Wer sich in letzter Zeit mit der Raumfahrtindustrie befasst hat, konnte viele neue Aktivitäten beobachten. Mit Missionen zu Mars, Jupiter, Asteroiden und mit Innovationen in Satelliten- und Trägerraketentechnologie steht die Raumfahrtindustrie wieder in den Schlagzeilen. Seit Beginn der Weltraumerkundung 1957 mit Sputnik und dem ersten bemannten Weltraumflug 1961 gab es nicht mehr so viel öffentliches Interesse und Begeisterung in der Branche wie heute. 50 Jahre später zeichnet sich mit kleinen Satelliten im LEO (Low Earth Orbit) eine neue Innovationswelle ab, die jedem Erdbewohner Zugang zu WiFi und Mobilfunk bringen soll.

Diese Aktivitäten haben die Aufmerksamkeit von Venture-Capital-Firmen und Investoren auf sich gezogen, die früher nie etwas mit der Raumfahrtindustrie zu tun hatten. Die ersten Starts von einigen hundert kleinen Satelliten waren nur mäßig erfolgreich und schufen einen fragmentierten Markt. Missionen reichten von Volksschulprojekten und wissenschaftlichen Experimenten über technische Machbarkeitsstudien bis zu einer echtzeitnahen Erdbilderfassung.

All dies ändert sich jedoch mit der Entwicklung großer Konstellationen, bestehend aus Kleinsatelliten sowie mit den fokussierten Anstrengungen herkömmlicher Satellitenhersteller, Breitband-Internetverbindungen in jedem Winkel der Erde bereitzustellen. Große Halbleiterhersteller arbeiten aktiv daran, wie sie dieses neue Kundenfeld mit ausgeklügelten Konzepten und innovativen Geschäftsmodellen abdecken können. Der Artikel wirft einen genaueren Blick auf diesen neu entstehenden Markt für Kleinsatelliten-Konstellationen und erklärt, warum Hersteller von den herkömmlichen strahlungsfesten Bauteilen Abstand nehmen, die in den vergangenen 50 Jahren in der Raumfahrt zum Einsatz kamen. Darüber hinaus erörtert der Beitrag, wie Hersteller von elektronischen Bauteilen mit diesem potenziell disruptiven Markt umgehen und vergleicht neuartige strahlungsresistente Kunststoff-ICs mit den handelsüblichen, heute erhältlichen Standard-ICs (COTS, commercial of-the-shelf).

GEO- und LEO-Satelliten im Vergleich

Bild 1: Eine miteinander verbundene Satelliten-Konstellation bestehend aus Kleinsatelliten ermöglicht den weltweiten Internetzugang.

Bild 1: Eine miteinander verbundene Satelliten-Konstellation, bestehend aus Kleinsatelliten, ermöglicht den weltweiten Internetzugang. Renesas

In der Satellitenindustrie nimmt die Diversifizierung zu. Herkömmliche Satelliten haben meist eine lange Missionslebensdauer (15 bis 20 Jahre) und sind für die unterschiedlichsten Umlaufbahnen, wie beispielsweise die geostationäre Umlaufbahn (GEO), sowie den Weltraum konzipiert. Sie sind für hohe Strahlungspegel ausgelegt und müssen strengsten Zuverlässigkeits- und Qualitätsanforderungen genügen. Demgegenüber bewegen sich Kleinsatelliten im LEO unterhalb des Van-Allen-Strahlungsgürtels, was die meisten destruktiven Partikel abschirmt. Für diese Satelliten sind die Anforderungen an die Strahlungsfestigkeit, Zuverlässigkeit und Qualität geringer. Bild 1 zeigt hunderte von miteinander verbundene Kleinsatelliten, die ein LEO-Konstellationsnetzwerk bilden.

Die große Kluft zwischen diesen beiden grundlegenden Satellitenklassen verringert sich zunehmend. Zukünftige große, für den höheren LEO geplante Konstellationen sowie größere Satellitenfunktionalität senken die Betriebskosten. Dies erfordert mehr Satelliten mit geringfügig längerer Missionslebensdauer (etwa fünf Jahre), höhere Umlaufbahnen (1100 bis 1300 km), höhere Anforderungen an die Strahlungsbelastung und strengere Zuverlässigkeits- und Qualitätsanforderungen.

 

Welche Herausforderungen der Einsatz von COTS mit sich bringt, erfahren Sie auf der nächsten Seite.

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