Ultima Thule, das Public Space Telescope und guten Rutsch

Die Spannung steigt: die NASA feiert den Jahresbeginn mit einem absoluten Highlight: Dem Vorbeiflug der Sonde New Horizons am Kuiper-Belt-Object (KBO) 486958/2014 MU69 im Abstand von nur 3500 km am 1.1.2019 um 6:33 MEZ. Information dazu, wann und wie Sie das Ereignis verfolgen können, finden Sie hier. Ersparen Sie doch lieber sich und allen anderen die Feuerwerkerei und verfolgen Sie dafür lieber dieses denkwürdige Ereignis live. Egal, wieviel Mühe Sie sich geben, gegen so einen Knaller werden Sie niemals anstinken können.

So, und jetzt noch ein paar Worte zu einem Thema, das ich zeitweise etwas aus dem Sichtfeld verloren hatte. Es liegt mir aber nach wie vor sehr am Herzen, obwohl es dieses Jahr einen Rückschlag hinnehmen musste. Am 28. Oktober 2012 berichtete der damals noch in den Scilogs bloggende Jan Hattenbach von einem Vortrag bei der BoHeTa, in dem ein Weltraumteleskop für Amateurastronomen angekündigt wurde.

Die Diskussion nach der Präsentation des Projekts 2012

Im Anschluss an den Blog-Artikel entbrannte eine Diskussion, an der auch ich mich beteiligte. Die Idee eines öffentlichen Weltraumteleskops finde ich generell gut. Ich habe auch keine generellen Zweifel an der Realisierbarkeit eines solchen Projekts. Nur meinte ich damals, und meine ich auch heute noch, ein solches Projekt wird nur durchführbar sein, wenn es in Aufwand und Kosten um mindestens eine Größenordnung unter selbst einem kleinen Weltraumteleskop rangiert, das von einer Raumfahrtagentur als Instrument für die wissenschaftliche Forschung gebaut und betrieben würde. Das bedeutet allerdings zwangsläufig, dass erhebliche Abstriche im technischen Anspruch gemacht werden müssen.

Wenn das Teleskop dann allerdings wirklich primär der weltweiten Amateurastronomen-Community vorbehalten sein soll, wären diese Abstriche absolut hinnehmbar. Die Anforderungen (“Requirements” im Ingenieurssprech) müssen diese Abstriche wiederspiegeln. Mit den Mitteln der Community wäre ein solches Projekt finanziell zu heben, wenn so viele Komponenten wie möglich von der Stange kommen. Dann bleibt auch das Risiko überschaubar, aufgrund von unvorhergesehenen technischen Schwierigkeiten in der Entwicklung Schiffbruch zu erleiden.

An der Stelle sah ich allerdings schon im Jahr 2012 ein Problem: Jan Hattenbach zitierte den Vortragenden Heiko Wilkens mit mehreren Zahlen. Zum einen wurden die geschätzten Projektkosten mit 80-130 Millionen beziffert, was mir auf Anhieb unrealistisch hoch erschien. Unrealistisch nicht etwa deswegen, weil es ausgeschlossen wäre, eine solche Summe zu verbraten, die ja nicht nur die Entwicklung und den Bau des Satelliten, sondern auch den Start und den Betrieb über mehrere Jahre hinweg beinhaltet. Solche Zahlen liegen eher im unteren Bereich dessen, was anfällt, wenn eine Raumfahrtagentur verantwortlich zeichnet. Eine Raumfahrtagentur kriegt aber solche Summen auch nur, wenn ihr die staatlichen Geldgeber eine erfolgreiche Projektabwicklung zutrauen. Kein Finanzier würde einem Newcomer so viel Geld anvertrauen, wenn der nur eine Idee vorweisen kann, aber keine konkrete, relevante Erfahrung.

Ich hielt aber nicht nur die Summe für zu hoch, es fiel mir auch schwer, nachzuvollziehen, wieso die Sache denn überhaupt in diesem Kostenrahmen angesiedelt sein sollte. Meine Vorgehensweise wäre Top-Down: Eine große Frage ist ja erst einmal, wie man die Fuhre in die Erdumlaufbahn bringt, denn ein Weltraumteleskop nützt auf der Erdoberfläche nichts. Es gibt unterschiedliche Möglichkeiten, kostensparend die Erdumlaufnahn zu erreichen. Die billigste Option wäre der kostenlose Start als Zusatznutzlast gemeinsam mit einer Hauptnutzlast, die die Kapazität der Rakete nicht ausnutzt, so wie der ASAP5-Adapter auf der Ariane, wobei dieser allerdings meines Wissens aktuell nicht angeboten wird.

