2022 war eine arbeitsreiche Zeit für Weltraumstarts – mit der ersten rein privaten Weltraummission, die letzte Woche startete, sowie der NASA und SpaceX Besatzung-4 Start zur Internationalen Raumstation auf Ende dieses Monats verschoben. Von internationaler Bedeutung ist, dass in der Raumfahrtindustrie ein neuer Akteur auftaucht. Mit dem Start in diesem Jahr auf einer SpaceX Falcon 9-Rakete von Cape Canaveral, Florida, wird Finnland bald seinen ersten Wissenschaftssatelliten, Foresail-1, ins All schicken.
Finnland hat in der Vergangenheit Radarsatelliten entwickelt, aber Foresail-1 wird der erste sein, der Daten für die Wissenschaft sammelt. Entwickelt von der Finnisches Exzellenzzentrum für nachhaltige Weltraumforschung, Der Nanosatellit, der etwa neun Pfund wiegt und einer Milchtüte aus Metall ähnelt, wird nach neuen Details über die Strahlungsumgebung in der Erdatmosphäre suchen. In diesem einzigartigen Bereich, der den Planeten ausfüllt, koexistieren verschiedene Weltraumstrahlungsfelder. Es ist bekannt, dass die Exposition gegenüber diesen Strahlen Astronauten einem Risiko aussetzt Strahlenkrankheit, erhöhtes Krebsrisiko und degenerative Erkrankungen.
Auch Satelliten in diesem Strahlungsgürtel werden mit so viel Strahlungsenergie bombardiert, dass sie am Ende nachteilige Effekte erleiden, die eine Mission verkürzen können. Strahlungsstürme können kritische Komponenten zerstören, Ladeprobleme verursachen und zu einem vollständigen Satellitenverlust führen. Wenn Foresail-1 den rauen Bedingungen standhalten kann, könnte die Mission zu einem besseren Verständnis der Umwelt führen und dazu beitragen, zukünftig billigere Satelliten zu bauen, die eine längere Betriebslebensdauer haben können.
Bei der nächsten Generation der Weltraumforschung dreht sich alles um Nachhaltigkeit, sagt er Jan Prak, ein Assistenzprofessor für Elektrotechnik an der Aalto-Universität, dessen Team bei der Planung der Mission und dem Bau von Foresail-1 half. Deshalb startet Finnland seinen Vorstoß ins All in kleinerem Maßstab.
„Wir verschieben die Grenzen mit der Plattformtechnologie“, sagt er. „Wir schauen [to] betreiben den Satelliten mindestens fünf Jahre und sogar darüber hinaus, was für einen so kleinen Satelliten ungewöhnlich ist.“
Da die Pandemie es schwierig machte, die für den Bau der Technologie erforderlichen Komponenten zu beschaffen, dauerte die Fertigstellung von Foresail-1 laut Praks etwa vier Jahre, und das ursprüngliche Startdatum musste um ein Jahr verschoben werden. Aber die zusätzliche Zeit gab dem Team Raum, um Tools weiterzuentwickeln und zu integrieren, die die Erfolgschancen der Mission verbessern.
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Die primäre Nutzlast von Foresail-1 ist ein Teilchenteleskop, mit dem Elektronen gemessen werden, die die Strahlungsatmosphäre im Low Earth Orbit (LEO) verlassen. Seine zweite und wohl beeindruckendere Ausrüstung wird eine elektrostatische Plasmabremse sein, eine Vorrichtung, die verhindern wird, dass das Fahrzeug zu Weltraumschrott wird, indem es aus dem Orbit gedrückt wird, um in der Atmosphäre zu verbrennen. Normalerweise dauert es Jahre, bis Weltraumschrott in die Erdatmosphäre fällt, aber die Verwendung einer Plasmabremse kann diese Zeit auf zwei Monate verkürzen.
Eines der technologischen Ziele von Foresail-1 ist es, die Nützlichkeit dieser Plasmabremse zu demonstrieren. Die Plasmabremse funktioniert so, dass sie „den Luftwiderstand durch elektromagnetische Felder erhöht“, erklärt Prak, der durch Verlangsamung die Umlaufbahn des Satelliten so nahe an die Erde bringt, dass er herunterfällt und schließlich in der Atmosphäre verbrennt.
Nach ein paar Monaten wissenschaftlicher Beobachtung werden die Forscher die Bremse und etwa 60 Fuß Leine verwenden, um den Satelliten ein paar Dutzend Meilen tiefer in LEO abzusenken, wo er für den Rest seines Missionslebens bleiben wird.
Die neuen Fortschritte in der Technologie haben die durchschnittliche Größe von Satelliten geschrumpft, sagt Rami Vainio, Professor für Weltraumphysik an der Universität Turku in Finnland, der die Entwicklung des Teilchenteleskops leitete. „Sehr oft haben diese Satelliten keine Raketentriebwerke oder Triebwerke, die stark genug sind, um sie kontrolliert zum Absturz zu bringen.“
Er sagt, dass diese neue De-Orbiting-Technik es finnischen Forschern ermöglichen wird, „mehr vielseitige Regionen der Erdumwelt zu untersuchen“. Bei Erfolg wird es das erste Mal sein, dass ein treibstoffloser Nanosatellit dieses Manöver demonstriert. Die Pläne des Satelliten werden auch als Open-Source-Projekt verfügbar sein, das für zukünftige Missionen verwendet werden kann.
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Obwohl der Satellit Finnlands erster ist, der wissenschaftliche Beobachtungen durchführt, kann das Land auf eine lange Geschichte der Zusammenarbeit im Weltraum zurückblicken. Die kleine Nation ist seit 1995 Mitglied der Europäischen Weltraumorganisation, hat sich aber erst in jüngster Zeit zu einem wichtigen Partner bei vielen großen, internationalen Weltraumoperationen entwickelt. Finnland gehört zum Beispiel dazu größten Anbieter von kommerziellen Radarbildsatelliten der Weltund zeitweise hat die NASA finnische Technologie verwendet, um Marsmissionen bereitzustellen, wie z Ausdauermit Drucksensoren, um atmosphärische Messungen auf dem Roten Planeten durchzuführen.
das Revolution von winzigen würfelförmigen Satelliten oder CubeSats, die vor einigen Jahren begannen, spornte finnische Forscher dazu an, ihre eigenen wissenschaftlichen Weltraummissionen zu entwickeln. Für viele seiner Bürger ist Foresail-1 ein Leuchtturm für den glänzenden Einstieg des Landes in die Raumfahrtindustrie und sein zukünftiges Wachstum. Der Nachfolger des aktuellen Satelliten ist bereits in Arbeit. „Die nächste Mission, Foresail-2, soll zweimal größer sein und in ein sehr schwieriges Gebiet gehen, in dem noch kein CubeSat innerhalb der Strahlungsgürtel geflogen ist“, sagt Praks.
Derzeit fehlt Finnland eine eigene Raumfahrtagentur – die Finnisches Raumfahrtkomitee kümmert sich nur um die nationale Raumfahrtpolitik und -strategie, nicht um die Erstellung oder Entwicklung von Missionen. Die neue Satellitenmission ist der erste Schritt zum Aufbau einer robusteren Agentur, die eine Reihe ehrgeiziger Projekte unterstützen kann, sagt Praks.
„Ich hoffe, wir steuern auf unser eigenes finnisches Raumfahrtprogramm zu“, sagt Praks. „Ein eigenes kleines Programm wird noch mehr Material für zukünftige Missionen mit den größeren Satelliten liefern [to reach further out] im Sonnensystem.“