Kollision von Kleinsatelliten verhindern

15.12.2022

Mit Methoden der Künstlichen Intelligenz Zusammenstöße von Kleinsatelliten im Orbit verhindern: Darauf zielt ein neues Projekt ab, bei dem Studierende die Feder führen.

Einige der 20 Studierenden, die selbstständig das Projekt KI-SENS für mehr Sicherheit bei Kleinsatelliten vorantreiben. (Bild: Tobias Herbst / Universität Würzburg)

Kleinsatelliten mit einer Masse bis 20 Kilogramm werden vermehrt auch für kommerzielle Zwecke eingesetzt, etwa für Telekommunikationsleistungen, Missionen zur Erdbeobachtung oder für die Erprobung neuer Technologien im All. Das birgt Risiken: Mit der steigenden Zahl von Kleinsatelliten erhöht sich die Wahrscheinlichkeit für Kollisionen im Orbit.

Studierende der Julius-Maximilians-Universität Würzburg (JMU) wollen dieser Gefahr vorbauen. Im neu gestarteten Projekt KI-SENS entwickeln sie intelligente Sensoren und Algorithmen für Kleinsatelliten, damit diese gefährliche Annäherungen zu anderen Objekten rechtzeitig erkennen und Kollisionen durch einen Kurswechsel verhindern.

Studierende lernen gesamten Ablauf kennen

Gewöhnlich werden derartige technologische Entwicklungsarbeiten an Universitäten von wissenschaftlichen Mitarbeitern und Mitarbeiterinnen durchgeführt. Studierende spielen dabei oft nur eine sekundäre Rolle: Sie unterstützen die Arbeiten als wissenschaftliche Hilfskräfte oder im Rahmen von Abschlussarbeiten.

Bei KI-SENS ist das völlig anders. Hier agieren rund 20 Studierende aus dem Verein WüSpace weitgehend selbstständig. Sie übernehmen die Arbeiten im Projektmanagement, in Entwicklung, Bau und Test. So lernen sie den gesamten Ablauf eines Entwicklungsvorhabens in der Raumfahrt kennen. Für die Teilnahme am Projekt können sie im Rahmen von Praktikumsmodulen und Abschlussarbeiten auch ECTS-Punkte bekommen.

Unterstützt werden die Studierenden von Raumfahrttechnik-Professor Hakan Kayal und seinem wissenschaftlichen Mitarbeiter Tobias Herbst. Die Deutsche Raumfahrtagentur im Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) fördert das Vorhaben mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK; Förderkennzeichen 50RU2227).

Drohnen nehmen Kleinsatelliten huckepack

Das auf zwei Jahre angelegte Projekt fußt auf der Technik des SONATE-2-Satelliten, der im Team von Professor Kayal derzeit an der JMU für Zwecke der Erdbeobachtung vorbereitet wird.

„Wir werden intelligente, optische Sensoren entwickeln, einen Prototypen bauen und ihn unter realistischen Bedingungen am Boden testen“, sagt Tobias Herbst. Dabei sollen Drohnen zum Einsatz kommen, die Satelliten-Dummys als Nutzlast mit sich tragen. Erste Tests finden voraussichtlich schon im Lauf des Jahres 2023 statt.

Hochwertige Ausbildung in Luft- und Raumfahrt

Hakan Kayal erklärt, warum es Studierende sind, die dieses Projekt selbstständig bearbeiten: „Nachhaltigen Fortschritt im Bereich der intelligenten Sensorik für Kleinsatelliten können wir nur mit qualifiziertem Nachwuchs erreichen.“ Studentische Projekte dieser Art würden erheblich zu einer hochwertigen Ausbildung beitragen und weitere motivierte Studierende anziehen.

Im studentischen Verein WüSpace, der aktuell 73 Mitglieder hat, sind viele weitere Aktivitäten möglich. „Bei uns können sich Studierende im Bereich der Luft- und Raumfahrt austauschen und an Projekten teilnehmen, etwa an Experimenten mit hochfliegenden Ballonplattformen, Höhenforschungsraketen oder Satellitenmissionen“, sagt Doktorand Clemens Riegler, der den Verein mitgegründet hat. Eine angemessene Betreuung, eine ausreichende Ausstattung mit Material und die Verfügbarkeit von Räumen seien durch die Kooperation mit der Universität gewährleistet.