CIMR-LDRS: Das Leuchtturmprojekt für Non-Dependence der europäischen Raumfahrt geht planmäßig in die Herstellungsphase des Qualifikationsmodells (EQM)

Schon lange bevor 2022 ein unsägliches Blutbad das Ende friedvollen Lebens im Osten Europas besiegelte, hatte in der deutschen und europäischen Raumfahrt die Forderung nach technologischer „Non-Dependence“ eine Spitzenposition unter den strategischen Prioritäten erobert. Besonders im Fokus: große im Raum entfaltbare Reflektorantennen, geeignet für Missionen aller Art.

Die Geschichte dieser deutschen Technologie für Europa begann vor mehr als einem Jahrzehnt mit SCALABE, einer seitens ESA finanzierten Technologieentwicklung und SMERALDA (SME´s Radar and Large Deployable Antenna), einer von der deutschen Raumfahrtagentur finanzierten Studie mit maßgeblicher Beteiligung des Antennenspezialisten HPS GmbH. Über weitere technische Kapitel erfolgreicher Konkretisierung des Ziels mit maßgeblicher Unterstützung von ESA und EU führten die die Münchner schließlich 2020 ein Konsortium von meist mittelständischen Partnern aus acht Ländern zum spektakulären Gewinn des 115-Millionen-Euro Auftrags seitens des Prime`sThalesAlenia Space (TAS) für „CIMR LDRS“ (Large Deployable Reflector Subsystem): die größte rotierende entfaltbare Reflektorantennen-Konstruktion der Welt für das Copernicus-Leuchtturmprojekt CIMR (Copernicus Imaging Microwave Radiometer) der EU zur Beobachtung von Land, Eis und Ozeanen insbesondere der Arktis aus dem All unter dem Management der europäischen Raumfahrtagentur ESA. Das LDR-Subsystem besteht aus Reflektor, Arm, Entfaltelektronik, Verkabelung, verschieden Niederhaltemechanismen und Thermal-Hardware.

Nach langer Designphase und intensiver Iteration mit dem direkten Kunden TAS in Rom und dem Endkunden ESA erfolgte der Startschuss im Rahmen der Phase C/D durch den Abschluss des ersten so genannten „Manufacturing Readiness Review“ für Bau und Test eines Qualifizierungsmodells (Engineering Qualification Model, EQM). In diesen Tagen des Frühjahrs 2025 läutete nun HPS die intensive Phase der Herstellung des EQM endgültig ein.

Herausforderungen auf dem Weg zu neuen Ufern
Die technischen Herausforderungen waren und sind immens, denn Ziel ist kein geringeres als ein entfaltbares Reflektor-Konstrukt für hohe Frequenzen (Ka-Band) mit acht Metern Durchmesser an einem ebenfalls entfaltbaren acht Meter langen Arm, das sich im Orbit achtmal pro Minute um die eigene Achse dreht. Das resultiert in extremen Anforderungen wie etwa der eines RMS-Wertes (Root Mean Square) für die Oberflächengenauigkeit, der um einiges kleiner sein soll als 1/10 mm auf die gesamten 50 m² Reflektorfläche, oder einer erlaubten Abweichung der 8m entfernten Armspitze von maximal lediglich 10mm vom Nominalwert, Schwingungen, Zentrifugalkraft und Thermalverformungen inbegriffen.

