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Opportunities from Implementing a Zero Debris Vision for Europe


April 2024

Key Note by HPS-CEO Ernst K. Pfeiffer; ESA-ECSL Zero Debris Future Symposium, ESOC, Darmstadt, 04.04.2024.

ESA Zero Debris Future Symposium, Darmstadt
Opportunities from Implementing a Zero Debris Vision for Europe

Ernst K. Pfeiffer, 04.04.2024

Lieber Herr Direktor Densing,
lieber Holger, lieber Quentin,
werte Kolleginnen und Kollegen aus Agenturen, Industrie, Forschung und Entwicklung.

1. EINLEITUNG

Es ist stets schwierig, der Allgemeinheit es als „Opportunity“ zu verkaufen, wenn neue Regularien in Kraft treten. Neue Regeln haben immer etwas mit Einschränkung zu tun, mit Kontrolle, mit Kosten auf allen Seiten.

Nun denn, lasst mich dennoch in Bezug auf eine „Zero Debris Vision“ über direkte und indirekte Opportunities reden, wenn auch manchmal etwas kritische Worte fallen werden.

2. DIREKTE und INDIREKTE Opportunities.

Ja, es gibt eine Reihe von Firmen, für die bereits jetzt der Zero Debris Approach eine große DIREKTE Opportunity ist. Die Liste der Geschäftsbereiche ist nicht extrem lang, aber extrem interessant:

Da wäre erst mal eine Reihe von verschiedensten Deorbit-Technologien. Hier wurde in den letzten Jahren seitens ESA in Richtung Öffentlichkeit leider meist nur die aktive Entfernung von existierendem Müll erwähnt. Es dauert jedoch noch viele Jahre, bis 1.000 Trümmer pro Jahr kommerziell abtransportiert werden können.

Es gibt aber schon einige Deorbit-Kits für Satelliten, die Müll gar nicht erst entstehen lassen: Chemische Triebwerke (MBDA, De-Orbit), elektrische Triebwerke (Morpheus), Seilsysteme (Sener), oder Bremssegel (z.B. von meiner Firma HPS), bereits mit TRL9. Gewinner werden diejenigen sein, die auch funktionieren, wenn der Satellit ausfällt, die die Missionszeit nicht verkürzen, die emissionsfrei sind.

Weitere Business-Opportunities sind Debris Measurement, Debris-Software-Modelle, akkurate Positionsbestimmung, Software zur Kollisions-Vorhersage, automatische Ausweichsysteme, Software zur Deorbit-Vorhersage, oder Software zur Demise-Berechnung. Damit einher gehend entstehen große Möglichkeiten für KMU, für die Zulieferindustrie und Dienstleistungsmodelle.

In Zukunft wird es auch einen Markt geben für Zertifizierer (eine Art „TÜV“ zur Starterlaubnis), für Versicherungen, Rechtsanwälte und vieles mehr.

Nun zu den INDIREKTEN Opportunities, die sind ganz einfach: Wenn wir nichts tun, wird es in LEO bald zu eine Massenkarambulage kommen, einer Katastrophe. Das wars. Kein Space Business mehr, wir alle können unsere Firmen schließen, „Game Over“.

Wer das nicht erkannt hat, dem ist nicht mehr zu helfen. Insofern ist die „Zero Debris Charter“ ein extrem wichtiges Zeichen. Sie wird viele Staaten motivieren, entsprechende Maßnahmen einzuführen.

Verständlicherweise sind die neueren, kleinen Raumfahrtstaaten, die selbst Raumfahrt betreiben wollen, ganz vorne dabei; dazu kürzlich in einem Artikel: „Experten der Raumfahrtagentur der Vereinigten Arabischen Emirate drängen globale Entscheider dazu, Space Debris Mitigation auf die oberste Stelle ihrer Agenda zu platzieren.“

3. Wie werden nun die direkten Opportunities auch Realität für Europa?

Kurzfristig nur dann, wenn europäische Regularien auch bindend werden, wenn Sanktionen und Strafzahlungen drohen. Denn warum sollte ein Satellitenbauer zusätzliches Geld ausgeben für Deorbit-Technologie, wenn er nicht muss? In Autos wurden Kathalysatoren auch erst eingebaut, als es Regularien gab.

Regularien dürfen natürlich nicht zum Marktnachteil europäischer Anbieter auf dem Weltmarkt werden. Regularien der ersten Stunde müssen einfach zu verstehen sein und von der Industrie auch einfach umzusetzen sein.

Erzählen Sie mal einem Politiker: „The Casualty Risk from re-entering objects should remain lower than 1 in 10.000”… Als ich im Februar in Wien auf dem UN-Workshop für „Longterm Sustainability of Outer Space Activities“ vor vielen Staaten auf dem Podium saß und die einfache 5-Jahres-Regel promotete (im Übrigen auch für Universitäts-Satelliten), haben das alle UN-Delegierte leicht verstanden.

Oder schreiben Sie heute mal einem motivierten Satelliten-Start-up vor: „The probability of space debris generation through collisions and break-ups should remain below 1 in 1000 per object during the entire orbital lifetime“. Wie soll er das nachweisen? Und wer prüft das nach?

Die Opportunities haben auch andere, nicht-europäische Länder erkannt. Mitte Februar gab es einen „Space Debris Workshop“ in Saudi Arabien, auf dem sich Länder aus aller Welt über die Problematik und die Opportunities ausgetauscht haben. Opportunities eines globalen Marktes bedürfen massives Investment und Schnelligkeit, um unter den ersten und mächtigsten zu sein.

Wenn wir hier in Europa nicht aufpassen, überholt uns die Welt. Oder wollen wir, dass tolle Ideen aus Europa von nicht-europäischen Firmen aufgekauft werden?

