HPS Space News

März 2020

Technische Textilien aus Bayern für den Weltmarkt Raumfahrt

Mit der Gründung der HPTEX GmbH zu gleichen Teilen durch die bayerischen Unternehmen HPS GmbH und Iprotex GmbH & Co KG geht ein Unternehmen an den Start, das so bislang niemand in der Raumfahrt auf dem Zettel hatte: HPS, der Europaspezialist für Satellitenantennen jeder Größenordnung und Iprotex, das Schwergewicht für technische Textilien auf dem Weltmarkt, bündeln Kräfte und Kompetenzen, um Bayern und Deutschland als Zentrum für metallische HighTech-Gewebe, das „Mesh“, der internationalen Raumfahrt zu etablieren. Damit zielt das Joint-Venture HPTEX GmbH auf eine Schlüsselkomponente der Satellitentechnik für gleichzeitig zwei Kernanwendungen: Erdbeobachtung und Kommunikation.

Für beides funktioniert das Mesh dabei als Resonanzkörper sowohl für den Empfang als auch das Senden von Radar- und Kommunikationsdaten zwischen Himmel und Erde, zur Generierung von Bildern zum Klimaschutz sowie zur Vernetzung der Erdbevölkerung. Die Präzision der Fertigung wird in Micrometern gemessen, also zehn Tausendstel eines Zentimeters, und muss ein Optimum zwischen elektrischer Leitfähigkeit und mechanischer Dehnbarkeit homogen über Reflektoren von bis zu 15m Durchmesser erreichen, für Frequenzbänder zwischen L- und Ka-Band, mittelfristig auch bis V-Band. Dies zu gewährleisten, haben die beiden Unternehmen hinter HPTEX am Standort Münchberg Entwicklungs- und Produktionstechnik der neuesten Generation konzentriert, um den jeweils äußerst speziellen Anforderungen der Kunden gerecht zu werden.

Erste Missionsziele sind Vorentwicklung und -qualifikation eines Ka-band Mesh für „CIMR“, eines Satelliten der neuesten Flaggschiff-Flotte Copernicus der EU-Kommission zur Beobachtung und Messung klimatisch relevanter Entwicklungen in der Arktis, und eine Reihe von Kleinsatellitenantennen aus dem kommerziellen NewSpace-Bereich. Im Bereich Forschung und Entwicklung arbeitet HPTEX eng mit den führenden Institutionen der Region, dem Fraunhofer Münchberg und der Universität Hof zusammen.

Der direkte Vertrieb der Produkte wird für eine Übergangszeit von wenigen Wochen noch von HPS aus München wahrgenommen, bis der Aufbau des neuen Personalstamms die Übernahme durch HPTEX erlaubt.

März 2020

Das „Feed Assembly“ als eine wesentliche Komponente in der RF-Signal Sende- und Empfangskette der Ka-band Nord-Beam-Antenne „H2NBA“ für die Heinrich Hertz Mission wurde im Februar 2020 erfolgreich zusammengebaut.

Vor der zeitintensiven finalen Oberflächenbehandlung wurde das Assembly im Testlabor von ADS, München Ottobrunn einem RF-Test unterzogen.

Erste Testergebnisse bestätigen die bereits per RF-Analyse vorhergesagte ausgezeichnete Performance. Weitere Komponenten der H2NBA-Antenne wie das „CFRP Reflector Assembly“ sowie die Mechanismen für Antennen-Deployment/-Pointing und die Fixierung während des Starts stehen bereits kurz vor der Fertigstellung. Der Zusammenbau und alle Tests auf Antennen-Level werden nach Plan im Zeitraum Juli bis Oktober 2020 erfolgen.

