LONDON (IT BOLTWISE) – Der Duke-Ingenieur David Smith wurde 2026 als NASA NIAC-Fellow ausgewählt und erhält Mittel, um ein Radar-Tracking-Setup ins All zu verlagern. Statt auf erdgebundene Radarsysteme mit festen Reichweiten zu setzen, will Smith aus modularen Bauteilen und reconfigurierbaren elektromagnetischen Metamaterialien einen Sensor im Orbit zusammenbauen lassen. Das Ziel ist ein leistungsfähigeres Radar als mit einer einzelnen konventionellen Antenne. Die erste NIAC-Phase umfasst bis zu 225.000 US-Dollar für neun Monate Studienarbeit.
Der Weltraum wird nicht nur voller Satelliten, sondern auch deutlich unübersichtlicher: Neben aktiven Kommunikations- und Erdbeobachtungsplattformen sammeln sich immer mehr Trümmerteile in Umlaufbahnen. Für die Betreiber wird damit die Frage dringlicher, wie sich Objekte zuverlässig tracken lassen – und zwar nicht nur in den Bereichen, die klassische Sensoren auf der Erde gut abdecken. Genau an diesem Punkt setzt der neue Ansatz von David Smith an, einem Duke-Ingenieur aus dem Pratt School of Engineering, der als 2026 NASA NIAC-Fellow ausgewählt wurde.
Technisch betrachtet ist der Engpass vieler bodengestützter Systeme die Geometrie und die Signalqualität über große Entfernungen. Erdbasierte Radarstationen können Objekte in der Nähe der Erde, etwa in niedrigen Erdumlaufbahnen, meist noch relativ zuverlässig erfassen. Sobald das Tracking in entferntere Umlaufbereiche geht, steigen jedoch die Herausforderungen: Leistung, Zeitauflösung und die benötigte Antennencharakteristik geraten an Grenzen. Hinzu kommt ein praktisches Problem der klassischen Bauweise: Eine traditionelle Antenne müsste dafür so weit in den Weltraum verlagert werden, dass sie nicht nur „weit weg“, sondern wirklich groß genug für den Aufgabenbereich wird.
Smiths Idee versucht, genau diese Abhängigkeit von einem massiven, festen Antennenaufbau zu durchbrechen. Im Zentrum stehen Metamaterialien – also Materialien, deren elektromagnetische Eigenschaften nicht primär aus der chemischen Zusammensetzung, sondern aus ihrer geometrischen Struktur entstehen. Die Anwendung im Weltraum wäre dabei zweigleisig: Erstens sollen Metamaterialien als Sensorgrundlage dienen; zweitens soll die Radarstruktur nicht als kompletter „Monolith“ gestartet werden, sondern als modulare Komponenten, die durch Roboter im Orbit zusammengebaut werden. Dadurch kann die mechanisch stabile Trägerstruktur dort entstehen, wo sie gebraucht wird, während die elektromagnetischen Eigenschaften über die Metamaterial-Elemente reconfigurierbar bleiben.
Im Kern verspricht dieser Baukastenansatz eine flexiblere Sensorleistung. Eine konventionelle Antenne kann zwar ebenfalls stark ausgelegt werden, ist aber in der Praxis an Formfaktoren, Startlast und Herstellung gebunden. Reconfigurierbare metamaterialbasierte elektromagnetische Strukturen könnten dagegen unterschiedliche Betriebsmodi unterstützen – zum Beispiel, indem sie die Radarantwort so anpassen, dass das System für unterschiedliche Zielentfernungen oder Objektklassen geeignet ist. Dass das Ganze robotisch und modular geplant ist, adressiert außerdem ein typisches Skalierungsproblem: Statt für jede Mission ein komplett neues, großes Hardwarepaket zu entwickeln, ließe sich der Aufbau stärker über wiederverwendbare Komponenten gestalten.
Auch für die NASA ist der Weg vom Konzept zur ersten Machbarkeitsstudie entscheidend. Das NIAC-Programm (Innovative Advanced Concepts) finanziert Ideen in mehreren Phasen, um neuartige Konzepte zu prüfen, die den Spielraum künftiger Missionen erweitern könnten. Für Smith startet die erste Phase mit bis zu 225.000 US-Dollar für neun Monate Studie. Ziel dieser Phase ist nicht sofort ein voll funktionsfähiges System im Orbit, sondern die technische Ausarbeitung: Welche Komponenten sind nötig, wie könnte die robotische Montage ablaufen, und welche Radar-Leistungsfähigkeit ist in realistischen Randbedingungen erreichbar?
Für Unternehmen und Entwickler bedeutet das vor allem, dass neue Ökosysteme rund um „Space-in-the-loop“-Sensorik an Bedeutung gewinnen. Wenn sich Sensorhardware nicht mehr nur am Boden perfektionieren lässt, sondern im Orbit aus Modulen entsteht, werden Themen wie robotische Baugruppenlogik, elektromagnetische Designparameter und Systemintegration über Missionsgrenzen hinweg relevanter. Smiths Ansatz macht dabei sichtbar, wie Metamaterialien von einem Forschungsbegriff hin zu einer potenziellen Infrastrukturkomponente werden können – nämlich als Baustein für Radar-Tracking gegen Satelliten- und Trümmerwachstum. Ob und wie schnell sich daraus ein operationelles System ableiten lässt, hängt nun daran, ob die NIAC-Studie die technischen Kernfragen überzeugend beantwortet und die nächsten Förderphasen auslösen kann.
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