Der Weltraum als Werbefläche

Heute stieß ich auf diesen Artikel in dem Pepsi, in dem die Brausewassermarke nun ein Vorhaben eingestellt hat den Weltraum als Werbefläche zu nutzen. In der Grafik wird klarer, wie man sich dies denken muss. Ein Satellit hat mehrere kleine Flächen, die einzeln gedreht werden können, sodass sie entweder aufleuchten oder nicht. In der Abbildung steht so ein Satellit für vier Bildpunkte.

Das hat zwar Vorteile, so kann man im Prinzip jedes Pixelmuster erzeugen, aber ich denke die Nachteile überwiegen. Nehmen wir mal nur Schrift: Das schlechteste Schriftbild, das ich kenne, war die 5 x 7 Punktmatrix der ersten Nadeldrucker. Das sind 35 Pixel pro Buchstabe. Das reicht schon nicht für Unterlängen. Buchstaben wie das „g“ oder „q“ waren nach oben verschoben. Mein Heimcomputer zeigte 8 x 8 Pixel. Die damals üblichen 9 Nadeldrucker 9 x 9 Pixel und auf einem Textmonitor eines IBM PC bestand ein Buchstabe sogar aus 10 x 14 Pixeln. Nehme ich 4-5 Pixel pro Satellit an, so brauche ich für einen Buchstaben dann in diesen Normen schon 7, 16, 18 oder 28 Satelliten. Für die kurze Botschaft „Pepsi-Cola“ mit 10 Buchstaben dann schon die zehnfache Menge. Das heißt ich komme auf eine Satellitenflotte, ich würde pro Satellit wohl einen 6U Cubesat ansetzen der im Orbit dann auseinandergehen wird. Für „Pepsi-cola“ wären es dann bei 6 kg für einen 6U-Sat eine Startmasse von 420 (70 Satelliten) bis 1.680 kg (280 Satelliten). Das wäre zwar noch von einer PSLV zu starten. Die Zahl der Satelliten dürfte aber ein Problem sein.

Doch es ist das kleinste Problem. Schon nach dem Aussetzen fängt das nächste an. Diese vielen Satelliten müssen ja in enger Formation fliegen und der Abstand muss aufrechterhalten werden. Das setzt eine Genauigkeit voraus, die vielleicht ein Raumschiff bei der Ankopplung an die ISS mit einer Reihe von Abstandsensoren und GPS-Navigation erreicht wird, doch diese Ausrüstung dürfte kaum in einen Cubesat passen. Immerhin kleine Ionentriebwerke, die man braucht um den Abstand zu halten, werden derzeit entwickelt, bzw. sind sogar verfügbar:

Das nächste Problem ist, das der Abstand auch gehalten werden muss. Je nach Stellung werden die Flächen aber unterschiedlichen Luftwiderstand verursachen und damit wird die Abbremsung unterschiedlich sein. Sicher man kann das umgehen, wenn man die Satelliten relativ hoch aussetzt. Doch das ist zum einen Wegen des Problems des Weltraummülls nicht erwünscht zum anderen nimmt die Sichtbarkeit (Helligkeit) mit steigendem Abstand ab. Kurzum. Ich halte es technisch für zu aufwendig. Für das folgende bin ich von einer Bahnhöhe von 400 km ausgegangen, auch wegen des Weltraummülls. Ich sehe solche Reklame auch als etwas vorübergehendes an.

Helligkeit

Ich will mal eine Abschätzung machen, wie hell das wird. Eines ist klar. Man wird die Punkte nicht direkt erkennen können. Dafür sind sie zu klein. Das klappt nicht mal mit der ISS und die hat wirklich große Solarzellenflächen.

Wenn ich 20 % der Masse eines Cubesats für das Segel ansetze, das aufgebaut wird ein Sonnensegel ist und für dieses ein Flächengewicht von 30 g/m² komme ich auf rund 7 m². Mit Aluminium bedampfte Mylarfolie für Solarsegel wiegt rund 10-14 g/m², dann kommen aber noch die Streben dazu. Ich benutze im folgenden mal die Magnitudeskala, wie sie in der Astronomie üblich ist, da wir von kleinen Helligkeiten reden und man dann mit Himmelskörpern vergleichen kann.

