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Donnerstag, 21. März 2019

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Von Iestyn Hartbrich | 21. Februar 2019 | Ausgabe 08

Kommende Woche starten die ersten Satelliten der weltweit ersten Megakonstellation in ihre Orbits. Für die Raumfahrtindustrie ist das der Beginn einer beispiellosen Tempoverschärfung.

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Foto: Grafik: OneWeb Satellites

Einer von 648: Die Satelliten der OneWeb-Konstellation sollen in 18 polaren Orbits in einer Höhe von 1200 km fliegen.

Längst sind die ersten sechs OneWeb-Satelliten am Weltraumbahnhof Kourou in Französisch-Guyana angekommen. Aber der Start verzögert sich immer weiter. Ursprünglich für Mitte Februar angesetzt, wurde er wegen eines Defekts in der Oberstufe der russischen Soyuz-Rakete kurzfristig auf den 22. und nun auf den 26. Februar verschoben. Letzte Vorbereitungen, immer wieder Kontrollen: Nervosität umgibt die Phase vor dem Start. „Lieber ein paar Tage warten und auf Nummer sicher gehen“, twitterte OneWeb-Gründer und -Chef Greg Wyler.

Die erste Megakonstellation

Dies ist kein Start wie jeder andere, sondern „der Beginn von etwas Großem“, wie der ESA-Satellitenexperte Xavier Lobao sagt. „Konstellationen sind für das ganz große Geschäft gemacht.“

OneWeb ist die weltweit erste sogenannte Megakonstellation: 648 Satelliten sollen an Bord von 21 russischen Soyuz-Raketen gestartet werden. Von 18 kreisrunden polaren Orbits in 1200 km Höhe aus sollen sie jeden Winkel des Globus mit Breitbandinternet versorgen – insbesondere die bislang durch Satelliten kaum abgedeckten Polregionen, die Ozeane und dünn besiedelte Landstriche. Die Forschungsstation in Alaska, das Kreuzfahrtschiff auf dem Atlantik, die Schule in Botswana: OneWeb operiert unter dem Motto „connect the unconnected“ (die Nichtangebundenen anbinden).

648 Satelliten: Eine solche Stückzahl war der Raumfahrt bislang völlig fremd. Teuer, langwierig, händisch – so lässt sich das klassische Vorgehen zusammenfassen.

Foto: Airbus DS

Prototypen: Am Standort Toulouse hat OneWeb Satellites die ersten zwölf Satelliten gefertigt. Zwei davon wurden aufwendigen Tests unterzogen. Sechs sollen kommende Woche in ihre Orbits gebracht werden.

Bei OneWeb ist alles anders. Billig, agil, automatisiert soll die Fertigung sein. Ein Joint Venture aus dem Satellitenbetreiber OneWeb und dem Satellitenbauer Airbus ist dafür verantwortlich: OneWeb Satellites.

Die ersten zwölf Satelliten stammen aus einer eigens eingerichteten automatisierten Produktionslinie am Airbus-Standort Toulouse. Zwei davon waren für umfangreiche, zermarternde, ganz und gar raumfahrttypische Tests bestimmt. Sechs sollen am Dienstag fliegen. Geht beim Start etwas schief, bleiben vier Exemplare für einen kurzfristig organisierbaren zweiten Versuch.

Der Großteil der Satelliten kommen aber aus Florida, wo OneWeb Satellites eine automatisierte Endmontagelinie eingerichtet hat. Im März oder im April soll sie den Betrieb aufnehmen. Airbus gibt die Produktionskapazität mit 32 Satelliten pro Monat an, wobei – je nach Bedarf und Startmanifest – auch mehr gefertigt werden können.

Damit liegt die geplante Monatsproduktion jenseits der Marke für das gesamte Jahr 2018, in dem Airbus 17 Satelliten fertiggestellt hat. „Bislang haben wir pro Jahr zehn bis 20 Satelliten gebaut, jetzt werden es Hunderte im selben Zeitraum sein“, sagt Arnaud de Rosnay, der bei Airbus für das Geschäft mit Telekommunikationssatelliten zuständig ist.

Weniger als 1 Mio. $ sollte ein Satellit kosten, so das erklärte Ziel zu Beginn der Entwicklung. „Kostenziel erreicht“, sagt de Rosnay, ohne eine genaue Zahl zu nennen.

Die Preisschmelze in der Satellitenfertigung hat zwei Ursachen. Erstens entfallen Kosten beim Testen. Üblicherweise werden Satelliten erst nach der Endmontage getestet und dann besonders lange und gründlich. Akustiktests, Thermalvakuumtests, Vibrationstests: Bevor ein Satellit ans Launchpad geliefert wird, weiß man alles über ihn. Im OneWeb-Programm ist das Vorgehen anders. Das Joint Venture OneWeb Satellites hat seine Produktionslinie in Florida qualifiziert, um die Satelliten mithilfe von Inline-Messtechnik bereits in der Fertigung zu durchleuchten. „Wir testen die Satelliten schon während wir sie produzieren“, sagt der Airbus-Manager de Rosnay.

Foto: RUAG Space

Ein Hauch von Autoindustrie: Für Raumfahrtmaßstäbe ist der Automatisierungsgrad im OneWeb-Programm hoch. Der Roboter im Bild setzt metallische Inserts in eine Satellitenwand.

