Grundlagen Raumfahrtelektronik und Primärmission

Prof. Dr.-Ing. Ulf Kulau

Yannick Loeck

Motivation

Wachsende gesellschaftliche Relevanz, aktive Partizipation und nicht zuletzt die Faszination von und an Raumfahrttechnologien sind die Kernmotivation für das Modul Grundlagen der Raumfahrtelektronik und Primärmission. Ein Raumfahrzeug, sei es ein Satellit, ein Launcher oder ein Habitat, benötigt zuverlässige Avionik. Die Anforderungen an Raumfahrtelektronik sind zwar ähnlich zu denen anderer kritischer Anwendungen (bspw. Luftfahrt), jedoch gibt es essenzielle Unterschiede wie die Umgebungsbedingungen und die fehlende Möglichkeit der Reparatur (das Hubble Space Telescope einmal ausgenommen).

Dieses Modul soll Grundlagen schaffen, wie man Elektronik für Raumfahrtanwendungen konzipiert, welche Herausforderungen einem dabei begegnen und wie diese überwunden werden können.

Darüber hinaus, werden wir an dem Beispiel eines echten Satelliten (CubeSat) praktische Übungen abhalten. Es sollen die theoretischen Inhalte zur Planung einer Primärmission, aber auch die On-Board Daten- und Signalverarbeitung praktisch vermittelt werden.

Inhalte

Der hier angebotene Kurs ist komplett neu gesteltet. Die Inhalte der theoretioschen, aber auch der praktischen Teile können sich im Verlauf noch ändern. Der bisherige Plan sieht folgende Lehrinhalte vor (theoretisch und praktisch):

• Einführung
  • Motivation und Überblick
  • Projekte technische Aspekte von Raumfahrtsystemen
• Weltraumumgebung und Elektronik
  • Strahlungsumgebung und Effekte
  • Start und Vibrations
  • Temperaturumgebung
  • Vakuum
• Missionsplanung
  • Orbitplanung
  • Kommunikation
• Elektrische und elektronische Subsysteme in Raumfahrtplattformen
  • Kommunikation
  • Energie
  • Lageregelung und Bahnsteuerung
  • Computer und Software
• Entwurf von Raumfahrtelektronik
  • Strahlungsumgebung und Charakterisierung von Teilen
  • Entwurfsmaßnahmen
  • Wie man zuverlässige Raumfahrtsysteme erreicht

Der Praktische Teil wird sich mit der Missionsplanung (Primärmission) befassen. Dabei soll eine eigene TUHH Mission geplant und Teile dieser Primärmission praktisch umgesetzt werden.

Weiterführendes Engagement

Wir möchten TeilnehmerInnen dazu motivieren, neben dem Modul studentische Arbeitsgruppen aufzubauen. Das Modul ist nicht solitär zu sehen, sondern folgt einem langfristigen plan, Weltraumelektronik und Technologien in die Lehre zu integrieren. Basis ist dabei eine Satellitenstruktur, welche flugfähig ist. Diese soll im Verlauf (Semesterübergreifend) dazu genutzt werden, eine eigene TUHH CubeSat Mission zu planen, zu implementieren und dann auch durchzuführen.
Für den Aufbau einer solchen Arbeitsgruppe werden Ressourcen von der Smart Sensors Group (Tutoren) zur Verfügung gestellt.

Literatur

Spacecraft systems engineering

Peter Fortescue, Graham Swinerd, John StarkJohn Wiley & Sons2011.
[BibTex]

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BibTex Entry

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year = {2011},
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Innovative design, manufacturing and testing of small satellites

Scott Madry, Peter Martinez, Rene LauferSpringer2018.
[BibTex]

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BibTex Entry

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author = {Madry, Scott and Martinez, Peter and Laufer, Rene},
publisher = {Springer},
title = {Innovative design, manufacturing and testing of small satellites},
year = {2018},
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Space Mission Analysis and Design. Edited by JR Wertz and WJ Larson Kluwer Academic Publishers, PO Box 322, 3300 AH Dordrecht, The Netherlands. 1991. 811 pp. Illustrated.£ 67.00.

RC ParkinsonThe Aeronautical Journal96.954Cambridge University Press1992.
[BibTex]

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BibTex Entry

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author = {Parkinson, RC},
journaltitle = {The Aeronautical Journal},
number = {954},
pages = {166–166},
publisher = {Cambridge University Press},
title = {Space Mission Analysis and Design. Edited by JR Wertz and WJ Larson Kluwer Academic Publishers, PO Box 322, 3300 AH Dordrecht, The Netherlands. 1991. 811 pp. Illustrated.{£} 67.00.},
volume = {96},
year = {1992},
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Elements of space technology

Rudolph X MeyerElsevier1999.
[BibTex]

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BibTex Entry

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author = {Meyer, Rudolph X},
publisher = {Elsevier},
title = {Elements of space technology},
year = {1999},
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Digital communications: fundamentals and applications

Bernard SklarPearson2021.
[BibTex]

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BibTex Entry

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author = {Sklar, Bernard},
publisher = {Pearson},
title = {Digital communications: fundamentals and applications},
year = {2021},
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Satellite communications

Jeremy E Allnutt, Timothy PrattJohn Wiley & Sons2019.
[BibTex]

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BibTex Entry

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author = {Allnutt, Jeremy E and Pratt, Timothy},
publisher = {John Wiley \& Sons},
title = {Satellite communications},
year = {2019},
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Evaluation

• Zusammen mit dem ZLL haben wir die Evaluation nach dem BiLOE durchgeführt. Vielen Dank für das positive und konstruktive Feedback. Die detaillierte Evaluation finden sie [hier]
• Darüber hinaus wurde der Kurs im Rahmen der üblichen Lehrevaluation evaluiert. Die detaillierten Ergebnisse sind [hier] zu finden.