Oktober 2020

HPS-Antenne für Weltraummission Heinrich Hertz absolviert akribische Prüfung

Mit dem Start des Satelliten Heinrich Hertz im Jahre 2023 wird Deutschland gut zwanzig Jahre nach der 2002 beendeten DFS Kopernikus-Mission mit der innovativen Plattform „Small Geo“ aus dem Hause OHB 36.000 Kilometer über der Erde wieder Flagge in der Satellitentelekommunikation zeigen. An Bord von Heinrich Hertz befinden sich rund 20 Experimente zur Kommunikations-, Antennen- und Satellitentechnik von Instituten und Unternehmen, um neue Technologien der Satellitenkommunikation auf ihre Tauglichkeit unter den extremen Bedingungen des Weltraums auf Herz und Nieren zu testen. Heinrich Hertz ist nicht mehr und nicht weniger als der entscheidende Schritt in der deutschen Raumfahrtstrategie, mit der Systemfähigkeit der eigenen Industrie – auf Satellitenebene, genauso wie auf Zuliefererebene – auf dem Gebiet der Telekommunikation wieder Fuß zu fassen.

Jenseits des bisherigen Konzeptionsstandards, auf einem Kommunikationssatelliten nur die Empfangs-, Weiterleitungs- und Sendetechnik zu installieren, verfügt Heinrich Hertz über Onboard-Prozessoren zur direkten Informationsverarbeitung und darüber hinaus auch zur flexiblen Neueinstellung des Satelliten selbst während des Betriebs. Neben wissenschaftlichen Missionszielen wollen Verteidigungs- und Wirtschaftsministerium zusätzliche Nutzlastkapaziäten für eigene Kommunikation nutzen. Und schließlich dient Heinrich Hertz auch als Relaisstation für kleinere erdumlaufende Satelliten bis 800 Kilo Masse und verlängert deren Kontaktzeiten auf jeweils rund 40 Minuten, wodurch die Menge gesendeter Daten erheblich gesteigert wird.

Alle politischen und technischen Ambitionen des Projektes hängen entscheidend von der Zuverlässigkeit der unsichtbaren Nabelschnur der Datenübertragung zwischen Himmel und Erde, Satellit und Bodenstation ab. Mit dem erfolgreichen Test der seitlichen entfaltbaren „H2NBA-Antenne“ – das Kürzel steht für „Heinrich Hertz North Beam Antenna“ – aus dem Hause des deutschen Antennenspezialisten HPS wurde diese Hürde nun gemeistert: Die Oberflächenmessung des Reflektors mit Laser-Radar testierte 0,04 mm RMS (mittlere Abweichung) über die ganze reflektierende Oberfläche, der Ausfaltungstest im HPS-Labor mit 0-g Kompensationsmechanik verlief problemlos; ebenso bestand die Antenne beim Prüfunternehmen IABG, München, Vibrationstests in allen Achsen unter der Extrembelastung der 25-fachen Erdbeschleunigung und Akustiktests bis 142,5 dB – das entspricht der Lautstärke einer startenden Rakete.

Die CFK-basierte Antenne samt Reflektor, Feed und Tower aus dem Hause HPS, sowie der von HPS unterbeauftragten „hold-down-and-release-, deployment- and pointing-mechnisms“ (Niederhalte-, Entfalt- und Ausrichtemechanismen) ist dabei extrem leicht und doch formstabil, bietet hohe Eigenfrequenz und ist nicht nur für die beabsichtigte Datenübertragung im hochfrequenten Ka-band, sondern auch für das noch höhere Frequenzband Q/V-band geeignet.

Nach abschließenden, gut in der Zeit liegenden, thermoelastischen- sowie RF-Tests wird die Antenne dann 2021/22 vom Hauptauftragnehmer OHB mit dem Satelliten vereinigt.

