DcubeD launcht Aktuatoren und Space Selfie Stick mit SpaceX

Germering scheint auf den ersten Blick recht unscheinbar. Doch die westlich von München liegende Kreisstadt kann voller Stolz von sich behaupten, im Weltraum vertreten zu sein. Diesen Erfolg hat sie dem NewSpace-Unternehmen DcubeD zu verdanken, das hier kleine Auslösemechanismen, so genannte Aktuatoren, für die Raumfahrtindustrie fertigt. Einer der Kunden von DcubeD ist der spanische Satellitenhersteller Fossa Systems, dessen Satelliten sich am 13. Januar 2022 mit der SpaceX Transporter-3 Mission auf den Weg in den Orbit machten. Astrodrom war auf Einladung beim eigens dafür organisierten Launch-Viewing-Event im Brauhaus Germering dabei.

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Schon beim Betreten des Brauhaus’ wird sichtbar, wie sehr das Team um Dr. Thomas Sinn, CEO und Founder von DcubeD, dem Start der Falcon 9 entgegenfiebert. Eine große digitale Uhr zählt gut sichtbar den Countdown mit, Leinwand, Beamer und Lautsprecher stehen parat, das Team hat es sich an den Tischen bequem gemacht. Trotz permanent zu tragender FFP2-Maske ist die Stimmung gut, die Gespräche sind angeregt und der Lärmpegel ist entsprechend hoch. Rund 75 Minuten vor dem geplanten Start in Cape Canaveral ergreift Dr. Thomas Sinn das Wort und eröffnet den offiziellen Teil der Veranstaltung.

Unter den aufgrund der Corona-Bestimmungen nur wenigen erlaubten Gästen befindet sich auch Manuela Kreuzmair (CSU), die 2. Bürgermeisterin von Germering. In ihren Grußworten erwähnt sie, dass der bevorstehende Launch der erste Raketenstart sei, den sie live mitverfolge. Dass der Anlass dafür die Beteiligung eines lokalen Unternehmens sei, erfülle sie mit Stolz und sei eine Bereicherung für Germering.

Wandel der Branche ist Voraussetzung für Erfolg

Dem schließt sich Dr. Thomas Sinn an, betont aber vor allem die Leistung des gesamten Teams. Alle hätten ihren Beitrag dazu geleistet, dass dieser Tag für das Unternehmen ein besonderer ist. Voraussetzung für die Möglichkeit zur Partizipation an Raumfahrtmissionen sei jedoch der Wandel in der Branche. Der Großteil der heutzutage ins All gebrachten Satelliten ist industriell standardisiert und weißt im Vergleich zu früheren Zeiten deutlich kleinere Abmaße auf.

Als Standardformat haben sich Cubesats etabliert, die in ihrer kleinsten Einheit (1U, 1 Unit) eine Kantenlänge von 10 x 10 x 10 cm haben. Diese Würfel lassen sich miteinander kombinieren, um größere Bauformen realisieren zu können. Grundsätzlich bedeutet Miniaturisierung weniger Gewicht und damit im Ergebnis geringere Startkosten. Im Gegenzug muss die in den Satelliten verbaute Technik jedoch ebenfalls kleiner werden, aber nichtsdestotrotz zuverlässig funktionieren. Das ist insbesondere bei den von DcubeD gefertigten Produkten der Fall, die missionskritisch sind – sprich über Erfolg oder Misserfolg einer Mission entscheiden.

“Türoffner” für den Einsatz im Weltall

Stark vereinfacht gesagt entwickelt und fertigt DcubeD Schalter im Miniaturformat. Fossa Systems setzte bei der Transporter-3 Mission auf die Nano Pin Puller nD3PP, speziell für Kleinsatelliten entwickelte Aktuatoren. Mit einer Kantenlänge von 17 x 17 x 17 mm und einem Gewicht von gerade einmal 25 g erfüllen sie im All eine wichtige Funktion. Wie Dr. Thomas Sinn erklärt, hält ein Pin (ein Metallstift) einen vorgespannten Mechanismus solange in Position, bis der Pin eingezogen wird. Vorstellen kann man sich das in etwa wie die Schlossfalle (umgangssprachlich auch Schnapper genannt) einer Tür. Während auf der Erde durch das Drücken der Türklinke die Falle aus dem Schließblech gezogen wird und die Tür geöffnet werden kann, reagiert der Pin im All auf ein elektrisches Signal.

