Der Sonderforschungsbereich (SFB) 1667 „ATLAS - Fortschrittliche Technologien für Satelliten in sehr geringer Höhe“ befasst sich mit den wissenschaftlichen und technischen Herausforderungen für die Erschließung von sehr niedrigen Erdumlaufbahnen (VLEO, etwa 200 km bis 450 km Höhe). Diese Bahnen sind besonders vorteilhaft für unverzichtbare Satellitendienste in unserer modernen Gesellschaft. Darüber hinaus bietet der Zugang zum VLEO die Möglichkeit, Satelliten zu betreiben, ohne dass sie der zunehmenden Verschmutzung herkömmlicher Umlaufbahnen durch Weltraummüll ausgesetzt sind oder dazu beitragen.
Das Logo des SFB 1667 ATLAS
Die Herausforderung
Die Realisierung eines zukunftsfähigen und wirtschaftlichen Betriebs im VLEO stellt aufgrund der einzigartigen Randbedingungen der unteren Thermosphäre eine große Herausforderung dar. Insbesondere der erhebliche, kaum berechenbare und sich dynamisch verändernde aerodynamische Widerstand führt zu einem rapiden Verlust an Bahnenergie. Den zahlreichen Vorteilen der VLEO-Nutzung steht deshalb bislang die unwirtschaftlich kurze Lebensdauer von Satelliten entgegen. Es stellt sich somit folgende wissenschaftliche Leitfrage: Wie kann die Lebensdauer von VLEO-Satelliten um mindestens eine Größenordnung erhöht werden, ohne dass große Mengen an Treibstoff von der Erde mitgeführt oder nachgeliefert werden müssen?
Das Forschungsprogramm
Zur Beantwortung dieser Frage sind ein vertieftes Verständnis der Wechselwirkungen zwischen verdünnten hochenergetischen Strömungen und Oberflächen, Innovationen zum Auffangen und zur Nutzung der Restatmosphäre sowie neuartige Konzepte für Design und Betrieb von Satelliten unerlässlich. Im Rahmen des SFB ATLAS werden die zugehörigen Grundlagen und die daraus resultierenden technologischen Konzepte untersucht, etabliert und verifiziert. Die wissenschaftlichen Potenziale durch einzelne Satelliten, Formationen und Konstellationen, die in diesem dynamischen Umfeld operieren, werden erforscht, ausgerichtet auf ein vielschichtiges VLEO-Referenzmissionsszenario. Das Forschungsprogramm ist durch starke Interdependenzen gekennzeichnet. Es erfordert eine intensive Zusammenarbeit zwischen verschiedenen Disziplinen, die auf der gemeinsamen Einsicht in Prozesse an und über ihre Schnittstellen hinweg aufbaut, um Synergien voll auszuschöpfen. Das langfristige Ziel besteht darin, der Raumfahrtgemeinschaft die Kernelemente in Bezug auf Methodik und Technologien zur Verfügung zu stellen, um zuverlässige Studien und die Entwicklung konkreter Missionsszenarien im VLEO zu ermöglichen.
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