Lageregelung des AsteroidFinder/SSB
Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR) hat sich zum Ziel gesetzt einen Standart Satelliten Bus (SSB) zu entwickeln und zu betreiben. Dieser Satelliten Bus wird so entwickelt, dass er für verschieden Missionen und Anwendungen adaptierbar ist. Die Entwicklung des ersten SSB dient dazu das notwendigen Wissen und die notwendigen Einrichtungen für die Satellitenentwicklung innerhalb des DLRs aufzubauen. Das Institut für Raumfahrtsystem des DLRs ist verantwortlich für die Entwicklung des Gesamtsatelliten, wobei die Abteilung Navigations- und Regelungssystem das Lageregelungssystem des SSB entwirft.
Der SSB basiert auf den beiden Plattformen des Bi-Spectral-Infra-Red-Detection (BIRD) Satelliten und des Technologie-Erprobungs-Träger (TET) Satelliten. Diese beiden Satelliten wurden bereits unter Beteiligung des DLRs gebaut und entwickelt. Das Wissen und die Erfahrungen, welche in diesen Programmen gesammelt wurden fließen direkt in die Entwicklung des SSB ein. Der SSB selbst wird die Möglichkeiten der beiden vorangegangenen Programme erweitern, um ein noch leistungsfähigeres System zu erhalten, welches für unterschiedliche Mission angepasst werden kann.
BIRD, TET und SSB gehören allesamt zur Klasse der Kompaktsatelliten und besitzen eine Gesamtmasse von 100 kg bis 150 kg. Ihre Abmaße sind so gewählt, dass sie einen sog. Piggy-back Lauch erlauben.
Die Primärnutzlast des SSB ist das optische Teleskope AsteroidFinder, welches nach Asteroiden suchen soll. Dabei wird sich auf sog. Inner Earth Objects (IEOs) konzentriert, deren Bahnen innerhalb des Erdorbits um die Sonne verlaufen. Solche Asteroid stellen eine potenzielle Gefahr für die Erde dar. Bis heute sind allerdings nur eine handvoll diese (IEOs) entdeckt worden, da sich ihre Beobachtung als schwierig erweist.
Die optische Nutzlast stellt relativ hohe Anforderungen an das Lageregelungssystem. Besonders die Lagestabilität während der Observationsphasen ist eine treibende Anforderung, welche während jeder Entwicklungsphase berücksichtigt werden muss. Das Erreichen dieser Anforderungen mit auf dem Markt verfügbarer Hardware ist eine anspruchsvolle Aufgabe für das Lageregelungssystem.
Um eine genau Lageregelung des SSB zu erlauben werden Reaktionsräder zusammen mit Magnetspulen eingesetzt. Wobei die Magnetspulen zur Entsättigung der Reaktionsräder dienen. Neben der Lageregelung ist die Lagebestimmung ein weiterer wichtiger Aspekt. Hierzu werden Sonnensensoren, Magnetfeldsensoren, Sternenkameras, Gyroskope und ein GPS-Receiver eingesetzt.
Das Hauptaugenmerk des Lageregelungssystems ist die Identifikation und Entwicklung von passenden Algorithmen für die AsteroidFinder Mission. Diese Algorithmen müssen sowohl die geforderten Genauigkeiten erreichen wie auch eine hohe Autonomie erlauben. Hierbei ist vor allem eine exakte Bestimmung der Lage und der Drehraten entscheidend. Dazu wird unter anderem die Nutzlast (Teleskope) selbst mit in den Regelkreis eingebunden.
Ein weiter Punkt sind die internen und externen Störmomente. Vor allem die internen Störungen, welche durch die Reaktionsräder verursacht werden müssen hier berücksichtigt werden.
Die Entwicklung eines Lageregelungssystems, welches sämtliche Aspekte mit einbezieht ist notwendig für die erfolgreiche Durchführung der AsteroidFinder/SSB Mission.