HPS-CEO Ernst K. Pfeiffer: „Über die Ergebnisse der Tests bin ich froh und glücklich, denn selbst nach einem Vierteljahrhundert in der Raumfahrt kommt man als leidenschaftlicher Ingenieur spätestens bei den mörderischen Vibrationstests noch ins Schwitzen. Hochachtung gebührt meinen Strukturingenieuren, die dies alles so perfekt vorausberechnet haben, und sie gebührt meinen Testleitern, die durch Ihre monatelangen, sorgfältigen Vorarbeiten die Tests so sicher durchgeführt haben! Wir sind stolz, bei dieser wegweisenden Mission an so entscheidender Stelle als Spezialisten für starre wie auch große entfaltbare Antennen dabei zu sein, zu denen wir dank kontinuierlicher Unterstützung seitens DLR-Raumfahrtmanagement und ESA werden konnten. Mit nun schon 71 Mitarbeitern an unseren Standorten München und Bukarest stehen wir nach 20 Jahren Unternehmensgeschichte heute auf Ebene der deutschen wie auch europäischen Raumfahrtindustrie für das M in KMU.“

Noveber 2020

Entfaltbare 5-Meter-Antenne „LEA“ beginnt Feuertaufe auf dem Teststand

Pünktlich drei Jahre nach dem Beschluss der EU vom November 2017, die Entwicklung der kritischen Raumfahrttechnologie einer im Raum entfaltbaren Antenne in die Hände des vom Münchner Antennenspezialisten HPS geführten Mittelstandskonsortiums von 15 Unternehmen aus sieben Mitgliedsländern zu legen, feierte das Projekt am 10.11.2020 gleich vier europäische Erfolgspremieren:

• Aufbau eines von LSS entwickelten 5m- Entfaltreflektors
• Erster Oberflächen-Genauigkeitscheck dieses Reflektors
• Erster RF (Radio-Frequency)-Test des kompletten Reflektors
• Erste Erfolgsanwendung hoch innovativer RF-Test-Technologie.

In den Weltraumprogrammen von ESA und EU spiegelt sich die enorme Bedeutung von Forschungs- und Anwendungsprojekten aus Erdbeobachtung und Telekommunikation für die Entwicklung eigenständiger ökologischer wie ökonomischer Positionen in Politik und Wirtschaft.

Erste Voraussetzung dafür ist die uneingeschränkte Verfügung über die Kommunikationsfähigkeiten und Bilddatenerhebung entsprechender Satelliten – über Antennen. Zur Einsparung von Gewicht und Stauraum werden hier vermehrt entfaltbare Konstruktionen eingeplant, die bislang jedoch nur in den USA erhältlich waren. Dieser Abhängigkeit hat Europa nun einen Riegel vorgeschoben.

Die jetzt im Test stehende 5-Meter Antenne unter der Bezeichnung „LEA-X5“, ist für die Kommunikation im X-band vorgesehen. Die Oberflächengenauigkeit des Reflektors, welchen die Firma LSS GmbH seit Anfang an entwickelte und nun in wochenlanger Detailarbeit zusammenbaute, wurde mit Laser-Radartechnologie von NIKON durch HPS gemessen. Das für die Reflektion zuständige Material der Antenne, das Metallgewebe unter der Bezeichnung „ESM-European Space MESH“ ist auch mit dem höheren Ku-band kompatibel. Es wird von HPTEX, einem Joint Venture von HPS und Iprotex in Zusammenarbeit mit Fraunhofer in Münchberg gefertigt. Die hochgenauen Kohlefaserstreben entwickelte die portugiesische Firma FHP, die Entfaltelektronik lieferte die Schwetzinger Firma vonHoerner & Sulger.

Auch die Einhaltung aller miteinander vernetzten Zeitkorridore der Mitwirkenden in ganz Europa zur Realisierung dieses Testtermins trotz erheblicher organisatorischer Komplikationen durch die Covid-19 Pandemie gelang: „Operative Flexibilität im Teamworking, technische Genialität und der unbedingte Wille zum Erfolg – das sind gerade in diesen Zeiten die entscheidenden Faktoren. Und das WeLEA-Beispiel zeigt einmal mehr: Das ist der Mittelstand“, sagt HPS-CEO Pfeiffer. Leri Datashvili, CEO von LSS: „Es war ein hartes Stück Arbeit für das LSS Team, nach dem Einsammeln aller notwendigen Komponenten und Materiealien der Partnerunternehmen einen 5m großen, entfaltbaren Reflektor in einer kurzen Zeit zusammenzubauen, welcher nun mit seiner sehr hohen Oberflächenqualität bereit ist für den RF Test.“

