Start und Auswurf

Drei Wege in den Orbit

Ein Kleinsatellit gelangt im Inneren eines Ausstoßbehälters (Deployer) in die Umlaufbahn, der seinerseits von einem größeren Träger mitgeführt wird. Bei PocketQubes kamen bislang drei Transportwege zum Einsatz[1]:

• Aus einem Muttersatelliten (Host Satellite). Ein Mikrosatellit trägt den Deployer und gibt die PocketQubes nach seiner eigenen Trennung von der Rakete frei. Die ersten vier PocketQubes verließen 2013 den Mikrosatelliten UniSat-5 von GAUSS Srl aus dem MRFOD-Deployer; UniSat-7 wiederholte dieses Konzept im Jahr 2021[2].
• Direkt von der Trägerrakete (Launch Vehicle). Der Deployer ist unmittelbar auf der Raketenoberstufe bzw. dem Rideshare-Adapter montiert, wie es bei den AlbaPods auf der Electron von Rocket Lab 2019 sowie auf den Transporter-Rideshare-Missionen von SpaceX der Fall war.
• Aus einem orbitalen Transferfahrzeug (Orbital Transfer Vehicle, OTV). Ein freifliegender Raumschlepper wie der ION Satellite Carrier von D-Orbit – oder seinerzeit der Orbiter von Launcher – trennt sich zunächst von der Rakete und setzt seine Passagiere später einzeln aus, gegebenenfalls auch in unterschiedlichen Zielbahnen.

Das Gewicht hat sich deutlich zugunsten der Transferfahrzeuge verschoben: Ab 2022 wurden sie zum dominierenden Transportweg und beförderten sämtliche 20 im Jahr 2023 gestarteten PocketQubes[3].

• Von einem Muttersatelliten
• Direkt von der Trägerrakete
• Von einem Orbital Transfer Vehicle (OTV)

Daten als Tabelle anzeigen

Kategorie	Von einem Muttersatelliten	Direkt von der Trägerrakete	Von einem Orbital Transfer Vehicle (OTV)	Gesamt
2013	4	0	0	4
2014	0	0	0	0
2015	0	0	0	0
2016	0	0	0	0
2017	0	0	0	0
2018	0	0	0	0
2019	0	6	0	6
2020	0	0	0	0
2021	3	6	0	9
2022	0	30	8	38
2023	0	0	20	20
2024	0	0	0	0
2025	0	0	0	0

Ausstoßbehälter (Deployer)

Gehäuse, Ausstoßmechanismus und Türklappe des AlbaPod v2 werden im selektiven Lasersinterverfahren aus dem kohlefaserverstärkten Polyamid Windform XT 2.0 gefertigt, was seine Eigenmasse gegenüber dem Vorgängermodell um rund 60 % verringerte[5].

Das Startsegment als Ausfallursache

Das Start- und Ausstoßsegment erwies sich bei PocketQubes als eine der Hauptursachen für Missionsverluste[1]:

• Firefly Alpha FLTA001, September 2021. Sechs PocketQubes gingen verloren, als der Erstflug der Trägerrakete Alpha nach dem vorzeitigen Abschalten eines Erststufentriebwerks abgebrochen werden musste.
• Firefly Alpha FLTA002, 1. Oktober 2022. Der zweite Flug erreichte zwar den Orbit[6], setzte die fünf PocketQubes im PicoBus-Deployer jedoch in einer elliptischen Bahn von rund 220 × 275 km statt der geplanten 300-km-Kreisbahn aus, sodass sie innerhalb weniger Tage verglühten[7].
• Transporter-6, Januar 2023. Zwei Einheiten der Serie Unicorn-2 konnten nach einer Anomalie des Transferfahrzeugs Orbiter von Launcher nicht ausgesetzt werden.

Insgesamt gingen 13 von 77 erfassten Einheiten (17 %) verloren oder wurden schwer beeinträchtigt, noch bevor der reguläre Missionsbetrieb überhaupt beginnen konnte. Dieser hohe Anteil spiegelt wider, wie häufig PocketQube-Entwickler auf Erst- und Erprobungsflügen neuer Trägerraketen und Transferfahrzeuge mitfliegen, die zwar kostengünstige und kurzfristige Startgelegenheiten bieten, aber ein erhöhtes Trägerrisiko bergen; hinzu kommt, dass sich Pikosatelliten kaum wirtschaftlich versichern lassen[1].

