Studenten-Express ins All

Ein großes Zelt aus Plastikplanen steht mitten in der weitläufigen Montagehalle. Junge Leute, mit Gefrierbeuteln über Haaren und Schuhen, montieren darin Kabel und Rohrleitungen an einen Kühlschrank großen schwarzen Kasten und hantieren mit diversen Messgeräten. Ein paar Wochen lang herrscht am Institut für Raumfahrtsysteme der Universität Stuttgart hektische Betriebsamkeit. Der schwarze Kasten ist ein Satellit: Die gerade an ihm arbeitenden Studenten haben ihn selbst konstruiert und weitgehend auch selbst gebaut. Jetzt wird er für den Start ins All vorbereitet.

Rund 20 angehende Raumfahrtingenieure der Universität Stuttgart bilden eines von 20 Teams, die seit über vier Jahren an Hochschulen in ganz Europa gemeinsam an der Entwicklung des Satelliten arbeiten. Zusammengebracht hat die insgesamt über 200 Studierenden aus neun Ländern die europäische Raumfahrtagentur ESA. Sie hat im Oktober 2000 das Projekt SSETI (Student Space Exploration and Technology Initiative) gegründet. Das Ziel: Der in den Vorlesungen theoretisch vermittelte Stoff soll in die Praxis umgesetzt werden – durch den Bau eines flugtauglichen Satelliten.

„Ein Projekt in dieser Form hat es bisher noch nie gegeben”, sagt Hans-Peter Röser, Leiter des Instituts für Raumfahrtsysteme am Stuttgarter Pfaffenwald. „Ein genauer Starttermin steht bislang nicht fest, aber voraussichtlich im Juni wird der SSETI-Express-Satellit an Bord einer russischen Trägerrakete vom Raumfahrtbahnhof Plessetsk nordöstlich von Moskau abheben”, sagt Sascha Tietz, einer der Stuttgarter Studenten.

Ursprünglich war der Start bereits Ende 2002 geplant – beim Jungfernflug der neuesten und stärksten europäischen Trägerrakete Ariane 5 ESC-A. „Der Zeitplan war jedoch viel zu eng, und die meisten Komponenten des Satelliten waren zum vorgesehenen Starttermin nicht fertig”, erklärt Tietz die Verzögerung. Zum Glück – denn der erste Start der Ariane 5 ESC-A endete im Fiasko: Die Rakete geriet wegen technischer Probleme auf eine falsche Bahn und musste gesprengt werden.

Nun hoffen die Studenten auf einen gelungenen Abschluss ihrer ersten Raumflug-Mission. Dabei mussten sie beim Konstruieren des Satelliten oft improvisieren: Denn die finanziellen Mittel waren nicht gerade üppig. Die ESA, die das Projekt koordiniert und logistische Hilfestellung leistet, bezahlt zwar die Startkosten von rund 700 000 Euro. Kosten, die für Entwicklung und Fertigung der einzelnen Bestandteile des Satelliten anfallen, müssen die Teams jedoch selbst tragen, also warben sie bei Sponsoren um Geld oder Materialspenden. „Vor allem am Anfang war das ausgesprochen schwierig”, sagt Sascha Tietz, zu dessen Aufgaben in der Stuttgarter Arbeitsgruppe das Einwerben von Sponsorenmitteln gehört.

Jedes der 20 Teams kümmert sich um einen bestimmten Teil des Satelliten. Das Stuttgarter Team ist verantwortlich für Antrieb und Steuerung. Diese Komponenten dienen dazu, den Satelliten auf seiner Bahn zu halten und ihn so zu orientieren, wie es für die Solarzellen zur Energiegewinnung, den Funkkontakt zur Erde oder das Fotografieren bestimmter Gebiete der Erde optimal ist. „ Zunächst haben die Studenten in Vorberechnungen das geeignete Antriebssystem ermittelt, das außerdem den Anspruch an einen einfachen, preisgünstigen Aufbau und an den Wissensstand der Studenten erfüllen musste”, berichtet Instituts-Chef Röser. „ Schließlich haben wir uns für einen Kaltgasantrieb entschieden”, sagt Sascha Tietz. „Dieses System, bei dem ein kaltes Gas wie Stickstoff aus Steuerdüsen strömt und durch den so erzeugten Schub Korrekturmanöver des Flugkörpers erlaubt, ist eine der ältesten und am besten erprobten Antriebstechnologien für Satelliten”, fügt der Raumfahrttechnik-Student hinzu. Das entspricht der Zielsetzung des Projekts, bei dem es nicht darum geht, neue Technologien, sondern einfache und bewährte Technik einzusetzen.

Den für Test und Flug benötigten hoch reinen Stickstoff stiftete der französische Gashersteller Air Liquide, für den Bau des Antriebssystems hielten die Studenten nach billigen Komponenten Ausschau. So verwendeten sie als Behälter für das Kaltgas nicht, wie in der kommerziellen Raumfahrt üblich, Tanks aus Titan. „Denn die wären bei einem Preis von über 200 000 Euro für uns unerschwinglich”, sagt Tietz. Stattdessen benutzten er und seine Teamkollegen Atemluftflaschen, die normalerweise Feuerwehrleute beim Löschen verwenden. Sie bestehen aus einem Kunststoffkern, der von einem Mantel aus Kohlefaser umhüllt ist. „ Hinsichtlich der mechanischen und thermischen Belastung sind solche Flaschen optimal für unsere Anforderungen”, freut sich Sascha Tietz. Vor allem: Sie kosten mit rund 200 Euro pro Stück nur ein Tausendstel der gebräuchlichen „Space Qualified” -Ausrüstung.