Kleine Firmen werden bei großen Dingen werden kaum eine Chance haben. Vor 20 Jahren gab es hundert Lieferdienste, jetzt gibt es quasi nur noch Amazon. Vor 20 Jahren gab es hunderte von Kontaktbörsen…jetzt gibt es weltweit quasi nur noch Tinder. Bei der Zulieferindustrie schaut das schon anders aus.

Ernsthaft, beim Thema „Sustainable Space“ ist es primär Aufgabe der Staaten und Agenturen dies bei ihren Missionen einzuführen und gleichzeitig auch erhöhte Kosten zu akzeptieren. Es ist eine politische Aufgabe, bei den Technologien und Services nicht in die Abhängigkeit zu geraten, wenn man neue Regularien einführt. Wenn man zudem Führerschaft anstrebt, sind entsprechende Finanzierungen und Förderungen für die großen und kleinen Firmen notwendig, wir in Europa können uns insbesondere bei dem Thema Zero Debris nicht nur auf Venture Capitals verlassen. Und, bei dieser Gelegenheit, Leadership funktioniert auch nicht mit einer 35 h Woche oder Rente mit 60.

Das Heil liegt auch nicht nur bei den Start-ups. Wir in Europa brauchen einen gesunden Mix aus etablierten Firmen und Start-ups, je nach Aufgabe. Wir reden ja nach wie vor über Raumfahrt, Technologie an den Grenzen der Machbarkeit. Da braucht man erfahrene Spezialisten, um zum Erfolg zu kommen. Bei großen Aufgaben sind globale Kooperationen hilfreich. Alles Gute, ASTROSCALE, eine Kooperation in 3 Kontinenten.

Das führt mich zum nächsten Punkt, die

4. Mittelfristigen TECHNOLOGY PRIORITIES

Drei Beispiele aus meiner Sicht:

1) Also wenn ich so richtig Geld hätte (und zudem weite Teile der Welt in Abhängigkeit sehen wollen würde), würde ich ein gigantisches System von Debris Monitoring aufbauen, mit der größten AI-Datenbasis. Diese Daten würde ich verkaufen, als Option zusätzlich mit einem Warnsystem. Ich weiß, das gibt es schon. Jedoch eben nur für Teile die größer 10 cm sind.

Aber in den nächsten 3-5 Jahren werden die kleinen Teilchen, kleiner als 1 cm, die größte Gefahr werden. Sie werden sich im Dominosystem vermehren, in Schwärmen kommen und ganze Konstellationen gefährden. Ich würde eine Flotte von LEO-Observation-Satellites mit unterschiedlichen Sensoren operieren lassen, Impacts 24/7 messen und die AI das übrige tun lassen. Im Space Safety Programm gibt es ja schon ein paar Ansätze dafür, aber leider nur mit unterfinanzierten Studien.

2) Autonome Ausweichsysteme, eine Art autonomes Fliegen. Ein Weltmarkt für kleine Module, wie bei Automotive, für jeden zugänglich. Wird hier Europa vorne liegen? Technologisch und preislich?

3) Was auch noch fehlt ist eine allumfängliche Software zur Vorhersage, ob ein Satellit vollständig verbrennt oder nicht. Denn wer das nicht nachweisen kann, insbesondere bei Satelliten > 200 kg, muss, laut Zero Debris Charter, aktiv und kontrolliert (und somit teuer) über den Meeren abstürzen. Als Satellitenbauer kaufe ich mir doch lieber eine zertifizierte Software. Diese Software muss allerdings erschwinglich sein, sonst kann sie sich kein KMU/Start-up leisten und das kann nicht das Ziel einer Zero Debris Initiative sein.

 

5. Aber was ist JETZT, KURZFRISTIG zu tun?

1) Die 25 Jahre Deorbit-Regel ist aus dem Mittelalter aber in den meisten Köpfen noch fest verankert. Ich empfehle dringendst, dass die Regel: „Deorbit innerhalb 5 Jahre nach End-of-Business“ für alle ESA-Missionen in LEO sofort eingeführt wird und dies von oberster Stelle so auch öffentlich und unmissverständlich kommuniziert wird.

2) Weder ARIANE 6 noch VEGA dürfen mehr Satelliten in LEO transportieren, die diese Regel nicht befolgen. Elon Musk macht es der Welt vor: Ab Oktober gibt es bei FALCON 9 keine Mitflugerlaubnis mehr für Umweltsünder.

3) Zudem sollte jeder Satellit Retroreflektoren an Bord haben, um ein genaues Tracken vom Boden aus zu ermöglichen.

4) Vouchers sollten seitens ESA für Firmen vergeben werden, die auf ihre Satelliten Zero Debris Technologien einbauen.

5) Herr Direktor Densing, wenn es europäische Staaten ernst meinen mit Umweltbewusstsein und Clean Green Space, muss das Space Safety Programm auf der CMIN 2025 signifikant gesteigert werden.

 

6. FINISH

So, ich glaube das ist jetzt genug Pulver für eine angeregte Paneldiskussion.

Ich danke Ihnen für Ihre Aufmerksamkeit.

HPS mit ADEO auf Spitzenplatz im Technologiereport der NASA


Februar 2024

ADEO auf Spitzenplatz im Technologiereport der NASA

Seit ihrer Gründung ist die amerikanische Raumfahrtagentur NASA der wichtigste Treiber des Fortschritts in Luft- und Raumfahrttechnik. Das NASA-Programm für wissenschaftliche und technische Informationen (STI) spielt eine Schlüsselrolle dabei, dass die NASA diese wichtige Rolle beibehält. Dessen Technical Reports Server enthält eine der größten Sammlungen von luft- und raumfahrtwissenschaftlichen STI der Welt, unter anderem in Form von „Technischen Veröffentlichungen“ über entscheidende Forschungen und Errungenschaften von bleibendem Wert.