Nicht kostenlos, aber doch auch für ein kleines Projekt tragbar, sind Dienstleistungen der US-Firma “Spaceflight”, die gegen Gebühr Starts als Zusatznutzlast oder als Bestandteil einer großen Anzahl von kleinen Nutzlasten wie unlängst beim Start des europäischen Studentensatelliten ESEO vermittelt. Die Rakete kann eine europäische VEGA, eine russische Soyuz, eine amerianische Falcon 9 oder eine indische PSLV sein. Die Startkosten hängen von der Satellitenmasse ab, wobei es Beschränkungen der Abmessungen gibt. Nicht immer kann man sich die Bahnparameter frei aussuchen. Und dann gibt es auch zunehmend Konkurrenz bei den kleinen Startvehikeln wie der Electron, oder der LauncherOne von Virgin Galactic. Anbieter von kleinen, ausgemusterten militärischen Raketen wie der Minotaur gibt es auch noch.

Wenn man eine Vorstellung hat, welche Größenklassen man mit dem Weltraumteleskop anvisiert, kennt man auch die zu erwartenden Kosten. Diese stellen einen großen Batzen aus den Missionskosten dar. Zusätzlich kann man vom vorgesehenen Startanbieter die Einschränkungen der Abmessungen erfahren – eine wichtige Randbedingung für den Bau des Satelliten.

Der Satellit selbst sollte auf einem kommerziell angebotenen kleinen Bus (=das gesamte Satellitensystem ohne die Nutzlast) aufsetzen. Ich habe damals in der Diskussion die Proteus-Plattform angesprochen, die hier möglicherweise infrage käme, aber vielleicht auch schon wieder etwas zu groß ist. Es gibt diverse kleinere Alternativen wie den TET von KayserThrede oder die wie Proteus franzöische Plattform Myriade. Die Liste erhebt keinen Anspruch auf Vollständigkeit; es musste bei allen Herstellern nachgefragt werden. Was die Hersteller neben den Kosten mitteilen können, sind die technischen Eckdaten und Randbedingunen, beispielsweise die Ausrichtgenauigkeit – sicher ein wesentliches Kriterium für ein Teleskop.

Wenn man erst einmal eine Vorstellung hat, wie groß und schwer Satellit und Nutzlast (in diesem Fall Teleskop und Kamera) werden dürfen, und wie exakt und stabil das Teleskop in der Umlaufbahn ausgerichtet und gehalten werden kann, dann kann man sich überlegen, welche Brennweite und Apertur das Teleskop haben darf, welche Nutzerkreise damit angesprochen werden sollen. daraus ergibt sich das Businessmodell, denn irgendjemand muss bereit sein, für die angebotene Dienstleistung Geld zu bezahlen.

Ich denke, hier ließe sich auf der Basis existierender Technik schon eine ganze Menge reißen, wobei der Kostenrahmen weit unterhalb von 80 Millionen liegen dürfte. Auch wenn man berücksichtigt, dass die Missionskosten mehr umfassen als nur die Punkte Start, Satellitenbus und Nutzlast. Da gibt es auch noch das Bodensegment, also Kontrollzentrum, Bodenstationen, Datenleitungen -das kostet alles Geld, aber auch hier ist ein “Design to Cost” durchaus eine Option, wenn man bereit ist, gewisse Einschränkungen hinzunehmen. Klar ist allerdings, dass ein Teleskop in erster Linie Bildmaterial produziert, sodass von einem eher hohen Datenvolumen zu rechnen ist, was entweder viele kleine oder wenige große Bodenstationen erfordert.