Ein anderes Beispiel dafür, dass man einen Satelliten auch mit sehr bescheidenen Mitteln bauen kann, sind die Ventile, die für die Steuerdüsen benötigt werden. Dafür nahmen die Studenten handelsübliche Bauteile, die für Anwendungen in der Medizintechnik – beispielsweise für Medizinroboter – in großer Stückzahl hergestellt werden. Preis: etwa 50 Euro – auch das ein Bruchteil der bis zu 10 000 Euro, die man für spezielle Raumfahrtventile hinblättern müsste.

Eine Besonderheit des Projekts ist die Art der Zusammenarbeit. Sie läuft fast ausschließlich via Internet. Ein Chat, an dem sich alle Mitglieder der verschiedenen Teams beteiligen können, findet rund um die Uhr statt. „Gibt es ein spezielles Problem zu lösen, wird dafür ein neuer Raum im Chat aufgemacht”, erklärt Tietz. Zudem treffen sich Angehörige jedes Teams einmal wöchentlich im Web zur Besprechung von Zeitplänen und aktuell anliegenden Entwicklungsaufgaben. Workshops, bei denen die Studenten persönlich über den Fortgang des Projekts diskutieren können, werden von der ESA nur ein- bis zweimal im Jahr organisiert. „Die Zusammenarbeit im Internet läuft gut”, lobt Tietz die ungewöhnliche Form der Kooperation. „Problematisch ist es allerdings, dass es keine Verpflichtung für die Studenten gibt, ihre Arbeit an dem Satelliten bis zum Ende durchzuziehen.” So löste sich ein Team in der Schweiz ausgerechnet während einer Prüfungsphase einfach auf – die Aufgaben der schweizerischen Studenten mussten auf andere Gruppen verteilt werden.

Trotz aller Hindernisse haben die Studenten die Entwicklung von SSETI Express gemeistert und bis zum Ende gebracht. „Die Komponenten, die von den einzelnen Teams gebaut wurden, sind inzwischen fertig und an die ESA geliefert”, sagt Hans-Peter Röser. Im Testzentrum der europäischen Raumfahrtagentur im niederländischen Noordwijk wurden sie zusammengebaut und auf Herz und Nieren getestet.

Die Stuttgarter sind besonders stolz darauf, dass sie als einziges Team die Primärstruktur des Satelliten vor ihrer endgültigen Montage ans Institut geliefert bekamen. Hier bauten sie das Antriebs- und Steuermodul ein und prüften es auf seine Funktionstüchtigkeit – geschützt vor Staub und Verunreinigungen in dem provisorischen Reinraum, den die Studenten aus Plastikplanen errichtet hatten.

Zurzeit ist SSETI Express zu Tests in Noordwijk, von wo er zu seinem Startplatz nach Westsibirien transportiert wird. Dort wird er gemeinsam mit vier weiteren Satelliten in eine Umlaufbahn geschossen. Im Orbit angekommen, soll SSETI Express drei kleine Satelliten ins All entlassen: Mini-Flugkörper von der Größe einer Melone, die zunächst huckepack auf dem Uni-Satelliten befördert und erst nach Erreichen der endgültigen Flughöhe ausgeklinkt werden. „Dass Satelliten von einem anderen Satelliten ausgesetzt werden, ist ein Novum”, freut sich Sascha Tietz auf das Experiment.

Während der Flugmanöver von SSETI Express werden Hunderte von Funkamateuren rund um den Globus Signale von dem Satelliten auffangen. Aus ihren Daten können die Studenten dann die exakte Flugbahn berechnen. „Das Manko, dass wir nicht über die Empfangseinrichtungen eines professionellen Systems verfügen, wiegen wir durch eine große Zahl von Freiwilligen auf, die sich an der Kommunikation mit dem Satelliten beteiligen”, sagt Tietz. Die Steuerung des Flugkörpers wird komplett per Internet erfolgen. Kommandos, etwa zum Drehen des Flugkörpers um seine Achse, können von jedem Rechner der Welt aus erteilt werden. Eine Sendeanlage an der dänischen Universität Ålborg leitet sie an den Satelliten weiter.

Mindestens einen Monat lang wollen die europäischen Studenten ihren Satelliten in der Erdumlaufbahn einem ausgiebigen Testprogramm unterziehen – bevor er als Relaisstation für die Funkamateure weiter genutzt wird. Denn den künftigen Ingenieuren dient SSETI Express vor allem dazu, die Tauglichkeit der Bordsysteme und des Datenaustauschs mit der Erde zu überprüfen. Sollte sich die Technik bewähren, wird sie sich an Bord von SSETI ESEO wiederfinden – dem Nachfolger von SSETI Express. Dieser Satellit, an dessen Entwicklung die Studenten bereits eifrig feilen, soll Ende 2006 gestartet werden. Er wird dann auch eine hoch auflösende Kamera an Bord haben, die gestochen scharfe Bilder der Erdoberfläche schießen soll.

Die Studenten blicken noch viel weiter in die Zukunft. Ihr Fernziel ist eine Mondmission. „Derzeit untersuchen wir, welche Antriebssysteme für einen Flug zum Mond am besten geeignet wären” , berichtet Tietz. Dass Studenten eine Raumsonde sicher bis zum Mond bringen können, hält man auch bei der ESA für realistisch. Dort kursiert sogar die Idee, eine an europäischen Unis gebaute Sonde auf dem Erdtrabanten landen zu lassen – genau dort, wo die NASA eine künftige Mondlandung plant, um von der Mondoberfläche aus die Ankunft der amerikanischen Landefähre live zu filmen. ■

Ralf Butscher