Am 5. Juli 2022 wurden die Gewinner des diesjährigen INNOspace-Masters-Wettbewerbs im Rahmen einer Konferenz in Berlin bekanntgegeben und ausgezeichnet.

337 Unternehmen, Start-ups, Universitäten und Forschungseinrichtungen aus 28 Ländern haben sich an dem Wettbewerb beteiligt.

Die nächste Wettbewerbsrunde startet bereits Anfang 2023.

Schwerpunkte: Raumfahrt, Innovation, Technologietransfer

Seit seiner Einführung im Jahr 2015 hat der INNOspace Masters Wettbewerb fast 800 Bewerbungen von Unternehmen, KMU, Start-ups, Universitäten, Forschungsinstituten, außeruniversitären Forschungseinrichtungen und Einzelpersonen aus rund 50 Ländern erhalten. Diese reichten von angewandter Grundlagenforschung bis hin zu marktreifen Technologien in der Innovations- und Integrationsphase.

Auf diese Weise trägt der Wettbewerb INNOspace Masters zur Förderung der Innovation und der Kommerzialisierung der Raumfahrt in der gesamten Wertschöpfungskette bei.

Die siebte Runde des INNOspace Masters lief vom 18. Oktober 2021 bis zum 18. Februar 2022. In dieser Zeit haben wir 153 Bewerbungen von Teilnehmern auf der ganzen Welt erhalten, was einen neuen Rekord an Einreichungen in einer einzigen Wettbewerbsrunde darstellt (bisheriger Rekord: 126 Einreichungen in 2020/2021). Um Ihnen einen Einblick in die diesjährigen Einreichungen zu geben, haben wir hier einige statistische Eckdaten zusammengestellt:

Satellitengestützte Systeme zur Erdbeobachtung, Navigation und Kommunikation sind heutzutage fest im Mobilitätssektor integriert und ein wichtiger Bestandteil für den sicheren Betrieb aller Verkehrsträger: ob in der Verkehrsüberwachung, -steuerung und -sicherheit im Straßen- und Schienenverkehr, in der Seeschifffahrt oder in der Luftfahrt.

Die satellitengestützten Mehrwertdienste unterstützen einen effizienten und nachhaltigen Betrieb von Verkehrsträgern und -systemen sowie von Transport- und Logistikprozessen. Insbesondere das europäische Satellitennavigationssystem Galileo und das Erdbeobachtungsprogramm Copernicus sind mit ihrer erhöhten Zuverlässigkeit und Genauigkeit ein Antreiber für die weitere Integration satellitengestützter Dienstleistungen in den Verkehrssektor. Darüber hinaus werden zukünftige Satellitenkonstellationen auf erdnahen Umlaufbahnen die globale Verfügbarkeit von Kommunikationsdienstleistungen für alle Verkehrsbereiche steigern und damit einen wichtigen Beitrag für die Vernetzung und Sicherheit im Transportsektor leisten.

Satellitengestützte Mehrwertdienste auf dem Vormarsch für die weltweite Verkehrssteuerung

Die satellitengestützten Mehrwertdienste sind ein Wachstumsmarkt, der bis 2026 auf ein Marktvolumen von 144,5 Milliarden US-Dollar anwachsen soll[1]. Antreiber auf der Nachfrageseite ist die zunehmende Digitalisierung von Industrie und Gesellschaft und die damit verbundene, leichtere Integration dieser Mehrwertdienste in die industriellen Wertschöpfungsketten. Außerdem wird das Angebot durch die weitere Kommerzialisierung des Satellitenmarktes vorangetrieben, bei der zunehmend privates Risikokapital für den Auf- und Ausbau von Satellitenkonstellationen bereitgestellt wird. In diesem Zusammenhang sind in den letzten Jahren neben den etablierten Satellitenbetreibern eine ganze Reihe von neuen Unternehmen im Bereich „New Space Economy“ gegründet worden, die den Erdbeobachtungs- und Satellitenkommunikationsmarkt in den nächsten Jahren revolutionieren wollen. Darüber hinaus drängen innovative Unternehmen aus anderen Industriebranchen in den Markt der Raumfahrtdaten, um diese Informationen zu veredeln und als Mehrwertdienstleistungen ihren Kunden bereitzustellen. Davon werden auch im starken Maße die verschiedenen Verkehrssektoren profitieren – nicht zuletzt auch die Transport- und Logistikbranche weltweit.

Hochgeschwindigkeits-Internet für die globale Automobil-, Transport- und Logistikbranche

Das prominenteste Beispiel dieses neuen Marktes ist die US-amerikanische Firma SpaceX. Das Unternehmen baut derzeit ihre Satellitenkonstellation Starlink auf, die mit hochmodernen Satelliten ein weltweites Hochgeschwindigkeits-Internet in einer erdnahen Umlaufbahn ermöglichen wird. Ziel ist es, kommerziellen und privaten Nutzern eine hochwertige, schnelle und nahtlose Internet-verbindung mit Datenübertragungsraten zwischen 100 bis 200 Mbit/s und Latenzzeiten von 20 ms bereitzustellen. Satellitenkonstellationen wie Starlink ermöglichen Nutzern erstmalig auch an den entlegensten Orten den Zugang zu Hochgeschwindigkeitsinternet und treiben damit einen globalen Standard für Konnektivität voran. Eine weltweit verfügbare Konnektivität ist insbesondere für die Transport- und Logistikbranche von hoher Bedeutung. Davon sollen u. a. Langstreckenflüge, Ferntransporte und internationale Kreuzfahrt- und Frachtschiffe profitieren: so können Betreiber einen nahtlosen Internetzugang zu ihren Logistikflotten ermöglichen – selbst in Gebieten wo bisher keine Netzabdeckung möglich war.

Zudem wollen Satellitenkonstellationen wie Starlink auch eine Schlüsselrolle in der Automobilindustrie einnehmen. Insbesondere bei der Einführung autonomer Fahrzeuge und in der Transport- und Logistikbranche, bei GNSS-Fahrzeugortung und dem Flottenmanagement wollen sie als Innovationstreiber agieren. In Europa haben sich dabei als Antwort auf Starlink zwei Konsortien unter Beteiligung von etablierten Raumfahrtunternehmen und der „New Space Economy“ gebildet, die eine eigene souveräne europäische Satellitenkommunikationsinfrastruktur aufbauen wollen. Ein rein deutsches Konsortium bestehend aus den bayerischen Firmen Mynaric, Isar Aerospace und Reflex Aerospace will bereits 2023 den ersten Demonstrationssatelliten für ein zukünftig 400 Satelliten umfassendes Netzwerk starten.

