Noch vor einem Jahr schickte SpaceX das Raketenäquivalent eines Clownautos ins All: Eine Rakete mit mehr als 60 kleinen Satelliten. In einem von ihnen, Excite, befanden sich noch mehr. Es war tatsächlich ein Satellit aus anderen Satelliten, alle Klone voneinander, alle in der Lage, sich zusammenzufügen und zusammenzuarbeiten. Es war einer der ersten Tests einer solchen Apparatur im All - aber in den kommenden Jahren wird dieser modulare Ansatz wahrscheinlich bei immer mehr Missionen zum Tragen kommen.
Excite wurde mit freundlicher Genehmigung einer Firma namens NovaWurks ins All geschleudert, die "Satlets" herstellt. Das Suffix - wie das von "Ferkeln" - bedeutet Kleinheit, und tatsächlich sind diese 14 Satlets kleiner als ein normales Stück Papier und nur einige Zoll dick. Selbst in dieser Größe bieten sie alles, was ein Satellit benötigt - eine Möglichkeit, mit der Erde zu kommunizieren, sich im Weltraum zu bewegen, Daten zu verarbeiten und eine Energiequelle. Sie schließen einfach Ihre Kamera, Ihren Strahlungssensor oder Ihre Computerschaltung vor dem Start an und senden dann das gesamte Paket in den Weltraum. Jedes Satlet, das NovaWurks als HISat bezeichnet, kann sich auch physisch mit anderen verbinden und eine größere Einheit bilden, die Ressourcen gemeinsam nutzt.
An diesem Starttag war der Start so perfekt wie ein Bild. Sobald die Rakete ihre festgelegte Höhe erreicht hatte, trat Excite in ihre Umlaufbahn ein. Alles schien gut zu sein, und die meisten angeschlossenen Instrumente - wie auch das Raumschiff selbst - schnitten ziemlich erwartungsgemäß ab. Excite war jedoch nicht in der Lage, Befehle an einige der an Bord befindlichen Geräte zu senden. Das Raumschiff hatte technische Schwierigkeiten, sich mit einigen Nutzlasten zu verbinden, und drei der acht in die Satelliten eingesteckten Nutzlasten konnten ihre Bodenmeister nicht hören und gehorchen.
Trotzdem wurde dieses Scheitern als akzeptables Hindernis auf einer sehr zwingenden Straße angesehen. Plug-and-Play-Satelliten ähneln der Konmari-Methode, die auf den Weltraum übertragen wird: Sie kosten weniger Geld, nehmen weniger Zeit in Anspruch und sorgen dafür, dass Ingenieure sich mehr auf Instrumente als auf Logistik konzentrieren. Organisationen wie die NASA, die Luftwaffe und das Nationale Aufklärungsbüro stellen fest, dass sie diese Art von Freude mögen, und pumpen Verträge und Programme aus, die dieser neuen Technologie eine Fahrt in die Umlaufbahn ermöglichen. Und NovaWurks war eines der ersten Unternehmen, das die Idee tatsächlich ins All brachte.
Darpa - die fortschrittliche F & E-Organisation des Verteidigungsministeriums - hat die modulare Partei früh mit einem Projekt namens Phoenix begonnen. Eines seiner Ziele, so Programmmanager Todd Master, sei es gewesen, herauszufinden, ob es möglich sei, kleine Satelliten zu einem größeren zu kombinieren. So ähnlich wie Legos, außer dass sie nicht nur zusammenschnappen, sondern zusammenarbeiten. Im Jahr 2012 begann die Agentur mit NovaWurks, die schließlich der Hauptauftragnehmer für diesen Teil des Projekts wurde.
Das große Versprechen von Satelliten ist, dass sie nicht wissen, welche Instrumente sie unterstützen und welche Funktion sie erfüllen. Sie können in Massenproduktion hergestellt werden, was sowohl die Kosten senkt als auch die Idee schmälert, dass jedes neue Instrument, das in die Umlaufbahn geschickt werden soll, einen völlig neuen Satelliten benötigt. Stattdessen können Sie ein Satlet (oder 15) kaufen, das alles bietet, was Ihre Kamera, Ihr Radargerät, Ihr Funkdetektor, Ihr Infrarotsensor oder Ihr Datenprozessor benötigen. Theoretisch kann sich die Gruppe auch nach dem Start selbst reparieren, indem Ressourcen neu zugewiesen werden: Eine Gruppe verknüpfter Satelliten kann Funktionen untereinander teilen und ihren Aufwand an sich ändernde Anforderungen anpassen. Wenn zum Beispiel eine Batterie in einer eine schlechte Zelle hat, können ihre Partner helfen.
Dieser Ansatz macht das Senden von Daten an den Weltraum weniger riskant und potenziell schneller für Entwickler, da sie nicht den gesamten Satelliten von Grund auf neu erstellen müssen. Andere Unternehmen planen, Satellitenplattformen in Massenproduktion anzubieten. Nur wenige andere können einen Satz von ihnen zu einem größeren System verbinden und alle Elemente zusammenspielen lassen. Mit diesem speziellen Pitch gewannen NovaWurks rund 40 Millionen Darpa-Dollar, und die Partner rekrutierten gemeinsam Parteien, um Nutzlasten an Bord zu bringen.
