Es wurde bestätigt, dass SBUDNIC, das von einem akademisch vielfältigen Studententeam gebaut wurde, im August erfolgreich wieder in die Erdatmosphäre eingedrungen ist und damit eine praktische, kostengünstige Methode zur Reduzierung von Weltraummüll demonstriert hat.
Wenn es um Weltraumsatelliten geht, kann eine falsche Rechnung für ein Objekt im Orbit katastrophal sein und möglicherweise zu seinem plötzlichen oder feurigen Untergang führen. In diesem Fall war das feurige Ende jedoch Grund zum Feiern.
Etwa fünf Jahre früher als geplant drang irgendwann am Dienstag, dem 8. August oder unmittelbar danach ein kleiner Würfelsatellit, der von Studenten der Brown University entworfen und gebaut wurde, um eine praktische, kostengünstige Methode zur Reduzierung von Weltraummüll zu demonstrieren, wieder in die Erdatmosphäre ein und verglühte hoch über der Türkei nach 445 Tagen im Orbit, laut seiner letzten vom US-Weltraumkommando ermittelten Position.
Angerufen SBUDNICDer Satellit wurde mit einem knappen Budget und handelsüblichem Zubehör gebaut, das in den meisten Baumärkten erhältlich ist, darunter 48 Energizer AA-Batterien. Die Studenten, die es bauten, waren ein akademisch vielfältiges Team von Studenten unter der Leitung von Brown-Alumnus Marco Cross und Brown-Fakultätsmitglied Rick Fleeter.
SBUDNIC wurde im vergangenen Mai mit der SpaceX-Rakete von Elon Musk im Rahmen der Mitfahrmission Transporter 5 ins All geschossen und wurde entwickelt, um das wachsende Problem des Weltraummülls anzugehen. Zu diesem Zweck fügten die Studierenden dem brotlaibgroßen Würfelsatelliten ein Schlüsselmerkmal hinzu: ein Kunststoff-Schleppsegel aus Kapton-Polyimid.
Das Segel öffnete sich wie ein Regenschirm, als es in etwa 520 Kilometern Höhe weit über der Umlaufbahn der Internationalen Raumstation ausgefahren wurde, und trug dazu bei, dass der Satellit schneller als erwartet zur Erde zurückkehrte.
„Wir haben versucht zu beweisen, dass es Möglichkeiten gibt, Weltraumschrott nach dem Ende der Mission aus der Umlaufbahn zu entfernen, die nicht besonders kostspielig sind“, sagte Selia Jindal, die im Mai ihren Abschluss an der Brown University machte und eine der Projektleiterinnen war. „Das hat gezeigt, dass wir das können. Wir konnten unseren Satelliten erfolgreich aus der Umlaufbahn bringen, sodass er keinen Platz mehr in der Erdumlaufbahn einnimmt. Noch wichtiger ist, dass das Projekt wirklich dazu beigetragen hat, zu zeigen, dass wir bedeutende Pläne zur Bekämpfung des Weltraums umsetzen können.“ Müllproblem, das kostengünstig ist.
Der erfolgreiche Proof of Concept könnte weitreichende Auswirkungen auf die Bemühungen zur Reduzierung des Weltraummülls haben, der eine potenzielle Gefahr für alle aktuellen und zukünftigen Raumfahrzeuge darstellt. Dies ist besonders bedeutsam angesichts der Gesamtkosten des von Studenten entworfenen Würfelsatelliten – etwa 10.000 US-Dollar.
„Es gibt Unternehmen, die versuchen, dieses Problem des Weltraummülls mit Konzepten wie Weltraumschleppern oder Netzen im Weltraum zu lösen, die Weltraummüll einfangen und aus der Umlaufbahn bringen“, sagte Dheraj Ganjikunta, der 2022 seinen Abschluss an der Brown University machte und SBUDNIC war leitender Programmmanager.
