Satellitentechnik

Unter dem Begriff Satellitentechnik werden jene Techniken und ingenieurwissenschaftliche Methoden zusammengefasst, die sich mit dem Bau und Betrieb von künstlichen Erdsatelliten und Raumsonden befassen. Die Technologie der Satelliten dient zivilen und militärischen Zwecken.

Beschreibung

Satelliten sind Echtzeitsysteme, die technisch als Summe von Teilsystemen betrachtet und aufgebaut werden, die hinsichtlich Satellitenbahn und Lageregelung, Bauweise, Energieversorgung, Elektronik (Steuerung und Regelungstechnik), Software, Kommunikation (SatCom)[1][2][3], Missionszweck[4] und Telemetrie kooperieren. Zu den fliegenden Subsystemen kommen noch die Trägerraketen, mit denen die Lasten bzw. Satelliten oder Sonden auf ihre Bahnen gebracht werden, und die Systeme der Bodenstationen, die ihren Betrieb gewährleisten.

Satelliten werden ebenso zu einem System-von-Systemen zusammengefasst wie beim Global Positioning System (GPS), Galileo, GLONASS und Beidou.[5] Derartige Systeme arbeiten mit einer Atomuhr (siehe auch die Deep Space Atomic Clock) für eine präzise Zeit.[6][7][8] Kommerzielle Beispiele sind das Starlink-Projekt für einen weltweiten Satelliten-Internetzugang[9] von SpaceX. Weitere System-von-Systemen Beispiele sind die 300 Satelliten der World Meteorological Organization (WMO) observieren die Erde zu Wetterereignissen, -vorhersagen und Zwecken des Klimawandels.

Die Entwicklung und Produktion von Satelliten wird militärischen oder zivilen Unternehmen unternommen, z. B. die Airbus Defence and Space und ihre Tochterunternehmen.

Systemdesign

Besondere Erfordernisse der Satellitentechnik, die über den Bau und Betrieb terrestrischer Systeme hinausgehen, sind u. a. die geforderte Gewichtsreduktion und Miniaturisierung, die geeignete Energieversorgung (Solarzellen oder Radionuklidbatterie), hohe Strahlenresistenz, die mechanische Stabilität gegenüber extremen Beschleunigungen und Vibrationen, Probleme der Schwerelosigkeit (Treibstoff-Förderung, Vakuumtechnik, Navigation usw.) und beim Wärmehaushalt. Die NASA definiert kleine Satelliten als Objekte mit einer Masse von bis zu 500 kg, Kleinstsatelliten[10] hingegen wiegen nur etwa 100 g.[11] Die komplexe Architektur von Satelliten wird beispielsweise mithilfe modellbasierter Methoden wie SysML entwickelt oder weiterentwickelt.[12]

Die Basis der Satellitentechnik sind die integrierten Subsysteme, die sich über den ganzen Satelliten verteilen – insbesondere die mechanische Struktur, Adapter und Gelenke, Thermalkontrolle (passiv und aktiv), Verkabelung, Mess- und elektrische Kontrolle, Sicherheits- und Pyrosysteme.

Geschichte

Nachdem erste Raketenkapazitäten aufgebaut worden waren, gelang es der Sowjetunion am 4. Oktober 1957, den Testsatelliten Sputnik 1 erfolgreich zu starten. Dieses Ergebnis schockierte die USA und führte zu dem sogenannten Sputnikschock. Neben dem Wettrüsten um Atomwaffen begann nun auch der Wettlauf ins Weltall[13] und die kontinuierliche Entwicklung der Satellitentechnik und ihrer Subtechnologien.

Siehe auch

Literatur

  • H. Seifert (Hrsg.): Space Technology. John Wiley & Sons, New York 1959 (englisch).
  • Howard S. Seifert, Brown Kenneth: Ballistic Missile and Space Vehicle Systems (= Engineering and Physical Science Extension Series). John Wiley & Sons, New York 1961 (englisch, archive.org).
  • Howard S. Seifert, Mary H. Seifert: Orbital Space Flight. Holt, Rinehart and Winston, New York 1964 (englisch, archive.org).
  • Udo Renner, Nikolaos Balteas, Joachim Nauck: Satellitentechnik. Springer Berlin Heidelberg, Berlin, Heidelberg 1988, ISBN 978-3-642-83149-2, doi:10.1007/978-3-642-83148-5.
  • Ernst Messerschmid, Stefanos Fasoulas: Raumfahrtsysteme. Springer Berlin Heidelberg, Berlin, Heidelberg 2017, ISBN 978-3-662-49637-4, doi:10.1007/978-3-662-49638-1.
  • Ulrich Walter: Astronautics: The Physics of Space Flight. Springer International Publishing, Cham 2018, ISBN 978-3-319-74372-1, doi:10.1007/978-3-319-74373-8 (englisch).