Sicherheitskritische Anwendungen im Verkehrsbereich profitieren von neuen Galileo-Diensten

Die Satellitennavigation hat in den letzten 20 Jahren nahezu in alle Industriebereiche Einzug gehalten und spielt eine tragende Rolle für den gesamten Mobilitätssektor. Der Weltmarkt für GNSS-Chipsätze und -Geräte für die Ortung, Navigation und Zeitmessung hatte bereits im Jahr 2018 ein Volumen von 93,3 Milliarden US-Dollar und soll in den nächsten Jahren kräftig anwachsen[2]. Laut der Agentur der Europäischen Union für das Weltraumprogramm (EUSPA) unterstützt die Satellitennavigation jedes Jahr über 50.000 Arbeitsplätze in Europa[3]. Die digitale Routenführung von boden-, wasser- und luftgestützten Verkehrsträgern mithilfe der Satellitennavigation hat in erheblichem Umfang zur Effizienzsteigerung und zur Sicherheit im Verkehrsbereich beigetragen. Darüber hinaus sind hochgenaue GNSS-Zeitsignale nicht nur essenziell für eine präzise Positionsbestimmung von Fahrzeugen, sondern auch für die Steuerung und Vernetzung von Verkehrssystemen. Die heutigen GNSS-Signale werden von einer Reihe von globalen Satellitennavigationssystemen (Galileo, GPS, GLONASS, BeiDou), regionalen Systemen (z. B. QZSS und IRNSS) sowie satellitenbasierten Erweiterungssystemen (SBAS), wie z. B. EGNOS oder WAAS, bereitgestellt. Die Services des europäischen Galileo-Systems versprechen durch ihre hohe Integrität, Verfügbarkeit und Genauigkeit neue Wachstumspotenziale für die Verkehrsbranchen in Europa. Dies gilt insbesondere für sicherheitskritische Anwendungen, wie z. B. in der Steuerung des Bahnverkehrs, dem autonomen Fahren oder von automatisierten Schiffsmanövern im Hafenbereich.

Von neuen satellitengestützten Services profitieren zudem innovative Serviceanbieter im Mobilitätsbereich. Beispielsweise entwickelt der Teleoperation Anbieter Fernride aus München neuartige Dienstleistungen. Das Unternehmen bietet eine Cloud-basierte Plattform für die zuverlässige Fernsteuerung von Fahrzeugen in der Logistikbranche an. Kunden profitieren von einer automatisierten, 24/7 Fahrzeugsteuerung und damit einhergehenden Effizienzvorteilen bei gleichzeitiger Reduzierung des betrieblichen Aufwands.

Erdbeobachtungsservices für sichere und effizientere Verkehrssteuerung weltweit

Die zunehmende Anzahl von Erdbeobachtungssatelliten hat in den letzten 10 Jahren im erheblichen Maße die Verfügbarkeit von präzisen und hochaktuellen Informationen über unseren Heimatplaneten gesteigert. Aus diesen enormen Datenmengen sind eine Vielzahl von Mehrwertdiensten entstanden, welche die Sicherheit im weltweiten Luft-, Seeschifffahrts- und Bodenverkehr signifikant gesteigert haben. Satellitengestützte Wettervorhersagen liefern dafür wichtige Daten, wie beispielsweise Informationen über die Zugbahnen von Hurrikans, Sturm- und Gewitterzellen, Wellenhöhen und Eisvorhersagen auf den Weltmeeren oder Hagel, Schnee- und Starkregenfälle. Davon profitieren insbesondere das weltweite Luftverkehrs- und Flughafenmanagement, die Verkehrsüberwachung und -steuerung im Straßenverkehr oder die sichere Routenführung in der Seeschifffahrt. Dazu sind in den letzten Jahren in Europa eine Vielzahl von kleineren Serviceprovidern gegründet worden. Als Geschäftsmodell wurden spezielle Dienstleistungen entwickelt, die auf Basis von Erdbeobachtungsdaten zugeschnittene Informationen für bestimmte Marktsegmente und Kundengruppen anbieten. Das ESA BIC Alumni Drift+Noise aus Bremen beispielsweise bietet eine 10-tägige Eisdriftvorhersage der Polarregion für Reedereien auf Basis des Copernicus Marine Service an. So wird eine zeit- und ressourcensparende Routenführung sowie eine erhöhte Sicherheit in der polaren Seeschifffahrt ermöglicht. Ein weiteres von zahlreichen Beispielen ist das bayerische Unternehmen Wxfusion, dass Echtzeitvorhersagen über Zugbahnen von Gewitterzellen an Flughafenbetreiber, Airlines und Piloten weltweit liefert. Daraus ergeben sich eine Reihe von Kundenvorteilen, die insbesondere den sicheren und effizienteren Betrieb von Luftfahrzeugen ermöglichen. Erdbeobachtungsdaten in Kombination mit bodengestützten Informationsquellen, aber auch Echtzeit-Informationen, die durch die verschiedenen Verkehrsträger im laufenden Betrieb bereitgestellt werden, bieten zukünftig das Potenzial für zahlreiche weitere Mehrwertdienstleistungen.

Die Identifizierung solcher neuen Dienstleistungen, die über innovative Anwendungskonzepten von Raumfahrt Technologien und Erdbeobachtungsdaten für mehr Nachhaltigkeit sorgen, ist eine zentrale Komponente des Innovationswettbewerbs INNOspace Masters. In fünf verschiedenen Challenges sucht der internationale Wettbewerb in unterschiedlichen Themenschwerpunkten nach transferbasierten Innovationen. Dies können neben Spin-Off Transfers auch Spin-In Transfers sein, bei denen Technologien und Expertise aus anderen Branchen in die Raumfahrt eingebracht werden. In diesem Jahr sucht zum Beispiel die Mercedes-Benz car2space Challenge unter anderem nach weltraumbasierten Dienstleistungen für die Automotive Branche. Ausgezeichnet werden jeweils die besten drei Ideen in jeder der fünf Partner Challenges. Neben Fördergeldern bis zu 400.000 EUR erhalten die Gewinner dabei auch fachliche Unterstützung für die Umsetzung ihrer Visionen. Alle Informationen zu den Challenges finden Sie hier.

