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Raketenmitfahrgelegenheiten könnten den Weg ins Weltall so machen, als würde man einen Bus nehmen
Start von SpaceX Falcon 9. SpaceX
Denken Sie darüber nach, wie Sie normalerweise mit dem Bus aus der Stadt fahren. Der Zeitplan sagt Ihnen, wann der nächste fährt. Sie kaufen ein Ticket, das Sie an Bord bringt. Der Bus fährt, sobald es Zeit zur Abfahrt ist, egal ob er ausverkauft oder fast leer ist. Es fährt dann auf einer Route los und setzt Passagiere auf dem Weg ab.
Willkommen in der Zukunft der Weltraumstarts. Das Mitfahrmodell für Reisen in den Orbit, bei dem Unternehmen einen Platz auf Raketen kaufen, die regelmäßig starten, wird die Branche aufrütteln. SpaceX hat bereits für nächsten März eine Mitfahrmission in den Orbit geplant und plant, diese Art von Missionen einmal im Monat durchzuführen. Arianespace, das multinationale Raumfahrtunternehmen, plant, im Mai eine Mitfahrmission in die erdnahe Umlaufbahn zu veranstalten und 2022 in die geostationäre Umlaufbahn (GEO) zu fliegen. Unternehmen mögen Raketenlabor und Raumfahrt planen auch Mitfahrgelegenheiten. Sie sind der Schlüssel, um die Satellitenindustrie voranzubringen, sagt Asal Naseri, Leiter für Kleinsatellitentechnologien am Space Dynamics Laboratory in Logan, Utah.
Mitfahrgelegenheiten sind kein völlig neues Konzept. Die NASA bringt ihre Version seit fast 30 Jahren auf den Markt, beginnend mit dem Space Shuttle. Aber ein Mitfahrgelegenheitsflug bedeutete in der Regel nur das Hinzufügen kleinerer Nutzlasten zu größeren Missionen, deren Startkosten bereits bezahlt waren. Bis vor kurzem waren diese Huckepack-Nutzlasten ebenfalls ungewöhnlich.
Da die Raumfahrtindustrie jedoch darauf drängt, das Preis-Leistungs-Verhältnis zu maximieren, sind sekundäre Nutzlasten zur Norm geworden. In der Zwischenzeit hat die starke Zunahme kleiner Satellitenfirmen Startanbieter dazu ermutigt, die Wirtschaftlichkeit des Sendens mehrerer kleiner Nutzlasten auf einer einzigen Mission in Betracht zu ziehen, wobei mehrere Kunden die Startkosten gemeinsam tragen.
Für Satellitenunternehmen bietet dieses Modell Vorteile gegenüber dem Trampen als sekundäre Nutzlast. Satellitenanbieter nutzen gerne Mitfahrgelegenheiten, weil sie einen besseren Service bekommen, sagt Charles Swenson, Raumfahrtingenieur an der Utah State University. Sie können ihre Satelliten an bestimmten Orbitalstopps entlang der Missionsroute stationieren lassen, sie sind stärker an der Gestaltung von Missionsstrategien beteiligt und es fällt ihnen leichter, Sonderwünsche zu erfüllen.
Ride-Share-Starts beeinflussen wiederum, wie Hersteller an das Design von Satelliten herangehen. Anstatt eine Handvoll leistungsstarker, teurer Satelliten für eine einzige Anwendung zu starten, entwerfen Unternehmen jetzt große Konstellationen aus Hunderten oder sogar Tausenden kleinerer Satelliten, um dieselbe Aufgabe zu erledigen. Darüber hinaus denken die Hersteller jetzt darüber nach, wie sie einen Satelliten bauen können, der sich bequem und sicher in Mitfahrgelegenheiten mit vielen anderen Objekten einfügt. Swenson vergleicht es mit der Art und Weise, wie Stahlcontainer die Schifffahrtsindustrie revolutionierten, indem sie die Kunden dazu zwangen, eine Strategie zu entwickeln, wie sie eine große rechteckige Kiste mit all ihren Waren füllen konnten. Die Menschen begannen, Waren herzustellen, die stapelbar, platzsparend und sicher in diesen Standardcontainern zu versenden waren.