Deorbit-Technologien im Fokus
Ziel des neuesten, im Februar 2024 erschienenen Werks über bahnbrechende Technologien vor allem im Bereich der Kleinsatelliten ist unter anderem die Darstellung der weltweit führenden Deorbit-Technologien, mit denen sich die in den USA wie in Europa geltende neue, von 25 auf nun 5 Jahre scharf begrenzte Vorschrift zur Entsorgung von LEO-Satelliten technisch umsetzen lassen. In ihren Bewertungskriterien für Technologien orientiert sich die NASA vornehmlich am TRL-Standard der jeweiligen Produkte, und zollt darüber hinaus auch der erreichten Skalierbarkeit große Aufmerksamkeit.

ADEO hat alles: Spitzenwerte bis TRL-9, Skalierbarkeit und Flugerfolge
In diesem Sinne nimmt laut NASA das entfaltbare Bremssegel-System ADEO aus dem Hause HPS in der Kategorie der passiven Deorbit-Systeme die führende Position auf dem Weltmarkt ein. Denn ADEO bietet nicht nur technologische Reife bis hin zum Spitzenwert von TRL-9, sondern auch eine erfolgreiche Flughistorie („flight heritage“) und ist zudem für die Ausrüstung unterschiedlicher Kleinsatellitenformate durch die HPS-Serienfertigung einer ganzen Produktfamilie vorbereitet. Diese breite Absicherung der Führungsposition von HPS mit ADEO wird von der NASA ausführlich gewürdigt – und das, obwohl sie sich selbst mit mehreren Projekten in diesem Feld als Konkurrenten ausweist:
„Das Drag Augmentation Deorbiting System (ADEO) ist ein Widerstandssegel, das von der deutschen Firma High Performance Space Structure Systems (HPS) entwickelt wurde. Das Segel ist skalierbar, und HPS hat bereits eine Reihe von Missionen mit verschiedenen Konfigurationen bis TRL 9 gestartet. Die ADEO-N-Serie ist auf kleine Satellitenmissionen von 20-250 kg zugeschnitten, während die ADEO-M- und ADEO-L-Serien für größere Missionen von 100-700 kg bzw. 500-1500 kg bestimmt sind. Die ADEO-N-Serie entspricht einer Segelgröße von 5±2 m2, während ADEO-M Flächen von 15 ± 5 m2 abdeckt. Es gibt auch kleinere Versionen, insbesondere für Picosatelliten (ADEO-P) und CubeSats (ADEO-C), und die Möglichkeit, die Segelgröße nach Kundenwunsch zu konfigurieren. Verschiedene Missionen haben die ADEO-N Produktfamilie bereits getestet. Der NABEO-1 wurde 2018 auf einer Rocket Lab Electron Rakete Kick Stage gestartet. Das Segel wurde bereits 90 Minuten nach dem Start entfaltet. Es gab ein Problem bei der Messung, ob das Widerstandssegel anfänglich entfaltet wurde, aber optische Bodenbeobachtungen bestätigten die erfolgreiche Entfaltung und Leistung. Ende Dezember 2022 wurde das ADEO-2-Segel vom Raumfahrzeugträger ION-2 des italienischen Startdienstleisters D-Orbit ins All gebracht. Die erfolgreiche Entfaltung wurde von der Bordkamera des ION-Trägers aufgenommen.“

ADEO – Deorbit-Technologie als Voraussetzung für die Starterlaubnis
Mit dieser Darstellung in einer der wichtigsten Technologie-Dokumentationen der US-Raumfahrtbehörde NASA wird HPS mit ADEO zum weithin sichtbaren Leuchtturm auf dem weltweiten Feld der passiven Deorbit-Systeme für alle Satelliten, die die neue 5-Jahres-Deorbit-Vorschrift einhalten müssen, damit sie überhaupt zum Start durch amerikanische oder europäische Träger zugelassen werden.

KEAN II besteht die Probe


Januar 2024

KEAN II besteht die Probe auf´s Exempel im Test der Universität der Bundeswehr sowie im Gelände

KEAN, die integrierte entfaltbare Leichtbau Manpack Komplett-Antenne aus dem Hause HPS und seiner Entwicklungspartner, hat in der Version KEAN II (Second Generation) einen entscheidenden Reifeschritt nach vorn absolviert: die Probe aufs Exempel im harten Link-Test der Universität der Bundeswehr in München im Dezember 2023 sowie im Handhabungstest im Gelände. Damit ist das Ziel des Verbundprojektes von HPS in deutlich größere Nähe gerückt: die Entwicklung eines Komplettsystems zur bidirektionalen Satellitenkommunikation auf der Grundlage bereits von HPS geleisteter Vorentwicklungen und dieser Spezifikationen:

  • Konformität zu Satellitenbetreibern (z.B. EUTELSAT, INTELSAT)
  • Ku-Band, 1.2 m Durchmesser, dazu auch X- und Ka-band fähig
  • Inklusive Kommunikationssystem, Elektronik, Batterie, Stativ, Rucksack-Tragesystem
  • Gesamtgewicht <20 kg
  • Inbetriebnahme in unter 15 Minuten vom Rucksacktransport bis zum Satellitenlink
  • Innovative, kybernetische Faltmechanik in Anlehnung an das Öffnen und Schließen von Blüten
  • Konstruktion und Definition serientauglicher Bauteile und Produktionsprozesse für einen schnellen Übergang zur Serienproduktion in größeren Stückzahlen.

Partner im Projekt sind dabei:

  • Der System-Lieferant MTEX (Wiesbaden) mit Fokus auf Bodenstationen und Elektronik
  • Das Start-up Blackwave (Ottobrunn) mit der wirtschaftlichen Serienfertigung komplexer Carbonbauteile
  • Der Lehrstuhl für Carbon Composites (LCC) der Technischen Universität München für die Konzeption innovativer Extremleichtbau-Reflektorlamellen
  • Die Universität der Bundeswehr für die Definition der Nutzeranforderungen und die Durchführung der Antennen-Linktests mit Satelliten.

