Der richtige Platz am Sternenhimmel

News: Der richtige Platz am Sternenhimmel

Immer wieder zwingen Fragmente von Kometen, Weltraumschrott und andere Gefahren aus dem All Satelliten von ihrem Arbeitsplatz oder lassen sie erst gar nicht so weit kommen. Spezielle Computersysteme helfen den künstlichen Trabanten, trotzdem die richtige Umlaufbahn wieder einzunehmen. Ein neues Verfahren der Universität Bremen setzt dabei auf den Blick in die Sterne und bewährt sich derzeit an Bord eines eigenen kleinen Satelliten.

Verlässt ein Satellit einmal seine vorbestimmte Position, verlieren seine Augen die Erde aus dem Blickfeld oder erreichen ihn die energiespendenden Sonnenstrahlen nicht mehr, so kann das in kurzer Zeit das Aus für die kostspielige Investition bedeuten. Derzeit sorgen das Erdmagnetfeld oder Kreiselkompasse für die nötige Orientierung. Ein neues Verfahren, das Wissenschaftler der Universität Bremen entwickelten, tut es den alten Seefahrern gleich: Anhand der Sterne sollen die Satelliten ihren Weg selbst finden.

Das kleines Zusatzinstrument, bestehend aus einer Weitwinkelkamera nebst Recheneinheit, kann bereits abgeschriebene Satelliten wieder sicher auf Kurs bringen, erläutert der Ingeniuer Hartmut Renken: "Mit einem Objektiv-Blickwinkel von etwa 40 Grad stellen wir sicher, dass der Satellit stets eine ausreichende Zahl an Orientierungspunkten zu Verfügung hat." Sechs Sterne benötigt die Software, um sich daran auszurichten. Mehr Objekte erhöhten lediglich den Rechenaufwand und verbesserten dagegen die Lagebestimmung kaum wesentlich. Bei weniger als sechs Fixpunkten kann das Instrument dagegen nicht ermitteln, in welches Sternbild es gerade blickt.

Der angeschlossene Computer reduziert die komplexe Aufnahme der Kamera auf wenige, wichtige Daten: "Das Gerät fasst die Koordinaten der Sterne zweidimensional auf und bewertet die Lichtstärke der einzelnen Objekte – bei diesen Angaben reichen uns wenige Byte Speicherkapazität zur Berechnung." Anschließend ermittelt das Programm die einzelnen Winkel zwischen den Leuchtpunkten am Firmament und erhät so ein einmaliges Charakteristikum, anhand dessen es das entsprechende Sternbild in einem etwa 4500 Objekte umfassenden Katalog findet. "Die Herausforderung besteht jetzt darin, die Karten intelligent, also möglichst effektiv und schnell zu durchstöbern", erklärt Renken. So würden in dem umfangreichen Sternenkatalog etwa vorher Kombinationen herausgefiltert, deren Abstände größer seien als das Blickfeld der Kamera. Wie der hauseigene Satellit "Bremsat" bewies, funktioniert das Verfahren: Nach wenigen Aufnahmen verschiedener Himmelsbereiche ermittelte das System zuverlässig und schnell seinen Standort und bestimmte selbst seinen Weg zum richtigen Platz am Firmament.

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