Prototyp – Idee sucht Geld

Satelliten der neuesten Generation sind klein wie Zauberwürfel und fliegen in Schwärmen. Ein Schweizer Professor sorgt dafür, dass sie auf Kurs bleiben.





© Astrocast SA

• Die Nanosatelliten heißen CubeSats und haben eine Kantenlänge von gerade einmal zehn Zentimetern. Sie kosten weniger als 50 000 Euro und sind somit auch für weniger finanzkräftige Firmen und Institute interessant. In Schwärmen könnten sie in Zukunft Fotos und Radarmessungen von der Erdoberfläche aus verschiedenen Blickwinkeln machen, Klimaveränderungen beobachten, Erntemengen erfassen oder in Echtzeit den nächsten Parkplatz anzeigen. Zudem könnten sie ein weltumspannendes Kommunikationsnetz bilden.

Von zentraler Bedeutung ist dabei ihre genaue Position, denn die gewonnenen Beobachtungsdaten lassen sich nur auswerten, wenn man weiß, von wo sie aufgenommen wurden. Zur genauen Bestimmung der Satellitenposition braucht es weltraumtaugliche GPS-Empfänger, die eine halbe Million Dollar kosten, mehrere Kilogramm wiegen und Unmengen an Strom verbrauchen. Für kleine Würfel sind sie ungeeignet.

Das Team von Professor Markus Rothacher vom Institut für Geodäsie und Photogrammetrie der ETH Zürich hat deshalb nun ein eigenes kleines Hochleistungs-Positionsmodul entwickelt. Der Physiker und Astronom war bereits an mehreren ESA-Missionen beteiligt. Sein Institut verfügt über Kontakte zur Schweizer Firma U-Blox, ein Spin-off der ETH, die Navigations-Chips für den vernetzten Verkehr oder zur Verfolgung von Containern herstellt. Rothacher kam auf die Idee, solche Chips auch für die Positionierung im All zu verwenden.

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Dazu wurden sie einem Härtetest unterzogen, in Vakuumkammern gesteckt, mussten Temperaturschwankungen von - 40 bis + 80 Grad Celsius aushalten und wurden in einer Stunde mit der Menge an Protonen beschossen, der sie bei einem dreijährigen Aufenthalt im Weltall ausgesetzt wären. Die Chips hielten der Tortur stand.

Nach fünf Jahren Forschungsarbeit hat das Institut nun ein Positionierungsmodul mit vier Chips fertiggestellt, das lediglich 40 Gramm wiegt und ein Zwanzigstel des Stroms eines herkömmlichen Weltraumempfängers verbraucht. Zudem kann es nicht nur die Signale des amerikanischen GPS, sondern auch diejenigen des europäischen Galileo, des russischen GLONASS, des chinesischen Beidou und des regionalen japanischen QZSS-Systems verarbeiten.

„Wir sind damit unabhängiger von einem bestimmten System“, sagt Michael Meindl, Leiter des Projektes an der ETH, „können die Systeme untereinander vergleichen und die Bahn der CubeSats auf einen Meter genau bestimmen.“

Ende November schicken die Forscher zusammen mit der Schweizer Firma Astrocast einen ersten Kleinstsatelliten mit der neuen Technik ins All. Langfristig soll in 575 Kilometern Höhe ein Netz aus 64 CubeSats entstehen und ein eigenes Kommunikationssystem bilden. ---

GNSS-Positionierungsmodul für CubeSats

Entworfen am Institut für Geodäsie und Photogrammetrie der ETH Zürich
Professor Markus Rothacher
Kontakt: info@geod.baug.ethz.ch