Mobilität

Wettlauf ins Weltall

Unternehmen unterschiedlicher Branchen drängen mit Satelliten ins All. Disruption und Dynamik prägen die Branche. Ein deutlicher Trend ist die zunehmende Vertikalisierung der Angebote als „Spacedata-as-a-Service“.

10/2021

Mit einem Raketenstart können ganze Satelliten-Schwärme in eine Umlaufbahn gebracht werden.Getty Images

Wie gut wurde der Coro­na-Lock­down im Früh­jahr 2020 befolgt? Bil­der aus dem All lie­fer­ten die Ant­wort auf diese Frage: Auf­nah­men des euro­päi­schen Erd­be­ob­ach­tungs­sa­tel­li­ten Sen­ti­nel-5P zeig­ten einen star­ken Rück­gang der Stick­oxid­kon­zen­tra­tio­nen über Groß­städ­ten wie Paris, Madrid oder Rom – par­al­lel zum Her­un­ter­fah­ren des öffent­li­chen Lebens in der EU. Weni­ger Ver­kehr bedeu­te­te weni­ger Abga­se und damit einen Rück­gang der Luft­ver­schmut­zung, wie der im Okto­ber 2017 gestar­te­te Sen­ti­nel-5P mit sei­nen Mess­in­stru­men­ten prä­zi­se erfas­sen konn­te. Die Prä­zi­si­on ist dabei ein klei­nes Wun­der: Inner­halb einer Sekun­de erfasst der Satel­lit Licht­wel­len auf einer Flä­che von 2.600 Kilo­me­tern Brei­te mal sie­ben Kilo­me­tern in Flug­rich­tung, denn er bewegt sich in einer Höhe etwas über 800 Kilo­me­ter mit einer Geschwin­dig­keit von fast 28.000 km/h – also 7,8 km/s. Die aus­ge­wer­te­ten Daten ver­sor­gen als Neben­pro­dukt auch die Ent­schei­dungs­trä­ger auf der Erde mit Infor­ma­tio­nen über die Wirk­sam­keit ihrer Coro­na-Maß­nah­men.

Aber nicht nur für die Ana­ly­se poli­ti­scher Ent­schei­dun­gen sind die künst­li­chen Erd­tra­ban­ten nütz­lich. Satel­li­ten und ihre Daten gehö­ren heute zum All­tag. Ihre Ein­satz­ge­bie­te erschei­nen gren­zen­los: „Ohne den Welt­raum gibt es auf der Erde keine Kon­nek­ti­vi­tät“, sagt Elo­die Viau, Direc­tor of Telecom­mu­ni­ca­ti­ons and Inte­gra­ted App­li­ca­ti­ons bei der Euro­päi­schen Welt­raum­or­ga­ni­sa­ti­on ESA. „Es gibt keine Navi­ga­ti­on auf der Erde ohne den Welt­raum. Es gibt keine Sicher­heit und kei­nen siche­ren Ver­kehr auf der Erde ohne den Welt­raum. Der Welt­raum ist das Herz­stück all unse­rer Kon­nek­ti­vi­täts- und Mobi­li­täts­sys­te­me. Und der Motor für große Inno­va­ti­ons­sprün­ge hin zu naht­los inte­grier­ten, super­in­tel­li­gen­ten und leis­tungs­star­ken hybri­den Infra­struk­tu­ren.“ Elo­die Viau ist eine von elf Top-Exper­tin­nen und ‑Exper­ten der wich­tigs­ten euro­päi­schen Unter­neh­men, die der Bereich Luft- und Raum­fahrt von Por­sche Con­sul­ting zur Zukunft der Welt­raum­in­dus­trie in Euro­pa befragt hat.


