Bis ins Unendliche und darüber hinaus, mit einem Schwarm winziger Maschinen • The Register

Boffins glaubt, dass die Zukunft der Weltraumforschung kleinen, erschwinglichen Sonden gehören könnte, die mit der Kraft der Sonne davonsegeln.

In einem Vorabdruckpapier mit dem Titel „BLISS: Interplanetary Exploration with Swarms of Low-Cost Spacecraft“ skizzieren die Autoren Alexander Alvara, Lydia Lee, Emmanuel Sin, Nathan Lambert, Andrew Westphal und Kristofer Pister ein Projekt, das dorthin gehen soll, wo es nicht ist Einer davon ist schon einmal mit einer Flotte billiger, winziger, Linux-betriebener Raumschiffe unterwegs gewesen.

„Das BLISS-Projekt soll zeigen, dass Mobiltelefontechnologien und andere Miniaturisierungen durch technologische Fortschritte beispiellose Fähigkeiten im Weltraum ermöglichen“, erklären die Autoren, die mit der University of California in Berkeley verbunden sind, in ihrem Artikel.

BLISS-Raumschiffe haben jeweils eine Masse von etwa 10 Gramm und sind kleiner als ein 10 cm3 und 1,33 kg (3 lb) schwerer CubeSat. Das BLISS-Design zeigt eine Leiterplatte, die mit einem Solarpanel zu einer T-Form verbunden ist und von einem deutlich größeren Solarsegel mit einem zusätzlichen „Rollsegel“ gezogen wird, um das Fahrzeug rotieren zu lassen.

Diese Raumschiffe, die voraussichtlich weniger als 1.000 US-Dollar pro Stück kosten werden, bestehen aus: einem 1 m² großen, quadratischen Mylar-Segel; Mikroelektromechanische Systemmotoren (MEMS) zur Segelsteuerung; eine Trägheitsmesseinheit (IMU) zur Rotationserfassung; einen Lasersender und einen optischen Empfänger mit einer einzelnen Photonen-Lawinendiode (SPAD); eine hochorientierte Kühlerlamelle aus pyrolytischem Graphit (HOPG) zur Wärmekontrolle; eine Lithium-Polymer-Batterie; eine iPhone-Kamera; ein VoCore2-PC mit Linux und benutzerdefinierter Software; und Alta-Solarzellen.

Regelmäßige Reg-Leser wissen, dass Linux schon einmal im Weltraum war: zum Beispiel auf der Internationalen Raumstation und auf dem Mars. Und SpaceX verwendet eine benutzerdefinierte Linux-Distribution in seinen Starlink-Internet-Breitbandsatelliten.

Größere, von Sonnensegeln angetriebene Raumschiffe seien schwer zu bauen, kostspielig und aufgrund der Transitzeiten tendenziell mit Missionen in der Größenordnung von einem Dutzend Jahren verbunden, argumentieren die Autoren. Sogar CubeSats benötigen Hunderte Quadratmeter Segelfläche, um einen sinnvollen Antrieb zu gewährleisten.

Für ein 10-Gramm-Raumschiff stellt ein 1 m2 großes Sonnensegel die praktischste Antriebsoption dar, und das BLISS-Design würde ihrer Meinung nach im Maßstab gut funktionieren. Eine tausendköpfige Flotte würde nur 10 Kilogramm wiegen und der Segelstapel, der sie vorwärts treibt, wäre nur wenige Millimeter dick.

Die Berkeley-Experten schlagen vor, dass eine geeignete erste Mission darin bestehen würde, irgendwo zwischen zehn und einigen hundert erdnahen Objekten (NEOs) zu fotografieren.

„Es gibt etwa 20.000 bekannte NEOs, von denen etwa 1.000 vermutlich Asteroiden mit einem Durchmesser von mehr als 1 km sind“, stellen sie fest. „Nur 10 dieser NEOs wurden von Raumfahrzeugen besucht.“

Die Weltraumwissenschaftler modellierten eine Reise nach Bennu – einem erdnahen Asteroiden, der im Jahr 2020 von der NASA-Raumsonde Osiris-REx besucht wurde – und schätzen, dass BLISS-Schiffe eine Hin- und Rückmission in etwas mehr als 5,1 Jahren (1.866 Tagen) abschließen könnten.

Die Osiris-REx-Mission dauerte etwas mehr als sieben Jahre (2.572 Tage) und die Proben sollen im September dieses Jahres zur Erde zurückkehren. Die Mission wird nach Abschluss schätzungsweise 1,2 Milliarden US-Dollar gekostet haben.

Nach Abschluss eines NEO-Besuchstestlaufs schlägt das BLISS-Team vor, mithilfe der Raumsonde Material von Tausenden Kometen der Jupiter-Familie zu sammeln. Sie stellen fest, dass die jüngste US-amerikanische Planetary Decadal Survey das Sammeln von Kometenproben als Mission mit hoher Priorität identifizierte, diese jedoch erst Mitte der 2040er Jahre mithilfe eines im New Frontiers-Wettbewerb vorgeschlagenen Ansatzes abschließen konnte. Sie bestehen darauf, dass die Mission mit einem Schwarm von 10-Gramm-BLISS-Schiffen innerhalb des nächsten Jahrzehnts abgeschlossen werden könnte.

Was den Strahlenschutz betrifft, hofft BLISS auf das Beste. „Das Massenbudget von BLISS erlaubt keine ausreichende Abschirmung, um einen signifikanten Einfluss auf die auf die Elektronik treffende Dosis zu haben“, stellen die Autoren fest. „Dennoch sollte eine sorgfältig konzipierte Elektronik eine mehrjährige Mission mit ausreichender Wahrscheinlichkeit überstehen.“

Und wenn nicht, lohnt es sich vielleicht, der Wissenschaft zuliebe ein paar preiswerte Linux-Rechner zu opfern. ®

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