[1] https://markets.businessinsider.com
[2] Market Report GSA GNSS
[3] EU Agency for the Space Programme

Die Gestaltung eines nachhaltigen Energiesystems ist davon abhängig, dass ausreichend Speicherkapazitäten für erneuerbare Energien zur Verfügung stehen. Um Energieressourcen effizient und nachhaltig einzusetzen, müssen Überschüsse bei der Energiegewinnung gespeichert und geografisch oder zeitlich versetzt verteilt werden. Einige vielversprechende Lösungsansätze bauen hierbei auf Wasserstoff als Energieträger. Vor allem die Energiedichte und Anwendungsvielfalt von Wasserstoff sind dafür verantwortlich, dass Wasserstofftechnologien in verschiedensten Bereichen an Nachfrage und Popularität gewinnen. 

Bei innovativen Projekten zur Transformation kommunaler Energieversorgungssysteme rückt eine dezentrale erneuerbare Stromerzeugung in den Mittelpunkt. Aus diesem Grund wird immer öfter auf Power-to-Gas Wasserstoffspeichersysteme zurückgegriffen. Überschüsse aus der Solarstromerzeugung werden hier mittels Elektrolyse in Wasserstoff umgewandelt und gespeichert. Die Brennstoffzellentechnologie macht diesen Vorgang reversibel. Über intelligente Steuerungssysteme wird mit dem Wasserstoff im Bedarfsfall über die Brennstoffzelle Strom erzeugt, der effizient und autark zur Energieversorgung genutzt werden kann.

Autarke Energiesysteme basieren dabei auf Konzepten und Technologien, die vor allem in der Raumfahrt entwickelt wurden. So wurde die erste moderne Brennstoffzelle von der NASA für die Mondlandung der Apollo-Mission entwickelt. Sie ist der Schlüssel für geschlossene Energiesysteme und sorgte bei den Apollo-Missionen für die Erzeugung von Strom (bis zu 2.300 Watt pro Modul), Wärme und Trinkwasser.

Die Nutzung von Wasserstoff als Energiespeicher wird nicht nur für die bemannte Raumfahrt, sondern auch für Satelliten und Sonden verwendet. Hier wird für die Stromerzeugung seit jeher Sonnenenergie genutzt. Allerdings muss die Energie gespeichert werden, um einen Satelliten im Erd‑ oder Mondschatten betreiben zu können. Herkömmliche Batterien waren hier lange zu schwer und voluminös, um den Anforderungen der Raumfahrt gerecht zu werden.

Für die Erzeugung von Strom in Brennstoffzellen braucht der Satellit lediglich geringe Mengen an Wasserstoff und Sauerstoff als Treibstoff. Bei der Stromerzeugung mittels Brennstoffzelle bildet sich Wasser als Abfallprodukt, welches in entsprechenden Tanks an Bord des Satelliten gespeichert wird. Sobald der Satellit aus dem Schatten eines Himmelskörpers hervortritt, wird der Vorgang umgekehrt. Über die Sonnenstrahlen wird durch Solarpaneele Strom erzeugt. Dadurch kann das Wasser über Elektrolyse wieder in Wasserstoff und Sauerstoff getrennt werden. Dieser geschlossene Energiekreislauf lässt sich so nahezu unbegrenzt wiederholen.

Diese Technologie hat mittlerweile auch ihren Weg in terrestrische Industrien gefunden, beispielsweise in kommunale Energieversorgungssysteme. Das Beispiel von Wasserstofftechnologien als Innovationstreiber zeigt, wie wichtig branchenübergreifender Technologietransfer für Innovation ist und wie er technologische Entwicklung in anderen Branchen vorantreiben kann.

So gilt Wasserstoff mittlerweile als Schlüssel zu einem nachhaltigen Energiekreislauf auf der Erde.

Um das Potenzial von Wasserstofftechnologien zukunftsfähig umzusetzen, werden nicht nur in Deutschland Initiativen und Programme für den Ausbau der Wasserstoffinfrastruktur ins Leben gerufen. Ziel der Initiativen sind die Förderung von Innovationen bei der Herstellung, der Speicherung, dem Transport und der Nutzung von Wasserstoff.

Allerdings ist die Verwendung von Wasserstoff nur dann klimaschonend, wenn dieser aus erneuerbaren Energien hergestellt wird. Das wichtigste Verfahren dazu ist die Elektrolyse, die sich hervorragend zur Kopplung mit Windkraft und Fotovoltaik eignet. Zur Förderung von Innovationen im Bereich der Elektrolyse im industriellen Maßstab wurde im Jahr 2020 die Initiative Green Hydrogen Catapult ins Leben gerufen. Initiiert von einem Industriekonsortium führender Wasserstoffunternehmen und der Unterstützung der UN, ist das Ziel der Initiative, die Produktion von grünem Wasserstoff⁽¹⁾ bis 2026 massiv zu steigern. Die so geschaffene, gesteigerte Verfügbarkeit von grünem Wasserstoff soll global bei der Transformation kohlenstoffintensiver Industrien beitragen. Dazu gehören zum Beispiel die Stromerzeugung, die Chemieindustrie, die Stahlherstellung oder die Schifffahrt. Außerdem setzt sich die Initiative zum Ziel, eine Kostensenkung von 50 % (Zielpreis 2 USD pro kg grüner Wasserstoff) zu erreichen und über erneuerbaren Strom betriebene Anlagen mit 80 GW an Elektrolysekapazitäten zu errichten.

Wasserstoff ist ein elementarer Bestandteil einer nachhaltigen und zukunftsfähigen Energieversorgung. Nicht nur deswegen birgt das erste Element des Periodensystems großes Geschäftspotenzial. Für die Gestaltung eines nachhaltigen Energiesystems braucht es bis dahin trotzdem noch zahlreiche Innovationen in allen Bereichen. Solche Innovationen zu fördern ist Ziel des internationalen Innovationswettbewerbs INNOspace Masters. Mit dem diesjährigen Wettbewerbsthema sucht der INNOspace Masters in fünf verschiedenen Challenges nach nachhaltigen und effizienten Innovationen für Weltraum und Erde.  

