Die Dauer einer Satellitenmission beträgt in der Regel 10 bis 15 Jahre. Während dieser Zeit gibt es keine Möglichkeit einen Satelliten zu warten oder zu reparieren, woraus sich in der Raumfahrtindustrie besondere Anforderungen an die Zuverlässigkeit von Satellitensystemen ergeben. Im Falle von Einzelsatelliten und kleinen Satellitenkonstellationen wird die Erfüllung dieser Anforderungen momentan durch umfassende und kostenintensive On-Ground-Tests sichergestellt. Ein neuer Trend, der sich nun jedoch in der Raumfahrtindustrie abzeichnet, sieht die Nutzung sogenannter Mega-Konstellationen vor. Diese Satellitenkonstellationen bestehen aus einer Vielzahl an Satelliten, welche in Zusammenarbeit eine gewünschte Funktion erfüllen sollen. Bisher existieren ausschließlich kleinere Satellitenkonstellationen wie etwa die RapidEye-Konstellation, welche sich aus fünf Satelliten zusammensetzt und der Erdbeobachtung dient. Im Gegensatz dazu soll die geplante Mega-Konstellation OneWeb aus bis zu 648 Satelliten zuzüglich Ersatzsatelliten bestehen und dem Aufbau einer weltweiten Internetabdeckung dienen. Konstellationen solchen Ausmaßes erfordern völlig andere Randbedingungen in Bezug auf die Zuverlässigkeit der Einzelsysteme und ihrer Komponenten. Es ist zeit- und kostentechnisch nicht länger möglich, jeden einzelnen Satelliten einer solchen Mega-Konstellation ausgiebig zu testen. Stattdessen müssen stichprobenartige und statistisch basierte Verfahren eingesetzt werden, um die Zuverlässigkeit jedes einzelnen Systems der Konstellation garantieren zu können.

Im Rahmen des derzeitigen Transfervorhabens MiRel (Mission Reliability) des Instituts für Raumfahrtsysteme der TU Braunschweig und der SAREL Consult GmbH im Unterauftrag sollen nun innovative Methoden zur Optimierung der Missionszuverlässigkeit und Kosteneffizienz von Einzelsatellitenmissionen und Satellitenkonstellationen entwickelt werden. Hierbei werden unter anderem aktuelle Zuverlässigkeitsanalysemethoden aus der Luftfahrtindustrie auf ihre Anwendbarkeit in der unbemannten Raumfahrt untersucht. Somit sollen Methoden, welche sonst nur im Rahmen der Entwicklung und Optimierung von Verkehrsflugzeugen angewendet werden, nun auf die besonderen Anforderungen von Satellitenmissionen und den im Weltraum vorherrschenden Umweltbedingungen übertragen werden.

Ziel des Vorhabens ist es, mit Hilfe der adaptierten Methoden effiziente Analyse- und Optimierungsverfahren im Entwicklungsprozess von Satellitensystemen zu generieren, welche die einwandfreie Funktionalität von Satellitensystemen über ihre angedachte Missionsdauer hinweg gewährleisten und damit eine Reduktion kostenintensiver On-Ground-Tests ermöglichen sollen. Die Arbeiten umfassen dabei eine ausführliche Literaturrecherche auf dem Gebiet der Zuverlässigkeitsanalyse und den Anforderungen von Satellitenmissionen, die Entwicklung und Adaption spezifischer Methoden zur Zuverlässigkeitsvorhersage und Optimierung von Satellitensystemen sowie die anschließende Implementierung der entwickelten Methoden in das Software-Tool SyRelAn der SAREL Consult GmbH. Mit diesen Schritten soll das Projekt aktiv zur nachhaltigen Stärkung der deutschen Raumfahrtindustrie im internationalen Wettbewerb beitragen.

Link zur Projektseite: https://www.space-systems.eu/index.php/de/68-tu-bs-de-de/forschung/projekte/139-mirel