Ralph Thiele

Kleiner Weltraumbahnhof – große Innovation

Im Weltraum geht die Post ab. Der anhaltende technologische Fortschritt treibt die Entwicklung. So erlaubt Miniaturisierung die Entwicklung kleinerer Trägerraketen, die wiederum vergleichsweise kleine und leichte Satelliten mit erweiterten Fähigkeiten verbringen können. Dank Durchbrüchen bei modularen Computerarchitekturen, Robotik, Künstlicher Intelligenz und mehr werden neue Trägersysteme und Satelliten immer preiswerter, innovativer und nutzbringender - schlicht radikal anders als in der Vergangenheit.

Vor dem Druck chinesischer, russischer und weiterer internationaler Konkurrenz drücken die USA aufs Innovationstempo. US Verteidigungsminister Mark Esper betonte anlässlich der Ankündigung der neuen US Weltraum Verteidigungsstrategie.

„... um die technologische Überlegenheit und Führung der USA zu erhalten ... (müssen) ... wir alle anderen übertrumpfen, überholen und überfordern."

Deutschlands Anspruch ist bescheidener. In Politik und Industrie gibt es derzeit Überlegungen für einen deutschen Weltraumbahnhof für kleine Trägerraketen.

Satellitenkommunikation als Treiber

Ein halbes Jahrhundert lang bedeutete Weltraum bezogene Innovation die Skalierung von Technologien aus der Apollo-Ära. Immer größere, gewichtigere, milliardenschwere Satelliten wurden für einen Betrieb von vierzig Jahren und mehr konzipiert. Die Mitwirkung an solchen Projekten war nur wenigen, elitären Organisationen und Großunternehmen vorbehalten. Regierungen und militärische Verantwortungsträger gaben die Richtung vor und stellten große Budgets bereit.

Heute werden fünfundsiebzig Prozent der Einnahmen aus dem Weltraumgeschäft kommerziell verdient. Insbesondere die Satellitenkommunikation treibt das Wachstum. Hinzu kommen die rasch steigende globale Nachfrage nach Erdbeobachtungsdaten und präzisen Satellitennavigationssystemen. Sie bieten beachtliches Potenzial für die Entwicklung neuer Produkte und Dienstleistungen. Selbst Start-Ups schicken Satelliten in den Orbit - leicht, preiswert, in großer Zahl und mit einem breiten Spektrum von Business-Anwendungen. Längst sind über 80 Länder in die globale Weltraumindustrie eingestiegen. Sie sehen die Raumfahrt als eine strategische Industrie, die hochqualifizierte Arbeitskräfte, Spin-off-Technologien und wirtschaftliches Wachstum hervorbringt.

Sowohl große Unternehmen als auch Start-ups investieren in Satellitensysteme und deren Wertschöpfungsketten. Der vielversprechende Wirtschaftssektor „Weltraum“ ermöglicht ihnen, neue Systeme, Produkte, Dienstleistungen und Geschäftsmodelle anzubieten. Geostationäre Satellitenbetreiber haben völlig neue Satellitendesigns, Flottenarchitekturen und Möglichkeiten der Kundenansprache entwickelt, die eine größere Flexibilität und Reaktionsfähigkeit auf Systemebene ermöglichen. Etablierte Satellitenkommunikation-Betreiber, wie SES mit O3B und seiner MEO-Flotte und Telesat mit ihrer geplanten LEO-Konstellation, haben digitalfähige Satelliten für mittlere und niedrige Erdumlaufbahnen entwickelt. Weitere beeindruckende Projekte wurden von Newcomern entwickelt, wie One Web, Starlink (SpaceX) und Kuiper (Amazon). Cloud-Netzwerke, flexible Kapazitäten, agile Bodenterminals etc. und die sich daraus ergebenden Wertschöpfungsketten machen einen wachsenden Markt noch attraktiver.

Weltraum bevölkern

Insgesamt ist der Trend klar: Neben etablierten GEO-Anwendungen boomt insbesondere der Markt für Satelliten in mittlerer und erdnaher Umlaufbahn. Diese Entwicklung kommt zu einer Zeit, in der Industrie 4.0 die Zusammenarbeit, die Produktion und die Dienstleistungen sowie die Grundlagen für einen erfolgreichen Wettbewerb revolutioniert. Der Weltraum bietet hierfür ein hochinnovatives Umfeld, in dem Computer und Automatisierung auf eine neue Art und Weise miteinander verschmelzen, insbesondere dank künstlicher Intelligenz und ferngesteuerter Robotik. Satellitenbasiertes 5G, autonome und automatisierte Raumfahrtsysteme, neue Antriebsoptionen wie fortschrittliche elektrische Antriebssysteme, Fernwartung von Satelliten im Orbit, Künstliche Intelligenz, Systemminiaturisierung, verbesserte und neuartige Sensoren, verbesserte Energiespeicherung und Effizienz sowie automatisierte Cyber-Forensik und Quantentechnologie basierte Verschlüsselungstechnologien sind wegweisende Treiber dieser Entwicklung.

Aufgrund ihrer geringen Kosten für Herstellung und Start werden insbesondere Klein- und Nanosatelliten in den kommenden Jahren den erdnahen Weltraum bevölkern. Aus Spielzeugen" kleiner Universitätslabors sind hoch entwickelte, softwaredefinierte Supercomputer im Weltraum geworden. Sie dienen der Erdbeobachtung, Spektralüberwachung oder IoT-Anwendungen. Sie erzeugen riesige, wertvolle Datenmengen für kommerzielle und institutionelle Kunden. Mit ihnen lassen sich riesige Sensor- und Kommunikationsnetzwerke aufbauen.