Nun wird in den kommenden 3 Wochen der Reflektor in mehreren Frequenzbereichen (C bis Ka-Band) von Airbus in Ottobrunn mit einem extrem innovativen Messkonzept charakterisiert: Einer sich in der Messhalle bewegenden Gondel. Für eine horizontale Platzierung des Reflektors sorgen spezielle Auflagemechanismen der portugiesischen Firma INEGI. Die Vorhersage der Antennenleistung wurde von der dänischen Firma TICRA mit Hilfe ihrer speziellen RF-Software GRASP mit geometrischen Daten aus den Simulationen von LSS durchgeführt.

Im nächsten Schritt werden im Januar 2021 nicht nur der Reflektor, sondern auch der entfaltbare Arm der Antenne bei INTA in Spanien auf Umwelt Standhaftigkeit getestet; im Mittelpunkt steht dabei die Einhaltung von Verhaltensvorgaben im Hinblick auf Vibration und Schock sowie Thermal- und Vakuumsituationen. Ebenfalls Anfang des neuen Jahres folgen dann schließlich intensive Entfaltungstests. Die gesamte große Testkampagne wird im März 2021 mit dem Erreichen des PFM (Proto-Flight-Model)-Status abschließen.

Parallel baut WeLEA (der Gemeinschaftsname für die 15 Unternehmen) schon an einem 8-Meter Ka-band-fähigen Ingenieursmodell „LEA-K8r“ (Reflektor und Arm) im Auftrag der ESA als Vorbereitung für die technische Realisierung der Polkappenmission CIMR (Copernicus Imaging Microwave Radiometer), mit deren Hilfe sich Europa ein eigenes und politisch unverfälschtes Bild vom Status des Klimawandels verschaffen wird. Erste Entfalttests sind hier für das erste Quartal 2021 geplant.

WeLEA:
Das europäische Mittelstandskonsortium WeLEA besteht aus den Raumfahrtunternehmen HPS (Hauptauftragnehmer, DE), LSS (Hauptpartner für den Reflektor, DE), RUAG (DE), FHP (PT), vH&S (DE), Luma (SE), Invent (DE), HPtex (DE), ARQUIMEA (SP), etamax (DE), TICRA (DK), WSS (DE), Inegi (PT), INTA (SP), ONERA (FR). Das Konsortium wird bei dem Projekt H2020-LEA-X5 system- und testseitig unterstützt von OHB (DE), TAS (FR) und Airbus (DE).

Dezember 2020

ESA und ThalesAleniaSpace Italy (TAS-I) autorisiert HPS zur Entwicklung des großen entfaltbaren Reflektorsubsystems „LEA“ für die Copernicus-Mission CIMR

Heute, am 02.12.2020 ist es amtlich: Europa setzt in der Raumfahrt auf neue eigenständige Technologie und damit auf Unternehmen, die auf Europa setzen: ThalesAleniaSpace Italien erhielt am 13.11.2020 von der ESA und der Europäischen Union den Zuschlag für die Copernicus Mission CIMR. Mit der heutigen Vertragsunterschrift erhielt HPS Deutschland, als Führer eines KMU-geprägten Konsortiums von 15 Unternehmen aus sieben Ländern (Hauptpartner sind LSS, vonHörner&Sulger und RUAG) ihren Unterauftrag, und damit das GO! für die Beistellung des „Large Deployable Reflector Subsystem“ (LDRS) namens „LEA-K8r“. Dabei handelt es sich um einen im Raum entfaltbaren großen Ka-band Reflektor von 8 Metern Durchmesser, der zudem rotierend ausgelegt ist: Weltneuheit! Jetzt startet das europäische Konsortium in die Phase B2/C/D und setzt sich damit gegen zwei Lieferanten aus den USA durch.

