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Satelliten sollen autonomer werden
Redaktion
/ idw / Pressemitteilung der Universität Würzburg
astronews.com
27. März 2012
Wissenschaftler der Universität Würzburg wollen Satelliten zur
Beobachtung der Erde autonomer und kostengünstiger machen: In den
kommenden zwei Jahren soll dazu ein neues Missionsplanungssystem
entwickelt und schließlich an Bord eines Nanosatelliten getestet werden.
Auch Studierende können an dem Projekt mitwirken.
Plötzlich auftretende Blitze und andere
unvorhersehbare Ereignisse soll ein neues
Satellitensystem künftig autonom erfassen und
fotografieren.
Bild: Hakan Kayal / Uni Würzburg |
Das Wetter beobachten, Bilder für Landkarten liefern, Umweltzerstörungen
wie das Abholzen der Regenwälder dokumentieren: Satelliten versorgen die
Menschheit mit vielen nützlichen Informationen. Bislang ist ihr Betrieb
in der Regel mit einem hohen Personalaufwand verbunden: "Die meisten
Erdbeobachtungssatelliten werden täglich von den Bodenstationen aus
kommandiert", sagt Hakan Kayal, Professor für Raumfahrttechnik an der
Universität Würzburg. Oft seien mehrere Personen damit beschäftigt,
einem Satelliten zu übermitteln, welche Instrumente an Bord an welchem
Tag zu welcher Uhrzeit welches Gebiet aufnehmen sollen. Dieser Aufwand
verursache den Großteil der Betriebskosten einer Satellitenmission.
Hat ein Satellit seine Arbeitsbefehle erst einmal erhalten, lassen sich
diese nicht mehr kurzfristig ändern. Denn die Planung und Vorbereitung
der Kommandos nimmt einige Tage in Anspruch. "Wenn Vulkane ausbrechen
oder ein Tornado entsteht, wenn Meteore in die Atmosphäre eintreten,
wenn sich in der oberen Atmosphäre Blitze bilden, die Richtung Weltraum
gehen, oder bei anderen unvorhersehbaren kurzlebigen Phänomenen hat man
keine Chance, davon Bilder aufzunehmen", erklärt Kayal.
Könnte man aber das Problem nicht durch Satelliten lösen, deren Kameras
ständig Aufnahmen machen? Im Prinzip ja, in der Praxis nein: "Die dabei
anfallenden Datenmassen an Bord zu speichern oder sie beständig auf die
Erde zu übertragen, dafür reichen die Kapazitäten der Satellitensysteme
bei sehr hohen Datenmengen, wie sie bei Videoaufnahmen entstehen, nicht
aus", weiß der Würzburger Professor.
Kayal und sein Team gehen darum einen neuen Weg: Sie wollen ein
autonomes Missionsplanungssystem entwickeln, das selbstständig
kurzlebige Phänomene entdeckt. Dabei werden kontinuierlich Bilder
aufgenommen, aber eben nicht gespeichert oder auf die Erde geschickt,
sondern gleich an Bord verarbeitet. Wenn das System auf den Bildern
etwas Interessantes registriert, richtet es den Satelliten so aus, dass
die Bordkamera das Ereignis möglichst lange im Blick behält. Sie schießt
dann eine kleine Bildersequenz, speichert sie und überträgt sie später
zur Bodenstation. Diese Sequenz wird beim nächsten Erdumlauf an der
richtigen Stelle wiederholt. Damit lassen sich die Datenmengen
reduzieren, die an Bord gespeichert und zur Bodenstation übertragen
werden müssen.
"Die An-Bord-Verarbeitung der Daten in Echtzeit ist die
Schlüsselfunktion, auf die es bei dem Projekt ankommt", erklärt Kayal.
Eine der Herausforderungen dabei sei es, diese Funktionalität an Bord
eines kleinen und kostengünstigen Satelliten unterzubringen: Die
Forscher planen es für einen sogenannten Nanosatelliten, zehn bis
zwanzig Kilogramm schwer und etwa so groß wie ein Getränkekasten.
Am Ende soll das neue System im Weltraum unter realen Bedingungen
getestet werden. Der dafür nötige Nanosatellit soll an der Universität
Würzburg gebaut werden; erste Vorbereitungen dafür laufen bereits. Von
dem Forschungsprojekt profitieren auch die Studierenden: Sie werden in
Form von Lehrveranstaltungen oder als studentische Hilfskräfte
einbezogen und können Bachelor- oder Masterarbeiten zu diesem Thema
machen.
Das Vorhaben ASAP ("Autonomer Sensor und Autonomes Planungssystem") wird
vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) finanziell
gefördert. Von den Mitteln werden zwei Jahre lang zwei
wissenschaftlicher Mitarbeiter und vier studentische Hilfskräfte
beschäftigt.
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