In der Diskussion damals wurde ein zu beobachtender Wellenlängenbereich von 100 bis 1400 nm genannt – was also neben dem sichtbaren Licht auch den UV-Bereich und das nahe Infrarot komplett abdeckt. Zudem wurde in der damaligen Präsentation auf der BoHeTa eine geforderte Ausrichtgenauigkeit von 0.15 Bogensekunden genannt, wobei ich nicht weiß, ob damit 1 Sigma oder 3 Sigma gemeint waren und ob es sich um die Genauigkeit der Ansteuerung einer Zielrichtung oder um die zulässigen Fehler während der Aufnahme (für welche Dauer?) handelt. Wie auch immer, beides dürfte erheblich jenseits der Erfordernisse von Amateurastronomen liegen. Die genannte Ausrichtgenauigkeit erscheint mir ziemlich happig; sie übersteigt auf jeden Fall um Größenordnungen die Fähigkeiten existierender Kleinplattformen.

Ich meine, solche Anforderungen sollten sehr kritisch hinterfragt werden. Wenn man gleich so einschenkt, positioniert man das eigene Projekt von vorneherein in einem Bereich, der schwierig – auf jeden Fall nicht kostengünstig – erfüllbar ist. Mag ja sein, dass man das will – aber ist dann die Bezeichnung “Public Space Telescope” noch angemessen oder wird man dann nicht auch bei den Nutzergebühren in Regionen landen, für die der zu erwartende Kundenkreis sehr überschaubar ist?

Ebenfalls erwähnt wurde in der Diskussion, allerdings ohne Quellenangabe, dass das Projekt rein privat finanziert werden sollte, ohne öffentliche Mittel in Anspruch zu nehmen.

Der aktuelle Stand

Nun sind wir 6 Jahre weiter. Im März 2014 wurde eine Firma namens Astrofactum GmbH mit Sitz in München gegründet. Geschäftsführer war der Vortragende auf der BoHeTa 2012, Heiko Wilkens. Die Firma wurde im März 2018 liquidiert, was das vorläufige Ende für das Public Space Telescope bedeutet. Ich habe über die Jahre hinweg die Webseite der Firma und des Public Space Telescope wiederholt besucht, muss aber Jan Hattenbachs Einschätzung in seinem Blog-Artikel vom November 2018 zustimmen, dass dort weniger von technischen Fortschritten oder aktiellen Eckdaten des Projekts die Rede war, sondern primär von der Finanzierung und von Projektpartnern.

Falls es wirklich die Absicht zur rein provaten Finanzierung gab, so hat die Firma Astrofaktum von dieser Zielsetzung offenbar Abstand genommen. Zumindest eine Vorstudie wurde von der EU mit 50,000€ gefördert. Große Sprünge kann man mit einer solchen Summe nicht machen. Vielleicht eine Machbarkeitsstudie, aber keine Phase A unter Industriebeteiligung.

In einem Artikel in Sterne und Weltraum aus dem Jahr 2015 wird ein beobachteter Wellenlängenbereich von immer noch 200-1200 nm genannt – enger als noch im Jahr 2012 postuliert, aber immer noch weit in den UV und NIR-Bereich ragend. Erstaunlich ist die vom Unternehmen damals bereitgestellte künsterische Darstellung des geplanten Satelliten – offenbar ein Klon des Hubble Space Telescope und damit sehr wahrscheinlich vollkommen fernab von dem, was man bestenfalls hätte realisieren können. Das Bild fand sich auch später noch auf der Webseite des Public Space Telescope – ein Indiz dafür, dass bei der Konkretisierung des Entwurfs nicht wirklich Fortschritte gemacht worden waren.

Interessant ist diese Pressemitteilung aus dem März 2017 (der März ist offenbar ein Schicksalsmonat für Astrofactum), in dem die Beteiligung der Firma OHB Venture Capital an Astrofactum bekanntgegeben wird. Zitat:

[…] Mit dem Ziel, einer breiten Nutzergruppe Zugang zu astronomischen Anwendungen aus dem Weltraum zu ermöglichen, wurde astrofactum 2014 gegründet. Dafür wird das Unternehmen zunächst freie terrestrische und satellitengebundene Beobachtungskapazitäten bündeln. Als nächster Schritt soll das Weltraumteleskop-Projekt „Public Telescope“ eingeleitet werden.[….]

Demnach war also offenbar schon zu diesem Zeitpunkt die Entwicklung des Public Space Telescope gar nicht mehr vorrangig verfolgt worden, was natürlich erklärt, warum es schwierig war, Informationen zum Projektfortschitt am Public Space Telescope zu finden.

