Im Jahr 2014 lief unter dem Namen "SMERALDA: Große Entfaltantennen: Technische Machbarkeit, Bedarf und Umsetzungskonzepte für wissenschaftliche Missionen" eine Studie, in der Zusammen mit einer Vielzahl an Partnern aus dem Umfeld der kleinen und mittleren Unternehmen der deutschen Raumfahrtindustrie. Gefördert wurde die Studie vom DLR unter dem Förderkennzeichen 50 RM 1320.

Aufgabenstellung

Im Projekt „SMERALDA“ wurden technische Machbarkeit, wissenschaftlicher Bedarf sowie beispielhafte künftige Umsetzungskonzepte in Bezug auf große entfaltbare Antennenstrukturen untersucht. Der Fokus der Untersuchung richtete sich dabei auch auf die Möglichkeiten, die deutsche Unternehmen bieten, dabei insbesondere auf die kleinen und mittleren Unternehmen, kurz KMU. Die Planung, Auslegung und Durchführung einer Mission mit einer wissenschaftlichen Nutzlast und einer großen entfaltbaren Antenne (kurz LDA) stellt einzelne Unternehmen vor eine schwierige Aufgabe, daher wurde im Projekt nach einem geeigneten Team gesucht, welches die gegebenen Aufgaben durch verteilte Kompetenz lösen kann.

Voraussetzungen, unter denen das Vorhaben durchgeführt wurde

Das SMERALDA-Projekt wurde vom Institut für Hochfrequenztechnik an der RWTH Aachen durchgeführt. Da ein komplexes Projekt wie eine wissenschaftliche Satellitenmission auf viele verschiedene Kompetenzen zurückgreifen muss, wurde ein Konsortium von verschiedenen, geeigneten Kompetenzträgern aus dem wissenschaftlichen Umfeld sowie der deutschen Industrie gebildet. Dabei konnte auf den Erfahrungsschatz von vorherigen Missionen sowie von aktueller Entwicklung an großen Antennen zurückgegriffen werden.

Planung und Ablauf des Vorhabens

Das Projekt wurde in fünf Arbeitspakete geteilt, die den unterschiedlichen Aufgabenstellungen im Projekt gerecht werden sollten.

  • Projektleitung: Das Arbeitspaket befasste sich mit der Organisation einer komplexen Teamstruktur. Durch die Verteilung der Kompetenzen auf verschiedene Partner, die über ganz Deutschland verteilt sind, ist die Organisation erschwert. Ziel des Arbeitspaketes war es, eine Methodologie zu erarbeiten, mittels derer ähnliche Projekte in Zukunft effizient durchgeführt werden können.
  • Wissenschaftlicher Bedarf: Das Arbeitspaket befasste sich mit der Ermittlung des wissenschaftlichen Bedarfs. Dazu wurden im ersten Teil verschiedene mögliche Bedarfsträger identifiziert und befragt. Hauptaugenmerk lag dabei auf Wissenschaftlern, die an Erdbeobachtung anhand von Radardaten forschen. Jedoch wurden auch andere mögliche Bedarfsträger wie Radioastronomie und Extraterrestrik ermittelt und befragt. Der zweite Teil befasste sich mit der Erarbeitung einer Anforderungsmatrix an eine beispielhafte Radarnutzlast, die die ermittelten künftigen Bedarfe decken kann. Diese diente dann für die nachfolgenden Arbeitspakete als Anforderungskatalog.
  • Nutzlast- und Antennenkonzepte: Das Arbeitspaket befasste sich mit der Auslegung der Radarnutzlast und insbesondere mit der Auslegung der großen entfaltbaren Antenne. Dazu wurde das System in mehrere Teile gegliedert. Zum einen wurde der Radarsensor für die in AP2000 ermittelten Anforderungen ausgelegt. Weiterhin wurde die Antenne ausgelegt, was neben der entfaltbaren Reflektorstruktur auch die Entfaltmechanismen, Sensorik und Softwarekonzepte für die Entfaltung beinhaltete. Als dritten Teil wurden Softwarekonzepte für die Datenverarbeitung der durch den Radarsensor gewonnenen Daten behandelt. Der vierte Teil spielte gewissermaßen eine Sonderrolle, hier wurden speziell die Verknüpfungen verschiedener Anforderungen untereinander betrachtet, da ein komplexes Projekt wie eine Satellitenmission eine Vielzahl verschiedener Anforderungen an die unterschiedlichen Entwicklungsgruppen stellt.
  • Missionsplanung: AP4000 teilte sich in zwei verschiedene Teile auf. Zum einen wurde eine detaillierte Missionsbetrachtung durchgeführt. Diese beinhaltete verschiedene Bahnhöhen, Kontaktzeiten und für Radarmissionen interessante Beobachtungsszenarien. Im zweiten Teil wurde ein Satellitenbus ausgelegt und auf die in AP3000 entwickelte Nutzlast sowie auf die in AP2000 festgelegten Anforderungen an die Mission angepasst.
  • Umsetzungsplanung : Das letzte Arbeitspaket stellt die Umsetzungsplanung der Mission dar. Hier wurden im Detail mehrere Konzepte betrachtet, wie eine mögliche weitere Förderung aussehen könnte. Dabei wurden verschiedene kritische Technologien ermittelt, die durch gezielte Weiterentwicklung einen möglichst großen Fortschritt auf dem Weg zu einer erfolgreichen LDA-Mission versprechen. Betrachtet wurden aber auch verschiedene Konzepte, um die in den vorangegangenen Arbeitspaketen erarbeitete Referenzmission in abgewandelter Form vollständig umzusetzen.