Die zusätzlichen Antennen-Einsatztests im unwegsamen Gelände in den bayerischen Alpen wurden durch kameraführende Drohnen engmaschig aus der Luft überwacht; sie sorgten für eine lückenlose Dokumentation der Herausforderungen, aber auch des Erfolgs dieser Tests. Videos dazu sind unter dem YouTube-Kanal von HPS verfügbar. Besonderes Augenmerk wurde bei den Tests auf Eigenschaften und Elemente wie diese gelegt:

  1. Tragekomfort im Gelände (gehen und laufen) bei unterschiedlicher Körpergröße
  2. Aufbau und Abbau auf Zeit in unwegbarer Umgebung (Gebüsch, Kies, Schnee)
  3. Geschwindigkeit bei Entfaltung und Einfaltung
  4. Handhabung durch ungeübte Testpersonen
  5. Windlast Verträglichkeit
  6. Handhabung bei Kälte (Anforderung: von -30o C bis +55 o C)
  7. Robuste Bauweise

Die Zielmärkte für Anwendungen der in dieser Art völlig neuen Technologie für Kommunikation über Satellit vor allem auf X-, Ku- und Ka-Band decken alle drei denkbaren Richtungen ab:

  • kommerziell, wie etwa journalistische Berichterstattung aus unwegsamem Gelände
  • institutionell, wie etwa Rettungs- und Katastrophenhilfe-Einsätze
  • militärisch, etwa für kleine fahrzeugunabhängig operierende Spezialkräfte ohne direkte Anbindung an die Basis voll ausgestatteter großer Einheiten
  • skalierbar, bis auf 3,6m auch für den mobilen Transport auf Kleinfahrzeugen.

Derzeit wachsen KEAN II jenseits der technischen Erfolge Flügel aus ganz anderer Richtung: Mit dem Großprojekt IRIS2 der Europäischen Kommission zur Etablierung absolut sicherer Konnektivität über eine eigene Multi-Orbit-Konstellation von mehreren Hundert Satelliten von LEO bis GEO bekommen all jene Anwendungsszenarien einen bedeutenden Schub, welchen bisher aufgrund der Abhängigkeit von nichteuropäischen Konstellationen und Einzelsatelliten nur eine sehr zögerliche Entwicklung attestiert wurde. Das gilt besonders für den institutionellen und den militärischen Markt, die nun beide in größere Dimensionen hineinwachsen.

Die letzte Entwicklungsstufe wurde im Rahmen des Vorhabens namens ILKA gefördert vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klima aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages.

Das magische Dreieck: Kompetenz – Qualität – Kapazität


January 2024

Im Dienste der Ambitionen Europas im Weltraum von Rumänien aus

In weniger als einem Wimpernschlag wird es ein ganzes Jahrzehnt her sein, dass Rumäniens führendes Raumfahrt-KMU „High Performance Structures Inovatie si Desvoltare S.R.L.“ auf die Anfänge der Firmengeschichte im Jahr 2016 zurückblicken kann, als es sein Büro in Bukarest eröffnete. Gegründet, um den Bedarf an zusätzlichen Kapazitäten von HPS München zu decken, entwickelte sich HPS RO schnell zu einem der renommiertesten Full-Service-Raumfahrtunternehmen aus ESA-Mitgliedsstaaten in Osteuropa.
Auf ein Wort mit Geschäftsführerin Astrid Draguleanu.
Sie haben die Entwicklung des Unternehmens von Anfang an und über die Jahre hinweg maßgeblich mitgestaltet und geleitet. Welches sind aus Ihrer Sicht die Faktoren, die HPS auf dem Weg des Erfolgs weiter voranbringen?

„Aus unserer Sicht gibt es drei felsenfeste Pfeiler, auf denen der Erfolg des Unternehmens ruht. Nummer eins: KOMPETENZ. HPS RO ist ein Ingenieurbüro mit engagierten Top-Ingenieuren, die in den Bereichen Engineering, Entwicklung, Montage, Sekundär- und Tertiärstrukturen, thermische und HF-Komponenten sowie mechanische Bodenausrüstungen ausgebildet sind.
Darüber hinaus ist es uns gelungen, unsere Kräfte mit kommerziellen und institutionellen Lieferanten und Partnern zu bündeln, die ihre Kompetenzen in speziellen Segmenten wie Präzisionsfertigung, Schweißen, Prozessverifizierung und Montagetests einbringen. Wer also in Rumänien und in der gesamten osteuropäischen Präsenz der ESA nach Kompetenz aus einer Hand sucht, wird in Bukarest fündig.

Nummer zwei: QUALITÄT. In der Raumfahrtindustrie wird Qualität denjenigen zugeschrieben, die es schaffen, die spezifischen Standards zu erfüllen und eine makellose Heritage erfolgreicher Schritte auf der Leiter nach oben aufzubauen. HPS RO hat bewiesen, dass es diese Schritte erfolgreich absolviert hat, und das mit einem erstaunlichen Tempo: In den vergangenen acht Jahren haben wir an insgesamt zwölf Weltraummissionen mitgewirkt. Um eine Vorstellung davon zu bekommen, was sich dahinter verbirgt, lassen Sie uns einfach einen genaueren Blick auf die Beiträge werfen, die wir im Bereich der mechanischen Bodenabfertigungs- und Unterstützungsausrüstung, MGSE, geleistet haben:

  • Purge Equipment für das JUICE Spacecraft im Auftrag von Airbus Deutschland
  • Vertikaler Satellitenintegrationsstand für die Biomass-Mission, Airbus U.K.
  • Instrument & Optischer Bankliftrahmen, Copernicus Chime Mission, OHB
  • Instrumentendrehständer und Instrumentendrehtisch, Instrumentenausrichtungswagen, Instrumentenhebevorrichtung, Mehrzweckadapter, Vibrationstestadapter, Vertikaler Integrationsstand, Instrumententragstruktur und Instrumentenmassendummy für die METOP-Mission, Airbus Deutschland
  • Satellitenhebevorrichtung, Transportbehälter, diverse Adapter – insgesamt 14 MGSE- Baugruppen für Copernicus CIMR von HPS Deutschland.

