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Raumfahrt

Adlerauge im Orbit

© NASA

07. April 2021

Mit 28.800 Stundenkilometern rast die Internationale Raumstation (ISS) in einer Höhe von 408 Kilometern um den Globus. Ihre Mission: Erde und Universum zu erforschen. Seit Juni 2020 ist hier eine besondere Kamera im Einsatz, die extrem scharfe Bilder von unserem Planeten schießt. TÜV-NORD-Tochter Alter Technology hat die ISIM-170 auf Herz und Nieren geprüft. Im Interview erklärt Innovationsmanager Demetrio López, wie man auf der Erde die rauen Bedingungen im All simuliert und warum die Kamera hilft, das Leben auf unserem Planeten besser zu verstehen.

#explore: Herr López, was ist das Besondere an der ISIM-170?

Demetrio López: Es handelt sich um eine hochauflösende Multispektralkamera für Erdbeobachtungs-Mikrosatelliten, die nur 15 Kilogramm wiegt und ein sehr günstiges Verhältnis von Masse und Leistung aufweist. Das bedeutet, sie ist vergleichsweise klein und effizient, bei einem Bruchteil der Kosten verglichen mit anderen Instrumenten zur Erdbeobachtung. Die Auflösung beträgt weniger als einen Meter und ist einzigartig für die Anwendung im All.

Die Bedingungen, denen sie ausgesetzt ist, sind aber ziemlich widrig, oder?

Ja, an Bord der ISS muss die Kamera einiges aushalten. Neben der auf der Station erzeugten Mikrogravitation ist sie extremen Hitze- und Kältezyklen, dem Vakuum, atomarem Sauerstoff und auch hochenergetischer Strahlung von der Sonne ausgesetzt.

Welche Teile der Kamera müssen außergewöhnlich robust sein?

Zu den kritischen Komponenten gehören das optische Front-End, die Halbleiterelemente und ein elektronisches Subsystem für die Verwaltung und Steuerung der Nutzlast. Angesichts der extremen Umgebungsbedingungen wurde die Elektronik so ausgelegt, dass sie im gesamten Temperatur- und Vakuumbereich garantiert funktioniert. Dabei beruht die Auslegung übrigens auf Komponenten aus der Serienfertigung. Für die konzipierten wir passende Design- und Testanforderungen. Das System muss so konstruiert sein, dass potenzielle mechanische und thermische Belastungen reduziert werden.

Wie liefen die Tests ab?

Die Komponenten und Module wurden in unseren Laboren in Sevilla und Tres Cantos auf Herz und Nieren geprüft. Unter realen Betriebsbedingungen – das heißt, wir simulieren dort die tatsächliche Weltraumumgebung.

„Um die Komponenten und Module unter realen Betriebsbedingungen zu testen, simulieren wir die tatsächliche Weltraumumgebung.“

Demetrio López, Innovationsmanager bei Alter Technology

Alle Tests wurden auf Basis eines speziellen Schemas durchgeführt, das wir selbst entwickelt haben und das auch für Ausrüstungen und Kleinsatelliten anwendbar ist.

Können Sie das noch etwas genauer erklären?

In den Tests geht es konkret um all die Belastungen, denen die Kamerakomponenten ausgesetzt sind. Dazu zählen vor allem die elektromagnetische Strahlung, Vibrationen, plötzliche Temperaturschwankungen und das Vakuum des Weltraums. All das simulieren wir in vielen systematischen Testreihen. Wichtig dabei sind auch die Bedingungen: Die Testumgebung muss sehr sauber sein, ähnlich wie in einem Reinraum, damit die Resultate valide sind. Wir sind übrigens das erste unabhängige Labor, das von der Europäischen Weltraumorganisation qualifiziert wurde.

Und hat es sich gelohnt, funktionierte die Kamera wie erhofft?

Die primäre Mission hat drei Monate gedauert, von Juni bis September 2020. In dieser Zeit kreiste die Kamera 1.400 Mal um die Erde und legte über 60 Millionen Kilometer zurück. Die Kalibrierung der Hardware zum Start des Projekts verlief problemlos, und auch danach ging es gut weiter. Insgesamt nahm die Kamera rund 64.000 Fotos auf, das entspricht einer Datenmenge von etwas mehr als 450 Gigabyte.

Das heißt, die Technologie funktioniert?

Ja, sehr gut sogar. Wir haben damit eine Reihe wertvoller Erkenntnisse für die Herstellung von langlebigen, zuverlässigen Komponenten gewonnen. Ganz egal, ob man sie auf der Erde oder in Satelliten oder Raumschiffen nutzt.

Wie steht es um die Fotos? Was haben wir Menschen auf der Erde von ihnen?

Die Kamera schoss 20 Bilder pro Sekunde, zum Beispiel von großen Städten, Grenzen, Küsten, Naturschutzgebieten und den Ozeanen. Mithilfe der Fotos ist es einfacher, die Meere zu beobachten und etwa Ölverschmutzungen durch Schiffe, die Ausbreitung von Algen oder schwimmendes Plastik zu erkennen. Darüber hinaus lassen sich Fortschritte oder Verzögerungen beim Wachstum von Nutzpflanzen oder die Ausbreitung von Bränden verfolgen. Unterm Strich wird so die Analyse der Umwelt und des Klimas stichhaltiger und umfassender. Anders ausgedrückt: Die hohe Auflösung der Bilder unterstützt die Entwicklung einer faktenbasierten Umweltpolitik. Je mehr wir sehen, umso mehr wissen wir, und desto klüger können wir handeln.

ZUR PERSON

Demetrio López ist Innovationsmanager bei Alter Technology. Die spanische Tochter von TÜV NORD ist an zahlreichen internationalen Weltraummissionen beteiligt – aktuell etwa an den Mars-Missionen von ESA und NASA.