Laser-Sensor im Weltraumtest
Weiterentwicklung aus Jena für präzise Navigation in der Deutschen Orbitalen Servicing Mission.
Der Erdorbit ist nur vermeintlich groß und weit. In Wirklichkeit ist er ziemlich voll. Tausende Satelliten ziehen ihre Bahnen um die Erde – Tendenz steigend. Sind sie defekt, verbleiben sie funktionslos im All bis sie verglühen oder auf dem sogenannten Friedhofsorbit geparkt werden. Lösungen, um solche Satelliten aus den überfüllten Umlaufbahnen zu bergen, fehlen bislang.
Abb.: Mit der DEOS-Mission soll gezeigt werden, dass das sichere Anfliegen, Warten und Montieren eines defekten, taumelnden Satelliten im Orbit ohne den Einsatz von Astronauten möglich ist. (Bild: Airbus Defence & Space)
Die Deutsche Orbitale Servicing Mission (DEOS) soll hier Abhilfe schaffen. Das Raumfahrtmanagement des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) will mittels der DEOS-Mission beweisen, dass sich unkontrollierbare Satelliten sicher angefliegen und einfangen lassen.
Um sich einem defekten Satelliten zu nähern, braucht man zuverlässige Sensorik. Im Projekt LiQuaRD (3D-LIDAR Pre-Qualifikation für Rendezvous und Docking) entstand ein LIDAR-Sensor, der das Potenzial hat, anspruchsvolle Rendezvous- und sogar bildgebende Aufgaben im Orbit zu übernehmen. Das LIDAR-System soll als Sensor in DEOS zum Einsatz kommen. Dieser Sensor der neuesten Generation wird erstmals bei dem ISS-Versorgungsflug des europäischen Raumfrachters „ATV-5 - George Lemaître" als Experiment verwendet.
Zwar waren bisher bereits 19 solcher laserbasierten Systeme im All erfolgreich. Für die DEOS-Mission müssen diese Rendezvous- und Docking-Sensoren allerdings weiterentwickelt werden, damit auch unkontrollierbare Ziele erfasst werden können. Das DLR-Raumfahrtmanagement hat die deutsche Firma Jena-Optronik im Rahmen des LiQuaRD-Projektes dehalb beauftragt, einen Laser-Sensor der neuesten Generation für die DEOS-Mission zu entwickeln.
Abb.: Aufbau des Faserlasers am Schwingstand bei Jena-Optronik für den Test von mechanischen Belastungen. (Bild: Jena-Optronik GmbH)
In Jena bauten die Entwickler einen scannenden 3D-LIDAR-Sensor auf, der im DEOS-Szenario einen taumelnden Zielsatelliten auf einer Entfernung von über 1.000 Metern erfassen und 3D-Daten für einen automatischen Annährungsvorgang zur Verfügung stellen soll. Der neue hochgenaue 3D-LIDAR ist kleiner und leichter als alle bisher gebauten Laser-Sensoren. Zudem kann er auf größere Entfernung und durch eine adaptive Gesichtsfeldanpassung auch flexibler eingesetzt werden. Er bestimmt die Entfernung zu einem Ziel, indem er die Lichtlaufzeit misst und dreidimensional erfasst.
Die in LiQuaRD entwickelten Bauteile bilden einen wesentlichen Aspekt des 3D-LIDAR-Sensors. Dieser Einsatz ist ein Meilenstein, um den Sensor wie geplant auf der DEOS-Mission einsetzen zu können. Der Flug dient als Qualifikationsschritt, der wesentlichen Bauteile überprüft. Der Test zeigt aber auch, dass der LIDAR bei einem zukünftigen internationalen Einsatz und bei kommerziellen Raumflügen zum Einsatz kommen kann. Der Sensor wird während des Anflugs zudem 3D-Bilder der Internationalen Raumstation aufnehmen.
DLR / PH
