Präzise die Sonne erforschen: Ostbelgier schreibt Bordsoftware für ESA-Satelliten

Fünfeinhalb Jahre hat Mike Margreve auf diesen Tag hingearbeitet: Am 5. Dezember hob erfolgreich eine Trägerrakete der indischen Raumfahrtbehörde ISRO mit europäischen Satelliten an Bord vom Satish Dhawan Space Centre an der Südostküste Indiens ab. Die Satelliten gehören zur ESA-Mission Proba-3 (Project for On-Board Autonomy), die zu einem besseren Verständnis der Sonne beitragen soll. Aber nicht nur: Es ist die weltweit erste Mission, bei der ein präziser Formationsflug getestet wird. „Ein Satellitenpaar wird zusammen fliegen und dabei eine feste Konfiguration beibehalten, als seien sie eine einzige große starre Struktur im All“, erklärt die ESA.

Über 40 Unternehmen aus 14 Ländern haben zu Proba-3 beigetragen, darunter die Lütticher Softwarefirma Spacebel, die seit 1988 existiert und auf die Raumfahrt spezialisiert ist. Mike Margreve, der aus Schoppen stammt und in Bellevaux wohnt, begleitet die Mission seit seinem Jobantritt im September 2019. Im vergangenen Jahr übernahm der 31-Jährige sogar das Projektmanagement der Proba-3-Bordsoftware für Spacebel.

Die Spacebel-Software steuert die Instrumente an Bord und die Bildschirme der Operatoren im Kontrollzentrum.

Die Lütticher sind bei Proba-3 für das Bord- und Bodensystem sowie für die Simulationssoftware verantwortlich. „Es ist ein schönes Projekt, weil wir auf mehreren Ebenen tätig sind“, erklärt Mike Margreve. „Unsere Software steuert die Instrumente an Bord ebenso wie die Bildschirme der Operatoren im Kontrollzentrum. Abgesehen von den Großunternehmen wie Airbus gibt es nicht viele europäische Firmen, die ein breites Spektrum wie wir anbieten. Spacebel hat beispielsweise auch die Software für das Weltraumteleskop Euclid oder die Asteroidenverteidigungsmission Hera geschrieben.“ Rund 100 Personen sind in verschiedenen Bereichen bei dem Unternehmen, das im Liege Science Park ansässig ist, beschäftigt. An den vorherigen Proba-Missionen waren die Mitarbeiter bereits beteiligt.

Proba-3 dient der Erforschung der Sonnenkorona. Diese extrem heiße Außenschicht verursacht Sonnenwinde und -stürme, die einen Einfluss auf den Weltraum und die Erde haben können. „Sie stellen eine Gefahr dar für die Elektronik anderer Satelliten oder für die Astronauten, die außen an der ISS-Raumstation arbeiten“, nennt Mike Margreve zwei Beispiele aus dem All. „Auch können Sonnenstürme das Strom- und Telekommunikationsnetz auf der Erde beeinträchtigen.“ Das Problem ist, dass sie erst spät erkennbar sind: „Wird ein Sonnensturm ausgelöst, dauert es nur acht Minuten, bis er die Erde erreicht. Das ultimative Ziel wäre es, sie besser vorhersehen zu können.“

Daher möchten Wissenschaftler die besagte Sonnenkorona studieren. Allerdings ist die Sonne millionenfach heller als die Gase, die diese äußere Atmosphäre bilden: „Um sie zu sehen, gibt es nur eine Möglichkeit: Das ist die totale Sonnenfinsternis. Allerdings kommt es im Durchschnitt nur einmal im Jahr während wenigen Minuten zu diesem Phänomen“, gibt unser Gesprächspartner zu bedenken. „Aus diesem Grund wurde nach einer Möglichkeit gesucht, eine künstliche Sonnenfinsternis zu erzeugen.“

An dieser Stelle kommt Proba-3 ins Spiel: Ein Satellit setzt sich, 60.000 Kilometer von der Erde entfernt, vor die Sonne, während der andere die Aufnahmen macht. „Es ist vergleichbar mit einer Situation aus dem Straßenverkehr: Wenn wir nachts auf ein entgegenkommendes Fahrzeug zufahren, sehen wir den Fahrer aufgrund der Scheinwerfer nicht. Bedecken wir den Scheinwerfer vor unseren Augen mit einer Hand, können wir den Fahrer unter Umständen erblicken. Diese Vorgehensweise stellt Proba-3 im Weltraum nach – auf eine präzise Art und Weise.“ So werden den Wissenschaftlern zweimal pro Woche sechs Stunden Beobachtungszeit geboten – weitaus mehr, als bei einer klassischen Sonnenfinsternis.

