OPS-SAT wurde am 18. Dezember 2019 gestartet und hatte die Aufgabe, die Welt der Weltraumoperationen einem möglichst breiten Publikum zugänglich zu machen. Sein Gründungsprinzip bestand darin, der europäischen und kanadischen Industrie und Wissenschaft einen schnellen, kostenlosen und unbürokratischen Experimentierdienst anzubieten.
Es brachte Experimentatoren aus Unternehmen, Universitäten und öffentlichen Einrichtungen aus ganz Europa und darüber hinaus in das Herz des ESA-Missionskontrollzentrums ESOC und half ihnen dabei, zu beweisen, dass ihre neuen Ideen den Herausforderungen des Fluges in der Umlaufbahn gewachsen waren.
OPS-SAT, der leistungsfähigste und flexibelste Bordcomputer der ESA, hat uns gezeigt, wozu zukünftige Satelliten in der Lage sein werden, wenn sie mit modernerer Ausrüstung ausgestattet werden.
Ein für alle offenes Labor im Orbit
OPS-SAT war der erste CubeSat, der vollständig im Besitz der ESA war und von ihr betrieben wurde. Eine kleine, kostengünstige, innovative und offene Mission war ungewöhnlich für die ESA-Missionskontrolle, die normalerweise Europas größtes und komplexestes Raumfahrzeug um die Erde und durch das Sonnensystem fliegt.
Während der viereinhalb Jahre, die OPS-SAT im Orbit verbrachte, wurde die Mission immer erfolgreicher und ermöglichte es 134 Teams aus 26 verschiedenen Ländern, über 284 verschiedene Experimente durchzuführen.
„Viele Experimente bauten aufeinander auf, und so wurde der Satellit mit der Zeit immer leistungsfähiger“, sagt David Evans, OPS-SAT Space Lab Manager bei der ESA. „OPS-SAT war ein Forschungslabor: Innovationen und Verbesserungen, die durch ein Experiment erzielt wurden, konnten oft von anderen genutzt werden. Wenn ein Team eine bessere Methode entwickelte, um die Kamera des Raumfahrzeugs zu bedienen, konnte das nächste diese beispielsweise nutzen, um seinen neuen Algorithmus für künstliche Intelligenz zur Bildverarbeitung zu verbessern.“
OPS-SAT war der erste Satellit, der für die Öffentlichkeit zugänglich war. Er war Schauplatz von Experimenten zu KI und interplanetarem Internet und testete neue Software, von der einige heute bereits bei viel größeren Missionen im Einsatz sind. Er war der erste Satellit, der im Orbit einen Börsenhandel durchführte; der erste, der demonstrierte, dass CubeSats bei Such- und Rettungsaktionen lebensrettende Unterstützung leisten können; der erste, der im Orbit einen aktiven Cybersicherheitsangriff demonstrierte und vieles mehr.
Im Jahr 2023 erhielt die Mission internationale Anerkennung, als sich das OPS-SAT-Team den SpaceOps Outstanding Achievement Award mit dem Team hinter dem Mars-Helikopter Ingenuity des NASA JPL teilte.
Experimente bis zum Ende durchführen
OPS-SAT wurde durch den jüngsten, unerwartet starken Anstieg der Sonnenaktivität ab Anfang 2024 beeinträchtigt. Der daraus resultierende Anstieg des Luftwiderstands, dem der Satellit ausgesetzt war, führte dazu, dass er vorzeitig mit dem Abstieg in die Atmosphäre begann.
Teams der ESA und der Organisationen, die die letzten Experimente auf OPS-SAT durchführten, kämpften hart darum, die Kommunikation mit der Raumsonde aufrechtzuerhalten, da der zunehmende Luftwiderstand jeden Moment drohte, ihr die Kontrolle zu entziehen. Sie arbeiteten Tag und Nacht, um die letzten Aktivitäten der Mission abzuschließenund tun ihr Bestes, um auch den letzten Tropfen Wissenschaft und Technologie aus der Tasche zu ziehen.
Die Universität Oxford, Großbritannien, die Universität Stuttgart, Deutschland und andere erfolgreich abgeschlossene Experimente in den letzten Tagen der Missionmit Hellenic Aerospace Industry (HAI) Abschluss des letzten Experiments der Mission nur 24 Stunden bevor der Kontakt zum Satelliten endgültig abbrach.
„Als der Satellit durch die Atmosphäre abdriftete, wurde es immer schwieriger, ihn zu steuern. Das OPS-SAT-Missionskontrollteam und die Teams unserer Experimentatoren arbeiteten alle viele Stunden, um so viele der verbleibenden Experimente wie möglich vor dem Ende abzuschließen“, sagt Evans.