Das Starlink Programm von SpaceX zeigt wie es geht. Das Unternehmen von Elon Musk hat bereits die Lizenz für 12.000 Satelliten in einer niedrigen Umlaufbahn. Gerade wurde der Antrag für weitere 30.000 gestellt. Von diesen sind noch 2218 in Betrieb. Space X bringt mit dem Falcon-9-Trägersystem derzeit pro Start Pakete von bis zu 60 Satelliten in den Orbit. Bis April 2020 waren das bereits insgesamt 422. Im Mai folgten dann weitere 60. Mitte Juni 2020 waren 538 positioniert. Ab 800 Satelliten soll Starlink in Polarnähe auf der Nordhalbkugel bereits eine solide Internetabdeckung darstellen können. Zur Orientierung: seit 1957 wurden rund 9.400 Objekte in den Weltraum verbracht.

Formidable kleine Detektoren

Für Streitkräfte sind Weltraumanwendungen unentbehrlich. Sie sind das Rückgrat ihrer Führungs- und Informationssysteme. Weltraumlage, Kommunikation, Navigation und Erdbeobachtung ermöglichen erst die erforderliche Reichweite, Mobilität und Präzision. Satelliten transportieren die immensen Datenmengen unbemannter Luftfahrzeuge. KI und Big Data stellen den menschlichen Auswertern von Satellitenbildern hochleistungsfähige, immer konzentrierte virtuelle Teammitglieder zur Seite. Sie ermöglichen durch die Fusion von Daten aus Bild-, Kommunikations- und Geolokalisierungsdiensten ein zuvor nicht verfügbares Niveau von entscheidungsrelevanten Informationen.

Die US Army startete ihren ersten Nanosatelliten bereits 2010. Heute verfügt sie über drei kleine Satellitenprogramme, die Anwendungen bis hinunter auf die taktische Ebene liefern. Die französische Verteidigungsministerin Florence Parly kündigte 2019 ihre Pläne zur Entwicklung von Nano-Satelliten-Patrouillen bis 2023 an – „formidable kleine Detektoren, die die Augen unserer wertvollsten Satelliten sein werden". Italien hat eine gemeinsame Plattform für seine Luftwaffe und die nationale Industrie zur Entwicklung innovativer Satelliten-Luftstarttechnologien geschaffen. Großbritannien und die USA kooperieren, um mit kleinen LEO-Satelliten die Weltraumverteidigung zu stärken.

Die gestiegene militärische Bedeutung des Weltalls sehen auch die Koalitionsfraktionen im Deutschen Bundestag. Sie haben das Bundesministerium der Verteidigung (BMVg) aufgefordert, „Fähigkeiten [zu] entwickeln, schnell und verzugslos Zugang zum All zu erlangen“.[1] Die Bundeswehr selbst spricht hier vom „Responsive Space“, d.h. der Fähigkeit in Krise oder Konflikt schnell Fähigkeiten im Weltraum zu platzieren, bzw. unverzüglichen Ersatz bei Ausfällen sicher zu stellen. Erste Weichen wurden mit dem Spacepark Trauen bereits gestellt. Hier wollen die Bundeswehr und das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) in einem Kompetenz- und Forschungszentrum gemeinsam forschen.

Innovative Wirkkraft

Die Bundeswehr ist gut beraten, die enge Kooperation mit Industrie und Forschung zu suchen, denn dort befindet sich die Expertise, gerade hinsichtlich der neuen Technologien. Von daher kommt die derzeitige Initiative aus Politik und Industrie für einen deutschen Weltraumbahnhof für kleine Trägerraketen mit einer Nutzlast bis eine Tonne gerade recht. Sie würde mit Blick auf die „Responsive Space“ Anforderungen der Bundeswehr Fähigkeiten schaffen, militärische und nachrichtendienstliche Systeme präzise und kurzfristig im Weltraum zu platzieren und zu nutzen.

Für die MdBs Henning Otte und Fritz Felgentreu, die beiden sicherheits- und verteidigungspolitischen Sprecher von CDU und SPD, ist die deutsche Raumfahrt

„... ein wichtiger Technologie- und Konjunkturmotor, der nahezu alle Schlüssel- und Hochtechnologien des modernen Industrie- und Informationszeitalters miteinander verbindet. Er hat für den Wirtschaftsstandort Deutschland eine hohe strategische Bedeutung.“

Der Hauptgeschäftsführer des BDI Dr. Joachim Lang sieht neben dieser strategischen Bedeutung vor allem wichtige wirtschaftliche Argumente:

„Zukünftig wird es einen Mix aus kleinen, mittleren und großen Trägersystemen geben, um unterschiedlichen Kundenwünschen optimal Rechnung zu tragen. ... Ein deutscher Weltraumbahnhof für kleine Trägerraketen würde das europäische Raketen-Portfolio komplettieren und erstmals kurzfristige Starts von Europa aus ermöglichen. Er würde ... (auch den europäischen) Partnern für eigene Starts zur Verfügung stehen.“

Man weiß aus Erfahrung, dass Satellitenbauer die Nähe zur Startrampe suchen. Ein Weltraumbahnhof für kleine Trägerraketen in Deutschland könnte durchaus eine große innovative Wirkkraft entfalten und die Entwicklung zu einem europäischen Intellectual Property Cluster für Weltraumtechnologien anstoßen.


[1] Deutscher Bundestag; Verteidigungsausschuss; Drucksache 19(12)596 vom 22.10.2019

12. August 2020

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