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Mittwoch, 13. Dezember 2017

Raumfahrt

Rechenspiele im Orbit

Von Iestyn Hartbrich | 9. Februar 2017 | Ausgabe 06

Mit dem Start des Satelliten Hispasat 36W-1 stößt das Bremer Unternehmen OHB in die Riege der großen Satellitenbauer in Europa vor. Protokoll eines Launches.

Orbit (2)
Foto: Arianespace

Liftoff: In Französisch-Guyana sind die Menschen Raketenstarts gewohnt.

Es ist die Stunde der raschen tropischen Dämmerung in Französisch-Guyana. Aus Nachmittag wird Abend. Der Abend eines Satellitenstarts. Vielleicht. Auf einer Terrasse mit Blick auf den Atlantik – ganz in der Nähe des europäischen Weltraumbahnhofs Kourou – schauen ein paar Menschen hinaus aufs Meer, nervös. Sie alle sind Mitarbeiter von Satellitenbauern, Satellitenbetreibern und Raumfahrtagenturen. Einige reden leise in kleinen Gruppen, andere sind allein mit ihren Gedanken.

Glossar

In diesem Moment betritt Jan Wörner, Generaldirektor der Europäischen Raumfahrtagentur (ESA), die Terrasse und sagt zwei Worte: „Wir tanken.“ Dieser Satz hat in der Raumfahrt Endgültigkeit. Einmal betankt, wird die Rakete starten und mit ihr der Satellit, der für viele der hier Anwesenden so wichtig ist.

Wichtig zum Beispiel für Carlos Espinós Gómez. Er ist Chef des spanischen Unternehmens Hispasat, das den Satelliten – Hispasat 36W-1 – betreiben will. Wichtig auch für Marco Fuchs, dessen Familienkonzern OHB die Satellitenplattform gebaut hat und der heute in den europäischen Satelliten-Adel aufrücken will. Wenn alles gut geht, werden die Bremer heute der erste deutsche Systemführer in der Satellitenkommunikation seit über 20 Jahren.

Der Systemführer – englisch: prime contractor oder einfach prime – ist in der Satellitenindustrie derjenige, bei dem die Fäden zusammenlaufen. Nur er weiß, wie all die komplexen technischen Subsysteme zusammenspielen – Thermalhaushalt, Antriebe für die Lageregelung und Stromversorgung zum Beispiel. Er baut die Plattform, also das Grundgerüst des Satelliten, und integriert die Nutzlast, die die eigentlichen Kommunikationsdienste bereitstellt.

Foto: OHB System AG

SmallGEO-Satellit H36W-1: Das Bild zeit den Satelliten im Labor in Ottobrunn, wo unter anderem der sogenannte „antenna-range-test“ durchgeführt wurde.

Smallgeo heißt die Satellitenplattform und heute Abend wird sie zum ersten Mal gestartet. Das Programm hat eine strategische Dimension – nicht nur für OHB, sondern auch für die Bundesregierung. Bislang gab es in Europa nur zwei Satellitenbauer mit Systemfähigkeit: Thalès Alenia Space und Airbus, beide aus Frankreich. „Unser erklärtes Ziel war es, einen unabhängigen Systemführer in Deutschland zu installieren“, sagt Gerd Gruppe, der im Vorstand des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt für das Raumfahrtmanagement zuständig ist. „Die Raumfahrtstrategie der Bundesregierung fordert, dass wir das kommerzielle Potenzial der Raumfahrt ausschöpfen, und die Satellitenkommunikation ist der einzige Markt, der überwiegend von staatlichen Mitteln unabhängig ist.“

Deutschland hat mit 150 Mio. € rund die Hälfte der 300 Mio. € an öffentlichen Geldern im Smallgeo-Programm beigesteuert. Ein Viertel der Gesamtkosten, rund 100 Mio. €, soll die Industrie selbst aufgebracht haben. Nur ein Viertel Industrieanteil – in anderen Branchen wäre das undenkbar.

