FACE – Facility for Attitude Control Experiments
Eine Aufgabe der Abteilung Navigations- und Regelungssysteme ist der Aufbau und die Verifikation von Lageregelungssystemen für Satelliten. Hierfür wird das FACE-Labor betrieben. Eine Hauptaufgabe für die Verifikation von Lageregelungssystemen ist das Erzeugen einer künstlichen Umgebung, welche möglichst gut die Umgebungsbedingungen (Schwerelosigkeit, Magnetfeld, Sonneneinstrahlung, Erdalbedo, Stellarer Hintergrund) im Weltraum darstellt.
Die größte Schwierigkeit ist das momentenfreie Drehen des Satellitenkörpers um seinen Schwerpunkt. Auf der Erde ist dies nur sehr schwierig zu erreichen, da die Schwerkraft der Erde immer auf den Satellitenkörper wirkt. Um dennoch möglichst realistische Satellitenbewegungen zu erzeugen bedient man sich auf der Erde eines Tricks. Hierzu wird ein sogenannter Luftlagertisch verwendet, welcher der Kern des FACE-Labors ist.
Der Luftlagertisch ist eine Montageplattform, an welcher eine perfekte Halbkugel (Kallote), angebracht wird. Auf der Gegenseite existiert ein Stator, in welchem die Kallote gelagert ist. Ein dünnes Luftpolster trennt die Kallote von dem Stator, wodurch die Kallote luftgelagert ist. Die Montageplattform kann sich somit nahezu reibungsfrei um alle drei Raumachsen drehen. Durch diesen Trick können die Effekte der Schwerelosigkeit simuliert werden.
Neben der Schwerelosigkeit kann im FACE-Labor auch eine realistische magnetische Umgebung erzeugt werden. Hierzu wird ein Helmholtzspulenaufbau verwendet. Dieser besteht aus sechs kreisförmigen Magnetspulen, welche um den Luftlagertisch aufgebaut sind. Mit Hilfe dieser Spulen wird ein künstliches Magnetfeld erzeugt, welches den Bedingungen im Erdorbit entspricht.
Des Weiteren kann im Labor eine künstliche Sonneneinstrahlung erzeugt werden. Hierfür wird ein Studioscheinwerfer eingesetzt, dessen Licht über einen Spiegel auf die Montageplattform geworfen werden kann.
Die eigentlichen Komponenten des Lageregelungssystems werden auf der Montageplattform des Luftlagertisches gebracht. Dadurch befindet sich auf der Plattform ein nahezu autarker Satellit, welcher verschiedenen Tests unterzogen werden kann.