Einzelnachweise

  1. ↑ Varun Jain, B. V. R. Reddy, Ashish Payal: A Comprehensive Review Of Satellite Communication System And RF-FSO Wireless Technologies. In: Journal of Optics. 11. Februar 2025, ISSN 0972-8821, doi:10.1007/s12596-025-02585-y (englisch, springer.com [abgerufen am 8. Oktober 2025]).
  2. ↑ Oltjon Kodheli et al.: Satellite Communications in the New Space Era: A Survey and Future Challenges. In: IEEE Communications Surveys & Tutorials. Band 23, Nr. 1, 2021, ISSN 1553-877X, S. 70–109, doi:10.1109/COMST.2020.3028247 (englisch, ieee.org [abgerufen am 8. Oktober 2025]).
  3. ↑ Louis J. Ippolito: Satellite Communications Systems Engineering: Atmospheric Effects, Satellite Link Design and System Performance. 1. Auflage. Wiley, 2017, ISBN 978-1-119-25937-4, doi:10.1002/9781119259411 (englisch, wiley.com [abgerufen am 8. Oktober 2025]).
  4. ↑ Our Missions. ESA, abgerufen am 8. Oktober 2025 (englisch).
  5. ↑ Ashutosh Bhardwaj: Terrestrial and Satellite-Based Positioning and Navigation Systems—A Review with a Regional and Global Perspective. MDPI, 14. November 2020, S. 41, doi:10.3390/ecsa-7-08262 (englisch, mdpi.com [abgerufen am 8. Oktober 2025]).
  6. ↑ 50 Years Later, the Atomic Clocks on GPS Satellites Continue to Keep the World in Sync. In: Space Systems Command. (englisch, spaceforce.mil [abgerufen am 8. Oktober 2025]).
  7. ↑ How the Galileo atomic clocks work. ESA, abgerufen am 8. Oktober 2025 (englisch).
  8. ↑ Bernardo Jaduszliwer, James Camparo: Past, present and future of atomic clocks for GNSS. In: GPS Solutions. Band 25, Nr. 1, Januar 2021, ISSN 1080-5370, doi:10.1007/s10291-020-01059-x (englisch, springer.com [abgerufen am 8. Oktober 2025]).
  9. ↑ Yan Chen, Xin Ma, Chaonan Wu: The concept, technical architecture, applications and impacts of satellite internet: A systematic literature review. In: Heliyon. Band 10, Nr. 13, Juli 2024, S. e33793, doi:10.1016/j.heliyon.2024.e33793, PMID 39040242, PMC 11261857 (freier Volltext) – (englisch, elsevier.com [abgerufen am 8. Oktober 2025]).
  10. ↑ Philip Naumann, Timothy Sands: Micro-Satellite Systems Design, Integration, and Flight. In: Micromachines. Band 15, Nr. 4, 28. März 2024, ISSN 2072-666X, S. 455, doi:10.3390/mi15040455 (englisch, mdpi.com [abgerufen am 8. Oktober 2025]).
  11. ↑ State-of-the-Art of Small Spacecraft Technology - NASA. NASA, abgerufen am 8. Oktober 2025 (amerikanisches Englisch).
  12. ↑ Sanford Friedenthal, Christopher Oster: Architecting spacecraft with SysML: a model-based systems engineering approach. CreateSpace Independent Pub. Platform, s. l. 2017, ISBN 978-1-5442-8806-2 (englisch, sysml-models.com [abgerufen am 8. Oktober 2025]).
  13. ↑ Strategischer Wettbewerb im Weltraum: Politik, Recht, Sicherheit und Wirtschaft im All (= Sicherheit, Strategie & Innovation). Springer Fachmedien Wiesbaden, Wiesbaden 2024, ISBN 978-3-658-42601-9, doi:10.1007/978-3-658-42602-6 (springer.com [abgerufen am 8. Oktober 2025]).
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