Netzwerk aus Nanosatelliten

S-NET-Mission Nanosatelliten

Die Zukunft der Raumfahrt könnten Netzwerke autonomer Satelliten sein, die miteinander kommunizieren. Anfang Februar brachte eine russischen Soyuz-2-1a Fregat-M-Trägerrakete vier Nanosatelliten auf ihre Umlaufbahn im niedrigen Erdorbit. Der weltweit einmalige Flugverband aus vier Kleinst-Satelliten wird in einer Höhe von rund 580 Kilometern operieren. Die Technologiemission S-NET der TU Berlin wird vom Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) gefördert.

Im Zielorbit wurden die Nanosatelliten im Abstand von genau zehn Sekunden ausgesetzt. Die hohe Präzision war essentiell, da die Satelliten über keinen eigenen Antrieb verfügen und langsam auseinandertriften. Die Satelliten mit einer Kantenlänge von rund 24 Zentimetern wiegen jeweils acht Kilogramm.

24 Zentimeter Kantenlänge

„Die Wissenschaftler wollen mit der Mission vor allem das Langzeitverhalten der Kommunikationsnutzlast im Orbit erforschen und Erkenntnisse über das Verhalten eines Kommunikationsnetzes im Weltraum sammeln“, erklärt Dr. Siegfried Voigt, DLR-Projektleiter für S-NET. „Dies ist gerade vor dem Hintergrund der Diskussion um Konstellationen im Rahmen der New Space Economy mit mehreren hundert Satelliten für die globale Internetversorgung von großer Bedeutung.“ Zudem soll überprüft werden, wie lange die Satelliten trotz der zunehmenden Entfernung den Kontakt zueinander halten können.

Wo liegen die Vorteile dieser Satellitenkonstellation? Ein Weltraumnetzwerk aus Nanosatelliten kann durch den Austausch von Informationen untereinander die Erdoberfläche besser örtlich und zeitlich abdecken, als große Einzelsatelliten. Fällt zudem ein Mini-Satellit aus, kann das Netzwerk den Verlust leichter kompensieren.

Bislang unerreichte Datenübertragung

Weiterhin können die Satelliten Daten und Signale viel schneller an die Empfangsstationen auf der Erde übermitteln: In der bisherigen Satellitenkommunikation im niedrigen Erdorbit werden anfallende Rohdaten bei einem Überflug über Bodenstationen mit einer Verzögerung von mehreren Stunden gesendet, prozessiert, archiviert und verteilt. Die Auslieferung von Datenprodukten dauert meist ein bis mehrere Tage – mit der neuen Satellitenkonstellationen wird das in ein bis zwei Stunden möglich sein. Das ist ein großer Gewinn beispielsweise bei der Vorhersage von Naturkatastrophen und der Notfallhilfe.

Die vier Satelliten verfügen für die Kommunikation untereinander und den Datenaustausch mit der Bodenstation über ein neu entwickeltes netzwerkfähiges Funkgerät, genannt S-Link. Es verwendet S-Band Frequenzen und moderne Übertragungsverfahren, um eine hohe Datenrate bei möglichst geringem Energieverbrauch zu erzielen: Datenraten von ca. 6000 Kilobits pro Minute bei Entfernungen bis maximal 400 Kilometern. Das entspricht etwa der Übertragung einer Datenmenge von drei bedruckten DIN A4 Seiten in jeder Sekunde und ist für Nanosatelliten bislang unerreicht.

Das Quartett aus Nanosatelliten wir vorerst ein Jahr im Weltraum aktiv sein und die Technologien ausgiebig testen.

Bild: Künstlerische Darstellung der S-NET-Mission / DLR