Nicht weniger anspruchsvoll waren und sind die Herausforderungen an das Management der vielfältigen Aspekte des Projektes. Eine herausragende Rolle nimmt dabei von Anfang an die Programmleitung des CIMR-Teams der ESA und seitens TAS ein, während die für ihre Heritage im institutionellen, militärischen und kommerziellen Antennenbau bekannte HPS GmbH – neben der eigenen Entwicklungsarbeit auf Arm-und Subsystemlevel – die Führung des Konsortiums aus rund einem Dutzend KMU obliegt, darunter so herausragende Innovationstreiber wie die Münchner LSS GmbH für das entfaltbare Reflektorassembly (DRA), basierend auf einer höchst erfolgreichen, langjährigen Entwicklungspartnerschaft. Von der ehemaligen portgiesischen HPS-Tochter und heutigen FHP stammen die Leichtbau-Karbonstrebenfür das DRA, die INVENT GmbH steuert die kohlefaserverstärkten Rohre für den auf 8-Meter entfaltbaren Haltearm (DAA) bei, NanoSpace Schweiz entwickelt und produziert die hochgenauen und gleichzeitig stabilen, motorgetriebenen Gelenke des Arms, HPS-Rumänien und INEGI Portugal die Konstruktionen für Bodentests und Transporte („MGSE“). Darüber hinaus ist HPS verantwortlich für die Bereitstellung des Zentralelementes für den entfaltbaren Reflektor: das messbar beste Ka-band MESH von HPtex, das es in 9m x 9m Größe überhaupt zu kaufen gibt – und nebenbei als „made in Germany“ europäische Non-Dependence von der Vision in die Realität überführt. Denn ein MESH in solch Dimensionen gab es bis dahin nur aus amerikanischer Produktion. Ursprünglich als wesentliches Element der deutsch-europäischen Lieferkette für CIMR geplant, verkauft das 2020 gegründete Joint-Venture HPTex GmbH (JV aus Iprotex GmbH & Co. KG und HPS GmbH) mittlerweile seine Meshprodukte weltweit, insbesondere auch in asiatischen wie kontinentalamerikanischen Ländern. Das EQM-Mesh für CIMR ist kürzlich aus der HPtex-Fertigung gekommen.

Ende des Jahres stehen die wichtigsten Komponenten (DAA und DRA) bereit, die Serie der Tests beginnt früh in 2026.

„Wer vorne sein will, sollte keine Angst vor dem Unbekannten haben“ (Ernst K. Pfeiffer)
Wenn 2029 CIMR an Bord einer Vega C zu seiner Mission auf sonnensynchroner Bahn aufbricht, um jeweils von früh bis spät u.a. Eisschilde und Schnee unter Beobachtung zu nehmen, winkt Europa nicht nur der Gewinn der Erkenntnisse aus dem Projekt, sondern auch die Gewissheit, den Schritt zur technologischen LDRS-Unabhängigkeit gemeistert zu haben. LDRS sind eben auch Produkte für eine Reihe von militärischen Anwendungen, die gerade in diesen Jahren zu einer gesteigerten Verteidigungsfähigkeit beitragen können. HPS-CEO Ernst K. Pfeiffer sieht darin noch einen über den unmittelbaren Projekterfolg weit hinausreichenden Meilenstein: „Dieses Raumfahrtprojekt ist klarer Beleg dafür, dass die Mentalität aller Projekt-Beteiligten – der Industrie wie der Institutionen – eine ganz andere ist als die der Risikoscheu, welche die Öffentlichkeit vor allem Deutschland, teils auch der ESA normalerweise unterstellt. Keine Angst vor dem Unbekannten zu haben ist der erste Schlüssel zum Erfolg. Vorne ist nun mal da, wo es dunkel wird. Besonders im Weltraum. Aber eben nicht nur da.“

November 2024

Deutscher Raumfahrtchef Dr. Walther Pelzer setzt mit DLR-Delegation einen Besuchsschwerpunkt bei HPS-Gruppe

Bei der traditionellen Delegationsrunde des DLR am Eröffnungstag der Space Tech Expo in Bremen setzte der Chef der Deutschen Raumfahrtagentur im DLR, Dr. Walther Pelzer, einen wohlbeachteten Schwerpunkt bei den KMU der deutschen Raumfahrtindustrie. Besonderes Augenmerk galt hier der Innovationsschmiede HPS. Und diese war gleich in Gruppenstärke vertreten: mit HPS Deutschland (München), HPS Rumänien (Bukarest) und dem Joint Venture-Unternehmen HPtex (Münchberg, Deutschland).