Die CIMR-Mission im Rahmen des Copernicus Erdbeobachtungsprogramms der Europäischen Kommission bildet einen wesentlichen Beitrag zur „Integrated European Policy for the Arctic“. Mit CIMR wird ein weiterreichendes Verständnis der Auswirkungen des Klimawandels auf die arktische Region erlangt und eine kontinuierliche Beobachtungsmöglichkeit des schwimmenden Meereises gestellt, die sich insbesondere durch eine erhöhte räumliche Auflösung sowie täglich mehrfache Überflüge auszeichnet. Zusätzlich werden Temperaturmessungen der Meeresoberfläche über den gesamten Globus hinweg aufgezeichnet, wobei ein besonderer Schwerpunkt auf den Polregionen liegt.

Autorisiert wurde jetzt die erste Tranche mit 23,0 MioEuro für die Phase B2, mit einem HPS-Anteil von 7,1 MioEuro für zwei Jahre. Insgesamt umfasst der Phase B2/C/D/FM2-Vertrag 110 Millionen Euro bis zum Start des PFM Satelliten in 2027 und bis zur Auslieferung des FM2 LEA-Reflektorsubsystems in 2028. Der Anteil von HPS München ist dabei 26 MioEuro, das sind im Schnitt 3,2 Mio/Jahr, was allein bei HPS 15-20 hoch qualifizierte Jobs sichert.

HPS-CEO Dr.-Ing. Ernst K. Pfeiffer dazu: „Wir alle freuen uns sehr, als Auftragnehmer von TAS-I zum einen aktiv auf einem Gebiet kritischer Technologie zur European Non-Dependance beitragen zu dürfen, und dabei dann mit der Innovation einer rotierenden Einheit im Ka-band gleich auch noch weltweit die Technologieführung zu übernehmen. Im Namen des WeLEA-Konsortiums danke ich allen in Deutschland und Europa, die unseren zehn Jahre langen Weg bis zu diesem Punkt strategisch, politisch und technisch so großartig unterstützt haben. Dieser Erfolg war nur möglich durch die außergewöhnlich hohe Beteiligung Deutschlands (30%) am Erdbeobachtungsprogramm der ESA. Besonderer Dank an die Überzeugungskraft von Herrn Pelzer (Vorstandsmitglied für das DLR Raumfahrtmanagement) und Herrn Jarzombek (Koordinator der Bundesregierung für Luft- und Raumfahrt) im Rahmen der ESA-Ministerratskonferenz vor einem Jahr.“

Die erste Phase B2 beinhaltet bereits das detaillierte Design eines EQM. Zentral dabei ist ein intensives Breadboard-Programm, welches nun auch die wenigen restlichen kritischen Elemente von LEA innerhalb 6 Monaten auf TRL5-Niveau bringt (Technology Readiness Level). So wird beispielsweise auch ein Ka-band Mesh als „European Space Mesh“ von dem neuen HPS-IPROTEX-Joint Venture „HPtex“ gemeinsam mit der Fraunhofer Gesellschaft in Oberfranken entwickelt und produziert. Da dieses Metallnetz ein Optimum zwischen Reflektion der elektromagnetischen Wellen und den mechanischen Dehnbarkeitsparametern haben soll, werden ab sofort intensive Variantenproduktionen unternommen. Erste, vielversprechende Ergebnisse wurden bereits in Vorentwicklungen erzielt.

Und die nächsten Ziele sind auch schon in Sicht: Hydroterra, die EE10 Candidate Mission der ESA, mit einem entfaltbaren Reflektor von mindestens 7 Metern Durchmesser – oder eine Ka-Band Internet-Breitbandmission mit entfaltbaren 5m-Reflektoren. Denkbar ist auch der Flug auf der geplanten SENTINEL-1 NG Mission.“

Neben den entfaltbaren Reflektor-Subsystemen stellen die Hauptlinien des HPS-Portfolios klassische 1-2 Meter Reflektorantennen für Wissenschafts- (z.B. für Euclid & HERA) und Telekommunikationsmissionen (z.B. für Heinrich Hertz) sowie die weltweit einzige operative Produktserie von seriengefertigten Rückführungssystemen (unter dem Markennamen ADEO) für ausgediente Satelliten zur Vermeidung von Weltraumschrott. Bis Ende 2021 wächst die HPS-Gruppe aus HPS Deutschland, HPS Rumänien und HPtex auf mindestens 100 Mitarbeiter.

