Einen rasanten Aufstieg hat der QARMAN CubeSat einst hingelegt. Per Rakete und Raumkapsel ging es zur Internationalen Raumstation ISS. Nun steht der Absturz bevor. Seit dem Nachmittag des 19. Februar findet sich der Nanosatellit wie geplant im Vakuum des Weltraums wieder, ohne Rakete, ohne Antrieb. Er hat dann vor allem einen Job: fallen. Je schneller, desto besser. Und dabei möglichst viele Daten sammeln.

Am Abend des 5. Dezember 2019 war der Satellit von Florida aus zur ISS gestartet. Planmäßig kam er dort nach zwei Tagen Reise an Bord einer Dragon-Kapsel des Herstellers SpaceX an. Rund drei Monate später wurde er aus dem Weltraumposten der Menschheit wieder rausgeworfen. Ebenfalls planmäßig.

Bestenfalls sollte es so ablaufen: Der Astronaut Andrew Morgan steckt den Nanosatelliten von der Größe eines Schuhkartons samt spezieller Halterung in eine Luftschleuse von Japans Modul Kibō. Von dort greift sich ein Roboterarm das Paket und bringt die Halterung im All in Position. Wenn feststeht, dass die Bahn frei ist, wird QARMAN schwungvoll ausgesetzt. Das scheint geklappt zu haben, denn nun ist der Satellit im All.

Geschätzt sechs Monate bis zum Wiedereintritt

Während Weltraummissionen üblicherweise dazu bestimmt sind, auf festen Bahnen durch das All zu reisen, soll der Nanosatellit nicht auf eine Umlaufbahn einschwenken. Stattdessen soll er nach und nach wieder in die Erdatmosphäre eintreten. Kurz: fallen, bis er glüht. »Es dürfte etwa sechs Monate bis zum Wiedereintritt in die Atmosphäre dauern – herauszufinden, wie gut wir den Abstieg aus dem Orbit vorhersagen können, ist ein Grund, warum wir die Mission fliegen«, erklärt Olivier Chazot, der als Raumfahrtingenieur am Von Karman Institute in Belgien arbeitet, in einer Pressemitteilung das Vorhaben.

Außerdem möchte das Team mehr darüber lernen, wie gut welche Hitzeschilde beim Wiedereintritt vor dem Verbrennen schützen. Egal ob Satellit oder Raumkapsel – fliegt ein Objekt aus dem Weltraum zurück zur Erde, wird es durch die umgebende Atmosphäre stark abgebremst. In der Folge erhitzt sich die Luft und ohne Schutz letztlich auch der Satellit, die Sonde oder sonstige Raumfahrzeuge, die daher ganz oder teilweise verglühen würden. Zwei Hitzeschild-Typen kommen grundsätzlich in Frage, um das zu verhindern: ablative und nicht ablative. Ablative Hitzeschilde verbrennen beim Wiedereintritt und erzeugen dabei eine schützende Schicht, die das Objekt umgibt. So geschehen bei der Apollo-Kapsel. Nicht ablative Hitzeschilde hingegen sind beständig, das Discovery-Shuttle war beispielsweise damit ausgerüstet.

Der zum Feuerball verurteilte Nanosatellit ist so gebaut, dass er möglichst rasch fällt. An der Vorderseite wiederum ist er mit einem quadratischen Korken als ablativem Schild ausgestattet. »Nicht die Art, die Sie in Champagnerflaschen finden, sondern eine sorgfältig angepasste Raumfahrtvariante, die schon in zahlreichen Hitzeschutzsystemen eingesetzt wird«, wird Chazot weiter zitiert. Wenn sich die Kork-Nase aufheizt, schwillt sie zunächst an, versengt dann und beginnt schließlich zu brennen, wobei sie die ungewollte Hitze abgibt. Was bei diesen Schritten binnen 20 Minuten genau passiert, wann welche Temperatur erreicht wird und wie viel Hitze der Satellit ertragen muss, möchte das Team verfolgen. Mit dem Wissen will man die Hitzeschilde künftiger Raumfahrzeuge und Raketen noch verlässlicher machen.

Integrierte Temperatur-, Druck- und Helligkeitssensoren dienen zur Überwachung. Eine Iridium-Antenne soll die Daten übertragen. Sie muss es. Denn das Schicksal des Satelliten ist seit seiner Entwicklung besiegelt. Selbst wenn er es intakt durch die Atmosphäre schafft, wird er letztlich ungebremst auf der Erde aufprallen. Mission erfüllt.