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TUM-Studierendensatellit funkt zur neuen Fakultät für Luftfahrt, Raumfahrt und Geodäsie

Bereits ein Jahr nach der Gründung nimmt die Fakultät für Luftfahrt, Raumfahrt und Geodäsie (LRG) der Technischen Universität München (TUM) den Funkkontakt zum Weltraum auf. In Zusammenarbeit mit Airbus und dem Ludwig Bölkow Campus wurde am Standort in Taufkirchen/Ottobrunn eine Anlange zum Empfang von Kleinsatelliten installiert. Mit großem Erfolg: Die unter dem Namen "LRG Ground Station" geführte Bodenstation empfängt bereits mehrmals täglich Daten der am Lehrstuhl für Raumfahrttechnik entwickelten Studierendensatelliten MOVE-II und MOVE-IIb sowie von zahlreichen Raumfahrzeugen aus aller Welt.

Hoch auf dem Dach von Airbus liefert die auffällige, eierförmige "Eggbeater"-Antenne einen besonders guten Empfang bis tief zum Horizont. (Bild: TUM)

Das internationale und interdisziplinäre studentische Team im Mai 2019 bei einem letzten Gruppenfoto vor der Abgabe des fertig verpackten Satelliten zum Raketenstart. (Bild: TUM)

Empfangene Daten von NOAA 18, einem Satelliten der amerikanischen Ozean- und Atmosphärenbehörde, lieferten klare Bilder der Sommergewitterlage Mitte August über Europa. (Grafik: SatNOGS, CC BY-SA, https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/)


Die jüngste Fakultät der TUM zeigt dabei, wie gut die Zusammenarbeit mit der ansässigen Industrie am Standort in Taufkirchen/Ottobrunn funktionieren kann und schafft wichtige Infrastruktur für universitäre Raumfahrtmissionen. Ulrich Walter, Professor für Raumfahrttechnik, freut sich über die neuen Möglichkeiten: "Das Ziel der neuen Fakultät ist die praxisnahe Ausbildung unserer Studierenden. Bei MOVE lernen sie, ihr theoretisches Wissen anzuwenden, um im Team echte Satelliten zu bauen und zu betreiben."

Die studentischen Entwicklerinnen und Entwickler des universitären Kleinsatelliten MOVE-II gewinnen aus den empfangenen Daten wichtige Erkenntnisse über den Zustand des Satelliten und finden so heraus, ob und wie gut die von ihnen entwickelten Technologien im Weltraum funktionieren. Für den Moment sind die im Schichtbetrieb größtenteils aus dem Homeoffice arbeitenden "Mission Operators" mit den Zahlen zufrieden: Das auf Linux basierende Betriebssystem funktioniert weiterhin wie erwartet und die Elektronik im Inneren des etwa 10x10x10 Zentimeter kleinen Würfels ist bei etwa zehn Grad Celsius angenehm warm, während auf der Außenseite Minusgrade gemessen werden. Die Batterie ist mit acht Prozent Ladezustand erwartungsgemäß leer, nachdem per Kommando das auf Elektromagneten basierende Lagerungssystem aktiviert wurde, um die Rotationsgeschwindigkeit des Satelliten zu verringern. Während der nächsten Erdumrundungen müssen die Solarzellen den Akku erst wieder aufladen.

Darüber hinaus empfängt die neue Bodenstation frei verfügbare Signale von Satelliten aus der ganzen Welt, z.B. Wetterbilder der amerikanischen Ozean- und Atmosphärenbehörde NOAA sowie den Funk der Internationalen Raumstation ISS. Möglich wird dies als Teil des internationalen Bodenstationsnetzwerkes SatNOGS der Libre Space Foundation. Die Idee dahinter ist simpel: Wer eine eigene Bodenstation betreibt und dem Netzwerk zur Verfügung stellt, darf selbst andere Bodenstationen zum Empfang nutzen. Alle empfangenen Daten sind dabei unter einer Creative-Commons-Lizenz veröffentlicht und frei nutzbar. So sind natürlich auch die empfangenen Daten der neuen LRG Ground Station öffentlich unter https://network.satnogs.org/stations/378/ einsehbar, Überflüge können für Signale im VHF-Band zwischen 135 MHz und 153 MHz gebucht werden.

