HPS Space News

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.

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-N2-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.

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.

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.“