Bei der von der Deutschen Raumfahrtagentur ausgerichteten DLR Challenge liegt der Fokus in diesem Jahr insbesondere auf Innovationen durch den Transfer von Wasserstofftechnologien zwischen der Raumfahrt und terrestrischen Industrien. Es werden Projektideen gesucht, die eine nachhaltige, sichere und effiziente Energieversorgung und Mobilität zum Ziel haben. Projektideen können dabei unter anderem auf dem Transfer von Technologien für bemannte Raumstationen oder regenerativen Brennstoffzellensystemen für Satelliten und Sonden basieren. Auch Ideen zu einer nachhaltigen Wasserstofferzeugung, von Wasserstoff angetriebene schwere Nutzfahrzeuge und grünen Wasserstoff-Stahlwerken werden gesucht.

Die drei besten Projektideen erhalten eine Projektförderung von jeweils bis zu 400.000 EUR. Neben der Deutschen Raumfahrtagentur im DLR als Ausrichter bieten auch die Industriepartner Airbus, OHB, Mercedes-Benz AG sowie die deutschen ESA Business Incubation Centres (BICs) eine eigene Challenge an. Alle Challenges und Preise finden Sie hier.

(1) Grüner Wasserstoff – Wasserstoff hergestellt aus Wasser mit Elektrolyseuren, die mit sauberem erneuerbarem Strom betrieben werden
https://greenh2catapult.com/

Die Raumfahrtbranche spielt eine zentrale Rolle für die menschliche Entwicklung auf der Erde. Sie kann helfen, globale Herausforderungen im Zusammenhang mit dem Klimawandel zu lösen und uns Menschen ein gesundes Leben zu ermöglichen. Forschungen und Entwicklungen, die auf der Internationalen Raumfahrtstation ISS durchgeführt werden, leisten beispielsweise einen wichtigen Beitrag in den Bereichen Life Sciences, Medizin und Lebensmittelwissenschaft. Im Weltraum lassen sich wissenschaftliche und technische Herausforderungen lösen. Das unterstützt Forschungsarbeiten, Industrie und das neue Raumfahrt-Ökosystem, das sich allmählich ausbildet. Daraus ergeben sich neue Chancen für die Entwicklung innovativer Lösungen, Produkte und Geschäftsmodelle. Diese Innovationen bilden das Herzstück der neuen Raumfahrt-Ökonomie, die sich im Entwicklungsprozess befindet. Auf globaler Ebene werden immer mehr private Investitionen in diese aufkommenden Geschäftsmöglichkeiten getätigt, was das Weltall zunehmend demokratisiert: Die Raumfahrtbranche öffnet sich für immer mehr Nutzer und profitiert von Überschneidungen mit anderen Feldern und Branchen. Auf diese Weise erhalten zunehmend mehr Unternehmen die Möglichkeit, ihre Geschäftsmodelle über Anwendungen im Weltraum zu erweitern, ihren Kunden einen Mehrwert zu bieten und die Lebensqualität aller Menschen auf der Erde zu verbessern.

Von diesen neuen Chancen zeugen erfolgreiche Unternehmen wie das neue Start-up yuri, das seine Dienste jetzt der ISS anbietet. Das deutsche Start-up bietet Dienstleistungen im Zusammenhang mit Forschungsarbeiten in annähernder Schwerelosigkeit als Komplettpaket mit dem Ziel, mehr Forschungsaktivitäten und kommerzielle Anwendungen auf der ISS zu ermöglichen. Das Unternehmen ist fest davon überzeugt, dass Branchen wie Pharma, Biotech, Materialwissenschaften und Elektronik in hohem Maße von Mikrogravitation profitieren können. Im Rahmen seiner ehrgeizigen Pläne hat yuri eine Simulationsplattform für Experimente in Mikro- und Teilgravitation entwickelt, die sich zur Vorbereitung von Experimenten auf der ISS und deren nachträgliche Analyse eignet. Das Unternehmen unterstützt Kunden dabei, Experimente zu definieren und vorzubereiten. Außerdem organisiert es die gesamte Logistik rund um Launch sowie Durchführung und Rückkehr von Experimenten aus dem Weltraum. Über sein komplettes Servicepaket kann yuri erschwingliche Preise für Missionen anbieten, was sehr viel mehr Nutzern aus den Bereichen Forschung und Industrie ermöglicht, Experimente in einer Umgebung der annähernden Schwerelosigkeit durchzuführen und von diesen zu profitieren.

Auf Satellitensystemen basierende Services bergen ein sogar noch höheres Potenzial für Industrie und Gesellschaft. Globale Dienstleistungen, die auf Satelliten basieren, spielen eine wichtige Rolle, um Ziele im Zusammenhang mit nachhaltiger Entwicklung zu erreichen und Volkswirtschaften wie Gesellschaften bei der effizienten und nachhaltigen Nutzung natürlicher Ressourcen in globalem Umfang zu unterstützen. In den letzten Jahren wurden viele Unternehmen gegründet, die auf innovative Geschäftsmodelle, Produkte und Dienstleistungen setzen, um Konnektivität sowie digitale und klimatische Herausforderungen anzugehen. Die damit einhergehenden technologischen Fortschritte lassen sich bereits beobachten. Diese Entwicklungen machen Hoffnung auf erschwinglichere und somit lukrativere Aktivitäten im Weltraum, was das bereits erwähnte zunehmende Engagement neuer Privatinvestoren zur Folge hat. Aber auch die meisten etablierten Raumfahrtunternehmen haben damit begonnen, neue Geschäftsmodelle zu übernehmen und zu entwickeln. Sie begreifen die sogenannte neue Raumfahrt-Ökonomie nicht nur aus Treiber von Innovationen, sondern auch als ernstzunehmenden Kooperationspartner. Neue Raumfahrtprogramme, etwa die Entwicklung und der Betrieb von kleinen und Mikro-Satelliten, Mega-Konstellationen hunderter Satelliten, kleine Startrampen, Breitband und Internet of Things aus dem Weltraum eröffnen enorm vielseitige Chancen im Hinblick auf Technologien, Herstellung und Finanzen – für alle Beteiligten.

