Experimentalumgebung für Nahbereichs-, Rendezvous- und Docking-Operationen (Experimental Lab for Proximity Operations and Space Situational Awareness, ELISSA)

Beschreibung:

Ziele und Umfang von ELISSA
Das Erreichen einer hohen Entwicklungsstufe einer Technologie (TRL) ist korreliert mit dem Erreichen von hochgenauen Testumgebungen, die reales Verhalten und detailgetreue Modelle von Raumfahrzeugen/-subsystemen simuliert. Die ELISSA-Umgebung am Institut für Raumfahrtsysteme basiert auf dieser Philosophie und ermöglicht:
 

• Die Emulation von Schwerelosigkeit und Kontaktdynamik im Orbit durch reibungsfrei schwebende Satellitenmodelle auf einem Luftkissen
• Präzise Positions- und Lagebestimmung durch Verwendung eines fortschrittlichen Motion Capture Systems
• Die Emulation von Satelliten-Subsystemen mithilfe von 3D-gedruckten, computergesteuerten Modellen

Das ELISSA-Labor besteht aus mehreren Segmenten, die in 3 Räumen verteilt sind (Abbildung 1). Der Luftlagertischraum enthält die aeromechanische Plattform, die aus 15 Modulen besteht. Die Modularität ermöglicht den unabhängigen Betrieb beider Tischhälften, während die integrierte SmartNozzle ™ -Technologie das gleichzeitige Schweben verschiedener Formen und Gewichte ermöglicht. Darüber hinaus bilden sechs Kameras zusammen mit einem Netzwerk-Switch ein hochpräzises 6DoF-Motion-Capture-System mit niedriger Latenzzeit. Zwei Seitenkanalverdichter, die mit Frequenzumrichtern ausgestattet sind, erzeugen einen variablen Luftdurchsatz, der an die spezifischen Anwendungen angepasst werden kann. Die Gebläse sind mit Filtern ausgestattet und vom Rest des Labors isoliert, um den Geräuschpegel zu reduzieren. Im Gegensatz zu herkömmlichen Lufttischen, bei denen Modelle Druckluftflaschen benötigen, um die Luftpolster für sich selbst zu bilden, erzeugt ELISSA ein ständiges Luftkissen und ermöglicht so Langzeitsimulationen. Der Kontrollraum ist durch eine schallgedämmte Glasplatte vom Luftlagertischraum getrennt und enthält alle notwendigen Geräte für den Betrieb der gesamten Simulationsumgebung sowie zur Überwachung und Kontrolle von Experimenten, die mit ELISSA durchgeführt werden. Die Modelle können im autonomen Modus oder manuell vom Kontrollraum aus bedient werden.

Übersicht Architektur von ELISSA, bestehend aus Luftlagertischraum (ATR), Luftzufuhrraum (ASR) und Kontrollraum (CR)

Mögliche Anwendungen, die untersucht werden können, sind:
• Tests zur Entfaltung von Solarpanelen
• Formationsflugversuche
• Rendezvous- und Robotische-Manipulations-Tests, z. B. Aktive Entfernung von Weltraummüll
• Kontaktdynamiktests wie z.B. Docking-Mechanismen
• Verifizierung von Navigations- und Steuerungsalgorithmen
• On-Orbit Service- und Telepräsenz Operationen

Testen der Kontaktdynamik eines Docking-Mechanismus basierend auf bionischen Materialien (Gecko-Materialien) auf ELISSA

Veröffentlichungen:

[C80]  C. Trentlage, J. Yang, M. K. Ben Larbi, C. A. de Alba Padilla, and E. Stoll, “The ELISSA Laboratory: Free-Floating Satellites for Space-Related Research,” in Deutscher Luft- und Raumfahrtkongress, Friedrichshafen, Germany, Sep. 2018.

Kontakt:

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Dipl.-Ing. Mohamed Khalil Ben Larbi

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+49 (0) 531 391 9973