In einer Entwicklung, die klingt wie ein Heimwerkerprojekt auf interstellarem Niveau, hat das deutsche Startup Orbital Matter erfolgreich einen halben Meter langen starren Träger im Vakuum des Weltraums mit einem speziellen Kunststoffmaterial in 3D gedruckt. Der kleine Satellit des Unternehmens, Replicator 2, wurde diesen Sommer auf einer SpaceX-Rideshare-Mission gestartet und hatte vier seiner 3D-Drucker an Bord. Jeder Drucker extrudiert Harzspulen, die durch ultraviolettes Licht ausgehärtet werden – ein Prozess, den das Unternehmen mit Zement und Wasser vergleicht –, um einen starren, zylindrischen Träger zu erzeugen. Die Führungskräfte nennen es eine Premiere für ein frei fliegendes Raumfahrzeug im Orbit und einen Schritt hin zum Bau großer Strukturen im Weltraum.

Warum ist das wichtig? Weil zukünftige Raumfahrzeuge – insbesondere solche, die als orbitale Rechenzentren konzipiert sind – größer sein müssen, um mehr elektrische Energie zu erzeugen und mehr Wärme in die Leere abzustrahlen. Aber sie müssen immer noch in die engen Grenzen der Nutzlastverkleidung einer Rakete passen. Wenn Raumfahrzeuge ihre eigenen Strukturen im Orbit bauen können, werden diese Probleme mit Energie und Wärmeableitung viel einfacher zu lösen. „Replicator 2 ist der erste Beweis dafür, dass wir das Array einfach im Weltraum bauen können, in welcher Größe die Mission es auch immer erfordert“, sagte Jakub Stojek, CEO und Mitgründer von Orbital Matter. Das Unternehmen arbeitet mit der Europäischen Weltraumorganisation und Thales Alenia, einem führenden europäischen Satellitenbauer, zusammen, die an Replicator 2 mitgewirkt haben.

Die heutigen großen Weltraumstrukturen sind im Wesentlichen Origami-Projekte – Solararrays oder Teleskopspiegel werden zusammengefaltet und dann im Orbit entfaltet. Das ist knifflige Ingenieurskunst, weshalb die Idee, Strukturen im Weltraum zu fertigen und zu montieren, reizvoll ist. Die NASA hat einige Bemühungen finanziert, insbesondere eine Mission mit Redwire, die 2023 Strukturträger in einer Vakuumkammer in 3D druckte, aber nie abhob. Die Errungenschaft von Orbital Matter hingegen hat den Planeten tatsächlich verlassen.

Zwei der Drucker des Unternehmens sind dafür ausgelegt, ein flexibles Solararray zu entfalten, aber eine Anomalie führte zum Ausfall eines Druckers. Dennoch entfaltete der erfolgreich erzeugte Ausleger das Solararray und dient als wichtiger Proof of Concept. Frühere 3D-Druckversuche in Mikrogravitation waren auf die druckbeaufschlagte Umgebung der Internationalen Raumstation beschränkt. „Deshalb haben wir so viele Drucker auf diesen einen Satelliten gepackt. Wir wollten lieber im Orbit lernen und die Software nach Bedarf anpassen, als Jahre damit zu verschwenden, jede Möglichkeit am Boden zu testen“, sagte Orbital Matter CTO Robert Ihnatisin gegenüber TechCrunch.

Die Länge des Auslegers ist durch die Menge des mitgeführten Harzes begrenzt, aber Ingenieure halten 100-Meter-Ausleger für machbar. Zum Vergleich: Die Starlink-V2-Satelliten von SpaceX – unter den leistungsfähigsten in Serie produzierten Satelliten im Orbit – verwenden Solararrays, die 20 Meter lang sind. Orbital Matter wurde 2022 von Ihnatisin, der zuvor beim 3D-Druckunternehmen FormLabs arbeitete, und Stojek mitgegründet und hat eine Seed-Runde von 3 Millionen Dollar eingeworben.

Jetzt arbeitet Orbital Matter an einer weiteren Demonstrationsmission, die für den Start im Jahr 2028 geplant ist und eine größere Version seines Druckers auf einem größeren Satelliten testen soll. Das Unternehmen hofft, damit ein Solararray zu entfalten, das 5 kW Leistung erzeugt – ein „Sprungbrett“ hin zu größeren Installationen von über 100 kW pro Flügel bis 2030. Das Unternehmen arbeitet auch mit Satellitenbauern zusammen, die erwägen, sein PADS (printer-assisted deployment system) in ihre Raumfahrzeuge zu integrieren, um Solarpaneele, Antennen oder andere Komponenten auszufahren. Denn warum falten, wenn man drucken kann?