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Sternsensor richtet Kleinstsatelliten im Weltraum aus

| Redakteur: Ute Drescher

Ein Sternsensor für Kleinstsatelliten wird unter dem Namen Stella an der Universität Würzburg in zwei Jahren bis zur Flugreife entwickelt und gebaut. Dann soll er die Anwendungsmöglichkeiten von Pico- und Nanosatelliten erheblich verbessern.

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Eine Kamera - natürlich wesentlich kleiner und moderner als die in der Abbildung - macht Bilder von Sternkonstellationen. Daraus erkennt der Sensor die aktuelle Lage und richtet dann den Satelliten in die gewünschte Lage aus. Der Vorgang ist im Bild durch die Koordinaten x,y und z symbolisiert. Bild: Hakan Kayal
Eine Kamera - natürlich wesentlich kleiner und moderner als die in der Abbildung - macht Bilder von Sternkonstellationen. Daraus erkennt der Sensor die aktuelle Lage und richtet dann den Satelliten in die gewünschte Lage aus. Der Vorgang ist im Bild durch die Koordinaten x,y und z symbolisiert. Bild: Hakan Kayal
( Archiv: Vogel Business Media )

Daten über die Erde erheben, Weltraumschrott im Orbit orten oder ferne Galaxien beobachten: All das und mehr ist mit einer Flotte von Kleinstsatelliten denkbar. Für die meisten Anwendungen, etwa für die Erdbeobachtung, ist eine genau definierte Ausrichtung der Satelliten von größter Bedeutung. Denn ohne aktive Lageregelung würde sich ein Satellit im Weltraum unkontrolliert drehen - Schuld daran ist die Schwerelosigkeit.

Sternsensoren werten Sternbilder aus

Wie lässt sich die Lage eines Satelliten im Raum regeln? Dafür sind hochpräzise Sensoren nötig, mit denen der Satellit seine aktuelle Lage bestimmt. So genannte Sternsensoren eignen sich laut Professor Hakan Kayal vom Lehrstuhl für Technische Informatik der Universität Würzburg dafür am besten: Sie werten Sternbilder aus, die sie zuvor mit einer Kamera gemacht haben. Erkennen sie eine bestimmte Sternkonstellation, dann können sie mit dieser Information autonom und eindeutig die Ausrichtung des Satelliten ermitteln.

Im nächsten Schritt muss der Satellit in die gewünschte Richtung gedreht werden - etwa durch das Zusammenspiel von kleinen Rädern in seinem Inneren. Wenn eines der Rädchen sich dreht, bewegt sich der Satellit in Schwerelosigkeit in die entgegengesetzte Richtung. „Mit mindestens einem Rad pro Achse kann man den Satelliten in jede beliebige Richtung wenden“, sagt Hakan Kayal.

Sternsensor Stella soll Kleinstsatelliten ausrichten

Sternsensoren werden in den meisten größeren Satelliten bereits eingesetzt. Ein Sternsensor für Kleinstsatelliten soll nun unter dem Namen Stella an der Universität Würzburg in zwei Jahren bis zur Flugreife entwickelt und gebaut werden. Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) fördert das Vorhaben von Hakan Kayal mit knapp einer halben Million Euro.

„Der neue Sternsensor wird die Anwendungsmöglichkeiten von Pico- und Nanosatelliten erheblich verbessern“, so die Prognose des Würzburger Professors. Pico- und Nanosatelliten sind der gängigen Klassifizierung zufolge Satelliten mit einem Gewicht von 0,1 bis 1 Kilogramm (Pico) oder von 1 bis 10 Kilogramm (Nano).

Die Sensoren sollen helften, Weltraumschrott im Orbit aufspüren

Mit dem Sternsensor will das Würzburger Team später Forschungen angehen, bei denen die Bilddatenverarbeitung an Bord eine Rolle spielt. Um die autonome Zielplanung von Satelliten soll es zum Beispiel gehen oder um das Aufspüren von Weltraumschrott im Orbit.

Letzteres Thema gilt als dringlich: Die Gefahr, dass Satelliten im Orbit von Schrottteilen beschädigt werden, hat sich in den vergangenen Jahren deutlich erhöht, wie Hakan Kayal sagt. Gestiegen ist gleichzeitig die Abhängigkeit der Menschen von der Infrastruktur im Orbit - ob es nun um Kommunikation, Navigation oder Erdbeobachtung geht.

Bislang existiert kein europäisches System zur Überwachung der Vorgänge im Weltraum. Erst kürzlich hat darum die Europäische Weltraumagentur ESA ein neues Programm gestartet: Es soll Europa unabhängig von anderen in die Lage versetzen, alle Objekte in der Umlaufbahn zu finden und mögliche Gefahren für den Betrieb der eigenen Satelliten abzuschätzen oder zu vermeiden. Zu dieser Aufgabe will auch Professor Kayal seinen Beitrag leisten.

Kleine Satelliten sind für Weltraumprojekte interessant - weil ihre Startkosten niedrig liegen. Doch bevor man sie zur Beobachtung der Erde oder für andere Aufgaben einsetzen kann, gibt es noch technische Herausforderungen zu meistern. Daran arbeiten Wissenschaftler der Uni Würzburg.

Kontakt

Prof. Dr. Hakan Kayal, T (0931) 31-86649, kayal@informatik.uni-wuerzburg.de

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