Entscheidend ist dabei die Zuverlässigkeit, mit der dieser Pin zurückgezogen wird. Um die Betriebssicherheit zu gewährleisten, testet DcubeD jeden einzelnen Aktuator in einer eigens dafür entwickelten Vorrichtung. Dabei werden die Nano Pin Puller mehrere hundert Mal ausgelöst und zurückgesetzt. Bis zum Beweis, dass dieses Prinzip auch unter Einfluss der Mikrogravitation im Orbit funktioniert, musste sich das Team von DcubeD jedoch noch in Geduld üben.

Eine SpaceX Transporter-Mission, zwei DcubeD-Missionen

Weniger als eine Stunde vor dem Start verschafft sich das Team noch einmal einen Überblick über die bevorstehende Mission. Dabei steht auch der von SpaceX verwendete Booster im Fokus, der bereits zum zehnten Mal ins All startet. Er brachte unter anderem die beiden amerikanischen Astronauten Behnken und Hurley im Rahmen der Crew-2 Demo-Mission zur Internationalen Raumstation ISS. Aufgrund des angestrebten Orbits ist die Landung des Boosters an Land in der Landing Zone-1 vorgesehen.

Entscheidend sind jedoch die Nutzlasten, die SpaceX auf der Smallsat Rideshare Mission ins All bringt. Insgesamt 105 Satelliten sollen es sein, darunter auch FOREST-1 des Münchner Unternehmens OroraTech. Bis auf die Sekunde genau ist das Freisetzen der Satelliten im All vorausgeplant. Wie der von Dr. Thomas Sinn gezeigten Übersicht zu entnehmen ist, beginnt das so genannte Deployment der FOSSASATs 1:05:48 nach dem Start. Das letzte aus Sicht von DcubeD relevante Freisetzen von ION SCV-004 sogar erst nach einer Stunde, 24 Minuten und 30 Sekunden.

DcubeD In-Orbit Demonstrationsmission

Was es mit dieser Mission auf sich hat, erklärt Joram Gruber, Head of Design & Co-Founder von DcubeD. Wie er sagt, gäbe es auch in der Raumfahrt ein Henne-Ei-Problem: „Damit Produkte für die Raumfahrt an Kunden verkauft werden können, müssen diese den Beweis erbracht haben, dass sie im Weltraum funktionieren.“ Eine Möglichkeit, diesen Kreis zu durchbrechen, bot der ungenutzte Platz in einem 3U großen Nanosatelliten des polnischen Herstellers SatRevolution. Das Germeringer NewSpace-Unternehmen schlug zu und sicherte sich mit 0,5 U die Hälfte einer Standardeinheit. Platz genug, um den Space Selfie Stick D3S3 ins All zu bringen. Unter der Prämisse, das ein Bild mehr sagt als tausend Worte, soll eine am Selfie-Stick montierte Kamera ein Bild des Satelliten aufnehmen. Bestenfalls mit der Erde im Hintergrund, wie Dr. Thomas Sinn ergänzt. Auch wenn es sich danach anhört, ist die Hauptaufgabe nicht die Aufnahme eines Fotos, sondern die Demonstration des von DcubeD entwickelten Auslösemechanismus.

Nach Realisierung in Rekordzeit mit Geduld zum Start

Für die Entwicklung hatte das Team allerdings insgesamt nur vier Monate Zeit. In gerade einmal 16 Wochen mussten sowohl der Boom (sprich, der Stick) sowie der dafür notwendige Mechanismus entwickelt, die Elektronik integriert und die notwendigen Interfaces definiert und angepasst werden. Die Arbeiten begannen im Dezember 2020 und waren im März 2021 abgeschlossen. Ursprünglich war der Start für Juni 2021 vorgesehen, wurde jedoch mehrfach verschoben. Wie Joram Gruber berichtet, wurde der Satellit unter anderem aus politischen Gründen nicht als Nutzlast für den geplanten Start zugelassen. Zudem wurde zwischenzeitlich der Satellit geändert, was zu weiteren Verzögerungen führte.

Überhaupt fordert diese Mission den Beteiligten eine Menge Geduld ab, denn bis sich der Selfie-Stick entfalten kann, muss zunächst der Satellit seine Arbeit aufnehmen. Die ersten Bilder sind daher erst zwischen 15 bis 30 Tagen nach dem Start zu erwarten. Das wäre, so Gruber, „die Kirsche auf dem Sahnehäubchen.“ In erster Linie sollen jedoch bewiesen werden, dass die Auslösemechanismen funktionieren.