Nummer drei: KAPAZITÄT. Von Anfang an war uns allen klar, dass HPS RO eine große Zukunft hat, wenn wir uns auf seinen Charakter als Unternehmen mit hohem professionellem Niveau konzentrieren und keine Angst vor harter Arbeit haben. Deshalb ist der Aufbau und die Aufrechterhaltung von Kapazitäten eine weitere Säule, die wir nutzen. Ein Beispiel dafür ist die Tatsache, dass wir, bevor wir auch nur einen einzigen Auftrag hatten, der die Ausgaben rechtfertigte, von Anfang an mit Produktionsanlagen begonnen haben, die selbst den ehrgeizigsten Entwicklungsträumen Raum gaben. Und das hat sich als der richtige Weg erwiesen: Neben der Bedienung aller aktuellen Kundenbedürfnisse waren wir sehr froh, die Kapazitäten für den Start der Serienproduktion der HPS-Satellitenschleppsegel-Produktfamilie „ADEO“ zu haben, als der Wind der Veränderung die Politik erreichte und die Deorbit-Technologie zur gesetzlichen Voraussetzung wurde, um einen Satelliten überhaupt ins All zu lassen. Diese Philosophie des „growth follows capacity“ wenden wir natürlich auch auf unser Personalmanagement an. Heute beschäftigen wir in Bukarest insgesamt 20 Ingenieure, und die Zahl wächst rasant. Wir sind davon überzeugt, dass der Grund für die ganze Erfolgsgeschichte das empfindliche Gleichgewicht ist, das wir in unserem magischen Dreieck aus KOMPETENZ, QUALITÄT und KAPAZITÄT zu halten gelernt haben.“

ADEO L1 „ready for lift-off“: Größtes einsatzfähiges Bremssegel der Welt zur Entsorgung von Weltraummüll erfolgreich getestet


Dezember 2023

ADEO L1 „ready for lift-off“: Größtes einsatzfähiges Bremssegel der Welt zur Entsorgung von Weltraummüll erfolgreich getestet

HPS vervollständigt die ADEO-Segelflotte mit ihrer ersten größten Version unter der Bezeichnung L1. Deren 25 Quadratmeter Segelfläche entfaltete sich erfolgreich am 4.12.2023 in einem letzten Bodentest nach komplett durchgeführter PFM-Qualifikationskampagne. Diese beinhaltete Vibrationstests in allen Achsen sowie Tests unter Thermal-Vakuum, inclusive „hot and cold firing tests“ (Tests zur Verifikation der Entfalt-Auslösemechanismen unter extremen Temperaturen). Die Tests wurden unter Federführung des Entwicklungs-Hauptauftragnehmers HPS München durchgeführt, wobei die Tests selbst in den Anlagen des DLR-Instituts für Raumfahrtsysteme in Bremen stattfanden; ein Paradebeispiel einer Kooperation zwischen Industrie und Forschung & Entwicklung.

Dieser abschließende und wichtigste Entfalttest genoss großes Interesse der Medien (u.a. SAT1, RTL, NTV, DPA), die den 20-minütigen Ausfaltprozess filmten und das begeisterte Projektteam bei HPS und DLR dazu interviewte. Links zu den Artikeln und Videos finden Sie HIER.

Der erfolgreiche Test ist auch ein Erfolg des GSTP-Programmes der ESA, die die Entwicklung von ADEO-L1 signifikant förderte, finanziell und technisch. Technologieprogramme generell sind in der Raumfahrtbranche essentiell für unabhängige KMU für Produkte auf dem Weg zur Marktreife hin zu weltweitem Verkauf in Serie.

Die ADEO-Bremssegel entfalten sich nach Missionsende des Satelliten und stemmen sich gegen den Widerstand der Restatmosphäre, die noch auf Umlaufbahnen bis knapp eintausend Kilometern Höhe herrscht. Dadurch wird die Geschwindigkeit des Satelliten sofort drastisch verringert, und das gesamte Paket macht sich auf den dadurch beschleunigten Abgang Richtung Erdatmosphäre, wo es dann in der Reibungshitze von bis zu zweitausend Grad Celsius verglüht. Die gesamte Rückführung nimmt dabei noch deutlich weniger Zeit in Anspruch, als es die neuesten Richtlinien vorschreiben. Durfte der Prozess bis vor kurzem noch bis zu fünfundzwanzig Jahre dauern, muss er nun innerhalb von fünf Jahren abgeschlossen sein. Und damit sich die Betreiber auch daran halten, nehmen Startdienstleister wie SpaceX erst gar keine Satelliten mehr mit in den Weltraum, wenn sie nicht von vornherein mit entsprechender Rückführungstechnik ausgestattet sind.

Bei der Münchner Raumfahrtschmiede hatte man diese Entwicklung schon vor mehr als zehn Jahren im Blick, als sonst noch niemand so wirklich über Wege zur Vermeidung von Weltraumschrott nachdachte. Mit großartiger Unterstützung der Raumfahrtagenturen ESA und DLR, sowie der DLR-Institute inBremen und Braunschweig ), der Firmen DSI Bremen und früher HTS Coswig sowie zusätzlich eigenem Millionenaufwand schuf das hoch engagierte junge Expertenteam des Raumfahrt-Mittelständlers HPS bis heute eine ganze Produktfamilie unter dem Gattungsnamen ADEO von den kleinsten Versionen ADEO-P (Pico), ADEO-C (Cube) und ADEO-N (Nano) über ADEO-M (Medium) bis hin zum neuesten Mitglied der Gruppe, ADEO-L (large). Der Entwicklungs-Masterplan reicht dabei nicht nur noch weiter zu möglichen ADEO-Varianten mit bis zu 100 Quadratmetern Bremsfläche, sondern lässt darüber hinaus auch noch genügend Raum für Derivate mit ganz anderen Anwendungen wie beispielsweise das Monitoring von Weltraumschrott kleiner 1 cm direkt im All.