Installiert wurde die Station übrigens auf einem hohen Dach des derzeit bei Airbus genutzten Gebäudes in der Willy-Messerschmitt-Straße. Vom Haupteingang des Geländes in nördlicher Richtung fällt die aufgrund ihrer eierförmigen Form als "Eggbeater" bezeichnete Antenne schnell ins Auge. Die besondere Form und die hohe Lage ermöglichen einen Empfang bis knapp über den Horizont, sodass vorüberfliegende Satelliten besonders lange beobachtet werden können. Kleinsatelliten wie MOVE-II sind dadurch bei günstiger Flugbahn etwa sechsmal täglich für bis zu zwölf Minuten sichtbar.

Für die neue Fakultät gilt derweil: Nach dem Projekt, ist vor dem Projekt. Die Bodenstation ist einer von vielen weiteren Schritten zur Vision einer umfangreichen praxisnahen Ausbildung in Kooperation mit den Partnerinnen und Partnern der Industrie. "Es gibt viel zu tun, aber wir freuen uns darauf!", resümiert Prof. Walter.

Hintergrund

Das studentische Satellitenprojekt MOVE

MOVE (Munich Orbital Verification Experiment) ist ein interdisziplinäres Projekt für Studierende verschiedener Fachrichtungen der Technischen Universität München und Teil der wissenschaftlichen Arbeitsgruppe für Raumfahrt und Raketentechnik (WARR). Das gemeinsame Ziel sind die Entwicklung und der Betrieb von Satelliten mit neuartigen Technologien und eigenen innovativen Ideen.

MOVE-II und der Schwestersatellit MOVE-IIb sind 10x10x11 cm große Cubesats, welche das Ziel der Verifikation von Solarzellen unter Weltraumbedingungen verfolgen. Die von über 100 Bachelor- und Masterstudierenden entwickelten Satelliten wurden im Dezember 2018 und Juli 2019 erfolgreich gestartet. Bis heute werden sie von der universitätseigenen Bodenstation aus gesteuert, wobei regelmäßig Daten aus dem Orbit übertragen werden. Zahlreiche technische Details zu den ersten Ergebnissen der Mission wurden frei zugänglich auf der Small Satellite Conference veröffentlicht: https://digitalcommons.usu.edu/smallsat/2019/all2019/49/

Seit April 2020 ist MOVE ein offizielles Ausbildungsprojekt der neuen Fakultät für Luftfahrt, Raumfahrt und Geodäsie. Aktuell entwickeln die Studierenden ihren dritten Satelliten MOVE-III mit einem ganz besonderen Sensor, mit dem das Wissen über Weltraumschrott revolutioniert wird.

Das Team besteht aktuell aus 47 aktiven Studierenden der Elektrotechnik, der Informatik, dem Maschinenbau, der Luft- und Raumfahrttechnik und der Geodäsie. Außerdem sind drei Promovierende in Vollzeit mit der Entwicklung des neuen Satelliten beschäftigt.

Die Fakultät für Luftfahrt, Raumfahrt und Geodäsie

Die Fakultät für Luftfahrt, Raumfahrt und Geodäsie (LRG) wurde 2018 als 15. Fakultät der Technischen Universität München gegründet. Von neuen Transportsystemen über Kommunikations- und Satellitentechnik bis zur Beobachtung und Vermessung des Planeten: Im Zusammenspiel mit den geodätischen Disziplinen wird die Luft- und Raumfahrt zu einer "Mission Erde". Mit ihren derzeit 21 Professuren und Lehrstühlen gehört die Fakultät schon jetzt international zum Spitzenfeld: Das Shanghai Subject Ranking sieht sie in der Geodäsie/Fernerkundung weltweit auf Platz 8, in der Luft- und Raumfahrt auf Platz 16 – die LRG ist damit deutschlandweit unangefochten führend. Durch gezielte fachliche Verstärkungen sowie ausgedehnte Investitionen an ihren neuen Standorten in Taufkirchen/Ottobrunn und Oberpfaffenhofen wird diese Führungsrolle in den kommenden Jahren weiter ausgebaut und die LRG zur größten Fakultät ihrer Art in Europa werden.