Motivation
Ein Schlüsselelement zur Erweiterung der Fähigkeiten von Kleinsatelliten ist die Verwendung von Antriebssystemen. Viele New-Space Unternehmen richten ihre Geschäftsmodelle auf die Mobilität von Satelliten für verschiedene Anwendungen, einschließlich Formationsflug, agiler Erdbeobachtung, Weltraummüllbeseitigung und Verlängerung der Satellitenlebensdauer aus.
Obwohl Antriebssysteme für Kleinsatelliten existieren, steht die Kleinsatelliten-Community vor Herausforderungen bei deren Integration und Betrieb aufgrund der Komplexität in Zusammenhang mit Energieversorgung, Wärmemanagement und Steuerung. Das ESA_Lab in Österreich zielt darauf ab, die Arbeit von FHWN und FOTEC fortzusetzen und als Kern für ein größeres Konsortium und Netzwerk zu dienen.
Zu den Zielen des Labors gehören die Entwicklung fortschrittlicher Technologien und der Beitrag zu zukünftigen Kleinsatellitenmissionen sowohl im erdnahen Orbit (LEO) als auch darüber hinaus. Missionen jenseits des LEO erfordern Antriebssysteme mit hohen Delta-v-Fähigkeiten, langen Lebensdauern und hoher Strahlungstoleranz.
Das ESA_Lab in Österreich wird als Vermittler für Projekte und als Anlaufstelle für mögliche Konsortien und andere nationale und internationale Parteien fungieren, die an Kleinsatelliten und verwandten Themen interessiert sind. Ziel ist es, die Forschung auf diesem Feld voranzutreiben und die Fähigkeiten kleiner kommerzieller Satelliten für zukünftige Weltraumforschung und -nutzung zu erweitern.
Geplante Aktivitäten
FOTEC und FHWN sind sich bewusst, dass Bildung, F&E und Verbreitung nicht als getrennte Elemente betrachtet werden sollten, sondern dass die intensive und interdisziplinäre Verbindung aller drei sehr wichtig ist, um den wissenschaftlichen Fortschritt zu fördern. Beide Organisationen verfolgen diesen Ansatz seit Jahrzehnten. Die Zugehörigkeit zum ESA_Lab@-Netzwerk als erstes ESA_Lab in Österreich bietet ihnen die Möglichkeit, neue Verbindungen zwischen der ESA und dem bestehenden breiten wissenschaftlichen Netzwerk von FOTEC und FHWN sowie mit neuen Arbeitsgruppen, Forschungseinrichtungen, Unternehmen, Studenten und der weiteren Öffentlichkeit herzustellen und zu vertiefen. Dadurch wird innovative Forschung im Bereich der Luft- und Raumfahrt angestoßen und Talente auf nachhaltiger Basis und mit einem klaren Label und einer Entwicklungsstrategie im Hintergrund mobilisiert. Darüber hinaus wird die ESA dadurch in der österreichischen Gesellschaft an Sichtbarkeit und Anerkennung gewinnen.
Education
Die FHWN bietet eine Reihe von Weiterbildungsmöglichkeiten, darunter offene Vorträge von Experten aus der Praxis, Forschungsengagement und Unterstützung für Studierende und Mitarbeiter bei der Teilnahme an Workshops und Sommerschulen der Europäischen Weltraumorganisation (ESA). In den letzten Jahren hat die FHWN an verschiedenen ESA-bezogenen Veranstaltungen teilgenommen, wie beispielsweise „Fly your satellite“ im Jahr 2021, der Sommerschule Alpbach von 2013 bis 2023 und der ESA Electric Propulsion Summer School im Jahr 2023.
Die FHWN fördert aktiv das Young Graduate Trainee (YGT)-Programm der ESA, das wertvolle praktische Erfahrungen in der Entwicklung und Durchführung von Weltraummissionen bietet. Das einjährige Programm steht Masterstudenten im letzten Jahr oder Absolventen der Ingenieurwissenschaften, Naturwissenschaften oder Wirtschaftswissenschaften offen. Mehrere FHWN-Studenten haben erfolgreich am YGT-Programm teilgenommen, und einige Absolventen haben anschließend eine Anstellung bei FOTEC gefunden.Zusätzlich zu diesen Möglichkeiten organisiert die ESA alle zwei Jahre Sommerschulen bei ESTEC, wobei sich die jüngste im Jahr 2023 auf elektrische Antriebe konzentriert. Das ESA_Lab in Österreich soll mehr FHWN-Studierende dazu ermutigen, an zukünftigen Sommerschulen teilzunehmen.
Research & Development
Das ESA_Lab in Österreich soll ein Netzwerk zur Initiierung neuer Forschungsanträge und -projekte in der Entwicklung kleiner Satelliten aufbauen. Dazu gehören Design, Herstellung, Tests, Startbereitschaft und Missionsbetrieb. Die Infrastruktur wird erweitert, um diese Schritte zu ermöglichen. Die Forschung an der FHWN und am FOTEC wird sich auf kleine Satelliten im Weltraum konzentrieren, die Verbesserung der Langzeitstabilität und die Integration kosteneffizienter COTS-Komponenten. Ihr Fachwissen in fortschrittlichen Antriebs- und Diagnosesystemen wird von entscheidender Bedeutung sein.
