Nowe Centrum Badawcze dla Nanosatelitów na TU Berlin

Merlin Barschke, doktorant na Wydziale Techniki Kosmicznej, pracuje nad satelitą TechnoSat. (© TU Berlin/PR/Ulrich Dahl)

Sascha Weiß, doktorant na Wydziale Techniki Kosmicznej, z dwoma modelami BEESAT. (© TU Berlin/PR/Ulrich Dahl)

Pomiarów na modelu kwalifikacyjnym inżyniera satelity Picosat BEESAT-2. (© TU Berlin/PR/Ulrich Dahl)

System antenowy na dachu TU Berlin należy do techniki stacji naziemnej Wydziału Techniki Kosmicznej. (© TU Berlin/PR/Ulrich Dahl)

System antenowy na dachu TU Berlina należy do techniki stacji naziemnej Wydziału Techniki Kosmicznej. (© TU Berlin/PR/Ulrich Dahl)

Im mniejszy i lżejszy satelita, tym korzystniejszy jest jego start. Na wystrzelenie zwykłego satelity ważącego kilka setek kilogramów i mającego kilka metrów długości potrzeba od 10 do 100 milionów euro. Za kilogram szacuje się koszty startu na 20 000 euro. Na TU Berlin opracowywane i obsługiwane są mikrosatelity, które mieszczą się w torebce i ważą od 1 do 15 kilogramów. Dzięki niedawno otwartemu Centrum Badawczemu Nanosatelitów, które jest unikalne na skalę światową jako instytucja uniwersytecka, uniwersytet zyskał na kampusie Charlottenburg miejsce, w którym naukowcy wraz ze studentami badają i budują obecnie siedem nowych satelitów. Mogą one wykorzystywać kamery na podczerwień do wykrywania pożarów lasów, testować nowe technologie w przestrzeni kosmicznej lub tworzyć sieć komunikacyjną dla satelitów słabego sygnału.

„Wydział Technik Kosmicznych na TU Berlin wzajemnie wspiera badania i nauczanie w bardzo imponujący sposób,” wyjaśnia prof. dr Christian Thomsen, prezes TU Berlin. „Satelity, które są opracowywane i budowane przez studentów i doktorantów, wyznaczają w skali światowej kamienie milowe w badaniach nad mikrosatelitami. Centrum Badawcze Nanosatelitów jest nie tylko miejscem innowacji, ale także miejscem rozwoju młodych naukowców, którzy mogą się tutaj dobrze przygotować do wyzwań w nauce i przemyśle.”

Prof. dr-inż. Klaus Brieß, kierownik Wydziału Technik Kosmicznych na TU Berlin, mówi: „Klasa nanosatelitów o masie od 1 do 15 kilogramów dopiero zaczyna rozwijać się jako pełnoprawne narzędzia do monitorowania środowiska, teledetekcji czy komunikacji. Badamy nowe komponenty dla mikrosatelitów, a także demonstracje nowych platform instrumentów i systemów satelitarnych w przestrzeni kosmicznej.”

Nowe Centrum Badawcze Nanosatelitów na powierzchni 330 metrów kwadratowych obejmuje centrum kontroli misji, strefę integracji i testowania z elektrostatyczną ochroną, komorą termiczną, komorą próżniową i stanowiskiem do regulacji magazynów, a także stanowiska komputerowe i salę konferencyjną. Całkowity koszt budowy i wyposażenia centrum wynosi około 100 000 euro. W laboratorium integrowane są nanosatelity TUBIN, TechnoSat oraz cztery modele S-Net, które są rozwijane w ramach projektów finansowanych przez Federalne Ministerstwo Gospodarki i Technologii. Satelity mają realizować zaawansowane zadania badawcze.

Z nanosatelitą TUBIN (TU Berlin Infrared Nanosatellite) rozwijana i testowana jest zdalna obserwacja Ziemi za pomocą instrumentów optycznych. Satelita waży około 15 kilogramów, a jego zewnętrzne wymiary to około 30 na 45 na 45 centymetrów. Posiada ładunek użytkowy z dwoma kamerami na podczerwień oraz kamerą o czułości w zakresie widzialnym. Ładunek na podczerwień ma demonstrować zastosowanie technologii bolometrów do wykrywania i obserwacji hotspotów, takich jak pożary lasów z przestrzeni kosmicznej. Misja ma rozpocząć się w 2016 roku.

Głównym celem misji TechnoSat (planowany start w 2015 roku) jest demonstracja i testowanie w przestrzeni kosmicznej nowo opracowanych komponentów i podsystemów dla nanosatelitów. Drugim celem jest rozwój i wdrożenie adaptacyjnego i wielokrotnego użytku nanosatelity TUBiX20 (TU Berlin innowacyjna platforma nanosatelity next generation o masie 20 kg). Pod pojęciem adaptacyjności rozumie się zdolność satelity do dostosowania się do różnych ładunków, orbit i scenariuszy misji. TechnoSat będzie miał masę około 15 kilogramów i zewnętrzne wymiary około 30 na 45 na 45 centymetrów.

Za pomocą czterech nanosatelitów S-Net mają zostać zbadane i zademonstrowane metodologiczne, teoretyczne i techniczne podstawy niezawodnej nowoczesnej komunikacji między satelitami. Potencjalne zastosowania obejmują badania środowiska i klimatu, globalne systemy wczesnego ostrzegania, monitorowanie katastrof, nadzór nad ruchem oraz obsługę na orbicie i robotykę planetarną. Cztery transceivery radiowe do komunikacji między satelitami, opracowane na TU Berlin, mają zostać zintegrowane z czterema niskimi satelitami z klasą 10 kilogramów. Satelity będą poruszać się w formacji i tworzyć sieć komunikacyjną w paśmie S. Eksperymenty w przestrzeni kosmicznej mają rozpocząć się prawdopodobnie w 2016 roku.

Praca według minimalistycznych zasad na Wydziale Technik Kosmicznych na TU Berlin, zarówno w zakresie techniki, jak i zużycia energii, pierwotnie miała służyć celom dydaktycznym i szkoleniowym. Od 1963 roku na uniwersytecie nauczane są podstawy techniki kosmicznej, a od 25 lat wspólnie z studentami opracowywane i budowane są mikro-, nano- i picosatelity. Obecnie TU Berlin jest światowym liderem w badaniach nad mikrosatelitami. Już dziesięć satelitów TU zostało pomyślnie wystrzelonych na orbitę, w tym trzy satelity Picosatelity BEESAT (Berliner Experimental- und Ausbildungssatelliten), których pierwsza seria jest uważana za kamień milowy technologii. Są one najmniejszymi satelitami wybudowanymi na wydziale, z krawędziami długości około 10 centymetrów i łączną masą 1 kilogram. Start misji BEESAT-4 planowany jest na 2015 rok.

Nowe Centrum Badawcze Nanosatelitów wzbogaca kampus Charlottenburg o kolejny nowoczesny ośrodek badawczy. Niedawno otwarto laboratorium BasCat do badań katalizy, laboratorium energetyczne do badań turbin gazowych oraz dom dla biochemii. W końcu 2013 roku fundacja Wüstenrot ogłosiła, że przeznaczy 3,5 miliona euro na renowację dużego różowego zbiornika obiegowego na kampusie Charlottenburg, aby chronić jego niezwykłą architekturę i umożliwić dalsze badania w tym budynku.