Der zweite Grund für niedrige Kosten ist die Kombination aus Automatisierung und hohen Stückzahlen. Beispiel RUAG Space. Vom Raumfahrtzulieferer aus der Schweiz stammt unter anderem für jeden Satellit der komplette Satz an Paneelen. Die Paneele bestehen aus einem Sandwich aus Carbon und Aluminiumwabenkern und bilden die Wände der Satelliten. In die Paneele setzt RUAG metallische Inserts ein, kleine runde Bauteile, mit denen später zum Beispiel Elektronikboxen befestigt werden können. Pro Satz verbaut das Unternehmen zwischen 500 und 600 Inserts. RUAG hat den Prozess automatisiert und nutzt dafür einen Maschinentyp, der aus einer Kooperation mit der FH Nordwestschweiz hervorgegangen ist: die Automated Potting Machine (APM).

Zwei dieser Maschinen bilden das Herz der RUAG-Fertigung in Titusville, Florida, die nur wenige Kilometer von der OneWeb-Endmontage entfernt liegt. Das Unternehmen hat dort bereits mit der Produktion begonnen und befindet sich derzeit im Hochlauf. „Unsere US-Produktion ist auf Serienfertigung getrimmt und voll betriebsfähig“, sagt Franck Mouriaux, Chefingenieur der Produktgruppe Spacecraft. „Das Werk ist für drei Satellitenstrukturen pro Tag ausgelegt.“

Am Beispiel RUAG zeigt sich auch, dass OneWeb mit seinem Serienfertigungsansatz bereits auf andere Bereiche der Raumfahrt abstrahlt. In einer Branche, die von Unikaten und Sonderanfertigungen geprägt ist, bilden sich nun Standards aus. „Bislang konnten sich die Satellitenbauer die Paneeldicken à la carte aussuchen. Heute schlagen wir nur wenige Dicken vor, die wir in großen Mengen produzieren können“, sagt Mouriaux.

Eine neue Ordnung bildet sich in der Satellitenindustrie aus, nicht nur in den Produktionshallen, auch in den Orbits. In mancherlei Hinsicht ist OneWeb das Konkurrenzmodell zum bisherigen Ansatz, Telekommunikationssatelliten im geostationären Orbit in 36 000 km Höhe zu nutzen. Durch die geringere Flughöhe – nur ein 30stel – fallen die Signalverzögerungen (engl. latencies) bei OneWeb geringer aus. Vor allem für zeitkritische Anwendungen des künftigen Mobilfunkstandards 5G ist das interessant. Darunter fallen Internettelefonie mit Voice over IP und Überwachungsaufgaben in der Industrie.

Demgegenüber entfalten geostationäre Satelliten ihre volle Wirkung, wenn leistungsfähige, aber nicht besonders zeitkritische Übertragungen gefragt sind. Netflix ist ein gutes Beispiel. Der Streaminganbieter will näher an die Streamenden rücken, indem er Server in den Wohnvierteln einrichtet. Diese mit Content zu versehen, ist eine klassische Anwendung eines geostationären Satelliten. Satellitenexperten gehen deshalb davon aus, dass geostationäre Satelliten und Konstellationen in den erdnahen Orbits koexistieren werden. „Verschiedene Orbits haben verschiedene Rollen“, sagt Xavier Lobao von der ESA.

Lobaos Abteilung mit dem Namen „Zukunftsprojekte in der Telekommunikation“ beobachtet derzeit 60 Konstellationen in sehr unterschiedlichen Planungs- und Finanzierungsstadien. Die größten Chancen nach OneWeb räumt er LeoSat, Telesat LEO, mindestens einer chinesischen Konstellation und einem bis zu 4000 Satelliten umfassenden SpaceX-Projekt ein, über das allerdings wenig öffentlich bekannt ist.

Die ESA ist außerdem mit OneWeb eine Public Private Partnership (PPP) eingegangen, die im März beginnt: Sunrise. In solchen Programmen übernimmt die ESA bis zu 50 % der Kosten für innovative Technologien. Für die zweite Generation von OneWeb-Satelliten soll Sunrise unter anderem untersuchen, wie sich der OneWeb-Dienst in terrestrische 5G-Netze integrieren lässt, wie sich Satellit-zu-Satellit-Verbindungen nutzen lassen und welche Strategien bei der aktiven Vermeidung von Weltraumschrott helfen. „OneWeb hat die Müllproblematik erkannt und beteiligt sich proaktiv an Studien zur Müllvermeidung“, sagt Antonio Garutti, Leiter des ESA-Büros für Telekommunikationssysteme.

Wenn am Dienstag um 18:37 Uhr Ortszeit in Kourou der Countdown einsetzt, wird es spannend. Arianespace und das Soyuz-Team erleben den ersten von 21 OneWeb-Starts, der Premiere und Generalprobe zugleich ist. Premiere, weil sechs echte Satelliten in zwei Dreiergruppen in Kreisbahnen von 1000 km Höhe ausgesetzt werden. Generalprobe, weil die Mission damit noch nicht beendet ist. In einigen Monaten sollen 32 Satelliten pro Rakete gestartet werden. Um das schon einmal zu simulieren, hat die Soyuz vier tote Gewichte an Bord, die nicht wie die sechs Satelliten vom Dispenser getrennt werden. Die Mission endet nach vier Stunden.

In den darauf folgenden Tagen erfolgt ein Prozess, den sie in der Raumfahrt in-orbit validation nennen: Funktionstest in der Umlaufbahn. Die Satelliten und die Telekommunikationsnutzlasten werden zum ersten Mal angeschaltet, Telemetriedaten gesendet und empfangen, Bodenstationen ausprobiert. Während dieser Phase, in der OneWeb auch erste Dienste ausprobiert, ist es zum letzten Mal ruhig in den erdnahen Orbits.