Das Labor wird die Initiierung von Forschungsprojekten erleichtern, indem es Konsortien bildet und Beziehungen zu bestehenden Partnern wie MedAustron und AIT pflegt. Die Zusammenarbeit in Österreich und Europa wird die Forschungsentwicklung und den Wissenstransfer verbessern.Langfristige Pläne beinhalten den Start zunehmend komplexerer kleiner Satelliten alle paar Jahre mit dem potenziellen Ziel, eine antriebsfähige Konstellation zu betreiben. Dies steht im Einklang mit der österreichischen Weltraumstrategie 2030+ und den Zielen des Verteidigungsministeriums.
Dissemination & Public Outreach
FHWN und FOTEC geben Forschungsergebnisse aktiv durch Veröffentlichungen und Konferenzteilnahmen weiter. Sie veröffentlichen regelmäßig in Fachzeitschriften mit Peer-Review und präsentieren auf internationalen Konferenzen wie IAC, SPC, IEPC und COSPAR. Das Labor wird Seminare veranstalten, um Wissen über Weltraumantriebe und Kleinsatellitentechnologie zu verbreiten.Die Einbindung der Öffentlichkeit hat Priorität. Das ESA_Lab in Österreich wird an Veranstaltungen wie der „Langen Nacht der Forschung“ und dem „Forschungsfest Niederösterreich“ teilnehmen, die alle zwei Jahre Tausende von Besuchern anziehen. Diese Veranstaltungen ermöglichen es der Öffentlichkeit, mit Forschern zu interagieren und die Wissenschaft aus nächster Nähe zu erleben. FOTEC und FHWN präsentieren ihre Forschung, laden die Öffentlichkeit in Labore ein und demonstrieren Einrichtungen zur Entwicklung von Weltraumhardware. Das Labor wird Bildungs-, F&E- und Verbreitungsbemühungen vereinen und so die Sichtbarkeit der Weltraumforschung und der ESA erhöhen.
Kompetenzen
Die FHWN bietet Österreichs einzige Ausbildung im Bereich Luft- und Raumfahrttechnik an. Sie wurde 2012 mit Schwerpunkt auf praktischen Projekten gegründet. 2013 starteten sie ein Nanosatellitenprogramm zur Entwicklung von CubeSats. Ihr erster Satellit, PEGASUS, war über 6,5 Jahre lang bis Januar 2024 erfolgreich im Einsatz und bot den Studierenden wertvolle Betriebserfahrung.
FHWN und FOTEC unterhalten eine Bodenstation mit UHF- und S-Band-Kommunikation für den Satellitenbetrieb. Ihr nächster CubeSat, CLIMB, soll 2025 gestartet werden. Das ESA_Lab in Österreich möchte mit österreichischen und europäischen Amateurfunkgruppen zusammenarbeiten, um Jugendliche über Amateurfunk und Satellitenkommunikation zu unterrichten.
Die Abteilung Luft- und Raumfahrttechnik (AE) von FOTEC verfügt über mehr als 30 Jahre Erfahrung in der Entwicklung raumbezogener Technologien. Die Abteilung ist auf verschiedene Bereiche der Luft- und Raumfahrttechnik spezialisiert, wobei der Schwerpunkt auf Antriebssystemen für die Raumfahrt liegt. Sie entwickelt sowohl elektrische als auch chemische Antriebssysteme, darunter den erfolgreichen IFM NANO Thruster, der 2017 zur Gründung des Spin-off-Unternehmens ENPULSION GmbH führte.
Neben Antriebssystemen entwickelt FOTEC Diagnosesysteme und Prüfstände zur Leistungscharakterisierung. Sie arbeiten auch an umweltfreundlichen Treibstoffen und entwickeln Mono- und Bi-Treibstoff-Triebwerke, um das in der Industrie üblicherweise verwendete krebserregende Hydrazin zu ersetzen. Die Abteilung hat umfangreiche Strahlungstestkampagnen durchgeführt, darunter TID-Tests bei Seibersdorf Laboratories und SEE-Tests bei MedAustron, um die Zuverlässigkeit und Strahlensicherheit ihrer Systeme sicherzustellen.
FOTEC hat seine Expertise auf die additive Schichtfertigung (Additive Layer Manufacturing, ALM) für Weltraumanwendungen ausgeweitet und Hardware wie HF-Komponenten, Wellenleiter, Filtergehäuse und Antennen entwickelt. Sie arbeiten in diesem Bereich mit großen europäischen Unternehmen wie TESAT-Spacecom und Airbus Defense & Space zusammen. Darüber hinaus erforscht die Abteilung die In-Situ-Ressourcennutzung (ISRU) und entwickelt Recycling- und ALM-Prozesse für zukünftige Mond- oder Mars-Einrichtungen.
Das umfassende Wissen der AE-Abteilung umfasst Mess-, Steuerungs-, Hochspannungs- und Leistungselektronik mit einem konsequenten Fokus auf Effizienz, Leistung, Zuverlässigkeit und Strahlenschutz. FOTEC bietet seinen Kunden verschiedene Dienstleistungen an und verfügt über ein beeindruckendes Portfolio ausgewählter Projekte, Veröffentlichungen sowie entwickelter Prototypen und Technologien, wodurch die Position als Schlüsselakteur bei Innovationen in der Luft- und Raumfahrttechnik gefestigt wird.
