D. Freiknecht, M. Lehmann

Die Abhängigkeit von weltraumgestützter Infrastruktur für Navigation und Kommunikation auf See sowie an Land, ist so groß wie nie zuvor und bietet ein signifikantes Beispiel dafür, dass der Ausfall eines Satelliten, der diese Funktionen bereitstellt, weitreichende Folgen für zivile und militärische Endnutzer haben kann. Mit steigender Wahrscheinlichkeit, dass eine Kollision, ein technischer Defekt oder gar ein Angriff auf diese Weltrauminfrastruktur stattfinden kann, bekommt der Schutz dieser kritischen Infrastrukturen im Weltraum eine immer höhere Priorität. Hier kommen die "Responsive Space Capabilities" ins Spiel, die beinhalten, eine raumgestützte Fähigkeit reaktionsschnell zur Verfügung stellen zu können, wenn ein zeitkritischer Bedarf anfällt. Die Ansätze, um einen solchen generischen Bedarf zu decken, unterscheiden sich stark in ihrem Realisierungszeitraum. So gibt es Fähigkeiten, die mit bereits bestehenden Satelliten im Orbit innerhalb weniger Stunden realisiert werden können, aber auch Fähigkeiten, die erst noch am Boden entwickelt, integriert und dann erfolgreich in den Weltraum verbracht werden müssen. Letzterer Ansatz erfordert nach aktuellen Vorgehensweisen für vollwertige, langlebige Fähigkeiten jahrelange Entwicklungszeiten, weil Raumfahrtvorhaben von sehr herausfordernder und kostspieliger Natur sind. Alternative, möglicherweise weniger langlebige, aber dafür schneller zu realisierende (Teil-) Fähigkeiten sind aktuell auf dem Kleinsatellitenmarkt immer öfter vertreten, ihr Mehrwert für die Aufgabe Responsive Space muss aber noch analysiert und bewertet werden. Als erster Schritt für die Analyse, Forschung und Entwicklung auf dem Weg zu dieser Responsive Space Fähigkeit hat das Responsive Space Cluster Competence Center (RSC³) des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) eine Forschungsinfrastruktur in Trauen aufgebaut. In diesem Responsive Space Research and Technology Center (RSTEC) finden Experimente zu schnellen Integrationsprozessen von Nutzlasten auf modulare Satellitenplattforme, sowie Verifikations-, Einlagerbarkeits- und Reaktivierbarkeitstests von Kleinsatelliten (-komponenten) statt. Teil dieser Experimente ist die erste Kleinsatellitenmission des RSC³ "OTTER" (Optical Traffic Tracking Experiment for Responsive Space), um die es in dieser Publikation geht. Die Kleinsatellitenmission OTTER umfasst die Planung, Integration, Erprobung, den Start und den Betrieb eines Kleinsatelliten in Zusammenarbeit mit Industriepartnern. Während dieser Phasen werden aktuelle Fähigkeitslücken im Bezug zu Responsive Space ermittelt und Forschungsbereiche zur Erhöhung der Flexibilität, Modularität und Entwicklungsgeschwindigkeit in Raumfahrtprozessen für das Start-, Boden- und Raumsegment abgeleitet. Als operationelle Primäraufgabe für den OTTER wurde vom RSC³ der Bedarf der Verbesserung des maritimen Lagebilds festgelegt, da dies ein international weit verfolgtes, sicherheitsrelevantes Thema ist und es ein sinnvolles Beispiel für einen zeitnah zu deckenden Bedarf bietet. Der Satellit nimmt dazu Signale von kooperativen Schiffen auf und macht zusätzlich optische Bilder des Senderquellengebiets. Diese Daten werden dann bodengestützt miteinander abgeglichen. Für die Orbitverbringung Ende 2023 wird ein Mikrolauncher zum Einsatz kommen, der den Satelliten auf einem sehr niedrigen, elliptischen Erdorbit (VLEO) aussetzt. Um die Lebensdauer des Kleinsatelliten zu erhöhen, werden zwei weitere für Responsive Space wichtige Konzepte demonstriert: Die beschleunigte Inbetriebnahme durch eine schnelle Kommissionierung des Satelliten und die Agilität auf dem Orbit durch eine Orbiterhöhung auf den niedrigen Erdorbit (LEO). Zusammen mit der Einbringung der Mission in internationale Kooperationen wird OTTER einen wichtigen Beitrag zu der Erforschung von Responsive Space und der maritimen Lageaufklärung beitragen.

