Heutige Satelliten sind meist monolithische Systeme ohne die Möglichkeit zur Wartung, Instandhaltung oder Rekonfiguration. Die Lebensdauer einzelner Bauteile oder die Dauer einer einzelnen Mission bestimmen also die Lebensdauer des gesamten Satelliten. Am Ende seiner Lebensdauer wird der Satellit dann zu Weltraumschrott, der andere Satelliten, die Internationale Raumstation ISS oder bei unkontrolliertem Absturz sogar besiedelte Gebiete auf der Erde gefährdet. Im Projekt iBOSS (Intelligent Building Blocks Concept for On-Orbit-Satellite Servicing) wird deshalb ein Konzept für modular aufgebaute Satelliten untersucht, welche dann im Orbit von Servicer-Satelliten rekonfiguriert, in andere Orbits verbracht oder kontrolliert zum Absturz gebracht werden können. In der aktuellen Projektphase iBOSS-2 rückt das On-Orbit-Servicing (OOS), also die robotische Manipulation und Wartung von Satelliten im Orbit, in den Mittelpunkt der Untersuchungen. Die folgende Abbildung zeigt die Idee der Rekonfiguration eines modularen Satelliten im Orbit.
Der modulare Satellit ist aus einzelnen Würfeln mit einer Kantenlänge von 40 cm aufgebaut, die jeweils die unterschiedlichen Teilkomponenten des Satelliten enthalten und die entsprechenden Teilfunktionalitäten erfüllen. Größere Komponenten können von Kombinationen mehrerer Würfeleinheiten aufgenommen werden. Die Würfel sind über Multifunktionsschnittstellen (mechanische Kopplung, Energieversorgung, Kommunikation) miteinander verbunden, die während der Rekonfiguration geöffnet und geschlossen werden können.
Gemeinsam mit dem RIF Institut für Forschung und Transfer e.V. entwickelt das MMI ein Virtuelles Testbed iBOSS, welches die Entwicklungen der einzelnen Projektpartner bündelt und eine gemeinsame Entwicklungsumgebung zur Verfügung stellt. Zentral ist dabei die Möglichkeit, einen Plan zur Rekonfiguration eines Satelliten auf einem physikalischen Mehrkörper-Modell zu testen. Weitere wichtige Aspekte sind die strukturelle Belastung von Verbindungselementen im Satellitenverbund und der Temperaturausgleich in Satelliten, der bei einem modularen System ungleich komplexer ist. Ein grundlegender Baustein des VTi ist ein dynamikbasiertes Simulationsmodell für Lageregelung und Servicing. Dafür wurden CAD-Modelle der Bausteine zu Starrkörperdynamikmodellen ausgebaut. Zusätzlich können auch neue Konfigurationen aus den Einzelbausteinen zusammengestellt und verbunden werden. Somit steht eine Modellbibliothek aus Einzelkomponenten, Bausteinen und Satelliten zur Verfügung.
Projektpartner:
- TUB – Technische Universität Berlin, Institut für Luft- und Raumfahrt
- FZI – Forschungszentrum Informatik Karlsruhe
- SLA – RWTH Aachen, Institut für Strukturmechanik und Leichtbau
- MMI – RWTH Aachen, Institut für Mensch-Maschine-Interaktion
- RIF – RIF Institut für Forschung und Transfer e.V.
- JKIC – Joerg Kreisel International Consultant
- DLR – GSOC – German Space Operations Center
Siehe auch:
https://www.raumfahrttechnik.tu-berlin.de/menue/forschung/aktuelle_projekte/iboss-2/
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