Schweizer Technologie soll Satelliten beim Start schützen

Beim Raketenstart sind Satelliten Vibrationen ausgesetzt, die ihre Instrumente beschädigen können. Schweizer Forschende haben an der Entwicklung eines neuen Adapters mitgewirkt, der diese Belastung auffangen soll, bevor sie die Nutzlast eines Raumfahrzeugs erreicht.

An dem Projekt beteiligt sind die Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt Empa und das Schweizer Raumfahrtunternehmen Beyond Gravity. Der neu konzipierte Nutzlastadapter befindet sich zwischen einem Satelliten und seiner Trägerrakete. Er soll empfindliche Elektronik und Messinstrumente während der besonders anspruchsvollen Phasen des Aufstiegs schützen.

Die Technologie ist wichtig, weil Instrumente, die ins All geschickt werden, immer schwächere Signale erfassen, kleinste Veränderungen messen und mit hoher Präzision arbeiten sollen. Diese Empfindlichkeit kann sie zugleich anfällig für mechanische Stösse machen. Vibrationen beim Start, auch solche im Zusammenhang mit der Trennung von Raketenstufen, können die Ausrüstung gefährden, bevor ein Satellit seine Mission beginnt.

Empa berichtete am 22. September 2026 über die Entwicklung. Bislang wurde das Funktionsprinzip des Adapters in Simulationen und Prototypentests nachgewiesen. Er ist noch nicht mit einer Rakete geflogen, und die Konstruktion muss weiter optimiert werden. Beyond Gravity hat für die Erfindung eine Patentanmeldung eingereicht.

Der Adapter verändert, wie sich die Energie des Starts durch die Struktur bewegt. Anstatt Längsvibrationen direkt an die Nutzlast weiterzuleiten, gestalteten die Forschenden das Bauteil als phononischen Kristall neu.

Diese technische Struktur enthält integrierte Aluminiumringe. Wenn sich Vibrationen durch den Adapter bewegen, drehen sich die Ringe. Diese Bewegung wandelt einen Teil der schädlichen linearen Energie in eine Drehbewegung um und verringert so die Vibrationen, die weiter zum Satelliten und seinen Instrumenten gelangen.

Das Prinzip ähnelt einem mechanischen Filter. Der Adapter bleibt Teil der physischen Verbindung zwischen dem Raumfahrzeug und der Rakete, während seine innere Geometrie die hindurchgeleitete Energie steuert. Dieser Ansatz könnte Schutz bieten, ohne dass in jedes empfindliche Instrument ein separates Isolationssystem eingebaut werden muss.

Empa und Beyond Gravity prüften das Konzept mit Computersimulationen und einem Prototyp. Laut Empa zeigten die Tests, dass die Struktur die vorgesehene Dämpfungsfunktion erfüllt. In den veröffentlichten Informationen werden noch keine Trägerrakete, kein Flugdatum und keine endgültigen Vibrationsgrenzwerte genannt, die der Adapter erfüllen soll. Ingenieure müssen die Konstruktion optimieren, bevor sie für den Einsatz im All zugelassen werden kann.

Andrea Bergamini sieht in der Vibrationskontrolle einen Weg zu leistungsfähigeren Instrumenten im Orbit. Der Empa-Forscher sagte, ein besserer Schutz könnte es Missionsplanern ermöglichen, empfindlichere Messgeräte ins All zu schicken.

Diese Möglichkeit geht über den Adapter selbst hinaus. Wissenschaftliche Nutzlasten sind für die Erhebung zuverlässiger Daten oft auf stabile Bedingungen angewiesen. Optische Systeme, Präzisionssensoren und andere Messgeräte können durch Bewegungen beim Start beeinträchtigt werden, auch wenn sie nach dem Erreichen des Orbits normal funktionieren. Eine geringere mechanische Belastung am Verbindungspunkt könnte die Auswahl an Geräten erweitern, die Startanbieter und Satellitenhersteller in Betracht ziehen können.

Die Entwicklung zeigt auch die Rolle der Schweizer Industrieforschung in der Raumfahrt-Lieferkette. Empa bringt Fachwissen über Materialien und Strukturen ein, während Beyond Gravity an Hardware für Raumfahrtsysteme arbeitet. Ihre Zusammenarbeit verbindet die Forschung im Labor mit einem Bauteil, das künftig in kommerzielle oder wissenschaftliche Missionen integriert werden könnte.

Die Technologie befindet sich weiterhin in der Entwicklungsphase. Die Prototypergebnisse stützen das Konzept, doch für Hardware im Weltraum gelten hohe Anforderungen an Festigkeit, Zuverlässigkeit, Masse und reproduzierbare Leistung. Der Adapter muss weiter verfeinert und zugelassen werden, bevor sich Betreiber beim Start auf ihn verlassen können.

Der nächste Meilenstein ist die Flugzulassung. Empa und Beyond Gravity haben in Simulationen und Prototypentests gezeigt, dass das Konzept zur Vibrationsdämpfung funktioniert. Der Weg von einer Laborstruktur zu startfähiger Hardware bleibt jedoch anspruchsvoll.

Ingenieure müssen das Bauteil für die Bedingungen einer echten Mission optimieren. Dazu gehört, die Dämpfungsleistung mit der strukturellen Funktion und der Masse des Adapters sowie seiner Kompatibilität mit Satellit und Rakete in Einklang zu bringen. Ausserdem muss er der mechanischen Belastung beim Start standhalten und die Nutzlast während des gesamten Aufstiegs und der Trennungsvorgänge sicher halten.

Die Patentanmeldung von Beyond Gravity bietet dem Schweizer Unternehmen eine Grundlage, um die Konstruktion weiterzuentwickeln. Patentschutz belegt jedoch nicht, dass der Adapter flugbereit ist. Im Ausgangsmaterial werden weder ein Kunde noch ein Startanbieter oder eine Mission für den Adapter genannt. Diese Details hängen von künftigen Tests und kommerziellen Entscheidungen ab.

Für die Schweiz ist das Projekt ein anschauliches Beispiel dafür, wie Materialwissenschaft und Raumfahrttechnik in einem praktischen Bauteil zusammenkommen können. Wenn Entwicklung und Zulassung abgeschlossen sind, könnte der Adapter Schweizer und internationalen Missionen dabei helfen, Instrumente zu transportieren, die eine stärkere Kontrolle der Startvibrationen erfordern. Vorläufig ist sein wichtigstes Ergebnis ein erprobter Weg zu diesem Ziel.