Starts von Kleinsatelliten: DLR ent­wi­ckelt Launch-Coor­di­na­ti­on-Cen­ter

Die zunehmende Kommerzialisierung der Raumfahrt, häufig als „New-Space“ bezeichnet, führt zukünftig zu deutlich mehr Starts von Raumfahrzeugen. Allein im aktuellen Jahrzehnt werden voraussichtlich mehr als 15.000 Satelliten neu auf den Weg gebracht. Viele dieser Satelliten werden der Kommunikation, Navigation oder Erdbeobachtung dienen. Um einen durchgehenden Betrieb sicher zu stellen, werden einige dieser Satelliten insbesondere in niedrigen Umlaufbahnen regelmäßig ersetzt werden müssen.

Neben den etablierten Raumfahrtakteuren drängen zunehmend neue Anbieter mit kleineren Raketen, sogenannten Micro-Launchern, auf den sich dynamisch entwickelnden Markt. Hinzukommen weitere Akteure, die etwa Transportaufgaben von und zur ISS übernehmen. Und auch Weltraumtourismus wird mittlerweile von privaten Raumfahrtunternehmen angeboten.

Um diese Starts kurzfristig und von unterschiedlichen Orten aus durchführen zu können, sind automatisierte Abläufe sowohl für die Vorbereitung der Mission als auch für deren Durchführung vom Start bis hin zum Missionsende notwendig. „Hierfür baut das Deutsche Zentrum für Luft– und Raumfahrt (DLR) ein Launch-Coordination-Center (LCC) auf“, erläutert Prof. Karsten Lemmer, DLR-Vorstand für Innovation, Transfer und wissenschaftliche Infrastrukturen, „Dieser erste Demonstrator soll zeigen, wie zukünftig eine Vielzahl an Starts und Wiedereintritten mit Abläufen in der Luft– und Seefahrt sicher koordiniert werden kann. Potentielle Nutzer aus Wirtschaft und Behörden bringen sich in die Gestaltung des LCC ein, damit auf die Anwendung für eine Pilotmission der Weg in den regulären Betrieb folgen kann.“

Vom Boden bis zum Weltraum

Der Aufbau erfolgt am Braunschweiger DLR-Institut für Flugführung im Rahmen des Innovationsprojekts Spacetracks. Das Koordinierungszentrum soll mit softwaregestützten Verfahren eine sichere, effiziente sowie flexible Durchführung von Raumfahrtaktivitäten beim Start und beim Wiedereintritt insbesondere durch den Luftraum ermöglichen. Missionen sollen von der Planung über die Echtzeitüberwachung bis hin zur Auswertung begleitet und unterstützt werden.

Genauer gesagt, entwickelt das DLR eine Planungskomponente und eine Flugführungskomponente vom Boden durch den Luftraum bis zur Schnittstelle des Weltraumbetriebs. Dieser wird dann von einem Raumfahrtkontrollzentrum, beispielsweise dem German Space Operations Center (GSOC) des DLR, verantwortet. In der Planungskomponente wird unter anderem die Logistik mit Nutzlast und Treibstoff vor dem Start sowie nach Beendigung der Mission berücksichtigt. Das LCC wird für alle Arten von Raketen, Raumfahrzeugen und Missionsvarianten bei Start und Landung einsetzbar sein. Damit soll die Nutzung des Luftraumes optimiert werden, wenn die Anzahl von Startaktivitäten auch von Europa wie prognostiziert ansteigt.

Erster Prototyp eines Space Operations Dashboard (SOD)

Ein erster Prototyp eines Space Operations Dashboard (SOD) zur Missionsüberwachung wurde bereits am Institut für Flugführung entwickelt. Ergänzt werden dessen Funktionen durch einen erweiterten Lotsenradarbildschirm, der es dem Fluglotsen erlaubt, auf nicht nominale Ereignisse bei Startvorgängen angemessen zu reagieren. Beide Anzeigen wurden in Zusammenarbeit mit internationalen Partnern erfolgreich getestet. Dabei spielt der echtzeitfähige Datenaustausch zwischen LCC, Raumfahrzeugbetreiber und involvierten Flugsicherungen eine besondere Rolle. Beide bereits entwickelten Werkzeuge sowie Erkenntnisse aus der Zusammenarbeit zwischen dem DLR und der amerikanischen Luftfahrtbehörde FAA werden im zukünftigen LCC genutzt werden.

Bis zum Jahr 2024 wird der erste LCC Demonstrator durch das DLR-Institut für Flugführung mit Unterstützung des DLR-Technologiemarketings am Standort Braunschweig aufgebaut und in die vorhandenen Infrastrukturen des Validierungszentrums Luftverkehr integriert. Dazu werden der Airport and Control Center Simulator (ACCES) sowie der Air Traffic Management & Operations Simulator (ATMOS) modifiziert und ausgebaut. Schon jetzt werden potentielle industrielle, wissenschaftliche und hoheitliche Nutzer eingebunden, um das LCC bedarfsorientiert und nutzerzentriert zu entwickeln. Erklärtes Ziel ist es, das Launch Coordination Center erst bei einer Pilotmission anzuwenden und es dann in den regulären Betrieb bei einem zukünftigen Betreiber zu überführen.