Internationale Kooperation im Rahmen der FOSSA PocketPOD-Mission

Einen Überblick über die FOSSA PocketPOD-Mission lieferte Thomas Lund, Head of Analytics und Co-Founder bei DcubeD. Wie er betont, arbeiten die Germeringer bereits seit 2019 mit dem spanischen Unternehmen zusammen. Auch hier gab es immer wieder kurzfristige Änderungen bei den Anforderungen an den Satelliten, die mit lediglich 5 x 5 x 5 cm Kantenlänge noch einmal kleiner sind. Das finale „Go for launch“ erhielt der Hersteller erst am Morgen des Starttages. Die beiden PocketPODs der Mission enthalten insgesamt acht Pikosatelliten, für deren Freisetzung im Orbit Klappen geöffnet werden müssen. DcubeD lieferte dafür insgesamt vier Aktuatoren des Typs nD3PP.

„We started late, but we finished early.“

Nach dem kurzen Briefing über diese Mission stehen zu dieser Zeit auf der Countdown-Uhr noch rund 30 Minuten. Die Stimmung wird zunehmend angespannter, obwohl sich alle Anwesenden um möglichst viel Gelassenheit bemühen. Mit Start des SpaceX-Livestreams kehrt Stille ins Brauhaus Germering ein. Es folgen die obligatorische Beschreibung der Mission sowie zahlreiche Details seitens SpaceX, während der Countdown kontinuierlich nach unten zählt.

Um 16:25 Uhr ist es dann soweit, die Falcon 9 hebt vom Space Launch Complex 40 in Florida ab. Der Start verläuft ohne Probleme, die übertragenen Telemetriedaten sind nominal. Im Brauhaus herrscht unterdessen Stille, die lediglich durch immer wieder kurzzeitig anspringenden Kompressoren unterbrochen wird. Doch das Team jubelt nicht, applaudiert nicht und fällt sich nicht euphorisch in die Arme. Stattdessen verfolgen alle die übertragenen Bilder. Als die Höhe der Rakete mit 200 km angegeben wird, schallt ein „We are in Space!“ durch den Raum. Ein erster, leiser Applaus ist zu hören.

“Separation confirmed”

Doch diese Ruhe ist nicht dem Desinteresse der Anwesenden geschuldet, sondern deren Anspannung. Ob die Mission erfolgreich ist, wird sich erst in gut einer Stunde zeigen. In der Zwischenzeit gibt es bestes bayrisches Craftbier und Leberkäse. Die angeregten Gespräche werden jedoch schlagartig wieder ruhig. Im Livestream sind immer wieder Bilder aus dem Orbit zu sehen, außerdem erfolgt die akustische Bestätigung über freigesetzte Satelliten. Die Zweitstufe der Falcon 9 befindet sich gerade in einer Höhe von 537 km über Indien, als über die Lautsprecher „FOSSASAT 2 separation confirmed“ zu hören ist.

Das Team von DcubeD scheint die Luft anzuhalten, leise werden die noch freizusetzenden Satelliten mitgezählt. Bei T + 01:06:38 dann die erlösende Nachricht: „FOSSASAT 3 separation confirmed“. Jetzt gibt es kein Halten mehr, Jubel bricht aus und es wird abgeklatscht. Die Arbeit der letzten Wochen und Monate hat sich gelohnt, die Aktuatoren von DcubeD sind „space proofen“. Die Oberstufe ist mittlerweile über Grönland, als auch die Freisetzung des Satelliten ION SCV-004 bestätigt wird.

Mission erfolgreich: DcubeD erreicht TRL 9

Mit der erfolgreichen FOSSASAT-Mission haben die Nano Pin Puller von DcubeD das Technology Readiness Level 9 (TRL) erreicht. Diese Stufe wird laut NASA vergeben, sobald eine Technologie bei einer erfolgreichen Mission “flugerprobt” ist. Ob auch bei der zweiten Mission alles nach Plan verläuft, wird sich erst im Februar 2022 zeigen. Die Chancen stehen jedoch gut und DcubeD kann Stand jetzt auf eine Erfolgsquote von 100% verweisen. Besser kann der Start in ein neues Jahr wohl kaum verlaufen. Bleibt zu hoffen, dass der Wunsch vom eigenen Foto aus dem Weltraum in Erfüllung geht – bestenfalls mit der Erde im Hintergrund.