Ich vermute, am Ende war das eingebrachte Geld alle und neue Investoren konnten nicht gefunden werden. Das kann einem Start-Up natürlich leicht passieren.

Wie könnte man so etwas angehen?

Ich habe oben bereits umrissen, wie ich mir die technische Vorgehensweise zur Realisierung eines öffentlichen Weltraumteleskops für Astronomen vorstellen könnte. Zusätzlich zum Satellliten und  Start ist aber die Projektführerschaft und der Aufbau des Bodensegments zu klären. Meine Idee wäre, dies im universitären Umfeld aufzuhängen, entweder in der Verantwortung einer einzelnen Universität oder durch Bildung eines Verbunds von interessierten akademischen Einrichtungen. Dies würde die Mitarbeit einer große Zahl von Studierenden gestatten, was die Kosten reduzieren würde, aber auch als Bildungsprojekt gestaltet werden könnte.

Bei einem solchen Projekt steckt der Anspruch ja nicht so sehr im Bildmaterial. Gerade da macht man Abstriche und favorisiert “pretty pictures” gegenüber Material von der Qualität, wie esvon Wissenschaftlern gebraucht wird. Diese klare Schnitt fehlte beim Projekt des Public Space Telescope. Man sollte das Projekt als Bildungsinitiative ansehen. Die Planung und Realisierung des Gesamtprojekts, die Auslegung und der Betrieb des Datennetzwerks, die Sammlung von Nutzeranfragen und die Erstellung eines Beobachtungsplans – all das sind Bereiche, in denen Studenten wertvolle konkrete Erfahrungen sammeln könnten. Ich hoffe, dass das Projekt mit einer geänderten Zielsetzung, die eher akademisch als kommerziell ausgerichtet ist, neu angegangen werden kann.

 

 

Ich bin Luft- und Raumfahrtingenieur und arbeite bei einer Raumfahrtagentur als Missionsanalytiker. Alle in meinen Artikeln geäußerten sind aber meine eigenen und geben nicht notwendigerweise die Sichtweise meines Arbeitgebers wieder.

Kommentare Schreibe einen Kommentar

  1. Die Strategie – zumindest in-kind unterstützt von OHB – war zuletzt gewesen, ein generelles Portal für benutzerfreundliches Remote-Observing mit (kommerziellen) Teleskopen auf der Erde aufzubauen, um das Produkt “mein Astrobild” in den Markt zu pushen, mit dem eigentlichen Weltraumteleskop als fernerem zweitem Schritt. Und dann war überraschend die erwartete Unterstützung der öffentlichen Hand ausgeblieben (wo es m.E. zu guten Synergieeffekten mit der Profi-Astronomie gekommen wäre, Stichwort Virtual Observatory), und das Projekt wurde abrupt eingestellt. So wie mindestens drei ähnliche zuvor, das Amateur Space Telescope aus den 1980-er Jahren, dann ein AT für die ISS und schließlich ein Satellitchen von Planetary Resources. Ob es nun vielleicht http://www.spacefab.us schafft …?

    • Ich sehe da eher wenig Ähnlichkeit, denn bei den anderen Projekten ging es dediziert um den Bau und Betrieb eines eigenen im Weltraum positionierten Teleskops.

      Die Firma Spacefab geht einen anderen Weg. Das ist halt ein rein kommerzielles Unterfangen, kein Projekt, dass aus der Amateurcommunity erwächst und dort verankert ist. Es wird nicht ganz so einfach sein, wie hier beschrieben, aber es gibt da offenbar ein Business-Modell, das durchaus funktionieren könnte. Es scheint sich bei Spacefab um eine sehr kleine Firma zu handeln, aber immerhin haben die schon einen Entwurf ihrer Weltraumhardware auf Basis eines 12U Cubesats, der mir realistischer erscheint als der Hubble-Space-Telescope-Clone, mit dem Astrofactum sich präsentierte.

  2. Wie könnte man so etwas angehen? (ein public Weltraumteleskop für Amateure)
    Mein Vorschlag geht in Richtung Crowd (financing,-sourcing), Modularität und Erweiterbarkeit

    Finanzierung, Design, Testing
    Finanziert mit CrowdFunding und finanziert und realisiert mit CrowdSourcing, (wobei ich mit CrowdSourcing in Anlehnung an Wikipedia “auch das Sammeln von Ideen und
    Rückmeldungen von außerhalb” meine und auch das DesignTesting beispielsweise von öffentlich zugänglichen Computermodellen des Teleskops).