Aber in der Raumfahrt galten schon immer andere Gesetzmäßigkeiten. Denn mit der Systemführerschaft sind Spitzenforschung, die Perspektive einer autonomen Infrastruktur im All und starke Raumfahrtzulieferer verbunden. Zulieferer wie die Airbus-Tochter Tesat aus Backnang. Sie baut meist Komponenten für Kommunikationssatelliten, aber für Hispasat 36W-1 ist sie Nutzlast-Systemführer. „Größere Satelliten-Primes halten diese Expertise im eigenen Haus“, sagt Tesat-Chef Andreas Hammer. „Unsere Nische ist es, gerade kleineren Satellitenbauern unser Wissen in diesem Bereich bereitzustellen.“

22:03 Uhr Ortszeit, auf der Terrasse des Kontrollzentrums im Weltraumbahnhof Kourou. Countdown: „trois, deux, un, top, décollage.“ Marco Fuchs fixiert das Launch-Pad, das wenige Kilometer entfernt liegt. Er sieht Flammen, sieht, wie die Rakete in den tief hängenden Wolken verschwindet und über den Wolken auftaucht. Jetzt erreicht die Druckwelle die Terrasse. Und schließlich sieht der OHB-Chef, wie die Soyuz-Trägerrakete ihre Feststoff-Booster absprengt und langsam im Nachthimmel verschwindet.

Ein Bilderbuchstart, aber noch immer keine Spur von Entspannung bei Fuchs. Er kehrt zurück ins Innere des Gebäudes, in eine Art Kinosaal, ohne Leinwand, dafür mit Blick auf den nur durch eine Glasfront abgetrennten Kontrollraum. Fuchs kauert sich in seinen Sessel. Wartet darauf, dass endlich nichts mehr schiefgehen kann. Zwei Plätze links neben ihm macht Hispasat-CEO Gómez das Gleiche. „Ohne Risiko kein Satellitengeschäft“, sagt der Spanier. Wenn man die beiden so sieht, ist es das Motto des Abends.

Bislang verhalten sich Rakete und Satellit nach Plan. Zuerst schwenkt die Soyuz mit dem Satelliten an Bord in den erdnahen Orbit ein, den sie in der Raumfahrt Leo (low earth orbit) nennen, dann wird die dritte Stufe abgesprengt. Die Oberstufe „Fregat“ übernimmt. Ihre Aufgabe besteht darin, den Satelliten aus der erdnahen Bahn rund 200 km über der Erdoberfläche in eine Geotransferbahn zu bringen. Diese hat die Form einer Ellipse, deren einer Brennpunkt die Erde ist. In ihrem Perigäum, dem erdnächsten Punkt, berührt sie den Leo, ihr Apogäum (erdfernster Punkt) liegt im Zielorbit des Satelliten, dem Geostationären Orbit (Geo) in annähernd 36 000 km Höhe. Körper, die sich dort mit einer Bahngeschwindigkeit von 3075 km/s bewegen, halten ihre Position relativ zur Erdoberfläche. Für Hispasat 36W-1 zum Beispiel ist der Schnittpunkt von Äquator und dem 36. westlichen Längengrad vorgesehen. Auf diese Weise deckt sein Signal Spanien, die Kanaren und Lateinamerika ab.

Im April soll der Satellit auf Sendung gehen und um 22:55 Ortszeit spricht nicht mehr viel dagegen. Genau 52 Minuten und 39 Sekunden nach dem Start der Trägerrakete nehmen die Ersten im Kontrollzentrum die Kopfhörer ab. Hispasat 36W-1 hat sein erstes eigenes Lebenszeichen gesendet. Er ist nun allein auf seiner mehrtägigen Reise in den Geo. Jubel brandet auf, erst zaghaft, dann lauter, und über die Köpfe der Aufatmenden und Schulterklopfenden hinweg gibt Fuchs dem Hispasat-Technikchef Antonio Abad das Zeichen, dass Taucher benutzen, wenn alles in Ordnung ist: Daumen und Zeigefinger bilden ein O, die anderen Finger sind abgespreizt.

Die Bremer sind da, wo sie hin wollten. „Wir sind nun einer von drei Systemanbietern in Europa“, sagt Andreas Lindenthal, Chief Operating Officer bei OHB. „Wann immer in Europa Aufträge zur Ausschreibung kommen, werden wir drei aufgefordert, uns am Wettbewerb zu beteiligen.“ Das Bremer Unternehmen bewegt sich nun auch technisch in einer anderen Größenordnung als zuvor. „Bislang haben wir Satelliten bis 2 t Startgewicht gefertigt. Nun sind es 3,5 t“, sagt Lindenthal. Mit 3,5 t Startgewicht wiegen die Smallgeo-Satelliten nur gut halb so viel wie die großen Telekommunikationssatelliten der französischen und US-amerikanischen Konkurrenten. Genau das könnte sich als Vorteil erweisen. „Die Plattform deckt ein Marktsegment ab, für das Europa bislang keinen eigenen Satelliten hatte“, sagt Magali Vaissière, als ESA-Direktorin für die Telekommunikation verantwortlich.