Ein weiteres hervorragendes Beispiel für die neue Raumfahrt-Ökonomie ist ConstellR. Über Erdbeobachtungsdienste revolutioniert dieses deutsche Start-up den Markt der Temperaturüberwachung. Das Unternehmen nutzt eine neue Satellitenkonstellation, die ermöglicht, die Temperatur auf der Erdoberfläche täglich zu überwachen. Über ein ausgeklügeltes optisches Sensorsystem kann ConstellR die Temperatur der Landoberfläche (land surface temperature, LST) mit höherer radiometrischer Präzision einlesen als andere moderne Satellitensysteme. LST-Daten dienen als primäre Daten zur Überwachung von Anwendungen über verschiedene Märkte hinweg und bilden gleichzeitig die Grundlage für viele Produkte der Fernerkennung. Dazu gehören die Überwachung von Evapotranspiration und Wasserstress sowie Prognosemodelle zur Ernteeinfuhr. Um aussagekräftige Daten zu liefern, müssen solche thermischen Infrarot-Daten täglich, global und auf der Ebene einzelner Felder abrufbar sein. Derartige Daten sind enorm wichtig zur Verwaltung der Nahrungsmittelproduktion in der Zukunft, gerade in Anbetracht sich ändernder klimatischer Bedingungen und zunehmender Wasserknappheit.

Die Kombination unterschiedlicher geo-informatischer Quellen und deren automatisierte Bewertung über Methoden, die auf künstlicher Intelligenz (KI) basieren, ermöglicht effizient Mehrwert entlang der gesamten Wertschöpfungskette. Erdbeobachtung und Satelliten-Navigationssysteme werden in der Präzisionslandwirtschaft eingesetzt, um die Ernteerzeugung über die Kombination von Geo-Daten – etwa zum Feuchtigkeitsgrad der bewirtschafteten Fläche – zu optimieren und Landwirtschaftstechniken extrem präzise für Bewässerung und Ernte anzuwenden. Man schätzt, die kombinierte Verwendung von GNSS/EGNOS und Copernicus kann den Ernteertrag um über 10 % steigern und den Einsatz von Verbrauchsmitteln wie Benzin, Dünger und Pflanzenvernichtungsmittel um bis zu 20 % reduzieren (Vereinte Nationen, 2018). Zu diesem Zweck muss der nachhaltige und effiziente Einsatz von Diensten, die auf Satelliten basieren, fundamental in industrielle Wertschöpfungsketten verankert werden. Entwickler von Anwendungen, Datenanbieter, Hardware-Hersteller und Nutzer müssen eng zusammenarbeiten, um die sozioökonomischen Auswirkungen insgesamt zu optimieren und weitere Innovationen anzuregen.

Potenzial für Innovation gibt es in sämtlichen Bereichen, von der Datengenerierung im Weltraum bis zur Verwendung dieser Daten von Endnutzern auf der Erde. Ein solches Beispiel für den Einsatz von KI zur Qualitätsoptimierung von Erdbeobachtungsdaten ist das dänische Start-up ClearSky Vision. Atmosphärische Störungen sind ein inhärentes Problem der Bildgebung über Satelliten. Dadurch lassen sich weniger Informationen aus Bildern ableiten, und die Trackingmöglichkeiten kleiner Änderungen anhand von Erdbeobachtungsdaten reduzieren sich. Um dieses Problem zu lösen, nutzt das Unternehmen KI und entfernt Wolken, Schatten und Bildartefakte aus der optischen Bildgebung. Über die Kombination von Daten aus unterschiedlichen Satelliten im Orbit ist ClearSky Vision in der Lage, täglich aktuelle, wolkenlose Satellitenbilder zu liefern und damit das kontinuierliche Monitoring der Landwirtschaft zu ermöglichen.

INNOspace Masters sucht innovative Lösungen und Geschäftsmodelle entlang der gesamten Wertschöpfungskette mit Raumfahrtbezug. Landwirtschaft, Biowissenschaften und die menschliche Gesundheit können in hohem Maße von Weltraumforschung und Infrastrukturen auf Satellitenbasis profitieren. Wir suchen Forschungs- und Entwicklungsprojekte oder Experimente auf der ISS, satellitenbasierte Dienste oder neue Sensor- und Bewertungsmethoden. Vorschläge für den INNOspace Masters sollten das Ziel verfolgen, nachhaltige und wirksame Anwendungen und Geschäftsmodelle im Weltraum und auf der Erde sowie Anwendungsbereiche und Geschäftsmodelle auf dem Boden zu ermöglichen.

Informieren Sie sich in der INNOspace Masters Webinar-Reihe vom 6.–22. Dezember 2021 genauer über die diesjährigen Challenges, Preise und Wettbewerbspartner.

Satellitensysteme in den Bereichen Erdbeobachtung, Navigation und Kommunikation spielen mittlerweile in unserer modernen Gesellschaft eine entscheidende Rolle und unterstützen uns bei nachhaltigen Entwicklungen auf der Erde. So sind beispielsweise Unternehmen aus verschiedenen Branchen auf präzise Geo-Daten von Navigationsdiensten über Satelliten angewiesen, um die Überwachung von Bauvorhaben zu optimieren, Fahrzeuge zu vernetzen oder das Verkehrsmanagement zu verbessern. Erdbeobachtungsdaten helfen Ökostromanbietern und Städten, umweltfreundlicher zu werden – und ermöglichen ihren Einwohnern eine gesündere Lebensweise. Eine Studie des Büros der Vereinten Nationen für Weltraumfragen (UNOOSA) aus dem Jahr 2018 zeigt, dass fast 40 % der 169 Ziele für nachhaltige Entwicklung direkt von der Nutzung von EGNSS- und Copernicus-Diensten profitieren⁽¹⁾.

Bei Raumfahrt- und Satellitentechnologie denkt man aber nicht sofort an Nachhaltigkeit und Effizienz. Tatsächlich scheint es so, als stünde das gesamte Konzept von Aktivitäten mit Weltraumbezug im Gegensatz zu diesen Begriffen, gerade im Hinblick auf die erforderlichen Ressourcen für Weltraumtransport, Satellitenbau oder Raketenstarts. Beim Bau und der Inbetriebnahme neuer Satelliten handelt es sich nach wie vor um einen langwierigen Prozess, für den viele Ressourcen, Arbeitskraft und ein großzügiges finanzielles Budget nötig sind. Hinzu kommt, dass nicht mehr betriebene Satelliten häufig ersetzt werden müssen. Diese Satelliten stellen eine weitere Belastung für die Umwelt dar, weil dafür zusätzliche Ressourcen zum Bau und dem Start von Ersatzsatelliten benötigt werden.

