Fast fünfzehn Jahre nach dem Start des SwissCube CubeSat ist ein weiteres Stück EPFL-Maschinerie ins All geflogen: ein Bordcomputer namens Bunny, der vom studentischen EPFL Spacecraft-Team, das die CHESS-Mission leitet, gebaut und entwickelt wurde. Ziel dieser CHESS-Mission ist es, bis 2026 zwei CubeSats, Miniatursatelliten in Würfeln von 10x10x30 cm, zu bauen und zu starten.

Bunny ist eine 0,8 kg schwere Nutzlast (1 Unit), die als Hosted Payload auf dem D-Orbit-Satelliten fliegt. Dieser wurde zusammen mit mehreren anderen Starlink-Satelliten im Rahmen eines Rideshare-Startprogramms gestartet. Die spezielle Umlaufbahn, in die der D-Orbit ION-Satellit geflogen ist, befindet sich im LEO, in einem Orbit mit hoher Inklination, der nicht sehr typisch oder häufig genutzt wird, aber für diesen Testlauf gut geeignet ist.

Angebot veränderte Strategie

Ursprünglich hatte sich die Verantwortlichen des Teams ausschliesslich auf den zukünftigen Start der CHESS-Mission im 2026 konzentriert. Dann machte ihnen das italienische Luft- und Raumfahrtunternehmen D-Orbit im April 2022 das Angebot, den Computer im Januar 2023 auf einer experimentellen Mission in einem ION-Satellitenträger, dem orbitalen Transferfahrzeug von D-Orbit, zu fliegen. «Dies war der Auslöser dafür, unsere Strategie zu überdenken», sagt Robin Bonny, Vice President of Electronics des EPFL Spacecraft Teams. «Zu diesem Zeitpunkt wussten wir nicht wirklich, wie wir diesen Prozess angehen sollten, da wir in der Mission noch nicht so weit fortgeschritten waren. Aber wir hatten immerhin den Bordcomputer, das einzige System, das damals vollständig von EPFL-Studenten entwickelt wurde. Also dachten wir uns, wir nehmen das Design, das wir jetzt haben, und bringen es so schnell wie möglich zum Fliegen.»

Ein straffer Zeitplan

Nachdem D-Orbit dem Spacecraft-Team im April 2022 die Gelegenheit angeboten hatte, blieben gut zwei Monate Zeit, den gesamten Bordcomputer zu überarbeiten, um genügend Zeit zu haben, ihn zu testen und ihn bis September 2022 zur Integration in das Raumfahrzeug zu bringen.

Testen und robuste Software entwickeln

Den ganzen Sommer über führte das Team umfassende Tests durch. Die Studierenden mussten das Verhalten von Bunny im Vakuum und in verschiedenen Temperaturbereichen testen, was sie an der EPFL in Zusammenarbeit mitheSpace and Space Innovation in ihrer Vakuumkammer tun konnten. Um zu zeigen, dass Bunny den Start mit allen Begleitumständen wie Beschleunigung und Vibrationen überstehen würde, brachte das Team den Computer in die Einrichtungen der Universität Bern, wo sie die Struktur der Nutzlast schütteln und sicherstellen konnten, dass sich nichts löst. Neben dem Testen der Hardware mussten sie auch eine robuste und fehlerfreie Software entwickeln, die keinen Rahmen hat.

Weltraumflug vorbereiten

Im September reisten die Studierenden zu den Einrichtungen von D-Orbit in Italien, um ihre Hardware zu integrieren und sie mit dem System von D-Orbit zu testen. Dabei lernten sie auch die bürokratischen Aspekte eines Weltraumfluges kennen, indem sie alle erforderlichen Unterlagen ausfüllten und einreichten.