    Teleskopaufbau
    Modulares, erweiterbares Teleskop, das sich aus andockbaren Kleinspiegeln zusammensetzt und jederzeit erweiterbar ist. Die Grundidee würde etwa dem NIAC-Vorschlag Modular Active Self-Assembling Space Telescope Swarms entsprechen, wobei aber die Einzelspiegel nicht wie im NIAC/NASA-Projekt denjenigen des JWST entsprechen, sondern sehr viel einfacher und kleiner angelegt sind

    Motivation: Ein öffentliches Amateuerteleskop sollte möglichst viele ambitionierte Amateuerastronomen miteinbeziehen, sich durch diese finanzieren lassen und es sollte ein “ewiges” Projekt sein, das ständig ausgebaut werden kann. Nicht die optischen und aufnahmetechnische Qualität stände als Ziel im Vordergrund, sondern die Idee, dass alle etwas beitragen können und dass das Teleskop ständig erweiterbar bleibt.

    • Würde man das Projekt mit einer solchen Komplexität beladen, wie Sie sie beschreiben, dann könnte man sich sicher sein, dass der Projektumfang, das Risiko und der Aufwand, und damit die Kosten jeden Rahmen sprengen werden.

  3. Nur 3500 km Abstand! Das ist sehr, sehr nah und man darf sich auf sehr detailreiche Aufnahmen freuen. Ich bin auf jeden Fall gespannt.

  4. Die Idee, viel mit Universitäten zusammenzuarbeiten finde ich sehr gut! Ich bin generell immer verwundert, wie wenig Universitäten in den Bau von Hardware bei Wissenschaftsmissionen eingebunden sind. Klar, einige Dinge können nur von spezialisierten Firmen hergestellt werden aber oft wären auch Institute dazu in der Lage. Man muss sich nur mal anschauen, was beispielsweise beim LHC und den zugehörigen Detektoren alles von Doktoranden entwickelt wird und wie zuverlässig das funktioniert.

    • Die Aufgabe der ESA, die ihr von der Politik vorgeschrieben wurde, ist nun einmal die Förderung der europäischen Industrie.

      Eine von der ESA realisierte Satellitenmission umfasst immer die Entwicklung, den Bau und den Betrieb des Raumfahrzeugs selbst und dann die Entwicklung, den Bau und den Betrieb der wissenschaftlichen Experimente.

      Die ESA darf nur Entwicklung, Bau und Betrieb des Raumfahrzeugs finanzieren und managen. Die Entwicklung und der Bau der Instrumente obliegt externen Instituten und wird von denen finanziert. Diese Institute stellen selbständig Konsortien zusammen, zu denen auch Universitäten gehören.

      Übrigens ergibt sich aus dieser Arbeitsteilung, die schon im Mandat der ESA festgelegt ist, dass die ESA keinerlei Rechte an den wissenschaftlichen Daten besitzt, die mit den Instrumenten gewonnen werden, also beispielsweise auch nicht an den Bilddaten. Das ist beispielsweise bei der NASA anders – dort werden die Missionen als Gesamtheit von der NASA finanziert und die NASA als Geldgeber hat eine ganze Menge zu sagen, wenn es um den Umgang mit Bildmaterial und anderen Daten geht.

      Ich erkläre diesen Umstand hier in regelmäßigen Abständen, aber ich denke langsam, ich könnte mir die Mühe auch sparen, denn trotzdem publizieren mit schöner Regelmäßigkeit Leute, die es eigentlich langsam mal kapiert haben müssten, solche Artikel wie diesen, in denen die Fake News verbreitet wird, wie die, dass die “ESA auf Daten sitzt”.

  5. Ein anderes interessantes und vielversprechendes Satellitenprojekt von OHB, das zumindest teilweise als Teleskop mit Amateurbeteiligung und Bildungsanspruch (Schulbeteiligung) verkauft wurde ist der Max Valier Satellit mit Miniaturröntgenteleskop, verlief aber leider bisher in der schlussendlichen Umsetzung sehr enttäuschend. Meines Wissens ist es bis heute unbekannt ob der Satellit jemals richtig funktioniert hat.

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