Neben dem wissenschaftlichen Aspekt verfolgt die Mission auch ein technologisches Ziel: der präzise Formationsflug im All. Dieser wurde in diesem Maße noch nie im Weltraum getestet, bekräftigen die Projektinitiatoren. Im Falle von Proba-3 bewegen sich die beiden Satelliten in einer Distanz von 150 Metern, erklärt Mike Margreve. „Das mag auf der Erde viel sein, aber ist im Weltall nur ein Katzensprung, weil sich die Satelliten mit bis zu 36.000 km/h fortbewegen. Die Genauigkeit muss weniger als einen Millimeter, also eine Fingernageldicke, betragen. Ansonsten bringt die künstlich erzeugte Sonnenfinsternis nicht das gewünschte Ergebnis.“

Hervorzuheben ist die Autonomie des Satellitenpaars, so der Schoppener: „Im Kontrollraum sitzt niemand, der den Formationsflug dauerhaft steuert. Das wäre auch nicht möglich. Demnach musste die Software den Satelliten möglichst viel Autonomie verleihen.“

In diesem Sinne ist es wichtig, dass das Bordprogramm eventuelle Fehler gleich erkennt und im Rahmen des Möglichen sofort beheben kann, erklärt unser Gesprächspartner: „Als Programmierer muss man immer eine Stufe weiterdenken und sich mit Eventualitäten beschäftigen: Was könnte schiefgehen? Für diese Fälle müssen wir eine Lösung parat haben. Deshalb ist die Arbeit im Simulator auch so wichtig.“

Der Start sollte ursprünglich einen Tag früher erfolgen, berichtet der 31-Jährige: „Bei den Startvorbereitungen ist eine Anomalie am redundanten Antriebssystem aufgetreten, deswegen haben wir für eine Verschiebung plädiert. In der Folge hatten wir alle Hände voll zu tun. Das Spacebel-Team stand im Mittelpunkt, weil man nichts mehr mit dem Schraubenzieher hätte ändern können. Die Software musste Lösungen für die Hardware-Probleme liefern. Wir haben bis spätabends im Kontrollzentrum gearbeitet.“ Letzteres befindet sich in Redu in der Provinz Luxemburg.

Die Anspannung war entsprechend groß: „Aber es waren interessante, lehrreiche Stunden. Die Experten waren seit Jahren dabei und kannten das Projekt in- und auswendig. Wir mussten durchgehend die Risiken abwägen, um die Mission nicht zu verlieren. Das wäre nach der jahrelangen Vorarbeit äußerst bitter gewesen. Schließlich ist alles gut gegangen. Es sind keine Probleme aufgekommen, die wir nicht vorhergesehen haben.“

Proba-3 testet die neuen Raumfahrttechnologien für zukünftige ESA-Missionen. Es ist ein erster Versuch im Kleinformat: Während die Verdunklungsscheibe einen Durchmesser von 1,4 Metern aufweist, sind die beiden Satelliten, die aufeinandergestapelt etwas größer als eine Person sind, 250 und 300 Kilogramm schwer.

Das Budget der Mission beträgt 200 Mio. Euro.

Das Budget dieser Mission, die vor 20 Jahren angestoßen wurde, beträgt 200 Millionen Euro und wird hauptsächlich von Belgien und Spanien getragen. Unser Land steckt 76 Millionen in dieses Projekt, das die wichtigen Akteure der belgischen Raumfahrtindustrie sowie die Experten des Königlichen Observatoriums von Belgien vereint.

Die Lebensdauer der Mission ist auf höchstens 2,5 Jahre festgesetzt. In spätestens fünf Jahren treten die Satelliten in die untere Umlaufbahn ein und verbrennen in der Atmosphäre.

Wenn die Satelliten im März die ersten Bilder liefern und die Wissenschaftler mit der Auswertung beginnen, wird sich der Arbeitsalltag des Ostbelgiers erleichtern. Bis dahin werden Tests durchgeführt: Anfang Januar werden die Satelliten erstmals getrennt. In der Folge wird Spacebel auch ein Update vorbereiten, um eventuelle Fehler vor dem Start der Aufnahmen im März permanent zu beheben.

„Dann werde ich wahrscheinlich einem anderen Projekt zugeteilt. An Arbeit wird es mir nicht mangeln“, lacht der Schoppener. „Der Weltraum fasziniert mich weiterhin. Als Kind bin ich mit dem Astronautenhelm aus Pappmaschee über den Rasen gelaufen. Während meines Ingenieurstudiums in Lüttich, habe ich am Uni-Satelliten ‘Oufti’ mitgearbeitet. Und nach meinem Studium bin ich schließlich schnell bei Spacebel gelandet.“

Was macht die Raumfahrt in seinen Augen so besonders? „Sie befindet sich an der Spitze der Technologie. Viele Dinge, die für den Weltraum erfunden wurden, finden später eine Anwendung auf der Erde. Das beste Beispiel sind die goldenen Rettungsdecken, die ursprünglich in der Isolierung der Satelliten verwendet wurden.“

Daher findet Mike Margreve es auch so interessant, an Proba-3 zu arbeiten: „Die Mission hilft der Wissenschaft, Phänomene zu verstehen, die bisher nicht erforscht waren. Es motiviert mich, an Projekten zu arbeiten, die wirklich einen Sinn haben.“

HIER geht’s zum Hörbeitrag von Radio Contact Ostbelgien Now.