Satellit ATHENE-1: Nationales Raumfahrtkontrollzentrum steuert Experimentallabor im Orbit

Cube1G-Terminal – Arbeit im Reinraum: Das optische Terminal wird im Reinraum des DLR-Instituts für Kommunikation und Navigation auf den Einsatz vorbereitet. In der Mission SeRANIS (Seamless Radio Access Networks for Internet of Space) werden auf dem Kleinsatelliten ATHENE-1 Experimente demonstriert, deren Daten mittels Cube1G zum Boden übertragen werden. (Credit: © DLR. Alle Rechte vorbehalten)

Cube1G-Terminal im Reinraum: Das optische Terminal Cube1G verfügt über eine Grobausrichteeinheit, die den Laserstrahl unabhängig vom Trägersystem in jede Richtung bewegen kann. Diese Flexibilität ermöglicht eine Datenübertragung unabhängig von der Lage des Satelliten. (Credit: DLR (CC BY-NC-ND 3.0))

Start der Transporter-18-Mission von SpaceX: Am Donnerstag, dem 1. Oktober, um 20:32 Uhr MESZ startete die Falcon 9 im Rahmen der Mission „Transporter-18“ vom Space Launch Complex 4E (SLC-4E) auf der Vandenberg Space Force Base in Kalifornien aus in die erdnahe Umlaufbahn. „Transporter-18“ war eine spezielle Rideshare-Mission für Kleinsatelliten. An diesem Flug nahmen 130 Nutzlasten teil, darunter CubeSats, Mikrosatelliten, mitgeführte Nutzlasten sowie zwei Raumfahrzeuge mit Wiedereintrittsmodulen und vier Orbitaltransferfahrzeuge, die 41 dieser Nutzlasten transportierten, die zu einem späteren Zeitpunkt ausgesetzt werden sollten. (Credit: SpaceX)

– Das Nationale Raumfahrtkontrollzentrum GSOC des DLR ist für die Übertragung von Telemetriedaten, die Übermittlung von Befehlen sowie die Überwachung und Steuerung des Satelliten zuständig.
– Das DLR stellt außerdem zwei Instrumente an Bord des Satelliten bereit.
– Der Technologiedemonstrator ATHENE-1 ist ein zentrales Element des Forschungsprojekts SeRANIS, das von der Universität der Bundeswehr München geleitet wird.
– Schwerpunkte: Raumfahrt, Sicherheit, Kleinsatelliten

Der Technologiedemonstrator ATHENE-1 wurde erfolgreich vom US-amerikanischen Weltraumbahnhof Vandenberg Space Force Base in Kalifornien gestartet. Der von der OHB-Tochter LuxSpace gemeinsam mit der Universität der Bundeswehr München entwickelte und gebaute Kleinsatellit hob im Rahmen der Transporter-18-Mission an Bord einer Falcon-9-Rakete von SpaceX ab und wurde planmäßig in eine niedrige Erdumlaufbahn gebracht. Gesteuert wird der Satellit vom Nationalen Raumfahrtkontrollzentrum (GSOC) des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Oberpfaffenhofen. In Forschungsarbeiten des GSOC sollen unter anderem neue Betriebskonzepte zur weitergehenden Automatisierung erprobt werden. Zudem stellt das DLR zwei Instrumente an Bord des Satelliten bereit.

ATHENE-1 ist das zentrale Element des Forschungsprojekts SeRANIS (Seamless Radio Access Networks for Internet of Space), das von der Universität der Bundeswehr München geleitet und vom Zentrum für Digitalisierungs- und Technologieforschung der Bundeswehr (dtec.bw) gefördert wird. Ziel des Projekts ist es, innovative Technologien schneller von der Forschung in die praktische Anwendung zu überführen und deren Nutzen für zukünftige Weltraumfähigkeiten zu demonstrieren.

GSOC als zentrale Schnittstelle zwischen Satellit und Bodensegment

Mit dem erfolgreichen Start beginnt die operative Phase der Mission. Das GSOC stellt die erforderliche Bodeninfrastruktur für die Übertragung von Telemetriedaten, die Übermittlung von Befehlen sowie die Überwachung und Steuerung des Satelliten bereit.

