Er ist nur so groß wie eine Milchtüte, gerade mal ein Kilogramm schwer und umkreist in 500 Kilometern Entfernung die Erde. Nun hat Kleinstsatellit UWE-4, entwickelt und gesteuert von Wissenschaftlern der Uni Würzburg, Bahnbrechendes geschafft – und damit seine Mission erfüllt.
Würzburger Satellit gelingen Weltpremieren
Mittels seines neuartigen Elektroantriebs hat UWE-4 die Umlaufbahn gezielt verändert. Prof. Klaus Schilling, Leiter des Lehrstuhls für Robotik und Telematik, spricht von "drei weltweiten Technologie-Durchbrüchen", die Doktorand Alexander Kramer gelungen seien.
UWE-4, der jüngste Uni-Satellit aus der UWE-Reihe, umkreist seit Dezember 2018 die Erde, eine Sojuz-Rakete hatte ihn ins All befördert. Vom Kontrollzentrum an der Uni Würzburg aus wird er kontrolliert.
Immer mehr Satelliten – funktionierende und ausgediente – schwirren durchs All, ebenso anderer Weltraumschrott. Es wird "eng" in den Umlaufbahnen und die Steuerung von Satelliten immer wichtiger. Deshalb ist der Erfolg der Würzburger Forscher gemeinsam mit Kollegen der TU Dresden so wegweisend. Drei Manöver sind mit UWE-4 geglückt: Der Satellit konnte seine Umlaufbahn absenken, anheben und eine drohende Kollision verhindern.
Wie es in einer Mitteilung der Universität dazu heißt, gibt es mittlerweile eine Pflicht, Satelliten bis zum Ende ihrer Lebensdauer auf einen Absturz-Orbit zu bringen. Sie sollen in der Atmosphäre verglühen. Dass er sich absenken kann, hat UWE-4 im Versuch ebenso gezeigt wie das Anheben– durch Feuern seiner Triebwerke mit der richtigen Ausrichtung und Zeitdauer.
Durch Elektroantrieb Kollision mit anderem Satelliten verhindert
Dieses Manöver eröffnet laut Uni interessante Perspektiven, um die Lebensdauer von Satelliten zu verlängern: Auf erdnahen Bahnen sinken sie normalerweise zügig nach unten. So muss auch die Raumstation ISS ständig Treibstoffnachschub durch Versorgungsraumschiffe erhalten, um ihr Absinken zu korrigieren. Die Mission UWE-4 habe gezeigt, dass dies dank der Elektroantriebe bei Kleinstsatelliten mit nur wenigen Gramm Treibstoff möglich ist.
Und schließlich gelang ein Ausweichmanöver: Während der Experimente erhielt Doktorand Kramer eine Warnung von der Weltraumkontrollstelle der
US-amerikanischen Luftwaffe: UWE-4 drohte mit einem ausgedienten Telekommunikationssatelliten zusammenzustoßen. Kramer konnte gezielt die Bahn von UWE-4 verändern und den Sicherheitsabstand zwischen den beiden Satelliten vergrößern. Auch hierfür war der Elektroantrieb entscheidend.
"Im Moment sind Satellitenbetreiber noch nicht verpflichtet, ein Antriebssystem einzubauen", sagt Kramer. Das müsse sich auf Grund gesetzlicher Vorgaben ändern. So soll die rasch wachsende Zahl von Satelliten begrenzt werden. "In Weltraumorganisationen wird darum schon über die Notwendigkeit von Antriebssystemen diskutiert. Unsere Experimente mit UWE-4 zeigen hier eine innovative Lösung auf", freut sich der Würzburger Nachwuchsforscher.
Entwickelt wurde UWE-4 von Klaus Schillings Uni-Team mit Stephan Busch, Philip Bangert, Alexander Kramer und Dieter Ziegler sowie zahlreichen Informatik- und SpaceMaster-Studenten.
Ende des Jahres soll UWE-4 dann von der Bodenkontrollstation an der Julius-Maximilians-Universität gezielt auf einen Absturzorbit gebracht werden. Ohne Antrieb würde er noch mehrere Jahre um die Erde kreisen, bevor er beim Eintritt in die Atmosphäre verglüht.