In seiner bislang größten flugbereiten Version L1 verfügt ADEO über ein Startgewicht von 10 kg bei Abmessungen im verpackten Zusatand von 43 cm x 43 cm x 25 cm; im Gegensatz zu den kleinen Varianten bedarf diese Einheit zudem einer eigenen Stromversorgung zur motorgesteuerten Entfaltung der Masten und Segel. ADEO-L passt perfekt auf Satelliten bis zu 1.500 Kilo-Klasse.

Im ersten Quartal des kommenden Jahres wird ADEO-L1 für seinen ersten Testflug Ende 2024/Anfang 2025 im Rahmen eines EU-Programmes auf einen Satelliten der belgischen Firma Redwire integriert.

Ihre Feuertaufe im All bestanden haben zuvor bereits die Versionen ADEO-N1 und ADEO-N2. Im Anflug auf das feurige Finale befindet sich derzeit ADEO-N2, entfaltet im Dezember 2022. Seither hat es seinen Satelliten schon von Orbithöhe 510 km auf 460 Kilometer in nur 12 Monaten abgesenkt ohne zur Hilfenahme jeglichen Treibstoffs oder Lageregelung. Erwartete „Ankunft“ in vollkommen verglühtem Zustand: Mitte 2025 – und damit sogar rund fünfmal schneller als ohne Segel und doppelt so schnell als vorgeschrieben.

ADEO-L1 wird diesen Weg der finalen In-Orbit-Verifikation ebenso sicher und souverän meistern, ist sich Firmenchef Dr.-Ing. Ernst K. Pfeiffer sicher. Danach geht es wie bei den anderen Versionen auch direkt in die Serienfertigung, für die das Unternehmen spezielle Produktionseinrichtungen an seinen Standorten München und Bukarest geschaffen hat.

HPS siegt mit Deorbit-Segel ADEO bei Raumfahrt-Wettbewerb der Bundesregierung


November 2023

Weltraumsegel der ADEO-Serie ermöglichen legalen Start und Entsorgung von Satelliten

Im Rahmen des Nationalen Programms für Weltraum und Innovation und auf Grundlage des Beschlusses des Haushaltsausschusses im November 2022 lobte die Deutsche Raumfahrtagentur einen Wettbewerb um zukunftsträchtige Raumfahrtinnovationen aus. Den Gewinner erwartet ein durchorganisierter und -finanzierter Demonstrationsflug mit Start bis 31.12.2025. Am Donnerstag, den 23. November 2023 kürte die Raumfahrtkoordinatorin der Bundesregierung, Dr. Anna Christmann, im Rahmen der Kleinsatellitenkonferenz 2023 die Münchner Raumfahrtschmiede HPS mit ihrer Weltraumsegel-Version ADEO-Cube zum Sieger des Wettbewerbs in der Kategorie Kleinsatellitennutzlast. Die ADEO-Produktfamilie ist als Serie mit unterschiedlichen Modelltypen (Pico, Cube, Nano, Medium, Large) angelegt, mit denen alle Satelliten von den Cubesats bis hin zu den größeren Vertretern mit 1,5 Tonnen (Klasse „M“) nach Missionsende automatisch aus der Niedrigen (LEO-) Erdumlaufbahn entfernt und entsorgt werden. Dieses sogenannte „Deorbiting“ mit dem ADEO-Bremssegel erfüllt nicht nur, sondern unterbietet sogar die dafür ab Oktober 2024 geltende Maximaldauer von 5 Jahren anstelle der zuvor seit den 60er Jahren üblichen Richtschnur von 25 Jahren. Das bedeutet ganz schlicht:

Ohne spezielle Bordtechnologie wie etwa das jeweils passende Weltraumsegel der ADEO-Serie von HPS wird schon bald kein Satellit mehr für den Start angenommen werden, wenn er sonst nicht anderweitig legal entsorgt werden kann. Da beispielsweise SpaceX als führender Startdienstleister diese Regel ab Oktober 2024 einführt, gilt sie praktisch schon für alle künftigen Satelliten einschließlich jener, die sich heute schon in Design- und Herstellungsphase befinden.

Es gibt, wie HPS-CEO Ernst K. Pfeiffer ausführt, noch eine einzige Alternative zu ADEO; die aber „ist chemisch, teuer und – im Fall eines havarierten Satelliten – funktionsunfähig“, stellt der passionierte Raumfahrtingenieur zur Marktposition des ADEO-Weltraumsegels fest: „ADEO ist derzeit die günstigste, zuverlässigste und sauberste Lösung für legales Deorbiting auf dem Weltmarkt, dazu dank Serienfertigung in den Häusern HPS Bukarest und HPS München verfügbar in allen Klassen und in höchstem Maße wettbewerbsfähig auf dem heiß umkämpften kommerziellen Markt für Satellitentechnik. Wir bei HPS, insbesondere bei unserem Entwicklungsteam, freuen uns alle sehr, dass unsere nachhaltige Technologie durch die Auszeichnung des Kleinsatelliten-Wettbewerbs von höchster Stelle gewürdigt wurde.“

ESA´s “Zero Debris Charter” finalized – HPS among the first to sign


November 2023

ESA´s “Zero Debris Charter” finalized – HPS among the first to sign

Initiated by ESA´s office for “Strategy and Transformation” a considerable group of European space companies, including HPS, got together in order to jointly draft and now implement this continent´s set of rules for sustainable use of space. HPS is one of the first companies to sign the document on November 7th, 2023. Though legally non-binding, the “Zero Debris Charter” aims at putting an end to the inconsiderate and irresponsible pollution of space with tech-junk. In detail, the Charter clearly names the following targets:

