Nieuw onderzoekscentrum voor nanosatellieten van de TU Berlin

Merlin Barschke, PhD-student aan het vakgebied Ruimtevaarttechniek, bouwt aan de satelliet TechnoSat. (© TU Berlijn/PR/Ulrich Dahl)

Sascha Weiß, promovendus aan het vakgebied ruimtevaarttechniek, met twee BEESAT-modellen. (© TU Berlin/PR/Ulrich Dahl)

Metingen aan het ingenieurskwalificatiemodel van de Picosatelliet BEESAT-2. (© TU Berlijn/PR/Ulrich Dahl)

De antenne-installatie op het dak van de TU Berlijn behoort tot de grondstationstechniek van de vakgroep Ruimtevaarttechniek. (© TU Berlin/PR/Ulrich Dahl)

De antenne-installatie op het dak van de TU Berlijn behoort tot de grondstationstechniek van het vakgebied Ruimtevaarttechniek. (© TU Berlin/PR/Ulrich Dahl)

Hoe kleiner en lichter een satelliet is, des te gunstiger is hij bij de lancering. Men moet tussen de 10 en 100 miljoen euro investeren om een gewone satelliet van enkele honderden kilo's en enkele meters lengte met een raket in de baan te brengen. Per kilo wordt gerekend met 20.000 euro aan lanceerkosten. Aan de TU Berlijn worden kleinste satellieten ontwikkeld en geëxploiteerd die in een handtas passen en slechts 1 tot 15 kilogram wegen. Met het onlangs geopende onderzoekscentrum voor nanosatellieten, dat als universitaire instelling wereldwijd uniek is, krijgt de universiteit op de campus Charlottenburg een plek waar wetenschappers samen met studenten werken aan momenteel zeven nieuwe satellieten. Deze kunnen met infraroodcamera's bosbranden detecteren, nieuwe technologieën in de ruimte testen of een communicatienetwerk voor satellietschaduw opzetten.

„Op het vakgebied ruimtevaarttechniek van de TU Berlijn bevorderen onderzoek en onderwijs elkaar op zeer indrukwekkende wijze,“ legt Prof. Dr. Christian Thomsen uit, voorzitter van de TU Berlijn. „De satellieten die door studenten en promovendi worden ontwikkeld en gebouwd, zetten wereldwijd belangrijke stappen in het onderzoek naar kleinste satellieten. Het onderzoekscentrum voor nanosatellieten is niet alleen een plek voor innovaties, maar ook voor de jonge generatie, die zich hier uitstekend kan voorbereiden op uitdagingen in wetenschap en industrie.“

Prof. Dr.-Ing. Klaus Brieß, hoofd van het vakgebied ruimtevaarttechniek aan de TU Berlijn, zegt: „De klasse van nanosatellieten met een massa van 1 tot 15 kilogram staat nog aan het begin van haar ontwikkeling tot volwaardige instrumenten voor milieumonitoring, aardobservatie of communicatie. Wij onderzoeken nieuwe componenten voor kleinste satellieten en demonstreren nieuwe instrumentenplatforms en satellietsysteemtechnologieën in de ruimte.“

Het nieuwe onderzoekscentrum voor nanosatellieten beslaat in totaal 330 vierkante meter en beschikt over een missiecontrolecentrum, een elektrostatisch-geschermde integratie- en testruimte met een thermokamer, vacuümkamer en opslagregelingsstand, evenals werkplekken en een vergaderruimte. De totale kosten voor de bouw en inrichting van het centrum bedragen ongeveer 100.000 euro. In het laboratorium worden de nanosatellieten TUBIN, TechnoSat en vier S-Net-modellen geïntegreerd, die worden ontwikkeld in het kader van projecten die worden gefinancierd door het Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie. De satellieten moeten ambitieuze onderzoeksopdrachten uitvoeren.

Met TUBIN (TU Berlin Infrared Nanosatellite) wordt aardobservatie met optische instrumenten ontwikkeld en getest. De satelliet heeft een totale massa van ongeveer 15 kilogram en afmetingen van ongeveer 30 bij 45 bij 45 centimeter. Hij draagt een payload van twee infraroodcamera's en een camera met gevoeligheid in het zichtbare golflengtegebied. De infraroodpayload moet de toepasbaarheid demonstreren van de zogenaamde bolometer-technologie voor het detecteren en observeren van hotspots zoals bosbranden vanuit de ruimte. De missie moet in 2016 starten.

Het primaire doel van de TechnoSat-missie (geplande lancering 2015) is het demonstreren en testen van nieuw ontwikkelde componenten en subsysteem voor nanosatellieten in de ruimte. Het secundaire missie-doel is de ontwikkeling en inzet van de adaptieve en herbruikbare nanosatellietbus TUBiX20 (TU Berlin innovatieve next-generation 20 kg nanosatellietplatform). Onder adaptiviteit wordt hier verstaan de mogelijkheid van de satellietbus om zich aan te passen aan verschillende ladingen, banen en missiescenario's. TechnoSat zal een lanceermassa van ongeveer 15 kilogram hebben en afmetingen van ongeveer 30 bij 45 bij 45 centimeter.

Met de vier S-Net-satellieten worden de methodische, theoretische en technische fundamenten onderzocht en gedemonstreerd voor betrouwbare moderne communicatie tussen satellieten. Mogelijke toepassingsgebieden zijn milieustudies en klimaatonderzoek, wereldwijde vroege waarschuwingssystemen, rampenmonitoring, verkeerscontrole, evenals on-orbit servicing en planetaire robotica. Vier radiozenders voor inter-satellietcommunicatie, ontwikkeld aan de TU Berlijn, worden geïntegreerd in vier laagvliegende satellieten uit de 10 kilogram-klasse. De nanosatellieten zullen in formatie vliegen en een communicatie-netwerk vormen in de S-band. De experimenten in de ruimte worden naar verwachting in 2016 uitgevoerd.

Het werk volgens minimalistische principes aan het vakgebied ruimtevaarttechniek van de TU Berlijn, zowel in techniek als in energieverbruik, was oorspronkelijk bedoeld voor onderwijs- en opleidingsdoeleinden. Sinds 1963 worden aan de universiteit de basisprincipes van ruimtevaarttechniek onderwezen en worden sinds 25 jaar samen met studenten micro-, nano- en picosatellieten ontwikkeld en gebouwd. Nu staat de TU Berlijn wereldwijd aan de top van het onderzoek naar kleinste satellieten. Tien TU-satellieten zijn al succesvol in de ruimte gebracht, waaronder de drie BEESAT-picosatellieten (Berliner Experimental- und Ausbildungssatelliten), waarvan de eerste serie wordt beschouwd als een technologische mijlpaal. Ze zijn met elk ongeveer 10 centimeter randlengte en 1 kilogram totaalgewicht de kleinste satellieten die op het vakgebied zijn gebouwd. De lancering van BEESAT-4 staat gepland voor 2015.

Met het nieuwe onderzoekscentrum voor nanosatellieten wordt de campus Charlottenburg verrijkt met een verdere moderne onderzoeksplek. Recent werden het BasCat-laboratorium voor katalyseonderzoek, een energielaboratorium voor gasturbinestudies en een gebouw voor biochemie geopend. Daarnaast kondigde de Wüstenrot Stichting eind 2013 aan dat zij 3,5 miljoen euro beschikbaar stelt voor de renovatie van de grote roze circulatietank op de campus Charlottenburg, om zo de bijzondere architectuur te beschermen en verder onderzoek in het gebouw mogelijk te maken.