NASA gibt Swift auf, Starling gelingt eine Premiere: zwei Lehren zur Autonomie im Weltraum

Eine Mission bewies eine neue Art der Navigation. Die andere konnte ein Teleskop nicht retten. Beide landeten innerhalb eines Monats auf dem Schreibtisch der NASA.

Am 17. August gab die NASA bekannt, dass ihre Starling-Mission mit einem neuen System die Position eines Satelliten im Orbit bestimmt hatte. Statt auf ein Navigationsnetz griff die Sonde auf andere Objekte im Weltraum als Referenz zurück. Die Technologiedemonstration FALCON ist ein gemeinsames Experiment von NASA und dem Stanford-Ableger EraDrive. Sie glich Objekte, die Starlings Kameras sahen, mit einem öffentlichen Katalog von rund 20.000 Weltraumobjekten ab, den das US-Kriegsministerium führt. Laut NASA nutzte die Sonde diese verifizierten Objekte anschließend als Referenzpunkte, um ihren eigenen Orbit zu berechnen. Innerhalb von drei Tagen verfeinerte FALCON die bekannten Bahnen von mehr als 200 Objekten, ohne dass der Boden eingreifen musste.

Zwei Tage später trübte sich das Bild. Scientific American berichtete, dass das Neil Gehrels Swift Observatory der NASA noch in diesem Jahr in die Erdatmosphäre eintreten und verglühen wird. Die 2004 gestartete Sonde zur Untersuchung von Gammastrahlenausbrüchen sollte gerettet werden, doch der Versuch scheiterte, bevor er richtig begonnen hatte.

Ein Teleskop ohne Triebwerke

Swift hat keine eigenen Triebwerke und kann seine Umlaufbahn deshalb nicht anheben. Während einer Phase intensiver Sonnenaktivität, die 2024 einsetzte, verlor das Observatorium schnell an Höhe. Ars Technica erklärt den Mechanismus: Erhöhte Sonnenaktivität erwärmt die Erdatmosphäre. Der Luftwiderstand auf Satelliten im niedrigen Erdorbit wächst, der Bahnverfall beschleunigt sich.

Im Jahr 2025 vergab die NASA einen Vertrag über 30 Millionen Dollar an Katalyst Space Technologies, ein Unternehmen aus Arizona. Katalyst sollte eine Rettungssonde namens LINK bauen. Der Plan sah laut Ars Technica vor, dass LINK zu Swift fliegt, sie mit drei Roboterarmen einfängt und sie hoch genug anhebt, um dem Wiedereintritt zu entgehen. Die NASA gab Katalyst neun Monate, um einen Satelliten dieser Art zu entwerfen, zu bauen und zu starten. Üblicherweise dauert das mehrere Jahre.

LINK startete am 3. Juli auf einer Pegasus-XL-Rakete von Northrop Grumman. Laut NBC News nahmen die Missionsverantwortlichen nach dem Start Kontakt auf. Weniger als zwei Wochen später meldeten die Teams Probleme mit der Ausrichtung der Sonde. In einem Blogbeitrag vom 15. Juli erklärte die NASA, Katalyst-Ingenieure hätten frühe Probleme mit Kommunikation und Lageregelung behoben. Die Software-Patches scheinen gescheitert zu sein. Am 28. Juli teilte die NASA mit, die Lageregelungssysteme von LINK hätten versagt. Die Sonde rotierte, die Kommunikation wurde sporadisch.

Ars Technica berichtete, dass zwei der drei Reaktionsräder des Satelliten nicht mehr arbeiteten und dass auch die Kaltgastriebwerke für die feinere Ausrichtung Probleme hatten. Damit blieben drei Plasma-Triebwerke mit geringem Schub als einziges Mittel, um die Kontrolle über eine Sonde zurückzugewinnen, die sich mit fast 5 Meilen pro Sekunde bewegt. Laut NASA rotierte LINK mit etwa 9 Grad pro Sekunde. Die Triebwerke verlangsamten die Rotation in diesem Monat, doch die zugrunde liegenden Probleme der Lageregelung blieben bestehen. Am Mittwoch gaben NASA und Katalyst bekannt, dass sie die Rettung aufgeben.

