Drei NASA-Kleinsatelliten erproben Antriebe, UV-Astronomie und autonome Inspektionen
Mit ASCENT, SPRITE und SSPICY sind drei sehr unterschiedliche Technologieträger gemeinsam ins All gestartet. Sie sollen zeigen, wie kleine Raumfahrzeuge zugleich als Antriebslabor, astrophysikalisches Observatorium und Vorstufe für künftige Satellitendienste dienen können.
Drei von der NASA unterstützte kleine Raumfahrzeuge sind am Donnerstag um 11.32 Uhr pazifischer Sommerzeit von der Vandenberg Space Force Base in Kalifornien gestartet. Eine Falcon 9 von SpaceX brachte sie im Rahmen der kommerziellen Mitflugmission Transporter-18 vom Startkomplex 4 East in den Orbit.
Darüber berichtete NASA Blogs am Donnerstag, 1. Oktober. Die drei Nutzlasten verfolgen unabhängig voneinander Ziele, die wesentliche Fragen moderner Raumfahrt berühren: Wie lassen sich Kleinsatelliten flexibler antreiben, wie können sie wissenschaftlich anspruchsvolle Beobachtungen leisten und wie sicher können sie sich funktionslosen Objekten nähern?
Der CubeSat ASCENT Propulsion Dual Mode kombiniert einen chemischen Antrieb mit vier Elektrospray-Triebwerken. Der chemische Motor soll Manöver ausführen, für die kurzfristig mehr Schub nötig ist. Die elektrischen Triebwerke sind dagegen für sparsame, fein dosierbare Korrekturen vorgesehen, bei denen Präzision wichtiger ist als eine schnelle Geschwindigkeitsänderung.
Beide Antriebsarten greifen auf denselben Vorrat des Treibstoffs Advanced Spacecraft Energetic Non-Toxic zurück. Die NASA bezeichnet ASCENT als weniger giftige Alternative zu herkömmlichen Stoffen wie Hydrazin. Zudem soll seine spezifische Impulsdichte um 50 Prozent höher sein. Das könnte den Umgang bei der Integration sicherer machen und zugleich die Leistung erhöhen, muss sich aber unter realen Einsatzbedingungen erst bestätigen.
Für kleine Satelliten ist die gemeinsame Versorgung besonders interessant. Separate Tanks, Leitungen und Ventile beanspruchen Masse und Volumen, die bei einem CubeSat kaum verfügbar sind. Ein funktionierendes duales System könnte stärkere Bahnmanöver mit präziser Lageregelung verbinden, ohne zwei vollständig unabhängige Antriebsarchitekturen mitzuführen.
Geleitet wird die Mission vom Marshall Space Flight Center. Beteiligt sind außerdem das Massachusetts Institute of Technology, das Georgia Institute of Technology und Rubicon Space Systems, eine Sparte von Plasma Processes. Das Projekt steht damit exemplarisch für eine Entwicklungsform, bei der staatliche Zentren, Hochschulen und spezialisierte Unternehmen ihre jeweiligen Kompetenzen in einer vergleichsweise kleinen Flugmission bündeln.
Bei SPRITE geht es nicht um Manövrierfähigkeit, sondern um kosmische Entwicklung. Das Supernova Remnants and Proxies for ReIonization Testbed Experiment wurde vom Laboratory for Atmospheric and Space Physics der University of Colorado Boulder entwickelt und wird dort betrieben. Die Finanzierung stammt aus dem Astrophysikprogramm der NASA.
SPRITE soll als erster Astrophysik-CubeSat der NASA einen bestimmten Bereich ultravioletten Lichts erfassen, der vom Boden aus nicht beobachtet werden kann. Die Erdatmosphäre schützt die Oberfläche vor solcher Strahlung, zwingt die Astronomie für diese Wellenlängen jedoch ins All. Das Instrument soll verfolgen, wie Gas, Staub und energiereiche Strahlung Galaxien durchqueren und in den Raum zwischen ihnen gelangen.
Diese Messungen sollen Hinweise auf die Epoche der Reionisierung liefern. Im jungen Universum behinderte neutrales Gas zunächst die Ausbreitung des Lichts. Strahlung früher Sterne und Galaxien ionisierte dieses Material allmählich und machte den Kosmos transparenter. SPRITE untersucht dafür nähere Sternentstehungsgebiete und Überreste explodierter Sterne, die als beobachtbare Vergleichsobjekte für die damaligen Vorgänge dienen.
Der Satellit ist etwa 34 Zentimeter lang sowie jeweils rund 23 Zentimeter breit und hoch. Trotz dieser Abmessungen soll er mithilfe empfindlicher Detektoren, besonderer Spiegelbeschichtungen und eines neuartigen Teleskopaufbaus mit deutlich größeren Instrumenten konkurrieren. Während der auf ein Jahr ausgelegten Mission zählt daher neben den wissenschaftlichen Ergebnissen auch die technische Bewährung der Komponenten.
Die Mission SSPICY richtet den Blick auf alternde Infrastruktur in der Erdumlaufbahn. Starfish Space wird sein Raumfahrzeug Otter 24C einsetzen, um bis zu vier inaktive Satelliten US-amerikanischen Ursprungs im niedrigen Erdorbit zu inspizieren. Erfasst werden sollen Zustand und Form ihrer Oberflächen sowie Merkmale ihrer Bahnbewegung.
Ein außer Betrieb befindlicher Satellit liefert dem herannahenden Fahrzeug weder Navigationshilfe noch verlässliche Lageinformationen und kann unkontrolliert taumeln. Otter 24C erprobt deshalb autonome Führung, Navigation per Computer Vision, neue Antriebstechnik und einen beweglichen Robotikausleger zur Ausrichtung des Schubs. Die ersten Inspektionen sind für 2027 vorgesehen; insgesamt soll die Mission ungefähr zwei Jahre dauern.
SSPICY demonstriert noch keine Reparatur und keine aktive Beseitigung von Weltraumschrott. Eine genaue Bestandsaufnahme ist jedoch Voraussetzung dafür, später über Wartung, Stabilisierung oder kontrollierte Entsorgung entscheiden zu können. Neben technischen Standards werden dabei auch rechtliche Fragen wichtiger, etwa wer die Annäherung genehmigt und wer bei Schäden haftet.
Der gemeinsame Transport mit weiteren staatlichen und kommerziellen Nutzlasten senkt die Eintrittskosten für solche Versuche. Dafür müssen sich die Teams den Startterminen, Integrationsvorgaben und Zielbahnen eines Mitflugs anpassen. Maverick Space Systems unterstützte die Integration der drei Fahrzeuge; die CubeSat Launch Initiative der NASA hatte SPRITE 2021 und ASCENT 2024 ausgewählt. Gelingt der Betrieb, könnten die Missionen größere Vorhaben in der Antriebstechnik, UV-Astronomie und orbitalen Wartung vorbereiten.
