DLR entwickelt Robotik, Lasertechnik und Radartechnik für die Raumfahrt. Eine Pressemitteilung des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR).
Quelle: DLR.
15. November 2021 – Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) beteiligt sich an der Space Tech Expo vom 16. bis zum 18. November 2021 in Bremen: Am Messestand in Halle 5, Standnummer J28, zeigt das DLR Exponate aus der Raumfahrt sowie Transferthemen, die den Weg aus der Forschung in die Anwendung finden. Schwerpunkte der Messepräsenz sind der Einsatz von Robotik, Lasertechnik und Radartechnik in der Raumfahrt sowie die europäische Beteiligung an zukünftigen bemannten Mondmissionen.
„Global einsetzbare Raumfahrttechnologien sind unverzichtbar geworden in einer Welt des sich beschleunigenden Wandels mit immer enger verflochtenen Wirtschaftssystemen. Globale Herausforderungen wie der Klimawandel, ein übergreifendes Verkehrs- und Warentransportmanagement sowie die digitale Kluft in der Welt brauchen Antworten, die sich mit den technischen Möglichkeiten der Raumfahrt verbinden“, sagt die DLR-Vorstandsvorsitzende Prof. Anke Kaysser-Pyzalla. „Die Space Tech Expo gewinnt vor diesem Hintergrund an Bedeutung. Seit 2015 ist das DLR auf diesem wachsenden Raumfahrttechnologie-Hub präsent, wobei sich bereits vielfältige Geschäftsbeziehungen auf europäischer und internationaler Ebene ergeben und vertieft haben.“
Am ersten Messetag ist Prof. Anke Kaysser-Pyzalla mit einer Keynote auf der begleitenden Konferenz vertreten.
„Unsere Raumfahrtforschung richten wir als DLR auf den gesellschaftlichen und wirtschaftlichen Bedarf aus und liefern in diesem Zusammenhang neue technologische Lösungen. Die Kombination aus Grundlagen- und angewandter Forschung erlaubt es, unsere Ziele bedarfsgerecht auszurichten. Durch systematische Auslegung und Betrachtung komplexer Szenarien, ist das DLR in der Lage, große und langfristige Projekte durchzuführen. Die Space Tech Expo Bremen sehen wir als ideale Plattform, unsere Entwicklungen und Innovationen der Politik sowie Herstellern in der zivilen kommerziellen Raumfahrt näherzubringen“, ergänzt Dr. Anke Pagels-Kerp, Bereichsvorständin Raumfahrt.
Diese Themen präsentiert das DLR auf der diesjährigen Space Tech Expo:
Roboter warten Satelliten
In den letzten Jahren wuchs die Anzahl der Satelliten im Erdorbit rapide an. Hersteller von Satelliten sind interessiert an Technologien, die Satelliten warten und im Notfall sofort reparieren können. Aktuell werden vorzugsweise Astronauten für solche Missionen eingesetzt, trotz hoher Risiken und Kosten. Deshalb stellen robotische Systeme eine kostengünstige Alternative dar. Für diese Zwecke hat das DLR-Institut für Robotik und Mechatronik das Robotersystem CAESAR (Compliant Assistance and Exploration SpAce Robot) entwickelt. Es vereint innovative Elektronik und Mechanik mit neuen Regelungsverfahren. Ähnlich wie ein menschlicher Arm besitzt der Roboter sieben Freiheitsgrade, was ihm gegenüber Standardrobotern eine höhere Flexibilität verleiht. Eine an dem Roboter installierte SpaceHand erlaubt ihm auch, taumelnde oder nicht kooperative Satelliten zu greifen und zu stabilisieren.
