Satelliten-Systemtechnik



Der Fokus der Fachgruppe für Satelliten-Systemtechnik ist die Erstellung von Analysen und Simulationen für Satellitenmissionen, die Unterstützung von Satellitensystemen von internen und externen Raumfahrtprojekten, als auch die Unterstützung von Kunden im Rahmen von technischen Kontrollen. Die Hauptaufgaben der Fachgruppe unterteilen sich in vier Bereiche. Sie beinhalten das klassische Systems Engineering, Systemsimulationen, Entwicklung von Simulatoren und die Kundenberatung

Systems Engineering

Die Fachgruppe führt Analysen für die zusammenhängende Kette weltraumgestützter Systeme aus. Diese Systeme bestehen aus Satelliten oder anderen Plattformen, wie Nutzlasten und Trägerraketen. Unter Berücksichtigung der Nutzer- und Missionsbeschränkungen werden die Subsysteme der Plattform und deren Zusammenspiel auf Gesamtsystemebene analysiert. Damit wird verifiziert, dass die spezifizierten Anforderungen erfüllt werden. Die Anordnungsanalyse für Nutzlasten auf Plattformen und beispielsweise Satelliten in Trägerraketen wird mit hochmodernen CAD/CAM Systemen erstellt. Hierfür werden eigens erzeugte 3D-Modelle von geläufigen Plattformen und Trägerraketen genutzt. Bild 1 zeigt eine typische Raumfahrzeugkonfiguration und den Satellit in einer Anordnungsanalyse mit Trägerrakete.

 

 Abbildung 1: Anordnungsanalyse
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Simulation

Die Simulationen betrachten das Design, die technische Planung und die Verifikation von Weltraumprojekten. Die Raumfahrt- und / oder Luftfahrtsysteme werden hinsichtlich der Abdeckung von Gebieten, Kontaktzeiten mit Zielen, Betrachtungszyklen, etc. simuliert, um festzustellen, ob die vorgeschlagenen Lösungen die Missionsziele und die Nutzeranforderungen erfüllen. Als Beispiel zeigt Bild 2 ein Zugriffsmuster für ein Ziel für verschiedene Satellitensysteme Beispiel als Simulationsergebnis.

 

 Abbildung 2: Zugriffsmuster eines Ziel für verschiedene Satellitensysteme
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Die Wahl des Orbits wird analysiert und optimiert, um die beste Abdeckung und Frequenz der Betrachtungszyklen für ein spezielles Interessensgebiet zu erzielen. Die Missionssimulationen werden mit realistischen Nutzerszenarios ausgeführt um Informationen über bildgebende Kapazitäten und Systemlimitierungen unter operationellen Bedingungen zu erhalten. Hierbei werden die Einschränkungen von Bahnmanövern, Wartungsintervallen sowie für Energie- und Datenspeicherung mit berücksichtigt. Als Teil des Missionsdesigns illustriert Bild 3 die Analyse für ein Lageregelungssystem eines Satelliten.

 

 Abbildung 3: Systemanalyse der Orientierungskontrolle
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Simulationswerkzeuge

Die Abschnitte 2.1 und 2.2 beschreiben viele Aufgaben, die mit Hilfe des in der Fachgruppe Satelliten-Systemtechnik entwickelten Missionsplanungswerkzeuges gelöst werden. Dieses Werkzeug findet Anwendung bei der Erstellung eines Szenarios, allgemeinen Analysen, Visualisierungen, Berichterstellung und Missionsplanung. Die selbstentwickelten Module für hochgenaue Abdeckungsanalysen, Missionsplanung und -optimierung, Missionsanalysen und Satellitensimulationen sind miteinander verbunden und integriert in dem Multi Satellite Mission Planner (MSMP). Der MSMP hat Schnittstellen für am Markt erhältliche Produkte, um eine Kompatibilität mit der Industrie zu gewährleisten. Der Missionssimulator erlaubt die Simulation jedes Missionsszenarios basierend auf Satelliten oder anderen Objekten (Drohnen, Jets, Schiffen, Landfahrzeugen) und deren Interaktion. Nutzer getriebene Szenarien für Bildaufnahmen oder mit Interaktionen zwischen den beschriebenen Objekten können simuliert und optimiert werden. Die Ergebnisse werden genutzt zum Zweck des Systemdesigns, als auch für Systemverifikationen während des realen Einsatzes des Satelliten im All. Alle Simulationen eignen sich für die Visualisierung in 3D, um Präsentationen oder Kurzfilme zu erstellen. Der Satellitensimulator erlaubt in der aktuellen Version die Simulation des Satellitensubsystems Orbitkontrolle und dem Subsystem Power. Ebenso liefert der Simulator für den Missionssimulator Informationen über Satellitenmanöver und Energiezustand. Bild 4 zeigt die modulare Architektur des Missionsplanungstools. Bild 5 stellt das schematische Konzept für die Simulation von Nutzerszenarios mit optimierenden Bildauftragszeitplänen für Aufträge mit unterschiedlichen Prioritäten dar.

 

 Abbildung 4: Schalenmodell von dem Missionsplanungstool
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 Abbildung 5: Schematisches Konzept der Missionsplanung
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Kundendienstleistungen

Die beschriebenen Aktivitäten der Fachgruppe Satelliten-Systemtechnik unterstützen DLR interne und externe Projekte oder Programmaktivitäten. Die enge Kooperation mit den anderen Fachgruppen der Abteilung Aufklärung und Sicherheit erlaubt technische und wissenschaftliche Dienste auf Systemebene von Anfang der Evaluation und Designphase bis zur Einsatzphase der Plattformen, SAR-Nutzlasten und Nutzerschnittstellen. Die Fachgruppe Satelliten-Systemtechnik ist involviert in sicherheitsrelevante Erdbeobachtungsprojekte. Außerdem wurde die DLR MAPSAR-Studie und TerraSAR-X von der Gruppe unterstützt.

 


Kontakt
Dipl.-Ing. Jan Eilers
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)

Institut für Hochfrequenztechnik und Radarsysteme
, Aufklärung und Sicherheit
Tel: +49 8153 28-3980

Fax: +49 8153 28-1452

E-Mail: jan.eilers@dlr.de
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http://www.dlr.de/hr/desktopdefault.aspx/tabid-2434/3770_read-32518/