„Das GSOC in Oberpfaffenhofen ist als Satellitenkontrollzentrum die zentrale Schnittstelle zwischen Satellit und dem Bodensegment“, sagt Dr. Anke Pagels-Kerp, DLR-Bereichsvorständin Raumfahrt. „Gleichzeitig erforschen wir am GSOC die Abläufe und Methoden für die Satellitenkontrolle von morgen, die hochautomatisiert von einer viel größeren Satellitenanzahl in Megakonstellationen bis hinunter in niedrige Umlaufbahnen geprägt sein wird. ATHENE-1 ist eine ideale Erprobungsplattform, um diese zunehmende Automatisierung von Steuerungsabläufen real im All zu erproben.“

Der knapp 300 Kilogramm schwere Satellit ATHENE-1 wird als Technologie- und Erprobungsplattform für insgesamt 15 wissenschaftliche Experimente dienen. Das DLR beteiligt sich mit dem Laserkommunikations-Terminal Cube1G sowie dem Instrument LITE (Laser Interferometer for Thermal Expansion measurements) für die Messung thermisch induzierter Verformungen neuer Materialien.

Schlüsseltechnologien unter realen Bedingungen erproben

Im Fokus der Mission stehen neue Technologien für satellitengestützte Kommunikation und Vernetzung, Aufklärung und Sensorik, Navigation sowie KI-gestützte Datenverarbeitung direkt im Orbit. Zu diesen Technologien zählen unter anderem Mobilfunksysteme der sechsten Generation (6G), Laserkommunikation und das Internet der Dinge (IoT). Zudem werden Verfahren zur Erkennung, Lokalisierung und Abwehr von Störungen erprobt, die zur Erhöhung der Resilienz satellitengestützter Navigations- und Kommunikationssysteme beitragen sollen. Darüber hinaus ermöglicht die Mission die Erprobung neuer Ansätze der intelligenten Signal- und Datenverarbeitung sowie zukünftiger Anwendungen im Sicherheitsbereich.

„Als wir SeRANIS vor sechs Jahren ins Leben gerufen haben, war unser Ziel, neue Schlüsseltechnologien möglichst früh unter realen Bedingungen im Weltraum zu erproben. Mit dem erfolgreichen Start von ATHENE-1 wird diese Vision Realität. Die sicherheitspolitische Entwicklung der vergangenen Jahre konnten wir nicht vorhersehen – aber das flexible Missionsdesign hat es uns ermöglicht, auch neue Fragestellungen aufzunehmen“, sagt Prof. Andreas Knopp, Initiator und Programmleiter von SeRANIS an der Universität der Bundeswehr München.

Flexibler auf neue Szenarien reagieren

Technologisch steht ATHENE-1 zudem für den Wandel hin zu Software-definierten und rekonfigurierbaren Satellitensystemen. Die in der Mission erprobten Technologien sollen es ermöglichen, Funktionen und Anwendungen auch nach dem Start an neue Anforderungen anzupassen. Dadurch können Satelliten flexibler auf neue Standards, Einsatzszenarien oder Störungen reagieren.

„Der erfolgreiche Start von ATHENE-1 ist ein bedeutender Meilenstein für das gesamte Projektteam und ein starkes Beispiel für die Leistungsfähigkeit der Zusammenarbeit von Wissenschaft und Industrie“, sagt Marco Fuchs, Vorstandsvorsitzender von OHB. „Mit der Mission schaffen wir die Grundlage, um entscheidende Erkenntnisse für künftige Kommunikations-, Navigations- und Sicherheitsanwendungen zu gewinnen. Die Entwicklungen der vergangenen Jahre haben gezeigt, wie wichtig technologische Souveränität und resiliente Weltraumsysteme geworden sind.“

Die ATHENE-1-Mission basiert auf der modularen Kleinsatellitenplattform Triton-X Heavy von LuxSpace in Kombination mit einer von der Universität der Bundeswehr München entwickelten multifunktionalen Experimentalnutzlast, deren Integration am OHB-Standort Oberpfaffenhofen erfolgte. Für die Durchführung der Startkampagne war OHB Orbital Access verantwortlich. Vom DLR sind neben Raumflugbetrieb und Astronautentraining auch das Institut für Kommunikation und Navigation in Oberpfaffenhofen sowie das Institut für Satellitengeodäsie und Inertialsensorik in Hannover beteiligt.