Astra: Ein Roboter montiert einen Strukturabschnitt im Orbit

Astra hat im Orbit einen Antennenabschnitt montiert, den 1,4 Meter großen Reflektor jedoch nicht fertiggestellt. Eine vielversprechende erste Demonstration, aber noch weit entfernt von den riesigen Strukturen, die angestrebt werden.

Im Orbit hat der Roboter Astra die für das Experiment vorgesehene Reflektorantenne mit einem Durchmesser von 1,4 Metern nicht fertiggestellt. Er baute jedoch seinen dritten Abschnitt, nachdem er zwei bereits auf der Erde montierte Abschnitte erhalten hatte. Diese begrenzte Demonstration, die Caltech im Rahmen des US-amerikanischen Programms NOM4D durchführte, ist ein erster konkreter Schritt hin zur automatisierten Montage von Weltraumstrukturen – aber kein Beleg dafür, dass bereits heute riesige Anlagen gebaut werden können.

Ziel ist es, im Orbit Objekte herzustellen, die zu groß sind, um als Ganzes ins All gebracht zu werden. Zwischen einem Abschnitt, der im Rahmen eines Experiments montiert wird, und einer mehrere hundert Meter großen Antenne müssen jedoch noch Fragen der Konstruktion, Zuverlässigkeit und des Betriebs geklärt werden.

Eine schrittweise gebaute Antenne

Das von Caltech mit finanzieller Unterstützung der US-amerikanischen Behörde Darpa entwickelte Astra-System wurde Ende März 2026 mit der SpaceX-Mission Transporter-16 gestartet. Es befand sich an Bord des von Momentus betriebenen Orbitalfahrzeugs Vigoride 7. Das etwa einen Kubikmeter große System umfasste einen Manipulatorroboter, Teilemagazine und zwei vormontierte Strukturabschnitte.

Nach dem Erreichen des niedrigen Erdorbits wurden die Befestigungen gelöst, die das Material während des Starts geschützt hatten. Die beiden bereits gebauten Abschnitte wurden aus dem System herausgeschoben. Anschließend montierte der Roboter einen dritten Abschnitt, der in der Dokumentation von Caltech als „Bucht“ bezeichnet wird. Eine Bucht ist ein sich wiederholendes Segment der tragenden Struktur, das aus Rohren und Verbindungsstücken besteht.

Die geplante Antenne sollte aus elf Buchten bestehen, die mit einer reflektierenden Fläche verbunden werden. Zum Zeitpunkt des Berichts ist die Konstruktion noch unvollständig. Caltech hält es für unwahrscheinlich, dass die Montage vor dem Ende der für Dezember 2026 geplanten Mission abgeschlossen wird. Der Unterschied ist wichtig: Das Experiment hat die autonome Montage eines Abschnitts im Orbit demonstriert, nicht aber den vollständigen Bau der 1,4 Meter großen Antenne.

Zu den montierten Bauteilen gehören Verbundwerkstoffrohre, Aluminiumverbindungen und eine dünne reflektierende Kapton-Fläche. Der Roboter bewegt die Teile, positioniert sie und verbindet sie auf einer Montageplatte. Die reflektierende Fläche ist als perforierte Folie ausgeführt, die über die Struktur gespannt wird. Laut Caltech kann diese Lösung die erforderliche Vorspannung im Vergleich zu einem Metallgeflecht verringern und so den Weg für leichtere Strukturen ebnen.

Warum montieren statt entfalten?

Große Weltraumstrukturen sind heute durch die Abmessungen der Nutzlastverkleidung einer Rakete begrenzt – der Hülle, die die Nutzlast während des Starts schützt. Im Orbit können sie entfaltet werden, wenn sie zuvor zusammengefaltet wurden, oder aus großen Modulen zusammengesetzt werden, die bei mehreren Starts ins All gebracht wurden. In beiden Fällen richten sich die Konstruktionsentscheidungen danach, was transportiert und gehandhabt werden kann.