  1. The probability of space debris generation through collisions and break-ups should remain below 1 in 1,000 per object during the entire orbital lifetime. A suitable aggregate probability threshold for constellations of satellites in the low Earth orbit region should be identified.
  2. Timely clearance of low Earth orbit and geostationary Earth orbit regions should be achieved with a probability of success of at least 99% after end of mission, including through external means when necessary.
  3. The casualty risk from re-entering objects should remain significantly lower than 1 in 10,000, striving towards zero casualty. A suitable aggregate risk threshold for constellations of satellites in the low Earth orbit region should be identified.
  4. Routine and transparent information sharing should be facilitated and active participation in strengthening global space traffic coordination mechanisms should be encouraged.
  5. Access to timely and accurate data on space objects down to a size of 5 cm or smaller in low Earth orbit and 20 cm or smaller in geostationary Earth orbit should be improved to enhance decision making capabilities for collision avoidance.*

Ernst K. Pfeiffer, CEO of HPS at the signature ceremony: “In our days now space is rapidly developing into the most important resource for the implementation of new technologies shaping our future on Earth. All efforts to preserve space from the beginning are therefore nothing less than efforts to preserve the fundamental conditions of life and its prosperity for humankind´s generations to come.”

*For more see:
*https://esoc.esa.int/zero-debris-community-update
*https://www.esa.int/Space_Safety/Clean_Space/World-first_Zero_Debris_Charter_goes_live
*https://www.esa.int/Space_Safety/Clean_Space/ESA_s_Zero_Debris_approach
*https://www.esa.int/Space_Safety/Clean_Space/The_Zero_Debris_Charter

HPS präsentiert weltweit einzige Produktserie ihrer Art zur legalen Entsorgung ausgedienter Satelliten in Übereinstimmung mit den neuesten Regularien


November 2023

SpaceTech Expo Bremen: HPS präsentiert mit dem Weltraumsegel ADEO weltweit einzige Produktserie ihrer Art zur legalen Entsorgung ausgedienter Satelliten in Übereinstimmung mit den neuesten Regularien

Vor nicht einmal 36 Monaten galten sie so manchem nur als politische Worthülsen: der „Green Deal“ der EU-Kommission in Brüssel und der „National Orbital Debris Implementation Plan“ des Weißen Hauses in Washington. Weiterhin starteten Satelliten auf erdnahe wie -ferne Umlaufbahnen mit der Perspektive, vor endgültigem Verglühen in der Atmosphäre noch ein Vierteljahrhundert nach Betriebsende den Raum als Schrott unsicher zu machen und andere Missionen zu gefährden. Damit aber ist jetzt Schluss: Mit Annahme der „Zero Debris Charter“ verschreibt sich die ESA seit 7. November 2023 der Vermeidung jeglichen Weltraummülls ab spätestens 2030 und wird bereits ab sofort in mehreren, eskalierenden Schritten entsprechende Maßnahmen für ESA-Missionen einfordern. Und noch viel konkreter, nämlich bereits ab Oktober 2024 wird SpaceX, mit über einhundert Starts pro Jahr der weltweit bedeutendste Trägerraketen-Service, keine Nutzlasten mehr transportieren, welche nicht für ihre gesicherte Entsorgung innerhalb von maximal 5 Jahren nach Betriebsende ausgerüstet sind. Zudem verurteilte 2023 die amerikanische FCC („Federal Communications Commission“) als Aufsichtsbehörde für die Zuteilung von Funkfrequenzen einen Satellitenbetreiber zu einer Geldstrafe von 150.000 Dollar, weil er den Betrieb seines Satelliten mit dem eigentlich für die Entsorgung reservierten Treibstoff verlängerte und so rücksichtslos alle anderen Missionen in der Nähe noch für lange Zeit gefährdet. Mochte die Strafsumme vielleicht noch manchen zum Schmunzeln bringen, so hat die FCC jeglicher Symbolik jetzt ein Ende mit der Entscheidung gesetzt, Satelliten ohne Bordtechnik zur Rückführung (Fachbegriff: „Deorbit“) innerhalb von 5 Jahren nach Betriebsende keine Funklizenzen mehr zu erteilen. Unter dem doppelten Bann von Betriebs- UND Startverbot sind praktisch alle Betreiber gezwungen, neue Satelliten ab sofort nur noch mit garantiert zuverlässiger Deorbit-Technik auszurüsten.

Dies kann zum einen mit dem bordeigenen Antriebssystem unter Verwendung chemischer Treibstoffe geschehen, funktioniert allerdings nicht bei Ausfall des Satelliten und ist überdies durch die Notwendigkeit zur ständigen Steuerungsüberwachung vom Boden aus vergleichsweise teuer. Auch wird durch den benötigten Treibstoff die nominale Missionsdauer verkürzt, und somit der Profit pro Mission veringert. Die Alternative nennt sich ADEO: von HPS (München und Bukarest) entwickelt, ein bei Missionsende sich selbst entfaltendes Weltraumsegel, welches den Satelliten deutlich unterhalb der vorgegebenen Deorbit-Zeiten automatisch aus dem All entfernt. ADEO kann als Deorbit-Baseline-Technologie oder als eine Art Notfallschirm verwendet werden. Bereits 36 Millionen Flug-Kilometer vor dem geplanten Manöver berechnet der deutsche Spezialist für Bahnführung und Kollisionsvermeidung OKAPI:Orbits (Braunschweig) als Kooperationspartner den Punkt für den Abstieg ohne Risiko für andere Satelliten. Darüber hinaus sorgt HPS-Partner Nummer Zwei, das italienische Unternehmen AVIOSONIC durch eine neuartige, optional in ADEO integrierte Hardware für eine höchst akkurate, permanente in-orbit Positionskontrolle. Zudem warnt AVIOSONIC bei größeren, nicht vollkommen verglühenden Satelliten, durch ständige Verbindung mit den weltweiten Flugsicherungsstationen dafür, dass Flugzeuge von Treffern eventuell nicht verglühter Satellitenteile verschont bleiben. Die ADEO-Produktfamilie mit offiziell attestiertem höchstmöglichen Zuverlässigkeitsniveau („TRL 9“) hält maßgeschneiderte Lösungen für alle Satelliten vom winzigen Pico- und Cube-Sat bis hin zum 1,5-Tonner und für alle erdnahen Umlaufbahnen bis hoch auf 900 Kilometer Entfernung zur Erde bereit. Alle ADEO-Linien werden in Serie von HPS gefertigt, dennoch verfügen sie über ein adaptives Design für spezielle Anforderungen, die sich aus der Bauweise der Satelliten ergeben können.Die Preise ausnahmslos aller ADEO-Modelle liegen beträchtlich unterhalb der Aufwendungen, die für das Deorbit mit chemisch angetriebenen Motoren erforderlich sind – abgesehen davon, dass die Sicherheit des Deorbits auch dieser Satelliten – etwa bei Systemausfall – eigentlich nur durch ein mitgeführtes ADEO-System als Backup gewährleistet werden kann.