Eines davon war das Computerexperiment Maestro unter der Leitung von David Barnhart vom Information Sciences Institute der University of Southern California. Chips und Prozessoren in Weltraumsystemen sind aufgrund von Leistungsbeschränkungen und der Notwendigkeit, mit Strahlung umzugehen, zurückgeblieben. „Im speziellen Fall von Prozessoren waren die strahlungstolerantesten auch die langsamsten, die man sich vorstellen kann“, sagt Barnhart. Sein Ziel: zu demonstrieren, dass ein gegen Weltraumstrahlung gehärteter Prozessor mit 49 Kernen funktionieren kann.
Für Maestro war es ganz einfach, Teil des Excite-Starts zu sein: Es war kostenlos. "Der Nachteil ist, dass alles experimentell ist", fügt er hinzu. In der Tat erhielt Barnhart wegen der Kommunikationsstörung keine Daten zurück. Aber sein Team hat gelernt, dass sie sowohl die Nutzlast als auch die Software erstellen können, um sicherzustellen, dass die Kerne im Orbit funktionieren.
Eine weitere aufregende Nutzlast, die ihr volles Potenzial nicht ausschöpfen konnte, war R3S, ein NASA-Instrument, mit dem untersucht werden sollte, auf wie viel Strahlung Flugpersonal trifft. "Sie konnten R3S nie einschalten", sagt Carrie Rhoades, die kleine Führungspersönlichkeit des Langley Research Centers. Aber sie, wie Barnhart, focht dieses Ergebnis nicht an. "Es war in erster Linie ein risikoreiches Projekt", sagt sie. "Wir sollten solche Risiken eingehen."
Das National Reconnaissance Office, das die Überwachungssatelliten der US-Bundesregierung betreibt, geht ähnlich vor und spielt mit kleinen standardisierten Systemen, in die Ingenieure Instrumente einbinden können. Wie die NASA hat die Agentur in der Vergangenheit gewaltig teure Satelliten gestartet, die manchmal ihre Arbeit über 20 Jahre lang tun, was bedeutet, dass sie möglicherweise nicht die neuesten und besten Geräte in sich haben. Das Senden weniger extrem teurer Satelliten kann das Risiko mindern, da es keine gute Möglichkeit gibt, ein Problem in einer weit entfernten Umlaufbahn zu beheben oder das Design vor dem Start zu ändern.
Als Reaktion darauf hat die NRO 2017 ein neues „Greenlighting“-Programm eingeführt, um Entwicklern eine schnelle und kostengünstige Möglichkeit zum Testen von Technologie im Weltraum zu bieten. Das NRO hat eine Standardschnittstelle in der Größe eines Kartenspiels erstellt, in die die Benutzer ihre Experimente einbauen können. Vor dem Start können mehrere Schnittstellen gestapelt und Experimente ein- oder ausgelagert werden. Der Stack kann Ressourcen auf mehrere Experimente verteilen, muss sich jedoch im Gegensatz zu einem HISat in den Körper eines tatsächlichen Satelliten einklinken.
Eines der ersten Greenlighting-Experimente, das als weltraumtauglich eingestuft wurde, war ein Prozessor von der Größe eines Viertels, der von der Öl- und Gasindustrie entwickelt wurde. Die Idee war zu sehen, wie sich etwas, das entwickelt wurde, um die Strapazen der Energiegewinnung zu überstehen, in einer anderen rauen Umgebung behaupten kann. Greenlighting kann auch Unterkomponenten testen, z. B. Materialien, die möglicherweise in zukünftigen Satelliten in Originalgröße verwendet werden. Im November 2019 startete Greenlighting vier Experimente und hat weitere am Horizont.
Unterdessen haben die Störungen von NovaWurks anscheinend das Geschäft nicht gedämpft. Im September wurde das Unternehmen von Saturn, einem Hersteller, der Satelliten zur Herstellung von Kommunikationssatelliten verwenden wird, für eine nicht genannte Summe im siebenstelligen Bereich gekauft.
NovaWurks Satelliten sind auch der Schlüssel zu Athena, einem Gemeinschaftsprojekt von NOAA, NASA und dem Space and Missile Systems Center der Luftwaffe. Im Rahmen der Erforschung des Klimawandels wird die Sonnenenergie gemessen, die die Erde reflektiert und absorbiert und über ein sehr kleines Teleskop, das an dem Satelliten angebracht ist, gesammelt wird. Da das Team nur das Teleskop selbst entwickeln muss und nicht das Fahrzeug, um es zu hosten, kann es schneller und einfacher arbeiten als zuvor. Athena wird Technologien testen, die später eine größere, kompliziertere Mission erfüllen könnten.