Der beste Vergleich in der Helligkeit ist der Irdium Flash: Die Antennen sind auch mit Aluminium belegt und eine Antenne eines Irdiumsatelliten der ersten Generation ist 1,88 x 0,86 m groß und der Satellit hat eine Erdentfernung von minimal 780 km. Die Antenne leuchtet, wenn sie das Sonnenlicht reflektiert, maximal -9 Mag hell. Eine 7 m² große Antenne in 400 km Höhe wäre dann 16,4-mal heller oder -12 Mag. Der Mond hat eine absolute Helligkeit von -12,5 mag. Schon 2 Pixel wären also heller als der Vollmond, was sicherlich nicht erwünscht ist, bestehen doch schon kleine Schriftzüge aus Hunderten bis Tausend Pixeln. Damit ist auch klar das man entweder weiter von der Erde weggehen kann, oder die Fläche verkleinern. Wenn 1000 Pixel so hell wie der Vollmond sein sollen, käme man mit 0,011 m² Fläche aus – allerdings nur, wenn man eine direkte Reflexion hat. Soll der Schriftzug nicht nur von einem Ort aus gut sichtbar sein, so müsste die Fläche größer sein. Auch in der Realität wird ein Segel nie eine so glatte und straffe Oberfläche wie die Antenne eines Irdiumsatelliten haben, sodass ich in der Praxis von größeren Flächen ausgehe. Trotzdem bietet der absolute Unterschied von 7 m² zu 0,011 m² genügend Spielraum, als das selbst ein kleiner Satellit die benötigte Fläche hat, um ein helles Pixel zu erzeugen.

Auflösung

Damit man in 400 km Entfernung noch Buchstaben erkennen kann, dürfen die Pixel keinen kleineren Abstand als die Auflösung des menschlichen Auges haben. Bei Nacht sind dies 120 Bogensekunden, da man mit den Stäbchen sieht. Am Tag wäre es günstiger, da sind es 60 Bogensekunden. Bleibe ich bei den 7 m² großen Flächen (2,6 x 2,6 m) so wird diese Grenze von 120 Bogensekunden in schon 4,5 km Entfernung erreicht. Anders ausgedrückt: schon in 400 km Höhe müsste man den Abstand der Flächen pro Pixel auf mehr als 200 m erhöhen. Das zeigt das eigentliche Grundproblem. Wenn mal wieder die ISS Deutschland passiert, versuchen sie mal sie als flächiges Objekt zu erkennen – es wird nicht gehen. Obwohl die ISS riesig ist. Selbst mit Teleskopen sieht sie schlecht aufgelöst aus. Wie bitte soll dann aber eine Schrift lesbar sein? Zumindest für jedermann ohne ein Teleskop.

Wenn man nun pro Pixel einen Satellit nimmt, z.B. einen Cubesat dann wäre der Abstand von 200 m kein Problem, man hätte dann aber noch das Problem wie man Hunderte oder Tausende von Cubesats in Formation fliegen lassen soll.

Stabilität

Es reicht ja nicht einmal, eine Konstellation aufzubauen. Sie muss auch gehalten werden. Nach der Grafik stehen die Flächen wenn sie nicht sichtbar sein sollen senkrecht zur Fläche, wenn sie sichtbar sein soll. Egal wie der Satellit orientiert ist, verursachte das eine unterschiedliche Abbremsung. Eine Fläche in Bahnrichtung bremst ihn schneller ab als eine senkrecht dazu. Bei 4 Flächen pro Satellit wie in der Abbildung kommt noch dazu das eine unsymmetrische Anordnung der Flächen ihn in eine Rotation oder Taumeln bringt. Gegenüber den Anforderungen Hunderte von Satelliten in Formation fliegen zu lassen sind die Konstellationen von Oneweb und Konsorten einfach aufgebaut. Dort reicht es jeweils den Nachbarn im Auge zu behalten und der Abstand ist nicht so kritisch, wie bei einem Pixelmuster wo ein leicht verschobenes Pixel leicht auffällt. Dabei sind die Satelliten größer und damit auch die Möglichkeit der Lageregelung.

Bei kurzen Abständen reicht in der Tat wie in der Abbildung ein fester Abstand zwischen den Segmenten einer Spalte. Das wäre durch ausklappbare Streben erreichbar. Doch bei dem oben berechneten Abstand von 200 m sind die schon vom Gewicht her nicht tragbar.

Fazit

Kurzum: ich halte es für eine Schnapsidee. Ich denke auch in der Form ist es technisch nicht umsetzbar. Ob man so etwas haben will oder braucht, ist eine andere Sache. Ich denke dann noch an die PR-trächtige Mitführung von Getränkeautomaten von Coca- und Pepsi-Cola bei einer Space Shuttle Mission. Das war damals schon eine lustige Schlagzeile, aber dann auch wieder schnell vergessen,