The reliance on space-based infrastructure for navigation and communications at sea and on land is at an all-time high, providing a significant example of how the failure of a satellite providing these functions can have far-reaching consequences for civilian and military end users. With the increasing likelihood that a collision, a technical defect or even an attack on this space infrastructure can occur, the protection of these critical infrastructures in space is becoming an increasingly higher priority. This is where "Responsive Space Capabilities" come into play, which involve being able to provide a space-based capability quickly when a time-critical need arises. The approaches to covering such a generic need vary greatly in terms of their implementation period. There are capabilities that can be implemented within a few hours with existing satellites in orbit, but there are also capabilities that still need to be developed on the ground, integrated and then successfully launched into space. The latter approach requires years of development under current approaches for full-fledged, long-lasting capabilities because space projects are of a very challenging and costly nature. Alternative, possibly less long-lasting, but quicker to implement (partial) capabilities are currently increasingly represented on the small satellite market, but their added value for the Responsive Space task still needs to be analyzed and evaluated. As a first step for analysis, research and development on the way to this responsive space capability, the Responsive Space Cluster Competence Center (RSC³) of the German Aerospace Center (DLR) has set up a research infrastructure in Trauen. In this Responsive Space Research and Technology Center (RSTEC), experiments on rapid integration processes of payloads onto modular satellite platforms, as well as verification, storage and reactivation tests of small satellites (components) take place. Part of these experiments is the first small satellite mission of the RSC³ "OTTER" (Optical Traffic Tracking Experiment for Responsive Space), which this publication is about. The OTTER small satellite mission includes the planning, integration, testing, launch and operation of a small satellite in collaboration with industrial partners. During these phases, current capability gaps related to responsive space are identified and research areas for increasing flexibility, modularity and development speed in space processes for the launch, ground and space segments are derived. The RSC³ has identified the need to improve the maritime situation picture as the primary operational task for the OTTER, as this is a security-relevant topic that is widely followed internationally and it offers a useful example of a need that can be met in a timely manner. The satellite records signals from cooperative ships and also takes optical images of the transmitter source area. This data is then compared with each other on a ground-based basis. For the orbit deployment at the end of 2023, a microlauncher will be used, which will place the satellite in a very low, elliptical Earth orbit (VLEO). In order to increase the service life of the small satellite, two other concepts important for Responsive Space will be demonstrated: accelerated commissioning through rapid commissioning of the satellite and agility in orbit through an orbit increase to low Earth orbit (LEO). Together with bringing the mission into international collaborations, OTTER will make an important contribution to research into responsive space and maritime situational awareness.

Deutscher Luft- und Raumfahrtkongress 2023, Stuttgart

Deutsche Gesellschaft für Luft- und Raumfahrt - Lilienthal-Oberth e.V., Bonn, 2024

Conference Paper

deutsch

21,0 x 29,7 cm, 6 Seiten

urn:nbn:de:101:1-2024021613064616619148

10.25967/610405

Responsive Space, Kleinsatelliten, AIT, Maritime Aufklärung

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Freiknecht, D.; Lehmann, M. (2024): Ein OTTER auf dem Weg zu Responsive Space. Deutsche Gesellschaft für Luft- und Raumfahrt - Lilienthal-Oberth e.V.. (Text). https://doi.org/10.25967/610405. urn:nbn:de:101:1-2024021613064616619148.

16.02.2024