Dezember 2020

…und die Welt sieht über HPS-Antenne zu

Die ESA-Ministerratskonferenz 2019 hat für die deutsche Raumfahrtindustrie bekanntermaßen einen großen „Ruck“ gebracht, wie ihn Bundespräsident Herzog schon 1997 einforderte – und darüber hinaus einen, der wie einst die Mondlandung durch die ganze Welt gehen wird: Europa beteiligt sich mit HERA an der Übung einer ersten Verteidigungsmission der Erde gegen asteroide Aggressoren aus dem All. Die USA stellt den zweiten Satelliten. Und genau wie die Mondlandung vor einem halben Jahrhundert wird dieses Projekt die Menschen überall auf der Erde über die Bilder in seinen Bann ziehen, die HERA dann zeitversetzt ab ca. 2027 aus weit über zehn Millionen Kilometern Entfernung senden wird. Noch kurz vor Weihnachten 2020 ist HPS jetzt für Phase 1 der Antennenentwicklung von TAS-ES, bzw. OHB beauftragt worden.

Ein zentrales Element des HERA-Satelliten ist das X-Band System aus dem Hause des deutschen Antennenspezialisten HPS (München): eine komplette Antenne mit 1,2 Metern Durchmesser aus hoch stabilen Kohlefasern, hoher Eigenfrequenz bei gleichzeitig guter Reflektivität und zudem von extrem geringen Gewicht. Für HPS, mit den Erfahrungen aus seinen großen Antennenprojekten z. B. der Missionen Euclid (ESA, direkter Auftraggeber TAS-SP) und Heinrich-Hertz (DLR, direkter Auftraggeber TESAT/OHB) ist die Antenne ein bewährtes Technologie-Terrain – ein großer Vorteil bei einer Mission, deren Startdatum 2024 unverrückbar feststeht. Damit bleiben netto nur noch 22 Monate vom Kick-off bis zur geforderten Auslieferung der Antenne im Oktober 2022 – ohne jede Reserve.

Am 15.09.2020 hat die ESA den Satellitenvertrag mit OHB Bremen unterschrieben. ThalesAlenia Space Spanien (TAS-SP) ist verantwortlich für das Kommunikationssystem und direkter Kunde der HPS GmbH, die ihrerseits auf INVENT (Braunschweig) als Hauptunterauftragnehmer für die „built-to-print“ Fertigung der Reflektorschale zählt. HPS´s Tochtertunternehmen in Rumänien wird bei der ingenieursmäßigen Entwicklung und mit Bauteilen wie z.B dem Sekundärreflektor beitragen.

Am 16.12.2020 hat HPS von TAS-SP die offizielle Freigabe zur Phase 1 erhalten. Seit Monaten arbeiten bereits die Mitarbeiter am Design, um weiterhin den Puffer für den Zeitplan nicht zu gefährden.

HPS-CEO Ernst K. Pfeiffer dazu: „Unsere Beteiligung an dieser historischen Mission freut und ehrt uns sehr. Gerne bringen wir nicht nur unsere gewachsene Expertise als Antennenspezialisten, sondern auch wieder einmal den großen KMU-Vorteil ein – mit einem bis in die Haarspitzen motivierten Team, welches sofort und mit vollem Schub, loslegen kann. Wir werden den Zeitplan einhalten! Es ist phantastisch, dabei zu sein, wenn aus Science Fiction technologische Realität zum Wohl der gesamten Menschheit wird. Meine Mitarbeiter brennen auf diese Mission, für die wir deshalb auch Eigenmittel investieren, denn HERA wird auch den Wachstumskurs von HPS beflügeln.“