Firmenchef Ernst K. Pfeiffer betonte unter Verweis auf wegweisende Antennen-Projekte wie HERA und EUCLID die gewonnene deutsche Führungsposition bei den Spezialantennen für Raumfahrtmissionen. Ebenso führend positioniert sich HPS auch im kommerziellen Bereich über das Erfolgsprojekt des Bremssegels ADEO, mit dem die neue 5-Jahresregel für den Satellitendeorbit eingehalten werden und die Satelliten damit startgenehmigungsfähig bleiben.

In seiner Funktion als Sprecher der deutschen Raumfahrt-KMU stellte Ernst Pfeiffer auch bei dieser Gelegenheit mit Nachdruck heraus, welch enorme Bedeutung den fähigkeitsfördernden Technologieprogramme von DLR und ESA für den Mittelstand als Innovationsrückgrat der Branche zukommt. Unersetzbar, so Pfeiffer, ist die punktgenaue Förderung der Technologiefähigkeit von KMU über dezidierte Wettbewerbsräume, die für KMU reserviert bleiben.

Livedemonstrationen z.B. von einem Funktionsmodelle des ADEO-Bremssegels oder eines skalierten Modells eines entfaltbaren großen Antennenreflektors, ergänzt um Produktdemonstrationen von HPS-Rumänien (z.B. Radiator) und aus der MESH-Produktion von HPtex (z.B. Ka-band Mesh Sample für den Einsatz bei der Copernicus Mission CIMR) rundeten das Besuchsprogramm ab.

November 2024

Neues Labor für die Mesh-Forschung bei HPS

Die Münchner Raumfahrtschmiede HPS ist Joint-Venture Partner der Iprotex-GmbH; beide sind zu gleichen Teilen am gemeinsamen Unternehmen HPTEX in Münchberg nahe Bayreuth beteiligt. Hier entsteht für Anwendungen wie etwa kleine und große entfaltbare Weltraumantennen maßgeschneidert und von höchster gleichbleibender Qualität das flexible Reflektormaterial „MESH“.

Der Markt für Mesh ist unter wenigen Beteiligten weltweit aufgeteilt. Um hier zu bestehen, ist kontinuierliche Fortentwicklung eine unverzichtbare Voraussetzung. HPS hat deshalb vor kurzem in den Räumlichkeiten der Münchner Zentral an der Hofmannstraße ein eigenes Mesh-Forschungslabor eingerichtet. Das Startteam von zwei Spezialisten wird derzeit um eine weitere Ingenieurposition erweitert. Die anfängliche Ausstattung des Labors für die Weiterentwicklung und Optimierung von HPTEX-Mesh ließ sich HPS schon 50.000 Euro kosten; investiert wurde unter anderem in ein Mesh Tension Jig (Dehnungsprüfstand) inkl. HD Kamera System. Darüber hinaus wurde für weitere 50.000 Euro der gesamte Basement-Trakt des Gebäudes Assembly-fähig gemacht, sodass auch ADEO Bremssegel dort in Serie gefertigt werden können.

Individueller Service wird bei HPS großgeschrieben, so findet im neuen Labor auch Auftragsforschung, z.B. in einem Projekt namens VMESH statt, in dessen Rahmen ein Mesh für die sehr hohen Frequenzen im V-Band entwickelt wird. Einzigartig auf dem Markt ist auch die Fähigkeit des Labors zur Durchführung mehrfach iterierter Prozesse zur Messung der Dehnbarkeit von Antennen-Meshes.

Darüber hinaus ist HPS Europas einziger Anbieter für große entfaltbare Antennen-Subsysteme mit eigener Mesh-Fertigung. Das Leuchtturm-Projekt des Unternehmens ist dabei die ESA Copernikus Mission CIMR. Zudem bedient HPTEX auch mit Unterstützung des neuen Labors im Hause HPS Kunden aus aller Welt, darunter aus Europa, den USA, den Vereinigten Arabischen Emiraten, aus Südkorea, Singapur und Taiwan. Die Fertigung des Meshes findet bei HPTEX selbst statt.