Fraunhofer-Institut für Naturwissenschaftlich-Technische Trendanalysen INTStatus und Weiterentwicklungsbedarfe der deutschen Industrie- und Forschungslandschaft mit Bezug auf Kleinsatelliten
Kleinsatelliten – eine Erfolgsgeschichte des »New Space«
Der verstärkte Einsatz von Kleinsatelliten gilt als eines der zentralen Merkmale für Anwendungen in der kommerzialisierten Raumfahrt, die häufig mit dem Begriff »New Space« umschrieben wird. Vermehrt zum Einsatz kommen Kleinsatelliten beispielsweise im Bereich der Satellitenkommunikation und Erdbeobachtung. Obwohl die Idee eines miniaturisierten Satelliten nicht neu ist, hat sie speziell in der letzten Dekade beträchtlich an Fahrt aufgenommen. Aufgrund der reduzierten Baugröße bzw. des reduzierten Gewichts (<500 Kilogramm) und der damit verbundenen verhältnismäßig geringen Kosten für den Bau und Start von Kleinsatelliten weisen sie gegenüber herkömmlichen großen Satelliten signifikante Vorteile auf. So ist es nun auch kleinen und mittleren Unternehmen (KMU) und Start-ups möglich, sich mit überschaubarem finanziellem Risiko an Weltraummissionen zu beteiligen und neue technologische Fortschritte zu demonstrieren. Im Zuge der zunehmenden Kommerzialisierung der Raumfahrt wird den kleinen seriengefertigten Satelliten ein weiteres rasantes Wachstum vorhergesagt. Aktuelle Schätzungen gehen davon aus, dass bis 2030 über 90 Prozent der startenden Satelliten Kleinsatelliten sein werden.
Die Kleinsatelliten Roadmap als Instrument zur Identifikation von Förderschwerpunkten
Auch deutsche Unternehmen wollen von diesem Wachstumsmarkt profitieren und versuchen, sich mit ihren Kompetenzen im Bereich der Kleinsatellitentechnologie im internationalen New Space-Markt zu behaupten. Im Idealfall wären sie in der Lage, die komplette Wertschöpfungskette abzudecken, d. h. von der Entwicklung bis zur Produktion und dem Betrieb des Satelliten bzw. der Satellitenkonstellation alle Wertschöpfungsstufen abzudecken. Dazu müssten jedoch insbesondere KMU und Start-ups in die Lage versetzt werden, international wettbewerbsfähige Kleinstsatelliten sowie die zugehörigen Subsysteme und Komponenten zu entwickeln und in Serie zu produzieren.
Vor diesem Hintergrund hat die Raumfahrtagentur des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) Ende 2022 das zwölfmonatige Projekt »KSaRo« ins Leben gerufen, um die erste Version einer Technologie-Roadmap für entsprechend relevante Kleinsatelliten-Technologien bis 2030 zu erstellen. Übergeordnetes Ziel des Projekts war es, die deutsche Leistungsfähigkeit auf dem Gebiet der Kleinsatelliten zu stärken, indem mit Hilfe der Roadmap die richtigen Förderschwerpunkte identifiziert werden. Das Projekt wurde von Fraunhofer AVIATION & SPACE, dem Fraunhofer INT und dem Fraunhofer EMI durchgeführt. Gemeinsam brachten die Partner das notwendige technische Know-how hinsichtlich Kleinsatelliten ein, als auch das methodische Know-how zum Roadmapping.
Ausgangspunkt für das Projekt war die Durchführung einer deutschlandweiten Befragung, die den Status Quo der nationalen Kleinsatelliten-Landschaft hinsichtlich der wesentlichen Akteure (u. a. Hochschulen, außeruniversitäre Forschungseinrichtungen, Zulieferer, Integratoren) abbildete. Durch die direkte Ansprache der Akteure wurde sichergestellt, dass aktuelle Daten hinsichtlich der Leistungsfähigkeit ihrer Technologien, Produkte und Dienstleistungen vorlagen und in einer Datenbank zusammengefasst wurden. Eine anschließende Analyse von internationalen wissenschaftlichen Publikationen, Patenten, öffentlichen Förderaktivitäten und einschlägiger Marktstudien erlaubte es, nationale Aktivitäten mit internationalen Anstrengungen zu vergleichen. Aus dieser Gesamtbetrachtung ließen sich letztlich Rückschlüsse auf zukünftige (technologische) Entwicklungsbedarfe ziehen, jeweils aufbereitet für die wesentlichen Subsysteme, die in Kleinsatelliten zum Einsatz kommen. Durch die Darstellung des Ist-Zustands als auch der voraussichtlichen Entwicklung der nächsten Jahre wird die Raumfahrtagentur in die Lage versetzt, Lücken in der Technologieentwicklung zu schließen und den technologischen Vorsprung in ausgewählten Bereichen auszubauen.
Ebenso entwickelten die Projektpartner ein Konzept, um die Roadmap durch Pflege der zu Grunde liegenden Datenbasis aktualisieren zu können. Dadurch wird es für die Raumfahrtagentur möglich sein, den Fortschritt in dieser sich sehr dynamisch entwickelnden Branche in regelmäßigen Abständen zu überwachen.