Satellite Laser Ranging: Hochpräzise Abstandsmessung
Mittels Satellite Laser Ranging, kurz SLR, lässt sich der Abstand eines Satelliten zu einem festgelegten Punkt auf der Erde sehr exakt bestimmen. Anwendung findet dieses laserbasierte Messverfahren, das vom DLR-Institut für Technische Physik präsentiert wird, zum Beispiel in der Erdbeobachtung, beim Betrieb von Satelliten oder Aufspüren von Weltraumschrott. Beim SLR wird mit Hilfe spezieller Lasersysteme der Abstand zwischen einer Bodenstation und einem Satelliten gemessen – und das mit sehr hoher Genauigkeit von einigen Millimetern auf bis zu 25.000 Kilometern Entfernung. Dazu sendet die Bodenstation einen Laserstrahl aus. Dieser trifft auf den Satelliten, wird zurückgelenkt und mittels eines Teleskops und einem Detektor von der Bodenstation erfasst. Aus der Zeit, die das Laserlicht für diesen Weg benötigt, lässt sich sehr exakt der Abstand zwischen Satellit und Bodenstation berechnen.
Laserbasierte Satelliten-Kommunikation
Nicht nur Abstandsmessungen, sondern auch der Austausch von Daten zwischen Satelliten kann über Laser erfolgen. Die Technologie zur Laserübertragung nutzt am Satelliten ein Kommunikationsterminal mit verschiedenen Spiegeln. Damit die Informationen präzise weitergegeben werden können, müssen diese Spiegel genaustens zueinander ausgerichtet sein. Als Gehäusestrukturen oder Trägerplatten für Spiegel und optische Instrumente haben sich faserverstärkte Keramiken vom DLR-Institut für Bauweisen und Strukturtechnologie in diversen Tests als besonders geeignet erwiesen. Die faserverstärkte Keramik hat den Vorteil, dass sie sich auch bei stark unterschiedlichen Temperaturen nicht ausdehnt und besonders steife und leichte Sandwichplatten hergestellt werden können. So bleibt sie auch im Weltall besonders formstabil. Mit solchen, ausdehnungsneutralen Teleskoprohren gelang erstmals die Datenübertragung mittels Laser zwischen den Satelliten TerraSar-X und NFire.
Sicherheit im Weltraum durch Radartechnik
Das German Experimental Surveillance and Tracking Radar (GESTRA) ist ein Radarsystem zur Beobachtung und Verfolgung von Objekten im Weltall, wie etwa Satelliten, Raumfahrzeugen oder Weltraumschrott. So ist es etwa möglich, Raumfahrtsysteme oder die Internationale Raumstation ISS durch rechtzeitige Warnung vor einer Kollision mit Schrottteilchen zu schützen. Schätzungen zufolge umkreisen derzeit bereits mehr als 128 Millionen kleinster Partikel die Erde und stellen bei einer durchschnittlichen Geschwindigkeit von 28.000 Kilometern pro Stunde eine Gefährdung für aktive Weltraumtechnologien dar.
Das GESTRA-Radar, das die größeren dieser Objekte erfassen kann, arbeitet im Mikrowellenbereich und erkundet den niedrigen Erdorbit in einer Höhe von 300 bis 3000 Kilometern – also dem Bereich, in dem sich die meisten Satelliten und die ISS befinden. Das System soll voraussichtlich in 2022 an seinem Standort in Koblenz in Betrieb genommen werden.
Servicemodul für das Orion-Raumschiff
Die DLR-Raumfahrtagentur präsentiert das in Europa entwickelte Servicemodul (ESM) des neuen NASA-Crew-Raumschiffes Orion. Das ESM ist das Herzstück des Orion-Raumschiffs und sitzt unterhalb der Crew-Kapsel. Es beinhaltet das Haupttriebwerk und liefert über vier Solarsegel den Strom. Außerdem reguliert es Klima und Temperatur im Raumschiff und lagert Treibstoff, Sauerstoff und Wasservorräte für die Crew. Das Orion-Raumschiff und damit auch das ESM gelten als zentraler Meilenstein für künftige bemannte Explorationsmissionen zum Mond, aber auch zum Mars und darüber hinaus.
Das europäische Konsortium, welches das ESM baut, steht unter der Führung von Airbus Defence and Space in Bremen. Insgesamt sind Firmen aus zehn ESA-Ländern sowie den USA beteiligt. Der unbemannte Erstflug von Orion mit dem ESM ist für 2022 geplant. Dieses erste ESM trägt den Namen ESM-1 „Bremen“, da es zu großen Teilen in der deutschen Hansestadt gebaut worden ist. 2023 sollen dann erstmals Astronautinnen und Astronauten mit Orion/ESM zum Mond fliegen.
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