen Lasten während des Aufstiegs.
  • Das Bodensegment ist für den Betrieb, also die Kommandierung des Raumfahrzeugs, und die Auswertung der vom Raumfahrzeug gesandten Daten notwendig.

Neben diesen maßgeblichen Anforderungen und Schnittstellen beschäftigt sich der Fachausschuss R1.1 weiter mit:

  • Methodologie des Raumfahrzeugentwurfs und der Raumfahrzeugentwicklung
  • Technologiebewertung auf Missions- und Systemebene
  • Autonomiekonzepten

Literatur und Links

Literatur

Klassiker

  • James R. Wertz: Spacecraft Attitude Determination and Control. Springer Netherlands.
  • Brij N. Agrawal: Design of Geosynchronous Spacecraft. Prentice Hall.
  • Herbert L. Kramer: Observation of the Earth and its Environment. Survey of Missions and Sensors. Springer: Berlin.

Raumfahrttechnik

  • Ernst Messerschmid/Stefanos Fasoulas: Raumfahrtsysteme. Eine Einführung mit Übungen und Lösungen. Springer: Berlin, Heidelberg. 4. Auflage.
  • Wilfried Ley/Klaus Wittmann/Willi Hallmann (2011): Handbuch der Raumfahrttechnik. 4. aktualisierte Ausgabe. Carl Hanser Verlag: München.

Archivierte Veranstaltungen

Workshop: Neue Märkte! Neue Konzepte
4. November 2016, Technische Universität Berlin

Zusammenfassung des Workshops
Programm

Workshop: Satellitentechnik und System Engineering
10. Juli 2015, Bremen

Zusammenfassung des Workshops

Kontakt

Dr. Bernard Lübke-Ossenbeck

Dr. Bernard Lübke-Ossenbeck
Leitung

OHB-System AG
Abteilungsleiter AOCS, GNC, Avionik
Universitätsallee 27-29
28359 Bremen

Tel.: 0421 / 2020 730
E-Mail: bernard.luebke(at)ohb-system.de