Experte für verteilte Satellitensysteme

10/29/2024

Kleine Satelliten, die Weltraummüll finden und einsammeln: Auf dieses Ziel arbeitet Mohamed Khalil Ben-Larbi hin. Er ist neuer Professor für Raumfahrtinformatik und Satellitensysteme an der Uni Würzburg.

Professor Mohamed Khalil Ben-Larbi entwickelt Kleinsatelliten für die Beseitigung von Weltraummüll. (Image: Christian Kielmann / Universität Würzburg)

Die Menschheit hinterlässt ihren Müll auch im Weltraum: Ausrangierte Satelliten und Trümmerteile kreisen in großer Zahl um die Erde. Schätzungsweise 26.000 Schrottobjekte gibt es, die größer als zehn Zentimeter sind. Dazu kommen Millionen kleinerer Stücke. Und weil immer neue Satelliten gebaut werden, wächst der Schrotthaufen stetig an.

Der Müll gefährdet Raumfahrtprojekte und funktionierende Satelliten: Bei einer Kollision können selbst kleine Schrottteile große Schäden anrichten, wenn sie mit hoher Geschwindigkeit auftreffen. Wie könnte man den Müll beseitigen? Eine Lösungsidee sieht vor, autonome Flotten von Kleinsatelliten loszuschicken, die den Müll aufspüren und einsammeln – so manches Stück lässt sich womöglich recyceln oder sogar reparieren. Das wäre ein Schritt hin zu mehr Nachhaltigkeit in der Raumfahrt.

Auf diesem Gebiet arbeitet der Luft- und Raumfahrtingenieur Mohamed Khalil Ben-Larbi. Er ist im September 2024 von der Technischen Universität Berlin an die Julius-Maximilians-Universität (JMU) Würzburg gewechselt. Hier forscht und lehrt er nun als Professor für Raumfahrtinformatik und Satellitensysteme.

Aktueller Schwerpunkt auf Rendezvous und Docking

Ben-Larbi interessiert sich generell für verteilte Systeme aus Kleinsatelliten – darunter versteht man Verbände aus autonomen Satelliten, die koordiniert zusammenarbeiten. Er entwickelt Modelle, Komponenten und Algorithmen, um die Steuerung, Navigation und Regelung solcher Systeme weiter zu verbessern. Aktuell liegt sein Schwerpunkt auf Rendezvous- und Docking-Manövern – gemeint ist das Auffinden und Andocken an Zielobjekte im Weltraum.

„Selbstständig den Weg zu Objekten finden, planen und umsetzen, ohne dabei mit anderen Objekten zu kollidieren“, so beschreibt der Professor die erste Anforderung an Kleinsatelliten, die Weltraumschrott einsammeln sollen. Diese Aufgaben müssen komplett autonom an Bord der Satelliten bewältigt werden. Dabei kommen auch KI-Technologien zum Einsatz.

Mit Gecko-Materialien beschichtete Haftflächen

Für die Andockmanöver setzt Mohamed Khalil Ben-Larbi ebenfalls neueste Technologien ein. Sein Konzept besteht aus Satelliten mit Kontaktflächen, die mit sogenannten Gecko-Materialien beschichtet sind – das sind Silicone mit speziell strukturierten Oberflächen. Kommen sie vorsichtig genug mit anderen Objekten in Kontakt, heften sie sich daran fest – ähnlich wie die Füße eines Gecko.

Gecko-Materialien haben einige Vorteile: Sie sind einfach zu produzieren, preisgünstig und brauchen keinen elektrischen Strom. Missglückt ein Andockmanöver, kann der Versuch beliebig oft wiederholt werden. Bei der Entwicklung und Anwendung dieser Materialien kooperiert der JMU-Forscher mit Teams der TU Berlin und des Leibniz-Instituts für Neue Materialien in Saarbrücken.

Wie gut das autonome Andocken unter Weltraumbedingungen funktioniert, will das Team des Professors voraussichtlich Ende 2025 auf der Internationalen Weltraumstation ISS testen. Dafür stehen ihm dort zwei von der NASA gebaute und betriebene Astrobees zur Verfügung – das sind würfelförmige, freischwebende Roboter, die die Besatzung der ISS bei ihren alltäglichen Aufgaben unterstützen. Eine Astrobee wird die Rolle eines kaputten Satelliten übernehmen, die andere wird mit dem Docking-Mechanismus und den passenden Algorithmen ausgestattet.

Lebenslauf des neuen Professors

Mohamed Khalil Ben-Larbi, Jahrgang 1982, wuchs in Tunis auf. Nach dem Abitur ging er nach Deutschland und studierte an der Universität Stuttgart Luft- und Raumfahrttechnik. Es folgten wissenschaftliche Anstellungen bei Airbus Defence and Space sowie beim Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt im Bereich Hubschraubertechnik.

2015 ging er an die Technische Universität Braunschweig, wo er auch promovierte. Schon dort beschäftigte er sich mit der Steuerung, Regelung und dem Andocken von Kleinsatelliten mit dem Ziel, Weltraummüll zu beseitigen. Ab 2021 leitete Ben-Larbi dann die SmallSat Rendezvous & Robotics Group an der Technischen Universität Berlin. Von dort wechselte er im September 2024 auf die Würzburger Professur für Raumfahrtinformatik und Satellitensysteme.

Erstes Praktikum für Master-Studierende

Für Studierende der JMU-Masterstudiengänge Informatik und Satellite Technology bietet Mohamed Khalil Ben-Larbi aktuell ein erstes Praktikum an. Dabei geht es darum, die Position und Ausrichtung von nicht-kooperativen Zielobjekten im Weltraum mit bordeigenen Mitteln einzuschätzen und zu verfolgen. „Die Studierenden lernen dabei eine entscheidende Technologie kennen, um autonom ablaufende Wartungsarbeiten in der Umlaufbahn und eine aktive Trümmerbeseitigung zu ermöglichen.“