Zwei Jahre hat es gedauert bis der Nanosatellit SONATE-2 fertig entwickelt war, bald kann das Projekt an den Start gehen. Voraussichtlich im März 2024 wird der Satellit mit einer Rakete in den Orbit gebracht, wo er neuartige Hard- und Softwaretechnologien der Künstlichen Intelligenz testet. Designt und gebaut wurde der Satellit von einem Team um den Raumfahrttechniker Professor Hakan Kayal von der Julius-Maximilians-Universität Würzburg (JMU). Seit rund 20 Jahren arbeitet die JMU an Kleinsatelliten-Missionen – die aktuelle stellt einen Meilenstein dar. Ziel der Mission ist, künftig Anomalien auf Planeten oder Asteroiden zu erkennen. Das Bundeswirtschaftsministerium fördert das Projekt mit 2,6 Millionen Euro.
Laut Hakan Kayal gebe es nur wenige vergleichbare Projekte: „Einzigartig an unserer Mission ist, dass die KI an Bord trainiert wird.“ Im Normalfall passiert das aufwendige Training auf der Erde mit leistungsstarken Computern, doch das passt nicht in die Pläne von Kayal: „Nehmen wir an, ein kleiner Satellit soll zukünftig beispielsweise einen neuen Asteroiden im Sonnensystem untersuchen. Für diese Aufgabe kann er nicht am Boden trainiert werden, denn das Objekt der Untersuchung ist ja weitgehend unbekannt. Es gibt keine Trainingsdaten, so dass die Messungen und Aufnahmen vor Ort gemacht werden müssen.“ Bei einer großen Distanz zur Erde würde es zu viel Zeit in Anspruch nehmen, wenn man die Daten erst zur Erde schicken und die KI dann mittels Fernsteuerung trainieren würde. Eine durch KI unterstützte höhere Autonomie direkt an Bord hingegen wäre deutlich leistungsfähiger. Interessante Objekte und Phänomene ließen sich auf dem Asteroiden deutlich schneller aufspüren.
Szenarien dieser Art will das Team um Kayal mit neu entwickelten Verfahren und Methoden zunächst im Erdorbit testen. An Bord befinden sich vier Kameras, welche die nötigen Bilder liefern. Dabei lernt die KI zunächst unter anderem herkömmliche geometrische Muster auf der Erdoberfläche kennen. Durch dieses Wissen soll sie dann selbstständig Anomalien finden. Ebenfalls mit an Bord befinden sich weitere Kleinsatelliten-Technologien, die getestet werden sollen. So etwa ein System zur automatischen Erkennung und Aufnahme von Blitzen sowie ein elektrisches Antriebssystem, das in Kooperation mit der Universität Stuttgart entstand.
Sollte das Projekt weiterhin nach Plan verlaufen, startet SONATE-2 im März mit einer SpaceX-Rakete von der Westküste der USA in den Orbit. Die Widerstandskraft bei extremen Bedingungen hat der Satellit in den vergangen Wochen bei Härtetests bewiesen. Bei diesem Satelliten handelt es sich um ein sogenanntes 6U+Cubesat-Modell. Der Satellit hat eine Masse von rund 12 Kilogramm und ist etwa so groß wie ein Schuhkarton. Nach dem Start wird die Kommunikation mit dem Satelliten vom Würzburger Missionskontrollzentrum auf dem Hubland-Campus aus laufen. Die Betriebszeit des Satelliten wird mit einem Jahr geplant. „Wir hoffen aber, dass der Satellit länger funktioniert“, so Kayal.
Neben Projektleiter Dr. Oleksii Balagurin übernahm ein Team aus sechs Personen die Entwicklung der Satelliten und Bodensysteme. Studierende waren als wissenschaftliche Hilfskräfte oder im Rahmen ihrer Abschlussarbeiten beteiligt. Sie können auch weiterhin an der Satellitenmission mitarbeiten, denn in der Betriebsphase wird vom Kontrollzentrum stetig neue Software auf SONATE-2 implementiert und getestet. Gefördert wird das ganze Projekt vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestags.