News: CubeSats – Würfel im Weltraum
Das Projekt CubeSat ermöglicht es Hochschulen und privaten Unternehmen, kostengünstig Picosatelliten in den Weltraum zu befördern. Studenten und Ingenieure erhalten so einen praktischen Einblick in die Arbeitsabläufe der Raumfahrtindustrie und die Satelliten liefern gleichzeitig wissenschaftlich wertvolle Daten.
© SwissCube-Projekt (Ausschnitt)
Im Jahre 1999 riefen mehrere Hochschulen – darunter die California Polytechnic State University und das Stanford University Space Systems Development Laboratory – das Projekt CubeSat ins Leben.
Die Ziele von CubeSat sind vielfältig: Zum einen sollen Studenten bereits während der Ausbildung die konkreten Arbeitsabläufe in der Raumfahrtindustrie kennenlernen und ihre erlernten technischen Fähigkeiten trainieren. Zum anderen soll die Zusammenarbeit zwischen den teilnehmenden Forschungszentren untereinander sowie der Industrie gefördert werden. Nicht zuletzt liefern die CubeSats aber auch wissenschaftlich relevante Ergebnisse, die in die weitere Forschung mit einfließen und sie testen neue Technologien.
Was ist ein CubeSat?
Ein CubeSat (cube satellite) ist ein würfelförmiger Satellit mit einer Kantenlänge von zehn Zentimetern und einer Masse von maximal einem Kilogramm. Das Schwerkraftzentrum darf sich zudem nicht weiter als zwei Zentimeter vom Mittelpunkt des Würfels entfernt befinden. Neben Größe, Masse und Gewichtsverteilung sind weitere Richtlinien vorgeschrieben. Diese Standardisierung ist nötig, weil die CubeSats in den so genannten Poly Picosatellite Orbital Deployer (P-POD) passen müssen.
Der P-POD – er bietet Platz für drei CubeSats – ist das Verbindungsstück zwischen dem Satelliten und der Trägerrakete und wird den teilnehmenden Hochschulen zur Verfügung gestellt. Die Standardisierung führt zu einer Senkung der Missionskosten und verkürzt die Entwicklungszeit des Satelliten, die durchschnittlich ein bis drei Jahre beträgt.
Um den Verlauf so realitätsnah wie möglich zu gestalten, durchlaufen die CubeSat-Projekte alle in der Praxis typischen Entwicklungsphasen, vom Designentwurf bis zu den intensiven Tests des Satelliten. Einzig die Machbarkeitsstudie, die am Anfang jeder Mission steht, wird übersprungen. Zum Projekt gehört auch jeweils der Bau einer Bodenstation, welche die Kommunikation mit dem Satelliten übernimmt.
CubeSats gehören zu den so genannten Picosatelliten, deren Masse zwischen 100 Gramm und einem Kilogramm liegen. Picosatelliten wiederum gehören zusammen mit den Nanosatelliten, den Mikrosatelliten und den Minisatelliten zur Familie der Miniatursatelliten. Bis heute wurden mehr als zwanzig der würfelförmigen Satelliten in die Erdumlaufbahn geschossen.
Der Start der ersten CubeSats erfolgte am 30. Juni 2003. Im Juli 2006 wurden durch einen Fehlstart vierzehn Würfel zerstört. Als Transportmittel dienten bisher ausgemusterte Nuklearraketen wie die russische Dnepr oder Eurockot. Sobald VEGA – die neue kleine Trägerrakete der europäischen Weltraumorganisation ESA – ihren für Ende 2008 geplanten Teststart erfolgreich absolviert hat, wird sie ebenfalls Transporte übernehmen.
Schweiz und Deutschland mit von der Partie
Am CubeSat-Projekt nehmen auch die Schweiz und Deutschland teil. Mitte 2009 soll mit dem SwissCube der erste vollständig in der Schweiz gebaute Picosatellit in die Erdumlaufbahn starten. Während der drei Monate dauernden Hauptmission untersucht SwissCube das Leuchten des Nachthimmels oder Airglow. Diese permanente schwache Aufhellung des nächtlichen Himmels in rund hundert Kilometer Höhe entsteht hauptsächlich durch die Energieabstrahlung von Teilchen (Sauerstoff, Neon, etc.). Aber auch kosmische Lichtquellen innerhalb unserer Galaxie sowie das Zodiakallicht tragen dazu bei.
Der SwissCube entsteht durch eine Zusammenarbeit von fünfzehn Schweizer Instituten und wird die Erde in einer Höhe zwischen 400 und 1000 Kilometern alle neunzig Minuten umkreisen. Er beherbergt ein kleines Teleskop, das den Airglow während der Hauptmission rund zwanzigmal fotografiert. Klappt alles wie geplant, wird SwissCube weitere neun Monate – also insgesamt ein Jahr – im Erdorbit bleiben.
Auf dem Flug testen die Verantwortlichen außerdem einen neuen optischen Sensor und prüfen seine Einsatzfähigkeit für zukünftige Weltraummissionen. Neben dem SwissCube entsteht mit TIsat-1 momentan auch an der Fachhochschule der italienischen Schweiz ein Satellit.
Auf deutscher Seite läuft seit Oktober 2006 das Projekt HeidelSat. Der Satellit der SRH Hochschule Heidelberg soll im September 2010 starten und die kosmische Strahlung untersuchen, welche Auswirkungen auf das irdische Klima hat. Die Wissenschaftler erhoffen sich durch die Messwerte, Klimaveränderungen besser verstehen zu können.