Satellitentelefon und GPS sind Standard. Künftig unterstützen Satellitendaten den autonomen Verkehr, beugen Unfällen und Katastrophen vor.Porsche Consulting / Florian Müller, GettyImages (9), iStock (7), Alamy (2), imago (1), picturealliance (1), NASA (3), ESA (2), IBM (1)

Drogen und Steuersündern auf der Spur

Am 4. Oktober 1957 begann mit dem Sputnik das Satellitenzeitalter. Einige Jahre später wurden Satelliten bereits zur Klimabeobachtung und Wettervorhersage genutzt. Mitte der 1980er-Jahre entwickelte Motorola das Iridium-System für die weltumspannende Kommunikation. Zu den populärsten Satellitendiensten zählten ab Mitte der 1990er-Jahre GPS, Galileo, GLONASS und Beidou: Sie sind unter anderem die Basis von Navigationssystemen im Auto. Heute prägen Dienste aus dem Weltall fast alle Bereiche unseres Lebens: Satellitentelefonate aus abgelegenen Gebieten, Kreditkartenzahlungen, Fernsehübertragungen, WLAN auf Kreuzfahrtschiffen auf hoher See oder im Flugzeug über den Wolken. Außerdem verschaffen Erdbeobachtungssatelliten bei Katastrophen oder Unfällen schnell einen Überblick: Als das Containerschiff „Ever Given“ im März den Suezkanal blockierte, zeigten Satellitenbilder stündlich die Entwicklung des Rückstaus auf fast 400 Schiffe, was Reedereien frühzeitig dazu bewegte, auf den Umweg um das Kap der Guten Hoffnung auszuweichen. „Die Fähigkeiten der Satelliten im Bereich Erdbeobachtung sind heute schon enorm – und die Verfügbarkeit von weltraumbasierten Daten wird durch innovative Technologien und Start-ups in den kommenden Jahren noch weiter steigen“, sagt Dr. Arne Gausepohl, Geschäftsführer der OHB Digital Services GmbH. „Diese Daten ermöglichen Entscheidern aus Politik und Wirtschaft, sich effizient und unabhängig ein Bild der Lage zu machen, um beispielsweise negative Auswirkungen auf die Weltwirtschaft durch Umweltkatastrophen oder Schiffsunglücke wie neulich im Suezkanal zu minimieren.“ Auch Polizei und Verwaltung nutzen die Augen im All: Griechische Steuerfahnder machten während der Staatsschuldenkrise per Google Earth Jagd auf Besitzer von Swimmingpools, die von ihren Besitzern nicht angemeldet worden waren, um Wohlstand zu verschleiern und Luxussteuern zu sparen. In Kalifornien sind illegale Marihuana-Plantagen im Visier von Ermittlern. In Zukunft sollen Satelliten die Ozeane überwachen, um dem illegalen Fischfang ein Ende zu bereiten. Der Erdbeobachtung haben sich auch die US-Unternehmen Maxar Technologies und Planet Labs verschrieben, die ihren Kunden Satellitenbilder in hoher Auflösung anbieten, um beispielsweise Muster im Verkehrsfluss, die Bewegung militärischer Fahrzeuge oder die Folgen von Naturkatastrophen zu erfassen. Ein klassischer Weltraumakteur wie die ESA hat mit seinem Copernicus-Programm ebenfalls den Planeten im Blick – etwa, um die CO2-Konzentration in der Atmosphäre zu messen. Große Bedeutung wird in den kommenden Jahren die weltraumgestützte Kommunikation erlangen: Projekte und Unternehmen wie Starlink oder OneWeb wollen schnelles Internet selbst in die entlegensten Gebiete der Erde bringen. Auch die Mobilität wird von Satellitendaten profitieren: Das vernetzte Fahrzeug der Zukunft wird jederzeit und überall Breitbandinternet haben, sodass das Betriebssystem kabellos Over-the-Air (OTA) aktualisiert wird und der Fahrer Dienste wie Leistungssteigerungen oder autonomes Fahren bei Bedarf hinzubuchen kann. Autonome Fahrzeuge werden zudem durch hochgenaue Karten sicherer: Die exakte Verortung von Landmarken entlang einer Straße wie z.B. Laternen oder Ampeln kann dem Auto helfen seine eigene Position auf der Straße zu bestimmen und anschließend Abstände zu sich bewegenden Objekten genauer zu berechnen. Aufgrund der geringeren Komplexität der möglichen Verkehrssituationen und -regeln auf Ozeanen gegenüber der Straße könnten schon in einigen Jahren „Geisterschiffe“ ohne Besatzung die Ozeane befahren und damit das Zeitalter einer „Autonomie aller Dinge“ einläuten – gesteuert von Künstlicher Intelligenz und kontrolliert via Satellit. Möglicherweise ließen sich dadurch auch Havarien wie im Suezkanal vermeiden. „In Zukunft könnten Schiffe dank einer Kombination aus Satellitennavigation und einem Autopiloten ohne menschlichen Eingriff durch Kanäle oder in Häfen fahren“, berichtet Dr. Ralf Ziebold, der beim Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt im Bereich Nautische Systeme arbeitet und sich mit der präzisen Lokalisierung von Schiffen beschäftigt. „Eine Steuerungssoftware sollte in der Lage sein, zuverlässig die komplexe Dynamik eines großen Schiffes zu beherrschen und menschliche Fehler wie beim Unglück im Suezkanal zu vermeiden.“ Dafür muss die Lokalisierung aber auf einen bis zehn Zentimeter genau sein, während Navigationssysteme im Auto heute bis zu zehn Meter daneben liegen können. Um die geforderte Präzision für die automatisierte Fahrt zu erreichen, müssten Kanäle oder Häfen darum mit Referenzstationen ausgestattet werden. Deren Position ist genau bekannt, sodass sie die Genauigkeit der Satellitennavigation durch ein Korrektursignal an die Schiffe deutlich steigern würden.

