Case Study · Raumfahrt
Case Study: CO2M-Teleskopstruktur für die ESA-Erdbeobachtung
Gemeinsam schärfen wir den Blick auf unseren Planeten. Wie die Connova AG mit der Thales Alenia Space Schweiz AG die Teleskopstruktur für die Copernicus-Mission CO2M entwickelt, gefertigt und qualifiziert hat.
Veröffentlicht im Oktober 2026, Connova AG, Villmergen
Positionsgenauigkeit an den optischen Schnittstellen der fertigen Baugruppe
Formtoleranz der laminierten Einzelteile dank kompensiertem Spring-in
Das Projekt in Kürze
Für die Copernicus-Mission CO2M hat die Connova AG aus Villmergen gemeinsam mit der Thales Alenia Space Schweiz AG die Teleskopstruktur eines optischen Instruments entwickelt, gefertigt und qualifiziert. CO2M soll erstmals aus dem Orbit messen, welcher Anteil des Kohlendioxids in der Atmosphäre aus menschlicher Aktivität stammt.
Die Struktur muss dafür über die gesamte Missionsdauer exakt ihre Form behalten: unter den Lasten des Starts, im Vakuum und über tausende Temperaturzyklen. Connova verantwortete die gesamte Wertschöpfung, von der Konzeptbewertung über die Materialbeschaffung bis zur qualifizierten Flughardware.
Das Ergebnis: bis zu 0,02 mm Positionsgenauigkeit an den optischen Schnittstellen. Wie das gelungen ist, lesen Sie auf dieser Seite. Die vollständige Case Study mit allen Bildern erhalten Sie kostenlos als PDF.
Das Projekt gehört zum Bereich CFK-Teleskopstrukturen für die Raumfahrt, einem Kernsegment unserer Composites für die Raumfahrt.
CO2M-Teleskopstruktur – qualifizierte Baugruppe (Quelle: Connova AG)
Ihre Ansprechpartner zu diesem Projekt
Engineering, Produktion und Qualitätssicherung arbeiteten bei CO2M unter einem Dach. Sprechen Sie direkt mit den Personen, die Raumfahrtprojekte wie dieses verantworten.
Taylan Toprak
Head of Sales & Project Management · Connova Group
Diplomierter Luft- und Raumfahrtingenieur (TU München) mit über 30 Jahren Erfahrung in der Luft- und Raumfahrttechnik. Ihr Kontakt für Raumfahrtprojekte mit vergleichbaren Anforderungen.
Sebastian Preiss
Head of Engineering · Connova AG
Leitet das Engineering der Connova AG. Sein Team bewertete bei CO2M gemeinsam mit Thales Alenia Space Schweiz die Designansätze und berücksichtigte den Spring-in der Composite-Bauteile bereits in der Auslegung.
Silvan Ventura
Project Lead Space Structures · Connova Group
Spezialist für die Fertigung präziser CFK-Strukturen für die Raumfahrt. Verantwortlich für Teleskopstrukturen und optische Baseplates, von der Machbarkeitsstudie bis zur flugqualifizierten Auslieferung. Bei CO2M verantwortete er die Fertigung der Teleskopstrukturen.
Die vollständige Case Study kostenlos herunterladen
Im PDF finden Sie die ganze Projektgeschichte auf vier Seiten, ideal zum Weitergeben an Ihr Projektteam. Füllen Sie das Formular aus, wir senden Ihnen die Case Study direkt per E-Mail.