Mit dem CubeSat COMPASS-1 ist seit April 2008 die Fachhochschule Aachen im Weltraum vertreten. COMPASS-1 bietet der interessierten Öffentlichkeit die Gelegenheit, selbst Bilder der Erde aufzunehmen und diese dann zu verwenden. Die beiden technischen Universitäten in München und Dresden lancieren derzeit ebenfalls eigene CubeSat-Projekte.
MS
Die Ziele von CubeSat sind vielfältig: Zum einen sollen Studenten bereits während der Ausbildung die konkreten Arbeitsabläufe in der Raumfahrtindustrie kennenlernen und ihre erlernten technischen Fähigkeiten trainieren. Zum anderen soll die Zusammenarbeit zwischen den teilnehmenden Forschungszentren untereinander sowie der Industrie gefördert werden. Nicht zuletzt liefern die CubeSats aber auch wissenschaftlich relevante Ergebnisse, die in die weitere Forschung mit einfließen und sie testen neue Technologien.
Was ist ein CubeSat?
Ein CubeSat (cube satellite) ist ein würfelförmiger Satellit mit einer Kantenlänge von zehn Zentimetern und einer Masse von maximal einem Kilogramm. Das Schwerkraftzentrum darf sich zudem nicht weiter als zwei Zentimeter vom Mittelpunkt des Würfels entfernt befinden. Neben Größe, Masse und Gewichtsverteilung sind weitere Richtlinien vorgeschrieben. Diese Standardisierung ist nötig, weil die CubeSats in den so genannten Poly Picosatellite Orbital Deployer (P-POD) passen müssen.
Der P-POD – er bietet Platz für drei CubeSats – ist das Verbindungsstück zwischen dem Satelliten und der Trägerrakete und wird den teilnehmenden Hochschulen zur Verfügung gestellt. Die Standardisierung führt zu einer Senkung der Missionskosten und verkürzt die Entwicklungszeit des Satelliten, die durchschnittlich ein bis drei Jahre beträgt.
Um den Verlauf so realitätsnah wie möglich zu gestalten, durchlaufen die CubeSat-Projekte alle in der Praxis typischen Entwicklungsphasen, vom Designentwurf bis zu den intensiven Tests des Satelliten. Einzig die Machbarkeitsstudie, die am Anfang jeder Mission steht, wird übersprungen. Zum Projekt gehört auch jeweils der Bau einer Bodenstation, welche die Kommunikation mit dem Satelliten übernimmt.
CubeSats gehören zu den so genannten Picosatelliten, deren Masse zwischen 100 Gramm und einem Kilogramm liegen. Picosatelliten wiederum gehören zusammen mit den Nanosatelliten, den Mikrosatelliten und den Minisatelliten zur Familie der Miniatursatelliten. Bis heute wurden mehr als zwanzig der würfelförmigen Satelliten in die Erdumlaufbahn geschossen.
Der Start der ersten CubeSats erfolgte am 30. Juni 2003. Im Juli 2006 wurden durch einen Fehlstart vierzehn Würfel zerstört. Als Transportmittel dienten bisher ausgemusterte Nuklearraketen wie die russische Dnepr oder Eurockot. Sobald VEGA – die neue kleine Trägerrakete der europäischen Weltraumorganisation ESA – ihren für Ende 2008 geplanten Teststart erfolgreich absolviert hat, wird sie ebenfalls Transporte übernehmen.
Schweiz und Deutschland mit von der Partie
Am CubeSat-Projekt nehmen auch die Schweiz und Deutschland teil. Mitte 2009 soll mit dem SwissCube der erste vollständig in der Schweiz gebaute Picosatellit in die Erdumlaufbahn starten. Während der drei Monate dauernden Hauptmission untersucht SwissCube das Leuchten des Nachthimmels oder Airglow. Diese permanente schwache Aufhellung des nächtlichen Himmels in rund hundert Kilometer Höhe entsteht hauptsächlich durch die Energieabstrahlung von Teilchen (Sauerstoff, Neon, etc.). Aber auch kosmische Lichtquellen innerhalb unserer Galaxie sowie das Zodiakallicht tragen dazu bei.
Der SwissCube entsteht durch eine Zusammenarbeit von fünfzehn Schweizer Instituten und wird die Erde in einer Höhe zwischen 400 und 1000 Kilometern alle neunzig Minuten umkreisen. Er beherbergt ein kleines Teleskop, das den Airglow während der Hauptmission rund zwanzigmal fotografiert. Klappt alles wie geplant, wird SwissCube weitere neun Monate – also insgesamt ein Jahr – im Erdorbit bleiben.
Auf dem Flug testen die Verantwortlichen außerdem einen neuen optischen Sensor und prüfen seine Einsatzfähigkeit für zukünftige Weltraummissionen. Neben dem SwissCube entsteht mit TIsat-1 momentan auch an der Fachhochschule der italienischen Schweiz ein Satellit.
Auf deutscher Seite läuft seit Oktober 2006 das Projekt HeidelSat. Der Satellit der SRH Hochschule Heidelberg soll im September 2010 starten und die kosmische Strahlung untersuchen, welche Auswirkungen auf das irdische Klima hat. Die Wissenschaftler erhoffen sich durch die Messwerte, Klimaveränderungen besser verstehen zu können.
Mit dem CubeSat COMPASS-1 ist seit April 2008 die Fachhochschule Aachen im Weltraum vertreten. COMPASS-1 bietet der interessierten Öffentlichkeit die Gelegenheit, selbst Bilder der Erde aufzunehmen und diese dann zu verwenden. Die beiden technischen Universitäten in München und Dresden lancieren derzeit ebenfalls eigene CubeSat-Projekte.
MS
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