Neue Satelliten – leicht und günstig

Eta­blier­te Unter­neh­men genau­so wie junge Start-ups aus aller Welt arbei­ten an neuen Anwen­dun­gen und ent­wi­ckeln inno­va­ti­ve Geschäfts­mo­del­le. „Der Wett­lauf ins Welt­all ist eröff­net – jedes Jahr star­ten noch mehr Satel­li­ten unter­schied­li­cher Her­stel­ler und Betrei­ber in den Welt­raum“, sagt Joa­chim Kirsch, Seni­or Part­ner für Luft- und Raum­fahrt bei Por­sche Con­sul­ting. Bis vor weni­gen Jah­ren war das noch undenk­bar: Der Zugang zum All und das Satel­li­ten­ge­schäft gal­ten als Domä­ne von Regie­run­gen und ihren Raum­fahrt­be­hör­den. Das hat sich aus meh­re­ren Grün­den geän­dert. Kirsch: „Preis­wer­te Klein­sa­tel­li­ten mit einer Masse von teil­wei­se deut­lich weni­ger als 100 Kilo­gramm ermög­li­chen einen rela­tiv preis­wer­ten Zugang zum Welt­raum.“

Hinzu kom­men neue Rake­ten, die Nutz­las­ten zu einem Bruch­teil der frü­he­ren Kos­ten ins All trans­por­tie­ren. „Klei­ne Trä­ger­ra­ke­ten wer­den – eben­so wie Klein­sa­tel­li­ten – ein inte­gra­ler Bestand­teil der Raum­fahrt­öko­no­mie sein“, pro­gnos­ti­ziert Chris­ti­an Schmie­rer, Co-CEO des deut­schen Start-ups HyIm­pul­se, im Gespräch mit Por­sche Con­sul­ting. „Wie ein Taxi wer­den sie ein­zel­ne Satel­li­ten schnell, ver­gleichs­wei­se güns­tig und direkt in die gewünsch­te Umlauf­bahn brin­gen. Auf diese Weise kön­nen ein­zel­ne Satel­li­ten in grö­ße­ren Kon­stel­la­tio­nen schnell ersetzt wer­den.“

Größe und Gewicht von Satelliten nahmen in den vergangenen Jahren stetig ab. Heute wiegen sie durchschnittlich rund 250 Kilogramm. Das hat immer mehr Starts zur Folge. In der niedrigen Erdumlaufbahn zogen 1.183 Satelliten im Jahr 2020 ihre Kreise.Porsche Consulting / Florian Müller

Nur eine Rakete für 60 Satelliten

Im All herrscht Hochbetrieb: Ende April 2021 umkreisten fast 4.100 aktive Satelliten die Erde, und es kommen mit noch nie dagewesenem Tempo immer mehr künstliche Erdtrabanten hinzu. Allein 2020 waren es fast 1.300 – der höchste Wert in der Geschichte der Raumfahrt. Und bis April 2021 gab es weitere rund 850 Satellitenstarts, sodass Ende des Jahres mit einem neuen Rekord zu rechnen ist. Besonders aktiv ist Starlink, das Satellitennetzwerk von SpaceX, das bis Mai 2021 rund 1.800 Satelliten ins All befördert hat. Die meisten aktiven Satelliten stammen derzeit aus den USA (rund 2.500), China (rund 430) und Russland (rund 180). Vor allem die niedrige Erdumlaufbahn „Low Earth Orbit“ (LEO), mit Flughöhen zwischen 200 und 2.000 Kilometern, ist dicht besiedelt: Mehr als 3.300 Satelliten ziehen dort bereits ihre Kreise – darunter neben der Internationalen Raumstation ISS auch die Iridium-Kommunikationssatelliten und zahlreiche Spionagesatelliten. Es ist vor allem dieser Orbit, in den die meisten neuen Flugkörper befördert werden: 2020 waren es 1.183. Der Ansturm aufs All wurde möglich, weil Größe und Gewicht der Satelliten in den vergangenen zehn Jahren drastisch abgenommen haben. Im Schnitt wiegen sie heute nicht mehr einige Tonnen, sondern bringen nur noch rund 250 Kilogramm auf die Waage. Dadurch lassen sich ganze Satellitenschwärme mit nur einem Raketenstart kostengünstig in eine Umlaufbahn befördern. Starlink schießt beispielsweise mit einer einzigen Falcon-9-Rakete bis zu 60 Satelliten ins All – und das im Schnitt alle zwei Wochen. Insgesamt sollen es in den kommenden Jahren bis zu 30.000 werden. Das sorgt allerdings zunehmend für Kritik, denn mit der Zahl der Satelliten nimmt auch die Wahrscheinlichkeit von Kollisionen im Orbit zu. Schon heute ist unkontrollierter Weltraumschrott ein Problem für Satelliten und Raumstationen, das durch Projekte wie Starlink in wenigen Jahren noch wesentlich größer werden könnte. International verbindliche Vorschriften für die Entsorgung ausgedienter Satelliten gibt es derzeit nicht. Die ESA plant immerhin, im Rahmen ihrer Mission ClearSpace-1 ab 2025 defekte Satelliten und größere Trümmer einzusammeln und aus der Erdumlaufbahn zu entfernen. Ein eigens dafür entwickeltes Raumfahrzeug soll sich dem Weltraumschrott nähern, ihn mit seinen Roboterarmen einfangen und in eine niedrige Umlaufbahn bringen. Dann sollen beide innerhalb kurzer Zeit in der Atmosphäre verglühen.

Dank der klei­nen Satel­li­ten und der preis­wer­ten Rake­ten als Trans­por­ter brei­ten sich der­zeit Dyna­mik und Dis­rup­ti­on in der Welt­raum­in­dus­trie aus. Hun­der­te Start-ups und indus­trie­f­rem­de Unter­neh­men drän­gen jetzt in den Markt und beset­zen Nischen ent­lang der gesam­ten Wert­schöp­fungs­ket­te mit neuen Geschäfts­mo­del­len, Tech­no­lo­gi­en oder Anwen­dungs­fäl­len. Allein im Juli 2021 gab es zwei Bör­sen­gän­ge mit Bewer­tun­gen über eine Mil­li­ar­de Dol­lar: Astra Space und Pla­net Labs. Die mög­li­chen Gewin­ne sind hoch: Der Umsatz der Welt­raum­bran­che soll von 400 Mil­li­ar­den Dol­lar (2019) auf 1,4 Bil­lio­nen Dol­lar im Jahr 2030 stei­gen. Die neuen Anbie­ter ver­spre­chen unter ande­rem bis­her unge­kann­tes Tempo auf dem Weg ins All. „Geschwin­dig­keit und Ein­fach­heit sind der Schlüs­sel“, sagt Pierre-Dami­en Vau­jour, CEO des Satel­li­ten­dienst­leis­ters Loft Orbi­tal Solu­ti­ons, gegen­über Por­sche Con­sul­ting. „Es wird immer Pro­jek­te geben, die fünf Jahre dau­ern und eine halbe Mil­li­ar­de kos­ten, für sehr anspruchs­vol­le End­nut­zer mit stren­ger Auf­sicht – aber es gibt immer mehr Nut­zer in den Berei­chen Ver­tei­di­gung, Wis­sen­schaft und Wirt­schaft, die den Welt­raum ein­fach als Ort für Dienst­leis­tun­gen sehen und in neun Mona­ten im All sein wol­len.“

Erfolgreiche Geschäftsmodelle finden und gestalten

Das lukra­tivs­te Seg­ment des Satel­li­ten­mark­tes ist der Ver­kauf der Daten an End­kun­den, Spa­ce­da­ta-as-a-Ser­vice genannt. „Mein Top-Mega­trend ist die Echt­zeit-Erd­be­ob­ach­tung, weil man damit Inhal­te gene­riert, die eine Wert­schöp­fungs­ket­te in Gang set­zen, anstatt nur Daten ande­rer zu trans­por­tie­ren“, sagt Marco Fuchs, Vor­stands­vor­sit­zen­der des nord­deut­schen Raum­fahrt­sys­tem­an­bie­ters OHB SE und des­sen Toch­ter OHB Sys­tem AG. Der Bereich OHB Digi­tal ist im Spa­ce­da­ta-as-a-Ser­vice-Geschäft tätig und bie­tet sei­nen Kun­den unter ande­rem die Ver­fol­gung von Schiffs­be­we­gun­gen nahe­zu in Echt­zeit oder aktu­el­le Klima- und Umwelt­da­ten an.

Mit Space-data-as-a-Service sind immer mehr Unternehmen an der Wertschöpfungskette im Satellitengeschäft beteiligt, vom Bau, Start und Betrieb der Satelliten bis hin zur Aufbereitung der Daten.Porsche Consulting / Florian Müller

Die Daten bringen den Umsatz

In der Vergangenheit war die Wertschöpfungskette im Satellitengeschäft weitgehend aufgeteilt – in die Hersteller von Raketen für den Flug in den Orbit, Satellitenproduzenten, die Satellitenbetreiber und die Serviceanbieter. Jetzt verwischen sich diese Grenzen immer mehr. Es ist ein zunehmender Trend zur Vertikalisierung zu erkennen: Unternehmen decken mehrere Schritte der Wertschöpfungskette ab (zum Beispiel Bau, Start und Betrieb der Satelliten sowie die Aufbereitung ihrer Daten) und bieten ihren Kunden Spacedata-as-a-Service als Komplettpaket an. Die Motivation ist klar: über 90 Prozent des Umsatzes werden nahe am Kunden erzielt, etwa durch die Bereitstellung von Daten. Zudem machen sich die Hersteller unabhängig vom Satellitengeschäft mit seinen sporadischen Bestellzyklen und können kontinuierliche, planbare Umsätze auf Basis von beispielsweise Monatsabonnements erzielen. Die Kunden wiederum wollen sich nicht mit den Herausforderungen des Weltalls beschäftigen, sondern einfach nur die Daten nutzen – dafür sind sie auch bereit, einen Kostenaufschlag für den Komplettservice zu bezahlen. „Ich glaube, es bringt strategische und strukturelle Vorteile, das Geschäftsmodell so breit aufzustellen, dass es die gesamte Wertschöpfungskette abdeckt, und alles aus einer Hand anzubieten“, sagt OHB-Vorstandschef Fuchs. Zu den prominentesten europäischen Anbietern in diesem Bereich gehören OHB und Airbus. Der europäische Luft- und Raumfahrtkonzern Airbus bietet seinen Kunden – unter anderem aus den Bereichen Verteidigung, Sicherheit und Nachrichtendienste – proprietäre Satellitenbilder und Geodatenanalysen an. Auch OHB engagiert sich mit seiner Sparte OHB Digital im Spacedata-as-a-Service-Geschäft: Satelliten sollen unter anderem Daten zum Klimawandel, zur Umweltverschmutzung oder für Fischerei und Landwirtschaft liefern. Neben den großen Teilnehmern im europäischen Markt sind aber auch kleine und weniger bekannte Satellitenhersteller wie GomSpace oder AAC Clyde Space dabei, sich breiter aufzustellen. AAC Clyde Space will beispielsweise 2022 drei Satelliten ins All schießen und betreiben, mit deren Hilfe das kanadische Erdbeobachtungsunternehmen Wyvern den Landwirtschaftssektor unterstützen möchte – etwa bei der Optimierung von Ernten oder bei der Beobachtung schädlicher Pflanzen und Tiere.

Noch steht der Umbruch der Satel­li­ten­bran­che am Anfang. Alle Play­er haben jetzt die Chan­ce, sich in die­sem Wachs­tums­markt rich­tig zu posi­tio­nie­ren. Por­sche Con­sul­ting berät seine Kli­en­ten seit mehr als zehn Jah­ren im Bereich Luft- und Raum­fahrt und steht ihnen auch beim Wett­lauf ins All zur Seite. Zu den Schwer­punk­ten gehö­ren die Wahl des pas­sen­den Geschäfts­mo­dells und die grund­le­gen­de Markt­po­si­tio­nie­rung, inklu­si­ve der ver­ti­ka­len Inte­gra­ti­on ent­lang der Wert­schöp­fungs­ket­te. Auch bei der End-to-End-Indus­tria­li­sie­rung unter­stüt­zen die Manage­ment­be­ra­ter: „Einer­seits hat sich die Anzahl der Satel­li­ten deut­lich erhöht, ande­rer­seits müs­sen diese in kür­ze­ren Ent­wick­lungs­zy­klen und deut­lich fle­xi­bler bereit­ge­stellt wer­den“, sagt Por­sche-Bera­ter Kirsch. „Hier muss also eine Indus­tria­li­sie­rung ent­lang des kom­plet­ten Pro­dukt­le­bens­zy­klus erfol­gen, von der Pro­dukt­ent­wick­lung bis zu Dienst­leis­tun­gen nach dem Kauf.“

Alter­na­tiv kön­nen die Bera­ter gemein­sam mit Satel­li­ten­un­ter­neh­men Anwen­dungs­bei­spie­le für Spa­ce­da­ta-as-a-Ser­vice rea­lis­tisch durch­t­es­ten, um erfolgs­ver­spre­chen­de The­men zu iden­ti­fi­zie­ren. Dank ihrer brei­ten Kli­en­ten­ba­sis haben die Exper­ten ein gutes Ver­ständ­nis für den mög­li­chen Mehr­wert von Satel­li­ten­in­for­ma­tio­nen in ver­schie­dens­ten Indus­tri­en. „Ent­schei­dend ist, dass man sich nicht vom Hype lei­ten lässt“, so Kirsch. „Das Busi­ness-Modell muss stim­men – nur dann wird man im Ren­nen ums Welt­all erfolg­reich sein kön­nen.“

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