Innovation: Was Mammuts und Satelliten gemeinsam haben

Wenige Dinge werden stärker mit Innovation in Verbindung gesetzt als Forschungsprojekte. Ob die Rekonstruktion eines Mammutlebens, eine österreichische Cloud oder Waldbranderkennung aus dem Weltall: Wir stellen einige der spannendsten Projekte – oder Zugänge zur Forschung – vor.

Schnellere Datenübertragung durch Satellit

Weil der Kapazitätsbedarf zur Datenübertragung steigt, wird weltweit an Datenhighways für den digitalen Konsum geforscht. Der W-Cube-Satellit sendet in 500 Kilometern Höhe Testsignale bei 75 und 37,5 Gigahertz. „Die gängigen Frequenzen werden schon knapp. Um die neuen leistungsstarken Satelliten ans Internet anzubinden, werden neue Frequenzen – wie 75 und 37,5 Gigahertz – getestet“, erklärt Nachrichtentechniker Michael Schmidt von Digital, dem Institut für Informations- und Kommunikationstechnologien der Joanneum Research. Schmidt leitet das Projekt, das die erste „Low Earth Orbit Mission“ in diesem Frequenzbereich darstellt. „Nicht jeder Frequenzbereich eignet sich für alle Übertragungen, deswegen ist es wichtig, dass wir uns die Auswirkungen des Wetters auf die Frequenzen genau anschauen“, sagt Schmidt.

Der Cube-Satellit wird zwei Jahre lang Signale an eine Antenne am Dach des Joanneum-Research-Standorts in der Grazer Steyrergasse senden. Die Empfangsantenne wurde vom Projektpartner Luis Cupido Technologies entwickelt, der Satellit von Reaktor Space Lab, Fraunhofer und VTT Technik Research Centre of Finland. Ausgewertet werden die eingegangenen Daten vom Team der Joanneum Research und der Universität Stuttgart. „Wir entwickeln ein statistisches Modell, das die Planung und Dimensionierung zukünftiger Satellitenstrecken in diesen Frequenzbereichen ermöglichen soll“, sagt Schmidt. Unter seiner Leitung wurde auch die erfolgreiche Entwicklung, der Bau und der Betrieb der Satellitenbodenstation „Hilmwarte“ in Graz durchgeführt, wo wichtige Erkenntnisse im Bereich Vermessung der Dämpfung von Satellitensignalen erzielt werden konnten. Das Testsignal-Projekt wurde vom Bundesministerium für Klimaschutz, Umwelt, Energie, Mobilität, Innovation und Technologie mit etwa einer Million Euro gefördert. Die Länder Finnland, Deutschland und Portugal unterstützen das Vorhaben ebenfalls mit insgesamt zwei Millionen Euro.

Waldbrände direkt im Weltraum erkennen

Ebenfalls um einen Satelliten geht es bei dem Österreichische Forschungsförderungsgesellschaft (FFG) finanzierten Projekt der Silicon Austria Labs mit Partnern Joanneum Research und dem deutschen Weltraum Startup Ororatech. Basierend auf Vorarbeiten, an denen auch die FH Hagenberg beteiligt war, arbeitet man zusammen, um Künstliche Intelligenz an Bord von Satelliten zu bringen. Das gemeinsame Experiment zur Früherkennung von Rauchwolken aus dem All könnte in Zukunft zu Frühwarnsystemen für Waldbrände beitragen, die verstärkt durch die Klimakrise massive gesellschaftliche Auswirkungen haben. Silicon Austria Labs verbindet mit dem Projekt zwei technologische Trends unserer Zeit: Künstliche Intelligenz und Weltraumentwicklung. Durch die Kombination werden Einschränkungen aufgrund der Datenübertragungsbandbreite und der Zeitverzögerung beseitigt und somit völlig neue Funktionen für Weltraummissionen ermöglicht.

Der kürzlich gestartete Satellit „Opssat“ der Europäischen Weltraumorganisation und eine Plattform von Ororatech sollen genutzt werden, um die Live-Verarbeitung von RGB-Bildern auf Basis eines „faltendes neuronales Netz“ an Bord zu demonstrieren. Ein entsprechend ausgelegtes Convolutional-Neural-Network (CNN) klassifiziert dabei die Erdbeobachtungsbilder der Satelliten. So sollen Rauchwolken erkannt werden, die wiederum auf Waldbrände hinweisen könnten.

Durch die On-Board-Analyse kann zum Beispiel eine schnelle Reaktion von Satelliten ermöglicht werden, etwa für die eingehende Nachbeobachtung des potentiellen Feuerorts. Die On-Board-Identifizierung der Rauchwolkenerkennung könnte langfristig zu schnelleren und präziseren Fernwarnsystemen für Waldbrände beitragen. „Künstliche Intelligenz auf eine Weltraumplattform mit eingeschränkten Ressourcen zu bringen, bringt natürlich eine Reihe von Herausforderungen, die bewältigt werden müssen, aber schafft komplett neuartige Erdbeobachtungsmöglichkeiten und gleichzeitig auch interessante Anstöße für erdgebundene Plattformen mit Künstliche Intelligenz“, sagt Lothar Ratschbacher, Projektleiter und Senior Scientist bei Silicon Austria Labs.

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