Gleichzeitig gibt es immer weniger Raum im Orbit für neue Satelliten und Satellitensysteme, denn jedes Jahr werden immer mehr Satelliten in den Weltraum befördert. Neben aktiven Satelliten blockieren nicht funktionsfähige Satelliten ansonsten nutzbare Orbits. Leider ist es eine sehr komplexe Aufgabe, diese Satelliten zu entsorgen, was nicht immer möglich ist. Außerdem lassen sich nicht korrekt funktionierende Satelliten nicht leicht reparieren. Wenn Satelliten vorübergehend ausfallen oder wegen technischer Vorfälle (z. B. durch Weltraumschrott verursacht) komplett ausfallen, gehen damit nicht nur wirtschaftliche Verluste der involvierten Organisationen einher. Der Datenverlust dieser Satelliten hat Auswirkungen auf Dienste zur Reaktion auf Notfälle, Sicherheitsagenturen und andere Institutionen auf der Erde und kann negative Folgen haben, da derartige Dienste für ihre täglichen Abläufe auf diese Satelliten angewiesen sind.

Deshalb ist es enorm wichtig, Möglichkeiten zu identifizieren, um existierende Satelliteninfrastrukturen langfristig zu schützen, damit unser Überlebenssystem auf der Erde reibungslos funktioniert. Einer der wichtigsten Punkte auf der Tagesordnung muss sein, Satelliten nachhaltig zu gestalten und sie so zu bauen, dass sie so lange wie irgend möglich halten. Dazu gehört auch die Einrichtung besonderer Sicherheitsmaßnahmen, damit Hacker keine böswilligen Angriffe starten können. Aber das bedeutet auch, dass wir neue Möglichkeiten finden müssen, um die Satelliten selbst zu schützen, da immer mehr Weltraumschrott im Orbit eine Gefährdung für sie darstellt.

Das deutsche Start-up OKAPI:Orbits geht eben diese Herausforderung mit seiner Software Space Surveillance and Tracking (SST) an, die das steigende Risiko von Zusammenstößen und Unterbrechungen im Orbit senken soll. Diese Lösung gewann bei der ESA BIC Challenge des INNOspace Masters 2019 den 2. Platz und wurde vom Programm für Business Incubation der ESA in Hessen bei der Entwicklung unterstützt. Im Oktober 2020 präsentierte OKAPI:Orbit sein erstes Produkt zur Vermeidung von Zusammenstößen für Satellitenbetreiber auf dem Markt. Dieses junge deutsche Unternehmen leistet mit seiner KI-Software einen wichtigen Beitrag und unterstützt die Entwicklung effizienterer und nachhaltiger Raumfahrtanwendungen, indem es Objekte, die sich bereits im Orbit befinden, vor möglichen Schäden schützt.

Ein anderer Ansatz im Hinblick auf Nachhaltigkeit besteht darin, eine Lösung zur Reparatur beschädigter oder obsoleter Satellitenmodule im Orbit zu finden, statt den gesamten Satelliten zu verlieren oder zu ersetzen. Das nennt man „On-Orbit Servicing“. Das Projekt iBOSS, das vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt DLR unterstützt wird, konzentriert sich auf die Entwicklung eines intelligenten Modulsystems für eben dieses On-Orbit Servicing und den Montageansatz. Mit Software-Tools lassen sich neue Satelliten konzipieren und simulieren, die in sehr kurzer Zeit startklar sind. Das langfristige Ziel besteht darin, diese Aufgaben Service-Satelliten zu überlassen, was zudem die Effizienz steigern und den erforderlichen Personalaufwand reduzieren würde.

Nachhaltigkeit beinhaltet auch den Einsatz natürlicher Ressourcen und von Energie in einer Weise, die keine negativen Umweltauswirkungen auf der Erde verursacht. Deshalb müssen wir neue und innovative Möglichkeiten finden, die unsere Umwelt weniger belasten. Das kann man entweder dadurch erreichen, dass man Synergien und Kooperationen mit bestehenden Lösungen nutzt, damit weniger neue Satelliten gebraucht werden, oder indem man gewährleistet, dass bei Herstellung und Start neuer Satelliten entlang der gesamten Lieferkette Nachhaltigkeit und ökologische Aspekte berücksichtigt werden.

Im diesjährigen Wettbewerb wirbt der INNOspace Masters um die Einreichung neuer Ideen und Lösungen, die diese Probleme angehen. Dabei kann es sich um neue technische Lösungen für Satelliten handeln, etwa der Einsatz leichterer Materialien, die Bereitstellung höherer Kommunikationssicherheit über Quantum-Verschlüsselung, die Erforschung neuer Systeme zur Energiespeicherung oder der Einsatz künstlicher Intelligenz zur Datenbewertung in Satelliten.

Nicht minder wichtig zum Ausbau der Raumfahrtbranche und der neuen Raumfahrtökonomie auf der Erde ist es, die Effizienz im gesamten Lebenszyklus des Produkts zu steigern. Es ist allerdings keine leichte Aufgabe, im Bereich Raumfahrt die Produktivität zu erhöhen und gleichzeitig Aufwand und Kosten zu minimieren. Man benötigt zahlreiche Teststarts, Tausende Stunden Forschung und unzählige Pilotprojekte, die zwangsläufig zur Raumfahrtbranche gehören, was man allerdings häufig nicht zu sehen bekommt. Und selbst wenn jeder einzelne Akteur Fehlentscheidungen und Sackgassen gerne vermeiden würde, gehören „Trial and Error“ naturgemäß zu Forschung und Entwicklung.

Wie die Gewinner der letzten Jahre  beim INNOspace Masters jedoch unter Beweis stellen, gibt es immer Möglichkeiten, die Effizienz in diesem Bereich zu steigern. Das könnte man beispielsweise über die Förderung und Entwicklung von kosteneffektivem Zugriff auf Know-how und Aktivitäten aus der Raumfahrt für Unternehmen und Industrie erreichen. Kleine Satelliten-Launcher sind ein Beispiel dafür, wie dies bereits mit Erfolg geschieht, denn sie ermöglichen kommerziellen Unternehmen, für Satellitenprojekte in kleinerem Umfang kostengünstig auf den Weltraum zugreifen zu können. Aber es gibt noch sehr viel mehr Möglichkeiten, effiziente Lösungen für den Weltraum zu implementieren, etwa die Optimierung von Herstellungsprozessen für Weltraumsysteme, die Erhöhung der Übertragungsgeschwindigkeit großer Datenmengen von Satelliten auf die Erde oder der Einsatz maschineller Intelligenz zur Verarbeitung von Satellitendaten.