Wertvolle Erfahrung

Die zukünftigen CHESS CubeSats werden wissenschaftliche Forschung betreiben, wie zum Beispiel die Messung der chemischen Zusammensetzung der Erdatmosphäre. Dies ist jedoch ein langfristiges Projekt. Das Team arbeitet bereits seit fast vier Jahren daran, und einige der Studenten, die daran mitgearbeitet haben oder derzeit daran arbeiten, werden den Start der beiden CubeSats nicht mehr erleben. In der Zwischenzeit wurde das Bunny-Projekt in nur ein paar Monaten durchgeführt, so dass eine Gruppe von mehr als einem Dutzend Studenten und Studentinnen es von Anfang bis Ende begleiten und die reale Erfahrung machen konnte, etwas zu bauen und zu qualifizieren, das in den Weltraum geschickt werden soll. «Die Integration der Software mit dem Bunny auf dem ION war die stressigste Aufgabe, die ich in meinem akademischen Leben zu bewältigen hatte», sagt Silveira Francolino. «Die Folgen von Fehlern wären für die Mission katastrophal gewesen, daher gab es keinen Spielraum für Abweichungen. Aber trotz des Drucks war es eine grossartige Erfahrung, und ich würde sie jedem empfehlen, der sich für Technik interessiert.»

Hoffnung auf ähnliche Projekte

Das Spacecraft-Team der EPFL hofft, in Zukunft jedes Jahr ein ähnliches Projekt wie Bunny durchführen zu können, so dass alle studentischen Mitglieder diesen Prozess der Entwicklung und Qualifizierung eines Subsystems für den Weltraum innerhalb eines Jahres durchlaufen können.

Bunnys Zukunft bei CHESS

In einigen Jahren wird ein ähnlicher Computer im Rahmen des CHESS-Projekts des EPFL Spacecraft Teams integriert werden, um zwei 3U CubeSats (je 10x10x30cm) zu bauen und in den Low Earth Orbit (LEO) zu bringen, die Umlaufbahn zwischen der Erde und 1000 km Höhe. Bunny soll der Flugcomputer des CHESS-CubeSat sein, der für die Steuerung und den Betrieb des Satelliten verantwortlich ist. Bei dieser aktuellen Mission in der D-Umlaufbahn gaukelt das Raumfahrtteam Bunny im Wesentlichen vor, dass er sich in einem CubeSat befindet und Befehle ausführt. Jeder Fehler in dieser Mission wird sich also nicht auf den D-Orbit-Satelliten auswirken und dient als Feedback zur Verbesserung des Computerdesigns.

Wird deorbitiert

Die Bunny-Mission ist auch speziell auf Nachhaltigkeit ausgelegt, da der ION-Satellit über aktive Deorbitierungsfunktionen verfügt, die es ihm ermöglichen, seine Höhe zu verringern und die Umlaufbahn nach Abschluss der Mission zu verlassen. Ausserdem ist der Satellit mit einem von der deutschen Firma HPS entwickelten Schleppsegel ausgestattet. Diese Technologie stellt sicher, dass der Satellit nicht zu Weltraummüll wird und andere Raumfahrzeuge gefährdet. Dies entspricht der Strategie der EPFL, die Nachhaltigkeit im Weltraum zu fördern.

CHESS besteht aus zwei CubeSats

Während der SwissCube von 2009 ein einzelner CubeSat war, wird CHESS aus zwei CubeSats bestehen, die jeweils dreimal so gross sind wie der SwissCube, und hochwertige wissenschaftliche Instrumente zu Forschungszwecken ins All tragen. Der regelmässige Start ihrer Technologie auf gehosteten Nutzlasten entschärft das endgültige Projekt, so dass die CHESS-Mission mit flugerprobten Komponenten starten wird. Dies ist von entscheidender Bedeutung, da sie wissenschaftliche Nutzlasten tragen wird, die über zwei Millionen Franken kosten.

Mission gestartet

Der Moment, als die Mission am 31. Januar am Space Launch Complex 4 East (SLC-4E) am Vandenberg Space Force Base in California gestartet wurde, dürfte den Mitgliedern des Spacecraft-Teams noch lange in Erinnerung bleiben. Dessen Präsident Aziz Belkhiria bringt es auf den Punkt: «Für viele war dies nur ein weiterer Starlink-Start. Für uns war es die Rückkehr der EPFL ins All. Vor ein paar Monaten hielten wir Bunny in den Händen, und jetzt ist es im Orbit.»