Durchbruch schafft die kleinsten Satelliten aller Zeiten, noch nicht interstellar, aber ein Schritt nach vorn
2015 gründete der russische Milliardär Yuri Milner Durchbruchinitiativen , eine gemeinnützige Organisation, die sich der Förderung der Suche nach außerirdischer Intelligenz (SETI) verschrieben hat. Im April des folgenden Jahres gaben er und die zu gründende Organisation die Gründung von . bekannt Durchbruch Starshot , ein Programm zur Entwicklung eines Lichtsegel-angetriebenen „Wafercrafts“, das die Reise zum nächsten Sternensystem – Alpha Centauri – noch zu unseren Lebzeiten antreten würde.
Dies letzten Juni , hat die Organisation diesem Ziel einen großen Schritt näher gebracht. Nachdem Breakthrough einige Satelliten, die im Low Earth Orbit (LEO) stationiert waren, mitgenommen hatte, führte Breakthrough einen erfolgreichen Testflug seines ersten Raumfahrzeugs durch. Diese als „Sprites“ bekannten Raumschiffe sind nicht nur die kleinsten jemals gestarteten Raumschiffe, sondern auch Prototypen für die spätere Waffelmaschine, die Starshot nach Alpha Centauri schicken will.
Das Konzept für ein Wafercraft ist einfach. Durch Nutzung der jüngsten Entwicklungen im Bereich Computer und Miniaturisierung könnten Raumfahrzeuge von der Größe einer Kreditkarte geschaffen werden. Diese könnten alle notwendigen Sensoren, Mikroprozessoren und Microthruster aufnehmen, wären aber so klein und leicht, dass sie mit viel weniger Energie auf relativistische Geschwindigkeiten – im Fall von Starshot bis zu 20 % der Lichtgeschwindigkeit – beschleunigt werden müssten .
Künstlerische Illustration eines Lichtsegels, das von einem Laserstrahl (rot) angetrieben wird, der auf der Erdoberfläche erzeugt wird. Bild: M. Weiss/CfA
Wie Pete Worden – Executive Director von Breakthrough Starshot und ehemaliger Direktor des Ames Research Center der NASA – in einem Interview mit sagte Wissenschaftlicher Amerikaner :
„Dies ist eine sehr frühe Version dessen, was wir in interstellare Entfernungen senden würden. Darüber hinaus ist dies ein weiterer klarer Beweis dafür, dass es für Länder möglich ist, zusammenzuarbeiten, um im Weltraum Großes zu bewirken. Das sind europäische Raumschiffe mit US-Nanosatelliten-Nutzlasten, die auf einem indischen Booster starten – viel internationaler geht es nicht.“
Auch Professor Abraham Loeb hat ein paar schöne Worte zu diesem historischen Anlass parat. Neben seiner Funktion als Frank B. Baird Jr. Professor of Science, Vorsitzender des Astronomie-Departments und Direktor des Institut für Theorie und Informatik an der Harvard University ist Prof. Loeb auch Vorsitzender des Breakthrough Starshot Advisory Committee. Wie er Universe Today per E-Mail sagte:
„Der Start der Sprite-Satelliten ist der erste Beweis dafür, dass miniaturisierte Elektronik auf kleinen Chips ohne Schaden gestartet werden kann, die raue Umgebung des Weltraums übersteht und erfolgreich mit der Erde kommuniziert. Die Starshot-Initiative zielt darauf ab, ähnliche Chips zu starten, die an einem leichten Segel befestigt sind, das von einem Laserstrahl auf ein Fünftel der Lichtgeschwindigkeit geschoben wird, damit seine Kamera, Kommunikations- und Navigationsgeräte (deren Gesamtgewicht liegt in der Größenordnung von einem Gramm) den nächsten Planeten außerhalb des Sonnensystems innerhalb unserer Generation erreichen.“
Ein Prototyp eines Sprite-Nanosatelliten, der sein Solarpanel, Mikroprozessoren, Sensoren und Sender zeigt. Bildnachweis: Zac Manchester
Das Raumschiff wurde am 23. Juni eingesetzt, huckepack auf zwei Satelliten des multinationalen Technologiekonzerns OHB System AG . Ähnlich wie die StarChips, die Starshot vorschlägt, stellen die Sprites einen wichtigen Schritt in der Entwicklung von Miniaturraumfahrzeugen dar, die die Aufgabe größerer Roboter-Entdecker erfüllen können. Sie messen nur 3,5 x 3,5 cm (1.378 x 1.378 Zoll) und wiegen nur vier Gramm (0,14 Unzen), schaffen es aber dennoch, Solarpanels, Computer, Sensoren und Radios in ihren winzigen Rahmen zu packen.