Das erwartet Sie im PDF
- Ausgangslage und Ziel der Mission CO2M
- Anforderungen an eine formstabile Teleskopstruktur im Orbit
- Verifikations- und Qualifikationsprogramm inklusive Ausgasungsverhalten
- Spring-in-Kompensation und Präzisionsfertigung im Detail
- Bildstrecke der qualifizierten Baugruppe mit Detailaufnahmen
- Projektsteckbrief, Leistungsumfang und Ansprechpartner
Projekt auf einen Blick
| Kunde | Thales Alenia Space Schweiz AG |
|---|---|
| Programm | ESA Copernicus CO2M |
| Anwendung | Teleskopstrukturen für Erdbeobachtungsinstrumente |
| Leistungsumfang | Design, Materialbeschaffung, Fertigung, Assembly und Qualifikation |
| Technologien | High-Performance Composites, Präzisionsbearbeitung, Raumfahrtqualifikation |
| Branche | Raumfahrt / Earth-Observation-Missionen |
| Positionsgenauigkeit | bis zu 0,02 mm an den optischen Schnittstellen |
| Formtoleranz Einzelteile | 0,2 mm |
Teleskopstruktur CO2M (Quelle: Connova AG)
Ausgangslage: Wie viel CO₂ stammt vom Menschen – und woher?
Über 190 Staaten haben sich im Pariser Klimaabkommen zu messbaren Emissionszielen verpflichtet. Wie viel Kohlendioxid tatsächlich aus menschlicher Aktivität stammt und aus welchen Regionen oder Anlagen, lässt sich heute nur näherungsweise bestimmen: Nationale Inventare beruhen überwiegend auf Hochrechnungen.
Diese Lücke soll die Copernicus Anthropogenic Carbon Dioxide Monitoring Mission (CO2M) schliessen. Die ESA entwickelt sie im Auftrag der Europäischen Union. Drei Satelliten liefern aus rund 735 Kilometern Höhe die Daten, um Emissionen über einzelnen Kraftwerken, Ballungsräumen, Regionen und ganzen Staaten zu erfassen und Klimaziele so unabhängig zu überprüfen.
Damit die Messung gelingt, muss das optische Instrument an Bord seine Form exakt halten. Hier kommt eine Struktur ins Spiel, die im Betrieb niemand je zu Gesicht bekommt: die Teleskopstruktur, entwickelt und gefertigt in Villmergen.
Missionsdaten: Copernicus SentiWiki – CO2M · ESA – Copernicus Sentinel-Missionen
Die Herausforderung: formstabil im Orbit
Weltraumtaugliche Teleskopstrukturen müssen Anforderungen gleichzeitig erfüllen, die sich technisch gegenseitig im Weg stehen. Für CO2M galt es, die Spezifikationen des Instruments zu erfüllen und zugleich die strengen Vorgaben der europäischen Raumfahrtindustrie einzuhalten:
- minimales Gewicht bei ausserordentlicher Steifigkeit
- thermische Stabilität über den gesamten Betriebsbereich
- höchste Massgenauigkeit an allen optischen Schnittstellen
- dauerhafte Leistungsfähigkeit des optischen Systems im Orbit
- lückenlose Qualität, Dokumentation und Rückverfolgbarkeit
Konventionelle Bauweisen stossen bei dieser Kombination an ihre Grenzen. Gefragt ist eine Faserverbundkonstruktion, deren Verhalten schon in der Auslegung vollständig verstanden ist. Warum Faserverbund hier im Vorteil ist, zeigen die Eigenschaften von Composites.
Optische Schnittstellen der CO2M-Teleskopstruktur (Quelle: Connova AG)
Der Lösungsweg: von der Konzeptbewertung zur Flughardware
In der Konzeptphase bewerteten die Ingenieurteams von Connova und Thales Alenia Space Schweiz verschiedene Designansätze, um Steifigkeit, Masse, Schnittstellen und thermomechanisches Verhalten optimal zu vereinen. Weil Engineering, Produktion und Qualitätssicherung bei Connova im selben Haus arbeiten, blieben die Wege in allen Projektphasen kurz.
