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Die fliegende Spardose

So sieht der Satellit GOMX-3 aus, den die Saarbrücker Informatiker betreuen. Grafik: Gom-Space
So sieht der Satellit GOMX-3 aus, den die Saarbrücker Informatiker betreuen. Grafik: Gom-Space
Saarbrücken. Informatiker der Saar-Universität wollen bei einer Weltraum-Mission ein neues, präziseres Verfahren zur Berechnung der Kapazität von Akkumulatoren entwickeln. Das Ergebnis ihrer Weltraumforschung ist vor allem für irdische Anwendungen von Bedeutung. dpa-Mitarbeiterin Katja Sponholz

Holger Hermanns schaut auf die interaktive Karte seines Laptops und lächelt. "Da ist er", sagt der Informatik-Professor der Saar-Universität. Er und sein Doktorand Gilles Nies zeigen auf das kleine Symbol, das sich millimeterweise über Chile bewegt. "Nur noch 20 Minuten, dann ist er direkt über uns."


"Er" heißt GOMX-3. Dieser Nano-Satellit, ein Quader von drei Litern Volumen, ist nicht nur klein und leicht, sondern auch schnell. In 166 Kilometern Höhe über der Erde ist er mit 7,8 Kilometern pro Sekunde unterwegs, alle 90 Minuten schafft er einen Umlauf um die Weltkugel. Und ständig liefert er neue Daten. Zum Beispiel zu Flugzeugen, die er geortet hat, und mit deren Hilfe sich ihre Flugbahn genau nachvollziehen lässt. Aber auch in eigener Sache sendet dieser Satellit.

GOMX-3 gibt detailliert Auskunft über seine elektrischen Systeme, welche Spannung seine Batterie aktuell hat und wie heiß die Solarzellen auf der Außenhülle sind. Der Nano-Satellit rast im Auftrag der europäischen Weltraumorganisation Esa durch den Orbit. Vor genau einem Jahr ist er zu seiner Mission aufgebrochen: Von der Internationalen Raumstation ISS wurde der Nano-Satellit ins Weltall katapultiert.



Seitdem verfolgen nicht nur die Hersteller der dänischen Firma GomSpace, sondern auch die Informatiker der Universität des Saarlandes diesen kleinen Raumflugkörper mit besonderem Interesse. Schließlich haben Holger Hermanns, Gilles Nies und der Student Marvin Stenger eine neue Technik entwickelt, die genauer vorherzusagen erlaubt, wie viel Batterieleistung für eine bestimmte Aktion im All notwendig ist und wie viel Kapazität im Akku insgesamt zur Verfügung steht.

"Unseres Wissens gibt es so etwas im Orbit bisher nicht", sagt Informatik-Professor Hermanns (49). Üblich sei bei der Berechnung der Batteriekapazität ein "Lineares Modell", das jedoch über die tatsächlichen Reserven nur recht ungenau informiert. Das bedeutet: Auch ein scheinbar leerer Akku kann sich unter bestimmten Bedingungen schnell von einem Kapazitätsverlust erholen.

Durch das neue Batteriemodell der Saarbrücker Forscher soll sich der tatsächliche Ladezustand präzise verfolgen lassen. Zu jedem Moment lasse sich die Wahrscheinlichkeit berechnen, dass die Batterie elektrische Energie liefern kann. Dies gelingt, weil man auch genau weiß, wo sich GOMX-3 gerade befindet, wo er wann sein wird, und wann er von der Sonne beschienen wird. "Für seine Aufgaben muss der Satellit sich im Raum jeweils in eine bestimmte Position drehen, dies ist aber energetisch sehr teuer", erläutert Hermanns. "Dank des Modells lässt sich optimal bestimmen, wann er sich wie drehen muss, ohne dass die Batterieladung unter eine bestimmte Grenze fällt."

Eine solche Technik für eine Weltraum-Mission zu entwerfen, hat für die Experten der Saar-Uni eine besondere Bedeutung. "Das ist schon spannend und irgendwie faszinierend", gibt Gilles Nies zu, der sich jetzt auch in seiner Promotion mit diesem Thema beschäftigt. "Durch unser Modell ist es möglich, Ressourcen optimal auszunutzen und damit auch Kosten einzusparen", sagt er. Der 28-Jährige hat das Modell beim internationalen Raumfahrtkongress in Mexiko vorgestellt. Von diesen Erkenntnissen lässt sich auch auf der Erde profitieren. "Batterien sind überall im Alltag vorhanden. Und ein gutes Batteriemodell kann in vielen Situationen helfen."

So ließen sich die Erkenntnisse auch für die Berechnung des Energiebedarfs von Elektroautos verwenden. "Bisher war nur die Antwort auf diese Frage möglich: Schaffen sie es unter idealisierten Bedingungen mit der vorhandenen Ladung bis zum Frankfurter Flughafen?", beschreibt Holger Hermanns. Nun werde das System gewissermaßen stautauglich. "Jetzt können wir auch beantworten, ob die Wahrscheinlichkeit größer als 99,99 Prozent ist, dass Sie es trotz Störungen pünktlich zu ihrem Flieger schaffen."

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Auf einen Blick Geht dem Handy scheinbar der Strom aus, genügt es oft, ein wenig abzuwarten, um es kurz einschalten zu können. Experten nennen dies den Recovery-Effekt. Er wird vom mathematischen Modell nicht berücksichtigt, das die Leistungsreserven des Akkus berechnet, erklärt Professor Holger Hermanns. Das "Lineare Modell" lasse außer Acht, dass in einer benutzten Batterie die Verteilung der Ladung zwischen Kathode und Anode sehr ungleichmäßig sein kann. Hermanns hat nun mit seinem Kollegen Gilles Nies ein neues Modell zur Vorhersage des Ladezustands entwickelt. red

Die Informatiker der Saar-Uni Gilles Nies (links) und Professor Holger Hermanns haben die Spezialsoftware des Satelliten GOMX-3 entwickelt, die seine Energieversorgung überwacht. Foto: dpa
Die Informatiker der Saar-Uni Gilles Nies (links) und Professor Holger Hermanns haben die Spezialsoftware des Satelliten GOMX-3 entwickelt, die seine Energieversorgung überwacht. Foto: dpa FOTO: dpa