Mitfahrgelegenheiten können die größte Wirkung erzielen, indem sie es viel einfacher und billiger machen, Satelliten in höhere und längere Umlaufbahnen zu schicken. Herkömmliche Starts bringen Nutzlasten nicht direkt in Regionen wie GEO (22.236 Meilen oder 35.786 Kilometer Höhe) ein. Wie ein Bus, der meilenweit von Ihrem Ziel entfernt hält, setzen diese Starts normalerweise Satelliten in niedrigeren Umlaufbahnen ab; sie müssen sich ihren Weg nach oben mit bordeigenen Antriebssystemen bahnen, die entweder teuer und sperrig oder so schwach sind, dass sie den Satelliten erst Monate später auf seine Zielumlaufbahn bringen.
Aber eine Mitfahrgelegenheit, die direkt zu GEO führt, wie die von Arianespace GO-1-Mission voraussichtlich 2022, macht schwere und teure Antriebssysteme überflüssig. Wir gehen davon aus, dass wir mindestens einmal im Jahr so etwas wie die GO-1-Mission anbieten können, sagt Wiener Kernisan, Präsident der US-Tochtergesellschaft von Arianespace. Er sagt, er habe bereits von einigen Kunden gehört, die begierig darauf seien, GEO-Satelliten zu bauen, die nur 600 bis 1.100 Pfund (270 bis 500 Kilogramm) wiegen – im Allgemeinen unerhört für Satelliten, die in eine so hohe Umlaufbahn fliegen. Er geht davon aus, dass einige Hersteller sogar bis auf 330 Pfund gehen könnten.
Telekommunikationsunternehmen, die sich auf GEO-basierte Systeme verlassen, werden diese Einsparungen gerne nutzen, aber Mitfahrgelegenheiten könnten auch in anderen Anwendungen nützlich sein. Erdbeobachtungssatelliten wie die der NASA Geostationäre Luftqualitätskonstellation , das in den nächsten Jahren auf den Markt kommen soll, könnte abgespeckt und leichter gemacht werden. Die meisten wissenschaftlichen Experimente wurden aufgrund der hohen Kosten daran gehindert, GEO zu erreichen, aber das könnte sich jetzt ändern. Swenson zum Beispiel ist an einer experimentellen NASA-Mission namens Excited beteiligt, die mehrere Satelliten in eine hohe Umlaufbahnneigung bringen will, um Plasmawechselwirkungen in der Ionosphäre und Thermosphäre zu untersuchen. Die Satelliten müssen in einer L-Form ausgerichtet werden, und Swenson glaubt, dass ein Mitfahrgelegenheitsstart leicht die Stopps machen könnte, um diese Satelliten in diese Formation abzusetzen.
Es gibt natürlich Herausforderungen, damit Mitfahrgelegenheiten funktionieren. Die Vorbereitung, Lagerung und Verwaltung von einem halben Dutzend oder mehr Satelliten für einen einzigen Start erfordert einen intensiven Arbeitsaufwand. So wie einige Leute ihren Bus verpassen, könnten einige Satellitenkunden ihren Start verpassen. Es könnte ziemlich einfach sein, sagt Swenson, den Überblick darüber zu verlieren, welcher Satellit der eigene ist, wenn zu einem bestimmten Zeitpunkt mehrere Einsätze stattfinden.
Damit das Geschäft weiter vorankommt, müssen wir jedoch neue Lösungen finden, sagt Kernisan. Anbieter von Startdiensten wie Arianespace und SpaceX denken bereits darüber nach, ob Booster der oberen Stufe so konstruiert werden können, dass sie ein- und ausschalten, um komplexere Missionsrouten für Mitfahrgelegenheiten zu ermöglichen und Nutzlasten in extremeren Umlaufbahnen abzusetzen.
Und während Mitfahrgelegenheiten einem einheitlichen Ansatz folgen, werden einige Dienste zweifellos versuchen, Missionen für Kunden anzupassen, die dafür bezahlen. Insbesondere Naseri möchte sehen, ob Startanbieter eine sichere Freisetzung einer vielfältigeren Palette von Nutzlasten gewährleisten können. Wir sehen bereits eine Nachfrage nach neuen Innovationen von Kunden, sagt sie. Der Markt für Mitfahrgelegenheiten ist bereits da und wird auch bleiben.