Mehr zu ADEO: https://www.hps-gmbh.com/en/portfolio/adeo-angel-on-wings/

Raumfahrtpolitik: Die Ampel steht auf Rot für strategische Positionierung und Mittelstand


September 2023

Raumfahrtpolitik: Die Ampel steht auf Rot für strategische Positionierung und Mittelstand (Ein Kommentar)

Erster September – der Herbst steht vor der Tür. Fallen werden bald die Blätter, so wie jedes Jahr. Fallen werden auch Entscheidungen, wie etwa über den nächsten Bundeshaushalt – ebenfalls wie jedes Jahr. Zum ersten Mal aber in der Geschichte der Raumfahrtpolitik drohen diese Budgetentscheidungen besonders jene Teile der Raumfahrtindustrie zu Fall zu bringen, als deren weiße Ritter sich die verantwortlichen Politiker in der Öffentlichkeit aller Wirklichkeit zum Trotz unverdrossen weiter präsentieren: Raumfahrt zum Schutz für die Erde und zum Nutzen der Menschen, wirtschaftliche Stärkung von Innovation durch den Mittelstand, Euphorie bei der Neugründung von Startups und nicht zuletzt den strategischen Wunsch Deutschland als starken Partner in der Weltwirtschaft und -politik zu behaupten.

Für diese Ziele schaltet die Ampel in Berlin aber nicht nur allein durch geplante Budgetkürzungen auf Rot: Mit den schon im April für die Diskussion im Herbst aufgemalten Eckpunkten einer neuen deutschen Raumfahrtstrategie, über die ebenfalls im Herbst beschieden werden soll, deutet sich unumkehrbar ein negativer Paradigmenwechsel in der Wirtschaftspolitik zur Raumfahrt an: da, wo „Resilienz“ gefordert wird, mit fliegenden Fahnen hin zur Großindustrie, da, wo „Exzellenz“ gezeigt werden soll, hin zur weiteren Stärkung der Staatsinstitutionen, dort, wo „Souveränität“ gefragt ist, im Eilschritt hin zum Fortdelegieren von Zielsetzung und Programmführung unter den Rocksaum der mächtigen EU. Und die deutsche Raumfahrt profitiert von noch mehr Engagement der Politik: Die für jede politische Sonntagsrede ach so wichtigen Startups erhalten kostenlosen Nachhilfeunterricht im Umgang mit der Bürokratie und ihren Antragsformularen, die Forschungslandschaft wird effektiver durch bessere Vernetzung, und KMU, die Kraft aus der Mitte? Sie erhalten Unterstützung auf neuem Niveau – moralisch. Oder wie sollte sonst eine Budgetkürzung bei einer weltweit anerkannten Zukunftstechnologie und -fähigkeit (z.B. die Beteiligung an Infrastrukturthemen wie für eine europäische satellitengestützte Kommunikation IRIS²) mit einer Neuauflage einer Raumfahrtstrategie zusammenpassen?

Offenbar sollen also nun beide Handlungsstränge, das Kürzen des Raumfahrtbudgets und die neue, ausdrücklich für jedwedes Budget passende Raumfahrtstrategie harmonisch bei der Gestaltung der künftigen Raumfahrt-Wirtschaftspolitik zusammenwirken. Das Ganze so gekonnt formuliert, dass der flüchtige Leser meinen könnte, es ginge voraus in die helle Zukunft und nicht zurück ins dunkle Mittelalter der Raumfahrtpolitik.

Noch ist es nicht so weit, und damit es auch nicht so weit kommt, hat Ernst K. Pfeiffer in seiner Funktion als Sprecher des Raumfahrt-Mittelstandes (AKRK und Best of Space) zusammen mit deren Mitgliedern noch im Juli einen offenen Brandbrief im Namen der engagierten deutschen Raumfahrt-KMU und Startups direkt an den Bundeskanzler Olaf Scholz geschrieben und zudem das Angebot von Finanzminister Christian Lindner zum Dialog im August angenommen, um auf die drohenden Gefahren wirtschaftlicher und strategischer Verluste hinzuweisen.

Three months from Kick-off until the breadboard of the feed is tested


Juli 2023

Three months from Kick-off until the breadboard of the feed is tested

The picture shows our breadboard model of the feed developed by HPS for the BANT antenna during the RF test done at MVG Italy using the StarLab measurement system. The purpose of the test is to validate the feed design by comparing the RF simulations with the results of the measurement.
Adopting the New Space approach, it took only three months from the project Kick-off until the breadboard of the feed is tested. The flight model of the BANT antenna, where this feed will be installed, will be ready to be integrated on the spacecraft at the end of this year, the satellite will be then placed in Low Earth Orbit for a remote sensing mission.