„Ich habe mich besonders gefreut, dass wir das Experiment von Protostar Labs abschließen konnten. Dabei ging es um die Neukonfiguration der an Bord befindlichen Field Programmable Gate Arrays (FPGA) während des Flugs, was normalerweise als risikoreiches Verfahren gilt, das Monate dauern kann. Sie haben es jedoch innerhalb weniger Tage und mit nur noch 48 verbleibenden Stunden auf der Missionsuhr geschafft!“
„Es war auch ein perfektes Beispiel für ein OPS-SAT-Experiment. Bei OPS-SAT geht es darum, Barrieren abzubauen und neuen Unternehmen Zugang zum Weltraum zu verschaffen. Protostar Labs ist ein NewSpace-Unternehmen aus Kroatien – einem Land mit einer jungen Weltraumindustrie – und genau die Art von Team, zu dessen Unterstützung OPS-SAT entwickelt wurde.“
Da es sich bei OPS-SAT um einen CubeSat handelt, dessen Größe und Masse mit einem Handgepäckstück vergleichbar sind, bestand kein Risiko im Zusammenhang mit dem Wiedereintritt in die Erdatmosphäre und dem Verglühen. Der Wiedereintritt selbst bot jedoch eine seltene Gelegenheit, wertvolle Daten zu sammeln.
Wir haben nur sehr wenige Informationen darüber, was genau mit Raumfahrzeugen passiert, wenn sie durch die unteren Schichten der Erdatmosphäre fliegen. Zu verstehen, wie sich ein Satellit in seinen letzten Augenblicken verhält, ist wichtig, um unsere Modelle zu verbessern und die Sicherheit des Wiedereintritts in die Erdatmosphäre zu gewährleisten.
Mit dem Unterstützung der weltweiten Funkamateur-Communitykonnte das OPS-SAT-Team Telemetriedaten von Empfängern aus aller Welt sammeln und verarbeiten. Diese Daten werden derzeit ausgewertet, versprechen aber schon jetzt interessante neue Erkenntnisse.
„Während des letzten Kontakts mit dem Satelliten, als er über Australien flog, waren wir überrascht, dass sich das Innere des Satelliten kaum erhitzte. In den letzten paar Minuten muss er von normalen Temperaturen auf Verglühen übergegangen sein. Die Auswirkungen auf die Lage des Satelliten waren dramatischer. Als der Luftwiderstand zunahm, begann der Satellit, sich wie ein Kreisel um eine Achse zu drehen, stabilisierte sich dann aber wieder. Wie und warum das geschah, müssen wir noch untersuchen.“
Das Ende ist nur der Anfang
Während der Mission nahm die Zahl der Experimentatoren zu und das Team am ESOC verbrachte den Großteil seiner Zeit mit der Bereitstellung des Dienstes, der später zum OPS-SAT Space Lab-Dienst wurde. Dazu gehörten die Unterstützung der Experimentatoren, die Durchführung von Probeläufen am Boden und natürlich die Gewährleistung der sicheren Durchführung der Experimente im Weltraum.
OPS-SAT machte nicht nur die Erfahrungen der ESA-Missionskontrolle der Welt zugänglich, sondern öffnete die Missionskontrolle auch für die Agilität, Innovation und neuen Ideen von Universitäts- und Industrieteams. Das Konzept erwies sich für alle Beteiligten als so erfolgreich, dass „OPS-SAT“ nun einer Reihe zukünftiger Missionen seinen Namen geben wird, die sich alle darauf geeinigt haben, den Grundsätzen des OPS-SAT Space Lab-Experimentierdienstes zu folgen.
Das OPS-SAT-Konzept wurde von der strategischen Programmlinie ESA ARTES ScyLight für eine Mission namens OPS-SAT VOLT übernommen, die der Erprobung neuer optischer und Quantenkommunikationstechnologien gewidmet ist. Sie wurde für Experimente während des Flugs konzipiert und 50 % der Missionszeit werden für Experimente verwendet, die vom OPS-SAT Space Lab koordiniert werden. Die britische Raumfahrtbehörde hat 13 Millionen Euro in VOLT investiert und Craft Prospect wird als Hauptauftragnehmer des Projekts fungieren.
Zu den weiteren vorgeschlagenen Missionen gehören OPS-SAT ORIOLE, ein gemeinsamer ungarisch-estnischer Vorschlag für ARTES Scylight, und CYBERCUBE, eine vom ESA-Sicherheitsbüro verwaltete Demonstrationsmission zur Cybersicherheit, die Experimente im OPS-SAT Space Lab ermöglichen wird, sobald die Hauptziele der Mission erreicht sind.
Der OPS-SAT Space Lab-Dienst wird auch in den kommenden Jahren eine wichtige und für beide Seiten vorteilhafte Brücke zwischen der ESA, der Industrie und Universitäten in Europa und darüber hinaus bilden.