Die Logik: Je leichter der Satellit, desto größer das Spektrum der Trägerraketen, die für den Launch infrage kommen. „Smallgeo kann alleine auf einer mittelgroßen Rakete fliegen oder als kleinerer Satellit einer Ariane 5 mit Doppelstartkonfiguration“, sagt OHB-Manager Lindenthal. „Die kleineren Raketen sind überproportional günstig, vor allem jetzt, da SpaceX mit wiederverwendbarer Unterstufe der Falcon 9 das Startgewicht, aber auch den Startpreis reduziert.“

Foto: Arianespace

Nutzlastverkleidung: Vor Ort in der Nähe des Launch-Pads wird der Satellit in das sogenannte „Fairing“, also in die Raketenspitze, integriert.

Für die Satellitenbetreiber haben die Rechenspiele im Orbit begonnen. Und schon jetzt scheint klar, dass die Liste der Variablen in Kürze eine entscheidende Ergänzung erhält. OHB produziert den ersten Electra-Satelliten für den luxemburgischen Betreiber SES. Electra wird eine Spielart der Smallgeo-Plattform sein, die vollkommen auf chemische Antriebe verzichtet. Stattdessen nutzt sie rein elektrische Ionentriebwerke.

Im Innern solcher Motoren wird das Edelgas Xenon ionisiert. Das positiv geladene Ion wird unter Hochspannung beschleunigt und zur Düse hinausgestoßen. Der Schub ist geringer als bei chemischen Triebwerken, im Gegenzug vervielfacht sich der spezifische Impuls. Für den Satellitenbetreiber heißt das konkret: Sein Satellit braucht sechs Monate statt weniger Tage, bis er seine Zielbahn erreicht hat, kann aber mehr Nutzlast, mehr Bandbreite mitnehmen.

Bislang hat OHB sieben weitere Smallgeo-Satelliten verkauft: sechs Wettersatelliten und einen Satelliten des EDRS (European Data Relay System). Diese sieben sind institutionell, also von ESA-Mitgliedern und ihren Behörden, finanziert. Und so klingen die Ziele aus dem Hause OHB noch bescheiden. „Minimal wollen wir alle zwei Jahre einen Smallgeo-Satelliten produzieren. Wenn es gut läuft, einen pro Jahr, wobei das bedeuten würde, dass wir Produktionskapazität aufbauen“, sagt Lindenthal. Derzeit werden pro Jahr 20 bis 24 Kommunikationssatelliten gebaut vier bis fünf davon in der Klasse um 3 t Startgewicht.

Ob das so bleibt? Eine Prognose scheint unmöglich. „Ich weiß nicht, wo der Satellitenmarkt hingeht. Es gibt die Tendenz zu kleineren Satelliten, es gibt aber auch die Tendenz zu größeren. Es ist ganz merkwürdig. Ich glaube deshalb, dass wir gut beraten sind, wenn wir die ganze Palette abdecken“, sagt ESA-Chef Jan Wörner in Kourou.

Frank Bensch, der DLR-Delegierte für Satellitenkommunikation in der ESA, spricht von einem „phänomenalen Umbruch. Der Konkurrenzdruck, den terrestrische Infrastrukturen auf Satellitenbetreiber ausüben, ist enorm.“ Der Grund liegt im veränderten Verhalten der Nutzer. Sie konsumieren mehr Medien als je zuvor, halten sich aber nicht mehr an feste Programmschemata. Filme müssen „auf Abruf“ bereit stehen. Das klassische Geschäftsmodell der Satellitenbetreiber gerät ins Wanken. Was das für Smallgeo bedeutet, steht nicht fest. Fest steht, dass der Satellitenmarkt turbulent geworden ist. Ob sich die Plattform in diesem Markt behauptet, wird auch davon abhängen, wie sich Hispasat 36W-1 im Orbit schlägt.

Es ist der Tag nach dem Launch. Die Raumfahrt-Reisegruppe aus Bremen, Paris und Madrid wartet in der Abflughalle des Flughafens Félix-Éboué in Cayenne. Darunter ist auch Marco Fuchs, der in diesem Moment einen Mitarbeiter entdeckt. Dieser saß am Abend zuvor im Kontrollzentrum und hat die neuesten Telemetriedaten. „Wie geht‘s unserem Satelliten?“, fragt Fuchs. „Bis jetzt alles gut“, antwortet der Mitarbeiter. Vor beiden liegt ein langer Rückflug. Der Satellit ist auf Sendung, Fuchs geht jetzt offline.

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