Der Sprite wurde ursprünglich von Zac Manchester, einem Postdoktoranden und Luft- und Raumfahrtingenieur an der Cornell University, konzipiert. Bereits 2011 startete er eine Kickstarter-Kampagne (genannt „ KickSat “), um Gelder für die Entwicklung des Konzepts zu sammeln, um die damit verbundenen Kosten für die Raumfahrt zu senken. Die Kampagne war ein großer Erfolg, da Manchester insgesamt 74.586 US-Dollar seines ursprünglichen Ziels von 30.000 US-Dollar einsammelte.
Jetzt ist Manchester Mitglied von Breakthrough Starshot (wo er für Wafer-Design und -Optimierung verantwortlich ist) und beaufsichtigte den Bau der Sprites von der Sibley School of Mechanical and Aerospace Engineering bei Cornell. Wie Professor Loeb erklärte:
„Das Sprites-Projekt wird von Zac Manchester geleitet, einem Harvard-Postdoc, der während seiner Doktorarbeit in Cornell damit begann. Sprites sind durch Sonnenlicht angetriebene Satelliten in Chipgröße, die im Weltraum freigesetzt werden sollen, um eine neue Technologie leichter Raumfahrzeuge (im Grammmaßstab) zu demonstrieren, die mit der Erde kommunizieren können.“
Zac Manchester hält einen Prototyp von KickSat. Bildnachweis: Zac Manchester/Kickstarer
Der Zweck dieser Mission bestand darin, zu testen, wie gut die elektronischen Systeme und die Funkkommunikation der Sprites im Orbit funktionieren. Beim Einsatz blieben die Sprites an diesen Satelliten (bekannt als „Max Valier“ und „Venta“) und begannen zu senden. Anschließend wurden Nachrichten von Bodenstationen empfangen, die zeigten, dass die neuartige Funkkommunikationsarchitektur der Sprites genau so funktionierte, wie sie entworfen wurde.
Nach Abschluss dieses Tests hat Starshot nun die Bestätigung, dass ein Waferocraft im Weltraum operieren und mit bodengestützten Controllern kommunizieren kann. In den kommenden Monaten und Jahren werden die vielen Wissenschaftler und Ingenieure, die hinter diesem Programm stehen, zweifellos versuchen, andere wichtige Systeme (wie die Mikrostrahlruder und Bildgeber des Fluggeräts) zu testen und gleichzeitig an den verschiedene technische Belange die eine instellare Mission mit sich bringen würde.
In der Zwischenzeit senden die Sprites immer noch und stehen in Funkkontakt mit Bodenstationen in Kalifornien und New York (sowie Funkenthusiasten auf der ganzen Welt). Für diejenigen, die ihre Kommunikation mithören möchten, war Prof. Loeb so freundlich, uns mitzuteilen, auf welcher Frequenz sie senden.
„Die Funkfrequenz, mit der die gerade gestarteten Sprites arbeiten, beträgt 437,24 MHz, was einer Wellenlänge von etwa 69 cm entspricht“, sagte er. Wenn Sie also ein Amateurfunkgerät haben und Lust haben, sich einzuschalten, stellen Sie hier Ihre Wählscheiben ein!
Und schaut euch unbedingt das Kickstarter-Video von Zac Manchester an, das die Technologie und Inspiration für den KickSat zeigt:
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