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Apr 20, 2024

Ein Satellit setzte ein Schleppsegel aus und entfernte sich fünf Jahre früher aus der Umlaufbahn

In einer Zeit, in der immer mehr „Dinge“ die Erde umkreisen, ist es eine große Sorge, was passiert, wenn ein Satellit einen anderen trifft. Das Ergebnis könnte eine Explosion, eine Kettenreaktion von Kollisionen oder die Schließung eines Gebäudes sein

In einer Zeit, in der immer mehr „Dinge“ die Erde umkreisen, ist es eine große Sorge, was passiert, wenn ein Satellit einen anderen trifft. Das Ergebnis könnte eine Explosion, eine Kettenreaktion von Kollisionen oder die Schließung einer Umlaufbahn sein. Das wäre katastrophal. Allerdings hat sich ein kleiner Satellit namens SBUDNIC früher als erwartet zur Erde zurückgeschickt. Das Ziel besteht darin, einen kostengünstigen Weg zur Beseitigung von Weltraummüll aufzuzeigen.

SBUDNIC war die Idee einer Gruppe von Studenten der Brown University, die an einem Kurs zum Thema „Design von Raumfahrtsystemen“ teilnahmen, der vom Ingenieurprofessor Rick Fleeter unterrichtet wurde. Es handelte sich um einen 3U-CubeSat, der aus handelsüblichen Komponenten (einschließlich 48 Energizer-Batterien), einer kleinen Kamera und einem Schleppsegel aus Kunststoff bestand. Es schließt sich einer Vielzahl anderer CubeSats an, die auf der Erde und im gesamten Sonnensystem eingesetzt werden (oder zur Nutzung vorgeschlagen werden).

Das Team startete es am 25. Mai 2022 an Bord einer SpaceX-Rakete. Sie kommunizierten mit ihm über eine auf Amateurfunk basierende Arduino-Prototyping-Plattform. Diese werden aufgrund ihres geringen Gewichts und ihrer Zuverlässigkeit häufig an Bord von 3U-Cubesats verwendet. Die Idee war, eine erschwingliche Deorbit-Methode zu zeigen.

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„Wir haben versucht zu beweisen, dass es Möglichkeiten gibt, Weltraumschrott nach dem Ende der Missionsdauer aus der Umlaufbahn zu entfernen, die nicht besonders kostspielig sind“, sagte Selia Jindal, die im Mai ihren Abschluss an der Brown University machte und eine der Projektleiterinnen war. „Das hat gezeigt, dass wir das können. Es ist uns gelungen, unseren Satelliten erfolgreich aus der Umlaufbahn zu bringen, sodass er keinen Platz mehr in der Erdumlaufbahn einnimmt. Noch wichtiger ist, dass das Projekt wirklich dazu beigetragen hat, zu zeigen, dass wir bedeutende und kostengünstige Pläne zur Bekämpfung des Weltraummüllproblems umsetzen können.“

Im Orbit in 520 Kilometern Höhe sprang das Segel der Raumsonde auf. Stellen Sie sich sein Schleppsegel fast wie einen Bremsschirm vor, der das Raumschiff verlangsamt. Dies trug dazu bei, dass das winzige Raumschiff allmählich zurück in die Erdatmosphäre gelangte. Es stellte sich heraus, dass das Segel ziemlich effizient war, was dazu beitrug, dass der Satellit an Höhe verlor. Bis März dieses Jahres war sie auf 470 Kilometer gesunken. Später, am 8. August 2023, war es auf 147 Kilometer gesunken, seine letzte bekannte Position. Kurz darauf brannte es wegen der Hitze des Wiedereintritts über der Türkei nieder.

Dies ist ein ziemlich schneller Wiedereintritt und demonstriert eine nützliche Technologie für andere Satelliten. Früher konnten diese Objekte bis zu 25 Jahre im Orbit bleiben. Doch im Jahr 2022 hat die Federal Communications Commission eine neue 5-Jahres-Regel für das Verlassen der Umlaufbahn von Satelliten eingeführt. Darin heißt es, dass Raumfahrzeuge, die sich in einer Höhe von weniger als Kilometern befinden, so schnell wie möglich und spätestens fünf Jahre nach Ende ihrer Mission aus der Umlaufbahn austreten müssen.

Eine weitere zu berücksichtigende Sache ist die Sonnenaktivität. Es führt dazu, dass sich die Erdatmosphäre in Zeiten des Sonnenmaximums „aufbläht“. Das erhöht den Luftwiderstand auf Satelliten in niedrigen Umlaufbahnen. Es ist ein bekanntes Problem, mit dem Satellitenbetreiber konfrontiert sind. Die vom Brown-Studentenprojekt SBUDNIC demonstrierte kostengünstige Standardtechnologie bietet eine nützliche Lösung für unerwartete Deorbits.

Die Vorstellung plötzlicher Orbitabgänge und anderer Katastrophen im erdnahen Weltraum ist etwas, das alle Satellitenbetreiber fürchten. Das hat das Studentenprojekt überhaupt erst inspiriert. „Das sind schreckliche Szenarien, aber leider bestimmen die Zahlen die Wahrscheinlichkeit, dass dies irgendwann passieren wird, also müssen wir vorbereitet sein“, sagte Marco Cross, der letztes Jahr seinen Master in Biomedizintechnik an der Brown University abschloss und dort als Chefingenieur tätig war SBUDNIC.

Die Erstellung des Testsatelliten mit einem CubeSat als Teil eines Klassenprojekts bot den Ingenieurstudenten eine perfekte Gelegenheit, die Theorie in die Praxis umzusetzen. Das Projekt kostete etwa 10.000 US-Dollar und ermöglichte es den Studenten, schnelle Turnarounds „von der Skizze bis zum Start“ zu üben. „Das war ein ungewöhnlicher Umstand und wir haben ihn ausgenutzt“, sagte Fleeter.

Der erfolgreiche Proof of Concept wurde von Industriepartnern wie D-Orbit, AMSAT-Italien sowie der La Sapienza-Universität Rom und dem NASA Rhode Island Space Grant unterstützt. Die Ergebnisse könnten sich positiv auf die Bemühungen zur Reduzierung des Weltraummülls auswirken. „Es gibt Unternehmen, die versuchen, dieses Problem des Weltraummülls mit Konzepten wie Weltraumschleppern oder Netzen im Weltraum zu lösen, die Weltraummüll einfangen und aus der Umlaufbahn bringen“, sagte Dheraj Ganjikunta, der 2022 seinen Abschluss an der Brown University machte und SBUDNIC war leitender Programmmanager. „Das Erstaunliche an SBUDNIC ist, dass es um ein Vielfaches kostengünstiger ist als alle anderen Lösungen. Anstatt den Müll sofort aus dem Weltraum zu entfernen, sobald er zum Problem wird, haben wir dieses 30-Dollar-Luftschleppgerät, das Sie einfach auf Satelliten werfen können, um deren Verweildauer im Weltraum drastisch zu verkürzen.“

Von Brown-Studenten gebauter Satellit als kostengünstige Möglichkeit zur Reduzierung von Weltraumschrott gelangt Jahre früher wieder in die Atmosphäre. Über SBUDNICNASA CubeSat-Startinitiative