Die Montage einzelner Teile im Orbit ist eine weitere Möglichkeit: Die Bauteile werden separat ins All gebracht, um dort eine Struktur zu errichten, die nicht bereits fertig geformt gestartet werden könnte. Diese Methode könnte für große Radioantennen, Reflektoren für Teleskope oder großflächige Solarpaneele interessant sein. Dabei handelt es sich um angedachte Anwendungen, nicht um von Astra bereits realisierte Anlagen.

Das 2022 von Darpa gestartete Programm NOM4D erforscht Verfahren zur Fertigung und Montage im Weltraum. Langfristig zielt es auf Strukturen von mehreren hundert Metern oder sogar mehreren Kilometern ab. Der Programmverantwortliche Andrew Detor betont jedoch, dass Strukturen dieser Größe mit diesem Ansatz derzeit nicht gebaut werden können. Astra erprobt einen technischen Baustein dieses Vorhabens – in einem weitaus bescheideneren Maßstab.

Autonomie schließt Arbeit am Boden nicht aus

Der Roboter führte die Montageschritte ohne Eingreifen von Astronauten aus, doch der Betrieb kam nicht ohne menschliche Überwachung aus. Die Teams am Boden schickten Befehle und prüften die empfangenen Bilder, um den Fortschritt zu verfolgen. Caltech zufolge waren die Kommunikationsverbindungen während sieben oder acht täglichen Zeitfenstern von jeweils etwa fünfzehn Minuten möglich.

Dieser Rhythmus erfordert eine besondere Organisation. Trat im Orbit ein Problem auf, konnten die Ingenieure versuchen, es mit einem Ersatzexemplar des Systems nachzustellen, das im Labor aufbewahrt wurde. Anschließend testeten sie eine Lösung auf der Erde, bevor sie neue Anweisungen übermittelten. Autonomie bedeutet hier, dass der Roboter eine Handlungssequenz in einer Umgebung ausführt, in der der Austausch in größeren Abständen stattfindet – nicht, dass er selbst über das Ziel entscheidet oder sich ohne Hilfe repariert.

Dieser Schritt im Orbit hatte auch eine andere Funktion als die Tests im Labor. Die ersten beiden Projektphasen umfassten die Konstruktion und Tests auf der Erde; mit der Demonstration im Weltraum sollte geprüft werden, ob das System in seiner Einsatzumgebung funktionieren kann. Die Teams stießen auf Schwierigkeiten und mussten ihre Verfahren anpassen. Der Wert eines solchen Tests liegt gerade darin, dass eine am Boden geplante Sequenz und ihre tatsächliche Ausführung im Orbit voneinander abweichen können.

Ein Machbarkeitsnachweis, keine Weltraumfabrik

Caltech bezeichnet das Ergebnis als Machbarkeitsnachweis für das Montageprinzip. Darpa sieht darin einen möglichen Weg, künftige voluminöse und leichte Strukturen zu konstruieren. Beide Formulierungen beschreiben ein technisches Potenzial; sie bedeuten nicht, dass sich mit dem aktuellen System eine riesige Antenne, ein Habitat oder ein Weltraumsolarkraftwerk bauen ließe.

Um diesen Maßstab zu erreichen, müssten deutlich mehr Abschnitte montiert, die mechanische Stabilität ausgedehnter Strukturen gewährleistet und die Versorgung mit Bauteilen organisiert werden. Außerdem müssten die Überwachung der Arbeiten und die Integration der reflektierenden Elemente sichergestellt werden. Astra liefert praktische Erfahrungen mit der wiederholten Handhabung von Komponenten und der Montage eines Abschnitts im Orbit. Wie es weitergeht, hängt von weiterentwickelten Systemen und neuen Demonstrationen ab.

Der Erfolg bemisst sich daher weniger an der Größe der Antenne als an dem Handgriff, der nun im Weltraum erprobt wurde: Ein Roboter entnahm Bauteile, verband sie zu einem Abschnitt und entfaltete einen Teil des reflektierenden Systems – ohne dass ein Astronaut an Bord die Montage ausführte. Das ist ein Meilenstein auf dem Weg zu Strukturen, die dafür ausgelegt sind, jenseits der Startbeschränkungen montiert zu werden, aber noch nicht ihre übliche Bauweise.