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Nanosatelliten:Spione im Weltraum

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Nanosatelliten

Die Erde im Livestream

78 Kleinstsatelliten hat die kalifornische Firma Planet Labs bereits in eine Umlaufbahn um die Erde gebracht. Sie formen einen erdumspannenden Scanner, der den ganzen Planeten ablichtet.

Schwärme kleiner, preisgünstiger Satelliten erobern das All. Forscher und Unternehmer sind begeistert - doch Datenschützer warnen vor einer neuen Ära der Überwachung.

Alexander Kramer hält die Dose "Ice Tea Lemon" in die Höhe, als wäre sie ein Heiligtum. "Das ist unser erster Schritt in den Weltraum", sagt er. Die Dose ist allerdings nicht mit einem Getränk gefüllt, sondern randvoll mit winzigen elektronischen Bauteilen. Aus der Öffnung oben quellen Kabel hervor. Kramer ist wissenschaftlicher Mitarbeiter der Informatik an der Universität Würzburg. Dort hat er den Spezialstudiengang "Space Sciences and Technology" belegt, in dem angehende Raumfahrt-Ingenieure alles über Satelliten lernen - von der Kommunikationssoftware bis zu Raumfahrt-Recht. Vor allem aber: Die Studenten bauen selbst Satelliten.

Das war lange undenkbar. Satelliten waren stets tonnenschwere Ungetüme. Sie zu planen und zu konstruieren dauerte ein Jahrzehnt, beschäftigte Hunderte Ingenieure und kostete Millionen. Aber zu der Horde Groß-Satelliten, welche die Erde im All begleiten, kommt mittlerweile ein Schwarm von Mini-Trabanten. Oft werden die Himmelskörper von Start-ups oder in Uni-Seminaren gebaut. Diese "Cubesats" sind auf dem Weg, die Raumfahrt zu verändern - und sie schaffen dabei neue Probleme für Datenschützer.

"Die Dose Ice Tea ist ein erster Gehversuch", sagt Kramer. Im ersten Semester bauen alle Studenten des Würzburger Studiengangs einen solchen Test-Satelliten, zehn Euro dürfen sie für die Komponenten ausgeben. Der kleine Späher soll bei einem realen Ballonflug am Nordpolarkreis in 20 Kilometern Höhe Messdaten sammeln und zur Erdoberfläche funken. Das soll die Studenten auf den Bau eines anspruchsvolleren Mini-Satelliten vorbereiten, auf Uwe, den "Universität Würzburg Experimental-Satellit".

Würzburger Informatiker schicken Kleinsatelliten ins All

Den Würfelsatelliten Uwe von der Universität Würzburg kann man in Händen halten. Seit 2013 fliegt das neueste Modell im Erdorbit.

(Foto: Daniel Peter)

Seit 2013 zieht Uwe-3, das seit 2005 dritte Modell der Würzburger, in 700 Kilometern Höhe seine Bahnen um die Erde. Gerade einmal zehn Zentimeter misst jede Kante des würfelförmigen Satelliten. Der Winzling mit dem Gewicht einer Milchpackung soll ein neuartiges Steuerungssystem testen - und ob handelsübliche elektronische Bauteile für den Einsatz im All taugen. Weil die Würfel bei ohnehin geplanten Raketenstarts mitfliegen, kostet eine Cubesat-Mission nur etwa 250 000 Euro. Damit sind künstliche Himmelskörper auch für kleinere Unternehmen und Universitäten bezahlbar.

Die Nasa hielt Würfelsatelliten zunächst für Spinnerei - Russland sah das anders

Klaus Schilling, Leiter der Würzburger Satelliten-Truppe, brachte das Cubesat-Prinzip vor zwölf Jahren nach Deutschland. Damals arbeitete er an der Stanford University mit Robert Twiggs, gewissermaßen der Vater der Kleinsatelliten. 1999 hatte Twiggs gemeinsam mit einem Kollegen eine Idee: In Raketen ist neben der Nutzlast, oft tonnenschwere Satelliten oder Module für Raumstationen, meist noch Platz, der mit Gewichten gefüllt wird, welche die Rakete im Gleichgewicht halten. Was, wenn man diesen Platz mit kleineren Satelliten füllen könnte, fragten die beiden Forscher. Was, wenn die großen Missionen die Cubesats huckepack nähmen?

Twiggs sandte der US-Raumfahrtbehörde Nasa eine Konzeptidee. Doch dort zeigte man sich kaum begeistert. "Die Nasa hielt uns damals für Idioten", sagt Twiggs. "Also mussten wir für die ersten Flüge bei den Russen anklopfen." Dort wurden die Satelliten-Schrauber mit offenen Armen empfangen: Am 30. Juni 2003 flogen die ersten sechs Würfelsatelliten an Bord einer russischen Rakete ins All. Erstmals schwebten Himmelskörper im Weltraum, die nicht in gewaltigen Werkshallen gebaut worden waren, sondern von jungen Bastlern in kleinen Hochschullaboren, von Studenten aus Stanford, Tokio und Aalborg in Dänemark.

Es war ein Triumph. Klaus Schilling übernahm die Idee für seine Studenten in Würzburg, und 2005 flog Uwe-1 als erster deutscher Cubesat ins All. Aber auch andere begeisterten sich für das Konzept. Jahr für Jahr wurden mehr Würfel auf eine Umlaufbahn gebracht, allein 2014 flogen weltweit rund 120 ins All. Insgesamt gab es bislang etwa 350 Missionen; beinahe die Hälfte beruhte auf studentischen Projekten. Einer Studie der Universität Southampton zufolge könnten im Jahr 2020 mehr als 2000 neue Winzlinge um die Erde kreisen. Dabei übernehmen die Weltraum-Zwerge zunehmend wissenschaftliche Aufgaben: Von 2018 an soll ein Kleinstsatellit der Nasa um den Mond kreisen und aus dem Orbit nach gefrorenem Wasser suchen, wie in der vergangenen Woche bekannt wurde.

Dass die fliegenden Würfel nicht nur studentische Fingerübungen sind, zeigt auch das Projekt von Sara Seager. Kürzlich hat die Professorin am Massachusetts Institute of Technology zusammen mit ihren Studenten einen Würfelsatelliten fertiggestellt, der auf wenige Bruchteile eines Winkelgrads genau ein Ziel in den Tiefen des Raumes anpeilen kann. Zum Beispiel einen Stern fernab unseres Sonnensystems, um den ein Planet kreist. Heute kennen Wissenschaftler knapp 2000 solcher "Exoplaneten". Normalerweise kann man sie nur mit riesigen Teleskopen entdecken.