Im Mai brach die Raumfähre Endeavourzu ihrer letzten Mission auf – und hatte drei ganz besondere Passagiere mit an Bord. Im Orbit ausgesetzt könnten einst Schwärme von ihnen vor Sonnenstürmen warnen oder die Besatzung der internationalen Raumstation ISS benachrichtigen – wenn mal wieder Weltraumschrott im Anflug ist. Ein Team von Studenten der Cornell Universität unter Leitung des Raumfahrtingenieurs Mason Peck hat dafür Prototypen von briefmarkengroßen Satelliten entwickelt. Die Elektronik-Winzlinge sind mehr als nur eine Spielerei, sie könnten einst die Aufgaben ihrer großen Geschwister übernehmen.

Ohne es zu beabsichtigen, haben die Tüftler aus dem US-Bundesstaat New York mit ihrem Projekt auch gleich die Abschusskosten von Satelliten drastisch gesenkt. Der Start eines Satelliten kostet derzeit rund 30.000 US-Dollar pro Kilogramm. Seit einigen Jahren experimentieren Konstrukteure mit immer kleineren Raumsonden: Die bis dato letzte Stufe bei diesem Prozess sind die kürzlich vorgestellten CubeSats, würfelförmige Satelliten, die mit nur zehn Zentimetern Kantenlänge und einem Kilogramm Masse die kleinsten ihrer Art sind. Oder besser gesagt: waren.

Diese Werte haben Peck und seine Studenten nun um ein Vielfaches unterboten. Ihre ChipSats messen nur wenige Millimeter Kantenlänge und wiegen sieben Milligramm. Die Startkosten der Winzlinge belaufen sich damit auf gerade einmal 21 US-Cents. "Ein willkommener Nebeneffekt" sagt Projektleiter Peck. Maße und Gewicht sind nicht die einzigen Besonderheiten der Miniatur-Satelliten. Ihren Antrieb konzipierte das Tüftlerteam völlig neu. Die Forscher bedienten sich des Sonnenstaubs als Inspirationsquelle: Ausgestattet mit winzigen Sonnensegeln, schippern die Mini-Satelliten durch das Weltall und können dabei kontinuierlich Daten sammeln. Angetrieben werden die ChipSats von der Lorentz-Kraft, die geladene Teilchen in Magnetfeldern beschleunigt – dasselbe Prinzip, durch das sich auch der Sternenstaub bewegt.

Ähnlich dem interstellaren Partikelstrom könnten künftig ganze Schwärme der ChipSats im Erdorbit ihre Runden drehen und miteinander kommunizieren. Peck und sein Team träumen von Horden an Mini-Satelliten, die das Weltraumwetter beobachten und wissenschaftliche Daten funken. ChipSats könnten helfen, Sonneneruptionen vorherzusagen, die mitunter Stromausfälle auf der Erde auslösen oder GPS-Systeme lahm legen. Auch das Verhalten von Schutt- und Trümmerwolken aus ausgebrannten Raketenstufen und Satellitenschrott könnten die Mini-Satelliten überwachen. Oder sie messen die Emissionen von Raumfähren.

Für den Bau der ChipSats hantierten die Forscher mit handelsüblichen Elektronikbauteilen. Sie entwickelten mikroskopisch kleine Solarzellen und Sensoren, die elektromagnetische, radioaktive, biologische und chemische Daten aufspüren können. Sobald ein ChipSat eine vordefinierte Menge an Daten gesammelt hat, versendet er diese automatisch an die Forscher. Dafür kommt eine abgespeckte Miniatur-Variante eines Funkchips zum Einsatz. Der Nachteil: Der Chip kann nur jeweils ein Bit zur Erde senden, ausgedrückt durch einen Piepton. Für eine bessere Informationsübertragung reicht die Energie schlichtweg nicht, die von den Solarzellen erzeugt wird.