Verifikation und Qualifikation
Nach der Festlegung des Designs folgte ein umfassendes Verifikations- und Qualifikationsprogramm. An repräsentativen Coupons untersuchte Connova die mechanischen und thermomechanischen Eigenschaften der Composite-Laminate und der metallischen Werkstoffe. Zusätzlich wurde das Ausgasungsverhalten aller Materialien bewertet, einschliesslich des Klebstoffs. Die Ergebnisse bildeten die Grundlage für die finale Material- und Prozessfreigabe.
Mehr dazu: Messung und Prüfung · Qualitätssicherung nach EN 9100
Spring-in: kompensiert, bevor er entsteht
Mehr dazu: Konstruktion und Berechnung · Formen- und Werkzeugbau
Präzision in jedem Fertigungsschritt
Den Laminataufbau positionierte Connova mittels lasergestützter Projektion exakt und reproduzierbar. Für Montage und Verklebung kamen eigens entwickelte Präzisions-Klebelehren zum Einsatz. Anschliessend wurden alle Anschraubpunkte für die Spiegeloptik auf einem CNC-Jig in einer einzigen Aufspannung nachbearbeitet. Das minimiert Toleranzketten über mehrere Bearbeitungsschritte und ergibt bis zu 0,02 mm Positionsgenauigkeit an den optischen Schnittstellen.
Das Ergebnis: qualifizierte Teleskopstrukturen für CO2M
Die qualifizierten Teleskopstrukturen erfüllen die Anforderungen des CO2M-Programms an Gewicht, Stabilität und Präzision. Dank des Full-Service-Ansatzes entstanden sämtliche Arbeitsschritte aus einer Hand, von der ersten Konzeptphase bis zur qualifizierten Baugruppe.
Die wichtigsten Kennwerte
- Fertige Baugruppe: Positionsgenauigkeit bis zu 0,02 mm an den optischen Schnittstellen
- Laminierte Einzelteile: Formtoleranz von 0,2 mm durch kompensierten Spring-in
- Laminataufbau mittels lasergestützter Projektion
- Verklebung mit eigens entwickelten Präzisions-Klebelehren
- Alle optischen Anschraubpunkte in einer Aufspannung CNC-nachbearbeitet
- Qualifikation an repräsentativen Coupons inklusive Ausgasungsverhalten
Ein Projekt, das quer durch das Haus ging
– Sebastian Preiss, Head of Engineering, Connova AG
Blick in die Struktur – Aufnahmepunkte der optischen Komponenten (Quelle: Connova AG)
Leistungsumfang: alles aus einer Hand
Von der Werkstoffauswahl bis zur Nachweisführung nach ESA-Standards lag die Wertschöpfung bei Connova. So verteilten sich die Leistungen auf unsere Kompetenzbereiche:
Engineering & Entwicklung
Design, Werkstoffe, Auslegung
Design und Entwicklung der Teleskopstrukturen, Definition und Auswahl geeigneter Werkstoffe sowie die Auslegung mit kompensiertem Spring-in.
Composites
Material und Einzelteile
Beschaffung der qualifizierten Raumfahrtmaterialien und Herstellung der Einzelteile und Composite-Komponenten mit lasergestützt positioniertem Laminataufbau.
CNC-Bearbeitung
Präzisionsbearbeitung und Integration
Nachbearbeitung aller Anschraubpunkte der Spiegeloptik in einer Aufspannung, für bis zu 0,02 mm Positionsgenauigkeit an den optischen Schnittstellen.
Bearbeitung & Support
Montage, Tests, Dokumentation
Montage der Baugruppen mit Präzisions-Klebelehren, Qualifikations- und Abnahmetests sowie Dokumentation und Nachweisführung gemäss ESA-Standards.
Sie planen ein Raumfahrtprojekt mit vergleichbaren Anforderungen?
Sprechen Sie mit uns über Werkstoffe, Toleranzen und Qualifikation, oder lesen Sie zuerst die ganze Case Study. Gerne auch über unser Kontaktformular.
Häufige Fragen zum CO2M-Projekt
Was ist die Mission CO2M?