Startverschiebungen

Rideshare-Manifeste verschieben sich regelmäßig. Grizu-263A wurde im Oktober 2020 für ein Startfenster zum Jahreswechsel 2020/2021 an den Startdienstleister ausgeliefert und flog schließlich erst im Januar 2022[1]. Eingelagerte Batterien, die Gültigkeitsdauer der Frequenzkoordinierung, Personalwechsel im Team und Studienabschlüsse müssen solche Wartezeiten unbeschadet überstehen. Ein Bodensegment- und Betriebsplan, der Verzögerungen einkalkuliert, sowie eine explizite Berücksichtigung des Startrisikos in der Programmplanung gehören daher zwingend zum Missionsentwurf.

Startkosten

Auf dem PocketQube-Workshop 2018 lagen die Startkosten bei rund 20 k€ pro 1P-Einheit – entsprechend etwa 80 k€ pro Kilogramm –, wobei 10 k€ pro Einheit mittelfristig als erreichbar galten[8]. Nach Masse abgerechnete Startpreise begünstigen zwar leichte Raumfahrzeuge, doch setzen Integrations-, Deployer- und Testgebühren eine feste Preisuntergrenze pro Startplatz.

Die ersten Minuten im Orbit

Die CubeSat Design Specification untersagt das Entfalten mechanischer Elemente vor Ablauf von 30 Minuten nach der Trennung sowie jegliche Funkaussendung vor Ablauf von 45 Minuten; Trennschalter halten das Raumfahrzeug im Deployer stromlos, und ein Remove-Before-Flight-Stift (RBF) unterbricht die gesamte Stromversorgung am Boden[9]. Der PocketQube-Standard schreibt am Z−-Ende mindestens zwei Trennschalter (Kill Switches) vor, die an den Führungsschienen oder am Nachbarsatelliten anliegen[10]. Delfi-PQ erfasste die Trennung über zwei voneinander unabhängige Schalter[11].

sequenceDiagram
  participant LV as Trägerrakete oder OTV
  participant D as Deployer
  participant S as Raumfahrzeug
  participant G as Bodenstationsnetzwerk
  LV->>D: Auslösebefehl
  D->>S: Ausstoß, Trennschalter öffnen
  Note over S: Einschalten, Timer starten
  S->>S: Mindestens 30 min warten, Antenne entfalten
  S->>S: Mindestens 45 min warten, Funkbake starten
  S-->>G: Erste Funkbake empfangen
  G->>G: Signal mit TLEs abgleichen, Objekt identifizieren

Identifizierung des Raumfahrzeugs

Nach einem großen Rideshare-Start trennen sich Dutzende ähnlicher Objekte innerhalb weniger Minuten, und die Betreiber müssen ihre Funksignale zunächst anonymen Zwei-Zeilen-Bahnelementen (TLEs) zuordnen. Noch bevor offizielle Katalognummern vergeben waren, verfolgte die SatNOGS-Gemeinschaft Grizu-263A unter der vorläufigen Kennung 99488, bevor der Satellit schließlich die NORAD-Nummer 51025 erhielt[1]. Allein auf Transporter-3 flogen neben Grizu-263A unter anderem Delfi-PQ, HADES, EASAT-2, SATLLA-2A/2B, Unicorn-1 und Unicorn-2A/2D mit, wobei öffentliche Auswertungs-Threads in der Community die Zuordnung jedes einzelnen Signals begleiteten[12].

Aussetzhöhe und Umlauflebensdauer

Die Aussetzbahn entscheidet darüber, wie lange das Raumfahrzeug im Orbit verbleibt. Sonnensynchrone Rideshare-Missionen setzen ihre Nutzlasten meist nahe 500–550 km Höhe aus, was einem 1P-PocketQube bei moderater Sonnenaktivität ein bis vier Jahre Lebensdauer verleiht; Ausstöße von der ISS nahe 400 km ergeben hingegen nur wenige Monate.

Der interaktive Lebensdauer-Rechner veranschaulicht den Einfluss der Sonnenaktivität sowie von Bremssegeln für jede beliebige Aussetzhöhe.