7 häufig gestellte Fragen über Kleinsatellitenkonstellationen in der erdnahen Umlaufbahn

Kleinsatellit

Was ist LEO?

LEO (Low Earth Orbit, niedrige Erdumlaufbahn) ist im wahrsten Sinne des Wortes ein neuer „Raum“ in Bezug auf die Höhe (500 bis 2000 km / 300 bis 1.200 Meilen) und die Anwendungsbereiche (Fernerkundung und Kommunikation). Als Referenz: Auch die ISS (Internationale Raumstation) befindet sich im LEO-Raum. LEO ist aufgrund seiner Neigung zur Erdumlaufbahn ideal – zum Vergleich könnte man sich die verschiedenen Sitzreihen in einem Kino mit unterschiedlichen Perspektiven auf die Leinwand vorstellen – jede bietet aus unterschiedlichen Gründen eigene Vorteile.

 

Was sind Satellitenkonstellationen und warum werden sie benötigt?

Ein Schwarm (<100 bis Tausende) kleiner (weniger als 500 kg / 1.000 lbs) Satelliten, die speziell für die Bereitstellung einer echten globalen Internet-Netzabdeckung und/oder zur Unterstützung von Telekommunikationsnetzen entwickelt wurden. Warum benötigen wir den Weltraum für eine globale Abdeckung, wenn wir bereits Hochgeschwindigkeitsinternet haben? Derzeit werden die Daten über transkontinentale Langstreckenkabelnetze übertragen. Die physische Beschaffenheit der über diese Kabel übertragenen Daten stellt zwei große Hürden dar: Erstens der Aufwand und die Kosten für die Verlegung dieser Unterwasserkabel, die Kontinente miteinander verbinden. Und dann die Geschwindigkeit, mit der diese Kabel Daten übertragen können, auch bekannt als die Latenz. In diesem Zusammenhang schränkt die physische Installation die Umsetzung eines echten globalen Netzwerks ein. Und im heutigen Zeitalter von Big Data kann die Latenz potenziell ein Vermögen kosten. Man muss sich nur die kommerziellen Transaktionen auf globaler Ebene vorstellen, Billionen von Dollar, die jeden Tag an den Börsen transferiert werden.

 

Was versprechen die LEO-Konstellationen?

Die Netze dieser Kleinsatelliten sind speziell dafür ausgelegt, die Notwendigkeit physischer transkontinentaler Kabel zu beseitigen infolgedessen die Latenz erheblich zu reduzieren. Zum Vergleich: Die transkontinentalen Kabel zwischen New York und London haben eine Latenz von 58 Millisekunden. Die Starlink-Satelliten von SpaceX wurden bereits mit 44 Millisekunden validiert und arbeiten an weiteren Verbesserungen, um diese Zeitspanne auf 33 Millisekunden zu verkürzen. Jede Millisekunde zählt, und Zeit ist wirklich Geld. Die drahtlose Konnektivität bietet darüber hinaus aufgrund der direkten Sichtlinie echte globale Abdeckung. Ein Kleinsatellit in einer Höhe von 550 km (~340 Meilen) deckt ungefähr eine Fläche von 1,05 Millionen Quadratkilometern (~652439 Quadratmeilen) auf der Erde ab.

Sind Satelliten nicht sehr teuer?

Traditionell war ihre Herstellung tatsächlich immer sehr kostspielig, aber noch teurer war es, sie in die Umlaufbahn zu befördern. Fortschritte, wie die wiederverwendbare Raketentechnologie der Falcon 9 von Unternehmen wie SpaceX, konnten die Kosten erheblich senken. Ein herkömmlicher Satellit kostet zwischen 100 und 350 Mio. USD und weitere 150 bis 450 Mio. USD für den Start, hat also Gesamtkosten zwischen 250 und 800 Mio. USD. Im Vergleich dazu kann ein Kleinsatellit zwischen 0,12 und 50 Mio. USD und weitere 1 bis 60 Mio. USD für den Start kosten, insgesamt also zwischen 1,2 und 110 Mio. USD. Eine Universität oder auch ein kleines Institut kann nun einen vollständig individuell ausgestatteten Satelliten zu einem Bruchteil der bisherigen Kosten ins All schicken.

 

Sind alle Kleinsatelliten gleich?

Nein, das Ökosystem der Kleinsatelliten ist weiter unterteilt in Mini, Micro, Nano, Pico und Femto-Satelliten. Das größte Interesse scheint im Bereich der Mini-Sats (Kommunikation) und Nano-Sats (Fernerkundung) zu sein bestehen​. Dies sind die beiden Hauptsegmente sind vollständig kommerziell, d. h. private Unternehmen sind führend bei der Entwicklung aller Aspekte von der Konstruktion und Anwendung bis hin zum Management des gesamten Lebenszyklus der Satelliten. Dazu gehören auch die langfristige Wartung, der Austauschs und die Entsorgung.

 

Wie groß ist der Markt?

Die Wertschöpfungskette für Kleinsatelliten umfasst Komponentenhersteller, Subsystem-OEMs, Satellitenintegratoren, Trägerraketen und Dienstleistungen sowie Satelliten-/Konstellationsbetreiber. Darüber hinaus hat SpaceX bereits die FCC-Genehmigungen für den Start von 12.000 (der vorgeschlagenen 42.000) Satelliten ihrer Starlink-Konstellation. Auch Amazon hat bereits die erforderlichen Genehmigungen für den Start von 3.236 ihrer eigenen Kleinsatelliten, genannt Projekt Kuiper, und OneWeb hat die Genehmigungen für 1.280 (der vorgeschlagenen 48.000) Satelliten ihrer Konstellation.

 

Wie schafft Greene Tweed einen Mehrwert für diesen Raum“?

Ein erheblicher Teil der Startkosten eines Satelliten wird durch das Gewicht bestimmt, das in direktem Zusammenhang mit der erforderlichen Menge Treibstoff steht. Durch die Verwendung von nichtmetallischen Werkstoffen, insbesondere thermoplastischen Verbundwerkstoffen, können diese Startkosten gesenkt werden. Polymere wie PEEK sind aufgrund ihrer ausgezeichneten Strahlungsbeständigkeit, ihres thermischen Verhaltens (Alterung, Zyklen, mechanische Festigkeit) und ihrer geringen Ausgasung im Vakuum eine hervorragende Wahl für diese Umgebung. In Kombination mit Kohlenstofffasern ermöglichen PEEK-basierte Verbundwerkstoffe den Ersatz von Metallteilen. Bei komplexeren metallischen Geometrien ermöglichen Werkstoffe wie der Verbundwerkstoff Xycomp® DLF von Greene Tweed eine erhebliche Reduzierung des Gewichts bei Anwendungen wie Halterungen, Gehäusen, Verkleidungen, Abdeckungen, Kabelträgern und Gerätehalterungen.