CO2M steht für Copernicus Anthropogenic Carbon Dioxide Monitoring Mission. Die ESA entwickelt sie im Auftrag der Europäischen Union. Drei Satelliten sollen aus rund 735 Kilometern Höhe messen, welcher Anteil des atmosphärischen Kohlendioxids menschlichen Ursprungs ist – über einzelnen Kraftwerken, Ballungsräumen, Regionen und ganzen Staaten. Damit lassen sich Klimaziele unabhängig überprüfen.
Welche Rolle hatte Connova im CO2M-Projekt?
Die Connova AG aus Villmergen hat die Teleskopstruktur gemeinsam mit der Thales Alenia Space Schweiz AG entwickelt und gefertigt. Connova verantwortete die gesamte Wertschöpfung: Design, Werkstoffauswahl, Beschaffung der Raumfahrtmaterialien, Fertigung der Einzelteile, Präzisionsbearbeitung, Montage, Qualifikations- und Abnahmetests sowie die Dokumentation gemäss ESA-Standards.
Wie präzise ist die CO2M-Teleskopstruktur?
Die fertige Baugruppe erreicht an den optischen Schnittstellen eine Positionsgenauigkeit von bis zu 0,02 mm. Die laminierten Einzelteile wurden innerhalb einer Formtoleranz von 0,2 mm gefertigt. Möglich machte das unter anderem die Nachbearbeitung aller Anschraubpunkte der Spiegeloptik in einer einzigen Aufspannung auf einem CNC-Jig.
Was ist Spring-in und wie wurde er kompensiert?
Spring-in bezeichnet die Formänderung von Composite-Bauteilen beim Aushärten: Richtungsabhängige Schwindungs- und Wärmeausdehnungseffekte verändern die Geometrie. Connova hat diese Effekte bereits in der Auslegung analytisch und numerisch berücksichtigt und Geometrie, Laminataufbau und Fertigungswerkzeuge gezielt darauf angepasst.
Was enthält die Case Study als PDF?
Das vierseitige PDF beschreibt das Projekt von der Konzeptbewertung bis zur qualifizierten Baugruppe: Ausgangslage, Anforderungen, Verifikations- und Qualifikationsprogramm, Fertigungsdetails, Bildstrecke, Projektsteckbrief und Leistungsumfang. Sie erhalten es kostenlos per E-Mail, auf Deutsch oder Englisch.
Wie starte ich ein vergleichbares Raumfahrtprojekt mit Connova?
Am einfachsten mit einem ersten Gespräch mit Taylan Toprak, Head of Sales & Project Management. In einer Machbarkeitsanalyse klären wir gemeinsam Anforderungen, Werkstoffe und Fertigungsroute. Sie erreichen ihn unter Taylan.Toprak@connova.com oder +41 56 619 10 95.
Weiterführend: Machbarkeitsanalyse und Beratung
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CO2M ist eine von mehreren europäischen Missionen, an denen Connova als Strukturpartner mitwirkt. Den Überblick finden Sie unter Missionsprogramme und Raumfahrt-Heritage.
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Über die Connova AG
Die Connova AG – New Ways in Composites entwickelt und fertigt in Villmergen kundenspezifische Composite-Bauteile, unter anderem für Luftfahrt, Raumfahrt, Motorsport und Automobil sowie Industrie und Automatisierung. Das Qualitätsmanagementsystem ist nach ISO 9001:2015 und der Luft- und Raumfahrtnorm EN 9100:2018 zertifiziert. Mehr über Standorte, Organisation und Werte erfahren Sie unter Über uns.
Hinweis: Das diesen Ergebnissen zugrundeliegende Projekt wurde im Rahmen eines Programms der European Space Agency (ESA) durchgeführt und gefördert. Die in dieser Veröffentlichung geäusserten Ansichten spiegeln keinesfalls die offizielle Meinung der ESA wider.
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