Der erste eigenständige CubeSat-Satellit der ESA nimmt Gestalt an

Die bevorstehende Henon-Mission der Europäischen Weltraumorganisation ESA wird der erste CubeSat sein, der sich eigenständig in den Weltraum begibt, mit der Erde kommuniziert und zu seinem endgültigen Ziel manövriert, ohne auf ein größeres Raumfahrzeug angewiesen zu sein. Sobald er seine Umlaufbahn um die Sonne erreicht hat, wird der CubeSat in der Größe eines Handgepäckstücks die Emissionen der Sonne beobachten, um Technologien zu demonstrieren, die in der Lage sind, Stunden vor ihrem Eintreffen auf der Erde vor Sonnenstürmen zu warnen.

Bild: Mars Space Ltd

Der Heliospheric Pioneer for Solar and Interplanetary Threats Defence der ESA, kurz Henon, wird der erste eigenständige CubeSat sein, der auf dem Weg zu seinem weit entfernten Ziel – einer Umlaufbahn, die das Raumfahrzeug bis zu 24 Millionen Kilometern von der Erde entfernt, weit über die 2-Millionen-Kilometer-Grenze hinaus, an der der Weltraum beginnt – bedeutende Manöver durchführen wird.

Henon ist zwar nicht der erste CubeSat der ESA, der so weit von der Erde entfernt fliegt – diesen Titel beanspruchen Juventas und Milani der Hera-Mission –, aber er wird der erste sein, der ohne Mutterraumschiff alleine fliegt.

Roger Walker, Manager für Technologie-CubeSats bei der ESA, erklärt: „Juventas und Milani werden über funkbasierte Inter-Satelliten-Verbindungen mit dem größeren Raumfahrzeug Hera kommunizieren, das ihre Ergebnisse dann zur Erde zurücksendet. Henon hingegen wird dank eines neuen miniaturisierten Transponders für den Weltraum, der derzeit entwickelt wird, über das Estrack-Netzwerk der ESA unabhängig mit Bodenstationen kommunizieren können.“

Es gibt noch einen weiteren Grund für das Wort „Pionier“ im Namen von Henon. Um die Manöver ausführen zu können, die es in seine Umlaufbahn bringen, wird das Raumfahrzeug mit einem maßgeschneiderten elektrischen Antriebssystem ausgestattet sein. Dieser erste Miniatur-Ionenantrieb seiner Art, der mit Strom aus den Solarzellen von Henon betrieben wird, nutzt geladene Xenon-Gasatome, um das Raumfahrzeug voranzutreiben, und ermöglicht so eine für ein derart miniaturisiertes Raumfahrzeug beispiellose Manövrierfähigkeit.

„Dieses neue Antriebssystem wird, sobald es sich bewährt hat, Möglichkeiten für künftige kostengünstige Missionen zum Mond, zu Asteroiden und sogar in die Marsumlaufbahn eröffnen“, fügt Roger hinzu.

Henons Entwurf fertiggestellt

Im März dieses Jahres startete Henons Hauptauftragnehmer Argotec die letzte Umsetzungsphase der Mission. Die Missionsingenieure von Argotec haben seitdem ein detailliertes Modell des Raumfahrzeugs entworfen, das kürzlich einen wichtigen Meilenstein im Missionsentwicklungsprozess erreicht hat: die kritische Entwurfsprüfung (Critical Design Review).

Davide Monferrini, Henon-Programmmanager bei Argotec, kommentiert: „Dieser Meilenstein ist das Ergebnis einer bemerkenswerten Teamarbeit, eines kooperativen Geistes und der Professionalität aller Mitglieder des Konsortiums. Er unterstreicht unser gemeinsames Engagement für technische und programmatische Exzellenz und bestätigt gleichzeitig eine wirklich innovative Konfiguration mit drei Nutzlasten und mehreren miniaturisierten Subsystemen, darunter unsere Curie Power Suite, die fortschrittliche Stromaufbereitungs- und -verteilungseinheit (PCDU), die als „elektrisches Herz“ von Henon dienen wird. Gemeinsam sind wir weiterhin bestrebt, diesen hohen Qualitätsstandard auch in Zukunft aufrechtzuerhalten.“

Nachdem das detaillierte Design der Mission fertiggestellt und bestätigt wurde, wird das Team nun den nächsten Schritt angehen: Mit einem FlatSat, einem Prototyp des Henon-Raumfahrzeugs, bei dem alle elektronischen Komponenten miteinander verbunden und auf einem Tisch angeordnet sind, werden sie sowohl die Software als auch die Hardware des Raumfahrzeugs leicht zugänglich machen und testen können.