„Das Erstaunliche an SBUDNIC ist, dass es um ein Vielfaches kostengünstiger ist als alle anderen Lösungen. Anstatt Müll aus dem Weltraum zu entfernen, sobald er zum Problem wird, haben wir dieses 30-Dollar-Schleppgerät, das Sie einfach auf Satelliten werfen können und deren Lebensdauer drastisch verkürzt.“ „sind im Weltraum.“
Nach Angaben der NASA werden mittlerweile mehr als 27.000 Stücke von sogenanntem Orbitalschrott oder Weltraumschrott vom globalen Weltraumüberwachungsnetzwerk des Verteidigungsministeriums verfolgt. Diese orbitalen Trümmer reichen von von Menschenhand geschaffenen Objekten in der Erdumlaufbahn, die keine nützliche Funktion mehr erfüllen, bis hin zu nicht mehr funktionierenden Satelliten.
Ein Worst-Case-Szenario bei so viel Verkehr wäre, dass wenn ein Satellit in einer Umlaufbahn explodiert, der auch mehrere andere Satelliten folgen, dies eine Kettenreaktion auslösen würde, die auch alle anderen Satelliten trifft und diese Umlaufbahn blockiert, bis alle Trümmer verschwunden sind deorbitiert.
„Das sind schreckliche Szenarien, aber leider bestimmen die Zahlen die Wahrscheinlichkeit, dass dies irgendwann passieren wird, also müssen wir vorbereitet sein“, sagte Marco Cross, der letztes Jahr seinen Master in Biomedizintechnik an der Brown University abschloss und als Chefingenieur für SBUDNIC fungierte .
Ein markanter Abstieg
Die meisten Satelliten bleiben durchschnittlich 25 Jahre oder länger im Orbit, nachdem sie ihren Zweck erfüllt haben. Um dem entgegenzuwirken, hat die Federal Communications Commission im Jahr 2022 eine neue 5-Jahres-Regel für die Entfernung von Satelliten verabschiedet.
Betrachtet man die Trackingdaten des Space Command, stellte SBUDNIC einen überwältigenden Erfolg auf dem Weg zu diesem Ziel dar, und es dauerte nicht lange. Tatsächlich war der Abfall von SBUDNIC aus der Umlaufbahn sichtbar exponentiell.
Anfang März beispielsweise befand sich SBUDNIC etwa 470 Kilometer über der Erde, während sich die anderen ähnlich großen Satelliten, die im Rahmen derselben SpaceX-Mitfahrmission auf derselben Höhe stationiert waren, noch in Höhen von 500 Kilometern oder mehr befanden. Die letzte bekannte Position von SBUDNIC wurde am 8. August bei 146 Kilometern aufgezeichnet, bevor es aufgrund der beim Wiedereintritt erzeugten Hitze in der Atmosphäre verglühte.
Bis Mitte August befanden sich alle anderen Vergleichssatelliten noch in Höhen von 450 Kilometern oder mehr im Orbit – Dutzende Kilometer von ihrer ursprünglichen Einsatzhöhe entfernt. Die Zahlen sind erstaunlich, wenn man bedenkt, dass diese anderen Satelliten ungefähr die gleiche Größe und das gleiche Gewicht wie SBUDNIC haben.
Neben dem Schleppsegel, das zum schnellen Verlassen der Umlaufbahn von SBUDNIC beitrug, könnte auch die Sonnenaktivität eine Rolle gespielt haben, aber in welchem Ausmaß ist unklar. In diesem Jahr haben beispielsweise Satellitenunternehmen dramatisch erhöhte und unerwartete Deorbit-Raten im Zusammenhang mit besonders aggressiver Sonnenaktivität gemeldet.
SBUDNIC wurde auf dem Brown-Campus gegründet und ging aus dem Kurs „Design of Space Systems“ hervor, den Fleeter im Frühjahr 2021 unterrichtete. Es wurde in einem Jahr von einer Gruppe von etwa 40 Studenten gebaut. Ungefähr die Hälfte der Studenten, die daran arbeiteten, stammten von der Fakultät für Ingenieurwissenschaften, während andere aus so unterschiedlichen Bereichen wie Wirtschaft, internationalen Beziehungen und Bildhauerei stammten.
„Das war ein ungewöhnlicher Umstand und wir haben ihn ausgenutzt“, sagte Fleeter, außerordentlicher Professor an der Brown’s School of Engineering. „Was die Tiefe des Lernens in diesem Projekt angeht, ist dies meiner Meinung nach die Art von Erfahrung, für die die Studenten nach Brown kommen.“