„Das ist nicht das Ergebnis, auf das wir hingearbeitet haben, aber es ändert nichts daran, warum dieser Versuch es wert war“, sagte NASA-Administrator Jared Isaacman in einer Erklärung. „Wir werden alles lernen, was wir aus LINKs Annäherungsversuch lernen können, und diese Lehren bei den folgenden Missionen anwenden.“

Katalyst-CEO Ghonhee Lee erklärte, das Unternehmen habe eine „risikoreiche Aufgabe mit hohem Gewinnpotenzial“ übernommen und sei stolz auf die erreichten Meilensteine. „Wir haben bereits sehr viel gelernt, und nun besteht unsere Aufgabe darin, diese Lehren in etwas Dauerhaftes zu verwandeln“, sagte Lee. Er beschrieb einen Plan, „ein wiederholbares Handbuch für künftige Annäherungs- und Näherungsoperationen und die Wartung von Satelliten“ zu erstellen.

Was Starling tatsächlich gezeigt hat

Der Kontrast zu Starling ist scharf. Die FALCON-Nutzlast von Starling brauchte keine neue Hardware. Sie verwendete die Sternsensorkameras der Sonde weiter, Standardinstrumente, die helle Objekte erkennen, um die Ausrichtung eines Raumfahrzeugs zu bestimmen. Dazu kamen die Flugsoftware Era-Core von EraDrive und ein Bordspeicher bekannter Satelliten.

„FALCON ist ein weiterer Erfolg für die Starling-Demonstrationsmission“, sagte Roger Hunter, Programmmanager für das Programm für kleine Raumfahrzeuge und verteilte Systeme der NASA am Ames Research Center, in der Ankündigung der Behörde. „Die Ergebnisse von FALCON können weitreichende Folgen für die Überwachung des Weltraumverkehrs im Orbit, die Vermeidung von Kollisionen und alternative Navigation haben.“

Laut NASA ist die Selbstbestimmung der Umlaufbahn eine Premiere für eine Sonde, die optische Kameras nutzt, um sich anhand der relativen Position zu anderen Objekten zu orientieren. In separaten Experimenten lieferte die Fähigkeit zur Aktualisierung des Katalogs an Bord von Starling bessere Vorhersagen der Objektpositionen als die Bodenstationen.

Die traditionelle Satellitennavigation hängt von GPS-Signalen ab, die im Mond- oder Tiefraum unzuverlässig oder nicht verfügbar sind. Die NASA beschreibt FALCON als Grundlage für Mond-Satellitenschwärme, verteilte Wissenschaftsmissionen und die bemannte Erforschung. Später in diesem Jahr wird Starling, gestartet 2023, das Experiment erweitern. Der Schwarm aus vier Raumfahrzeugen soll dann Tracking-Daten teilen und Positionen gemeinsam verfeinern.

Die beiden Fälle sind keine saubere Moralgeschichte über alte und neue Ansätze. Das Scheitern von LINK war mechanisch: Reaktionsräder, Triebwerke, Lageregelung. Der Erfolg von FALCON war rechnerisch. Beide aber verweisen auf denselben Druck, nämlich die Kosten der Abhängigkeit von Bodennetzen und menschlichen Operatoren für Entscheidungen, die Raumfahrzeuge zunehmend selbst treffen könnten.

Der Verlust von Swift macht den Einsatz konkret. Astronomen sind weiterhin auf die Kombination des Observatoriums aus Instrumenten für mehrere Wellenlängen und seine wendige Ausrichtung angewiesen, um Gammastrahlenausbrüche zu lokalisieren, damit andere Teleskope nachbeobachten können. „Wir hatten alle auf mehr Wissenschaft von Swift gehofft“, sagte Shawn Domagal-Goldman, Direktor der Astrophysikabteilung der NASA, in einer Erklärung. „Aber wir wussten, dass die Erkenntnisse dieser Mission in jedem Fall wertvoll sein würden.“

Katalyst gibt LINK nicht auf. Die Sonde ist noch aktiv, und das Unternehmen will versuchen, sich Swift zu nähern und sie zu treffen, um die Technologie der Nahbereichsnavigation zu demonstrieren. Die Astrophysikabteilung der NASA nannte die Mission „einen ersten Versuch dieser Art, entwickelt in einem beispiellosen Zeitrahmen, den die Aktivität der Sonne vorgegeben hat“.

Dieser Zeitrahmen ist der Teil, den es zu beobachten gilt. Die NASA drückte Jahre der Entwicklung in neun Monate und nahm dafür technisches Risiko in Kauf. Ob die Behörde diesen Tausch wiederholt und was sie beim nächsten Mal ändert, wird mehr zählen als der Verlust eines 22 Jahre alten Teleskops.