Gleichzeitig werden sie ein spezielles Modell des Raumfahrzeugs bauen und es strengen Tests unterziehen, um sicherzustellen, dass die Struktur von Henon den Vibrationen beim Start sowie dem Vakuum, der Strahlung und den extremen Temperaturbedingungen im Weltraum standhält.

Eine ganz besondere Umlaufbahn

Henon soll Ende 2026 auf dem Rücken eines größeren Raumfahrzeugs ins All befördert werden. Die Trägerrakete wird den CubeSat zum Lagrange-Punkt 2 zwischen Sonne und Erde bringen, der sich etwa 1,5 Millionen Kilometer von der Erde entfernt in Richtung Sonne befindet.

Von hier aus wird der CubeSat sein neues elektrisches Antriebssystem nutzen, um in eine entfernte retrograde Umlaufbahn (Distant Retrograde Orbit, DRO) um die Sonne zu fliegen – eine Umlaufbahn, die der der Erde ähnelt, jedoch elliptischer ist und erstmals 1969 vom französischen Astronomen Michel Hénon entdeckt wurde.

Die Mission – benannt nach Hénon – wird das erste Raumfahrzeug sein, das jemals in einer solchen Umlaufbahn fliegt, die es an seinem nächsten Punkt 12 Millionen Kilometer von der Erde und an seinem entferntesten Punkt 24 Millionen Kilometer von ihr entfernt sein wird. Da sowohl die Erde als auch Henon die Sonne umkreisen, wird ihre relative Umlaufbahn zu einer interessanten Situation führen – Henon wird so aussehen, als würde es stattdessen die Erde in Form einer Ellipse umkreisen.

Fortschrittliche Vorhersage von Sonnenstürmen

Die Henon-Mission wird mit Mitteln aus dem General Support Technology Programme (GSTP) der ESA entwickelt, das es der ESA ermöglicht, durch In-Orbit-Demonstrationsexperimente neue Technologien zu erforschen. Wie bei den meisten innovativen Technologiedemonstrationsmissionen der ESA verfolgt Henon zwei Ziele: die Grenzen der Weltraumtechnologie zu erweitern und gleichzeitig sicherzustellen, dass sie für praktische Anwendungen genutzt werden kann.

Roger erläutert: „Die Mission wird ihre einzigartige Nähe zur Sonne auf der sonnenzugewandten Seite des DRO nutzen, um miniaturisierte Instrumententechnologien zu demonstrieren, mit denen sich das bevorstehende Eintreffen von Sonnenstürmen lange vor ihrer Ankunft auf der Erde bestätigen lässt, sodass eine Vorwarnzeit von bis zu 3–6 Stunden gegeben ist. Dies ist eine erhebliche Verbesserung gegenüber der derzeitigen Vorwarnzeit von etwa 15 bis 60 Minuten, die von Raumfahrzeugen am Lagrange-Punkt 1 zwischen Sonne und Erde bereitgestellt wird.“

Juha-Pekka Luntama, Leiter des Weltraumwetterbüros der ESA, fasst zusammen: „Die Demonstration dieser Warnfähigkeit mit Henon wird einen neuen Weg für die Entwicklung einer zukünftigen Konstellation kleiner Raumfahrzeuge eröffnen, die im DRO operieren und den Verlauf von Sonnenstürmen genau beobachten würden. Diese Konstellation würde einen kontinuierlichen Warnservice für Betreiber kritischer Infrastrukturen wie Stromnetze am Boden bieten und uns zehnmal mehr Zeit geben, um Maßnahmen zur Schadensminderung zu ergreifen.“

Quelle (Englisch): https://www.esa.int/Enabling_Support/Space_Engineering_Technology/ESA_s_first_stand-alone_deep-space_CubeSat_Henon_takes_shape