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Technik: Autonomer Satellitenfänger macht sich bereit
Geschrieben 05. Nov 2016 - 17:57 Uhr
Mit einem ganz besonderen Ziel ist ein einzigartiger Versuch am German Space Operation Center (GSOC) des Deutschen
Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) gestartet. Das Experiment AVANTI (Autonome Visuelle Anflug-Navigation und Target
Identifikation) soll zeigen, wie ein Satellit einen Flugkörper im All erkennen und autonom daran heranfliegen kann.
Diese Fähigkeit wird in der Zukunft notwendig, um alte und inaktive Satelliten sowie Weltraumschrott im Weltall einzufangen
und auf eine sichere Umlaufbahn zu bringen. Dazu nutzen die Wissenschaftler den vor kurzem gestarteten Kleinsatelliten
BIROS und den von ihm ausgesetzten Nanosatelliten BEESAT-4. Die Technologie für das Experiment ist dabei auf BIROS
stationiert, der den "Fänger"-Satelliten darstellen soll. Der kleine BEESAT-4 dient im Versuch als "inaktiver" Satellit.
Nicht-kooperative Ziele einfangen
AVANTI wird vollkommen autonom eine optimierte Flugroute für BIROS berechnen, damit dieser das anvisierte Objekt
anfliegen kann. "Mit AVANTI versuchen wir zu beweisen, dass es möglich ist sich auf sicherem Wege passiven oder nichtkooperativen Objekten anzunähern, die in einer größeren bis mittleren Entfernung treiben. Für dieses Experiment sind die
beiden Satelliten BIROS und BEESAT-4 perfekt geeignet. AVANTI benötigt für die Relativnavigation nur ein einfaches
Sensorsystem, weshalb wir die Sternkamera, die sich bereits auf BIROS befindet, als monokulare Kamera nutzen können.",
erklärt Dr. Gabriella Gaias, Projektleiterin am GSOC. "Eine besondere Herausforderung ist dabei, dass sich BIROS auf einem
niedrigen Erdorbit befindet. Dadurch befinden sich beide Satelliten in regelmäßigen Abständen in Schattenphasen, wodurch
BEESAT-4 für die Kamera nicht mehr sichtbar ist."
Für die Systeme an Bord des Fängersatelliten nutzen die Wissenschaftler des DLR verbesserte Algorithmen für die
Steuerung, Navigation sowie die Kontrolle des "Fängers". Nacheinander führt AVANTI dann eine Reihe von Messungen durch.
Zunächst nimmt die Sternkamera Ausschnitte des vermuteten Zielgebietes auf. Ein Bildverarbeitungsprogramm analysiert
die Aufnahmen, identifiziert darauf den Flugkörper und misst die Peilung zum Objekt. Im Anschluss wird der Algorithmus für
die relative Echtzeit-Navigation mit Informationen aus den Peilungs-Messungen und den Daten der kalibrierten
Flugmanövern gefüttert, mit dem dann die Relativbewegung von BEESAT-4 berechnet werden kann. Die daraus
resultierende relative Position und Geschwindigkeit des Zielobjekts kann letztendlich für die Manöver-Planung genutzt
werden, um eine sichere und effiziente Flugroute zum Erreichen von BEESAT-4 programmieren zu können.
Schrottsatelliten: Gefahren für die Raumfahrt
Die Gefahr, die von passiven und nicht-kooperativen Flugkörpern im All ausgeht, ist schon seit langem bekannt. Spätestens
die 2009 erfolgte Kollision zweier Satelliten führte der globalen Raumfahrtgemeinde vor Augen wie fatal Weltraummüll,
insbesondere Alt-Satelliten, sein können. Mit AVANTI setzt das GSOC das Experiment ARGON fort, das die Wissenschaftler
bereits 2012 erfolgreich ausgeführt hatten. Damals befand sich die Technologie auf der schwedischen Mission PRISMA. Im
Gegensatz zu ARGON kann AVANTI seine Aufgabe vollkommen autonom ausführen und ohne weitere Informationen von dem
Kleinsatelliten zu bekommen. Zusammen mit dem niedrigen Erdorbit, auf dem das Experiment stattfindet, sind die
Bedingungen für AVANTI deutlich anspruchsvoller als bei dessen Vorgängermission.
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