Wir freuen uns auf Innovation und Ideen in sämtlichen Entwicklungsphasen. Sie möchten sich mit einer Anwendungsstudie bewerben oder mit einem marktreifen Produkt bzw. Dienst? Bei den Partnern des INNOspace Masters gibt es garantiert die passende Challenge und Unterstützung für potenzielle Gewinner. Wir laden Interessenten aus den Bereichen Forschung und Industrie ein, ihre Vorschläge für den INNOspace Masters 2021/2022 bis 4. Februar 2022 einzureichen.

Wenn Sie sich genauer über die diesjährigen Challenges informieren möchten, nehmen Sie an den interaktiven Webinaren teil, die unsere Wettbewerbspartner vom 6.–16. Dezember 2021 anbieten.

⁽¹⁾ (1) Gemeinsamer Bericht der EU-Weltraumagentu EUPSA (ehemals GSA): „European Global Navigation Satellite System and Copernicus: Supporting the Sustainable Development Goals. Building Blocks towards the 2030 Agenda.“ 2019. https://www.unoosa.org/res/oosadoc/data/documents/2018/stspace/stspace71_0_html/st_space_71E.pdf

Visionäre Teams und Einzelpersonen aus Industrie, Forschung und Universitäten haben seit vergangener Woche erneut die Chance, Teil der Erfolgsgeschichte des INNOspace Masters zu werden. Der Wettbewerb sucht bereits zum siebten Mal nach herausragenden transferbasierten Projektideen mit unterschiedlichen Reifegraden – von anwendungsorientierte Grundlagenforschung bis zu marktreifen Lösungen. Dies können Spin-in-Ideen sein (von anderen Branchen in die Raumfahrt) oder Ansätze, die durch die Nutzung von Raumfahrtanwendungen einen Mehrwert in terrestrischen Industrien bieten (Spin-off). Namhafte Partner vergeben Preise in fünf themenspezifischen Challenges. Die Gewinner jeder Challenge erhalten passgenaue Preise im Wert von bis zu EUR 400.000 pro Gewinner, um ihre Ideen bestmöglich umsetzen zu können, sowie Zugang zu einem internationalen renommierten Experten-Netzwerk. Die Einreichungsfrist läuft bis zum 4. Februar 2022.

Durch die Verknüpfung von Raumfahrt mit terrestrischen Branchen initiiert der INNOspace Masters Wettbewerb seit 2015 erfolgreich transferbasierte Technologieentwicklungen, neuartige Services sowie Unternehmensgründungen und legt damit den Grundstein für zukunftsfähige Innovationen. Eingebunden in ein internationales Netzwerk spürt der Wettbewerb jährlich neue Geschäftsideen und Trends auf. In den letzten sechs Jahren wurden insgesamt bereits 72 Gewinner prämiert, die aus über 500 innovativen Geschäftsideen von mehr als 1220 Teilnehmenden aus 26 Ländern ausgewählt wurden. Dadurch wird nicht nur der Technologietransfer zwischen der Raumfahrt und anderen Industriebranchen gefördert, sondern auch die New-Space Economy in Deutschland und Europa gestärkt.

„Wir freuen uns, dass der INNOspace Masters sich über die Jahre zu einer treibenden Innovationskraft im Bereich der europäischen New-Space Economy entwickelt hat. Wir sind überzeugt, dass wir mit der thematischen Ausrichtung des INNOspace Masters, der sich dieses Jahr ganz auf nachhaltige und effiziente Innovationen für Weltraum und Erde fokussiert, wieder vielen visionären Unternehmern bei der Umsetzung ihrer kreativen Lösungen unter die Arme greifen können.“ erklärt Dr. Franziska Zeitler, Abteilungsleiterin Innovation & Neue Märkte in der Deutschen Raumfahrtagentur im DLR.
Der Wettbewerb richtet sich an Unternehmen, Startups, Hochschulen und außeruniversitäre Forschungseinrichtungen sowie Konsortien und Einzelpersonen, die mit ihrem Vorhaben Know-how und Technologien aus anderen Branchen in die Raumfahrt (spin-in) und umgekehrt (spin-off) übertragen. Innovatoren mit neuen technologischen Ideen, Anwendungen oder Geschäftsmodellen mit dem Schwerpunkt „Nachhaltige und effiziente Innovationen für Weltraum und Erde“ sind eingeladen, die nächste Generation der Raumfahrt mitzugestalten. Auch in diesem Jahr werden Preise von namhaften Partnern in themenspezifischen Challenges vergeben, wie zum Beispiel: nachhaltige, sichere und effiziente Energieversorgung, digitale Nachhaltigkeit, Wasserstofftechnologien, ressourcensparende Ansätze, Erdbeobachtung und Umweltmonitoring, Mobilität, 5G Konnektivität, Kommerzialisierung von Raumfahrt und Kostensenkung. Ausgerichtet werden diese von der Deutschen Raumfahrtagentur im DLR, den ESA Business Incubation Centres in Deutschland, Airbus, OHB und zum ersten Mal auch von der Mercedes-Benz AG.

„Wir sind stolz darauf, den Pionier der Automobileindustrie, die Mercedes-Benz AG, als neuen Industriepartner des INNOspace Masters begrüßen zu dürfen und freuen uns auf eine spannende Zusammenarbeit, hin zu einer nachhaltigeren Zukunft. Die Teilnahme der Mercedes-Benz AG im INNOspace Masters zeigt eindrücklich das Interesse der Industrie an der New Space Economy und den Ideen der Innovatoren“ erklärt Thorsten Rudolph, Geschäftsführer des AZO.

Die Gewinner der einzelnen Wettbewerbskategorien und der Hauptgewinner werden im Juli 2022 im Rahmen der jährlichen INNOspace Masters Konferenz und Preisverleihung prämiert.

Die Gewinner der sechsten Runde des Innovationswettbewerbs stehen jetzt fest​.

