Der erste österreichische Satellit TUGSAT-1 / BRITE-AUSTRIA#
Von
Univ.-Prof. Dipl.-Ing. Dr.techn. Otto Koudelka
Institut für Kommunikationsnetze und Satellitenkommunikation
Am Institut für Kommunikationsnetze und Satellitenkommunikation der TU Graz wird derzeit der erste österreichische Satellit entwickelt, der 2008 gestartet werden soll. TUGSAT-1 stellt eine herausfordernde wissenschaftliche und technologische Mission dar. Als wissenschaftliche Nutzlast wurde eine Sternenkamera ausgewählt, die die Helligkeitsschwankungen massiver, heller Sterne (in der Helligkeitsklasse +3.5) mit Hilfe differentieller Photometrie misst; daher der Missionsname BRITE (Bright Target Explorer).
© Forschungsjournal SS 06 / Foto: ESA
Astronomen erwarten durch die Langzeitmessung neue Aufschlüsse über die Rotation und die inneren Vorgänge dieser Sterne und damit Verbesserung der Theorien über die Entstehung des Universums. Möglich werden diese genauen Messungen durch eine präzise miniaturisierte Dreiachsenstabilisierung. Dieses Lageregelungssystem mit einer Auflösung von 1 Bogenminute stellt eine der wesentlichen Innovationen des Projektes dar. Der ca. 5 kg schwere und nur 20 x 20 x 20 cm kleine Satellit bezieht seine Energie aus wenigen Solarzellen. Im Mittel stehen nur 6 Watt zur Verfügung, daher muss der Verbrauch durch ein effizientes Leistungsmanagement so gering wie möglich gehalten werden. Die Sternenkamera, die mit einer Präzisionsoptik mit sehr geringer Lichtdämpfung ausgestattet ist, verwendet einen Strom sparenden CMOS-Sensor mit ca. 3500 x 3500 Pixel.
Die von der Kamera aufgenommen Bilder werden von der Bordtelemetrie bei abgeschalteter Kamera zur Erde übermittelt. Effiziente digitale Modulations- und Fehlersicherungsverfahren, die am IKS entwickelt werden, garantieren eine sichere Datenübertragung. Gesendet wird im Frequenzbereich 2057 bis 2234 MHz mit einer Leistung von 0.5 Watt. Die Datenübertragungsrate beträgt minimal 32 kbit/s, wobei das System auf 256 kbit/s ausgelegt ist. Pro Tag wird typisch ein Datenvolumen von 180 bis 2000 KByte übermittelt. Der Satellit wird sich entweder auf einer erdnahen sonnensynchronen oder polaren Bahn in einer Höhe von ca. 800 km bewegen, womit sich eine Umlaufzeit von ungefähr 100 Minuten ergibt. Die genaue Bahn hängt von kostengünstigen Mitfluggelegenheiten mit russischen (DNEPR, SOJUS, ROCKOT) oder der europäischen Trägerrakete ARIANE ab.
TUGSAT-1 ist von einer Bodenstation ungefähr 10 Minuten empfangbar. Am Studienzentrum in der Inffeldgasse wird das Kontrollzentrum für den Satelliten etabliert. Eine nachführbare Antenne mit 2.4 m Durchmesser wurde bereits im Juni 2006 installiert. Weitere Bodentstationen befinden sich an der TU Wien und in Toronto. Ein wesentlicher Aspekt des Projektes ist die intensive Einbeziehung von Studierenden der drei Universitäten im Rahmen von DiplomundProjektarbeiten aus den Disziplinen Elektrotechnik und Informa-tionstechnik, Telematik, Astronomie, Satellitengeodäsie, Mechanik und Thermodynamik. Die Themen umfassen die mechanische Struktur, das thermische Modell, die nachrichtentechnische Nutzlast und Bodenstationstechnologie, die Sternenkamera, den Bordcomputer und Software, die Bordstromversorgung, das Lageregelungssystem und die Bahnbestimmung.
Damit wird den Studierenden unmittelbare Mitarbeit am Entwurf, Bau, Test und Betrieb des Satelliten, aber auch im Management eines komplexen Weltraumprojekts geboten. Unterstützt werden sie von Weltraumexperten in Graz und Wien. Erklärtes Ziel ist, eine österreichische Nanosatelliten-Plattform für zukünftige wissenschaftliche und technologische Missionen entstehen zu lassen, an der bereits großes Interesse bei österreichischen Weltraumwissenschaftlern und der heimischen Weltraumindustrie besteht.
Das Projekt wird unter Federführung der TU Graz mit der Universität Wien und der TU Wien durchgeführt. Enge Kooperation besteht mit der Universität Toronto, die beträchtliche Erfahrung im erfolgreichen Bau von Satelliten besitzt. Anfang Juli 2006 findet das Preliminary Design Review mit Experten der ESA und der Austrian Space Agency statt. Gefördert wird das Projekt von der Österreichische Forschungsförderungsgesellschaft FFG im Rahmen des Österreichischen Weltraumprogrammes, einem Impulsprogramm des Bundesministeriums für Verkehr, Innovation und Technologie (BMVIT).