Die sechste INNOspace Masters Konferenz hat am 29. Juli 2021 unter dem Motto “Innovationen für nachhaltige Infrastrukturen im Weltraum und auf der Erde” virtuell stattgefunden.​

​Insgesamt 330 Unternehmen, Start-ups, Universitäten und Forschungseinrichtungen aus 23 europäischen Ländern haben an dem Wettbewerb teilgenommen.​

Zu den Gewinnern zählen Quantenprozessoren für die Satellitenkommunikation, Lösungen für die Präzisionslandwirtschaft und ein Kleinsatellit zur Beseitigung von Weltraumschrott.​

​Schwerpunkte: Raumfahrt, Innovation, Technologietransfer​

Rund 34.000 km lang ist Europas größtes Schienennetz, das von der DB Netz AG betrieben, instandgehalten und weiterentwickelt wird. Um Reisen für die Fahrgäste dabei noch verlässlicher zu machen, setzt die DB Netz AG zunehmend auf Sensoren, Künstliche Intelligenz (KI), Machine Learning und Satellitendaten. Mögliche Störungen an der Infrastruktur lassen sich mit der smarten Technik erkennen und beheben, bevor sie überhaupt entstehen. Das Ziel ist ein breiter Einsatz der digitalen Technologie für zustandsorientierte Diagnosen und eine noch robustere Schiene. Die DB Netz AG Challenge des INNOspace Masters Wettbewerbs prämiert innovative Lösungen zur vorausschauenden Instandhaltung und zum störungsfreien Betrieb des Streckennetzes, die auf Satellitendiensten und Know-how aus der Raumfahrt basieren. Ideen können noch bis zum 5. Februar 2021 eingereicht werden. Jetzt teilnehmen!

Infrastrukturdaten in Echtzeit

Ein wichtiger Aspekt ist die Zustandserfassung des Bahnnetzes, idealerweise in Echtzeit. Gleisanlagen mit Brücken und Tunneln, Oberleitungen sowie Leit- und Sicherungstechnik müssen kontinuierlich überwacht werden, damit Störungen verhindert oder notwendige Maßnahmen zeitnah initiiert werden können.

Ein Weg, diese Herausforderung zu lösen, stellt das Anbringen von Sensoren auf regelmäßig fahrenden Zügen dar. Um beispielsweise Schäden an den Gleisen zu ermitteln, werden hierfür Daten mit einer Genauigkeit im Millimeter-Bereich benötigt. Dies ist jedoch komplexer, als es zunächst scheinen mag: Züge fahren mit hohen Geschwindigkeiten (bis zu 300 km/h). Die nötigen hochpräzisen Daten müssen also in kürzester Zeit erfasst werden, während gleichzeitig enorme Kräfte auf die Sensoren wirken – durch Bremsen (Verzögerungskraft), Beschleunigung, Erschütterung oder Kurvenfahrt (Fliehkraft). Die Sensorik muss zudem widerstandsfähig gegen verschiedenste Witterungseinflüsse sein.

Auch die Raumfahrtbranche stellt höchste Anforderungen an die Präzision, Robustheit und Langlebigkeit von Sensorik. Der Innovationswettbewerb INNOspace Masters fördert den Transfer solcher Technologien und Know-how aus der Raumfahrt in die Eisenbahnbranche. Ein Beispiel hierfür ist das Projekt „Silent Running“, das 2018 mit dem 2. Platz der INNOspace Masters DLR Challenge ausgezeichnet wurde. Die eingesetzten Metamaterialien, die zur Schwingungsminderung für Trägerraketen entwickelt wurden, lassen sich auch für die Automobil-, Luftfahrt- und Eisenbahnindustrie nutzen. Dies ist ein wichtiger Schritt in der Optimierung der Sensoren. Es bleiben aber noch viele Herausforderungen, die es zu lösen gilt.

Schnelle und sichere Datenübertragung

Einen weiteren entscheidenden Faktor im Schienenbetrieb der DB Netz AG stellt die Übertragung und Auswertung der von der Sensorik erfassten Daten dar. Um vorherzusagen, wann einzelne Bauteile oder Anlagen ausfallen könnten und entsprechend Instandhaltungs- oder Reparaturmaßnahmen zu planen, müssen die Daten schnellstmöglich zur Verfügung stehen. Große Datenmengen sollten idealerweise in Echtzeit an die Systeme der DB Netz AG weitergegeben werden. Durch lange Übertragungszeiten oder mangelnde Funkverbindungen ist es häufig erst möglich, die Daten am Ende der Fahrt ins zentrale System zu übermitteln. Dies führt teilweise zu erheblichen Verzögerungen in der Auswertung und damit der Einleitung entsprechender Instandhaltungsmaßnahmen.

Auch hier zählt die DB Netz AG auf das große Transferpotential aus der Raumfahrt. Bei der Kommunikation zwischen Satelliten im Orbit und der Übertragung von Satellitendaten auf die Erde müssen ebenfalls in kürzester Zeit riesige Datenmengen übertragen werden. Wie diese Lösungsansätze aus der Raumfahrt auch auf der Erde zum Einsatz kommen, zeigen die folgenden Innovationen:

Das DLR Raumfahrtmanagement hat die Entwicklung des Europäischen Daten Relais System (EDRS) mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie unterstützt. Das EDRS ist die erste kommerzielle Anwendung optischer Satellitenkommunikation im Weltraum. Diese Datenautobahn aus dem All ermöglicht durch die sogenannten Laser Communication Terminals (LCT), einen Datentransfer mit hohen Übertragungsraten nahezu in Echtzeit.

Ein weiteres Beispiel ist die Firma Intelligence on Wheels (IoW), die 2012 als eine Ausgründung des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) mit Unterstützung des ESA Business Incubation Centre (BIC) Bavaria gegründet wurde. Das innovative System zur Kollisionsvermeidung von Zügen (RCAS) nutzt hochpräzise Satellitendaten um die gleisgenaue Position sowie die Geschwindigkeit von Zügen in Echtzeit zu bestimmen.

Die INNOspace Masters DB Netz AG Challenge sucht Innovationen aus der Raumfahrtbranche, die die Bahninfrastruktur von morgen noch effizienter, robuster und zuverlässiger machen. Die drei bestplatzierten erhalten ein umfangreiches Preispaket. Ideen können noch bis 5. Februar 2021 eingereicht werden. Jetzt teilnehmen!