Simulationsmodell eines Reaktionsrades für den Satelliten AsteroidFinder/SSB

Abstract

Die Mission "AsteroidFinder/SSB" des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt e.V. soll die Entdeckung von Inner Earth Objects (IEOs), auch Interior Earth Objects genannt, möglich machen. IEOs sind Asteroiden, deren Bahnen vollständig innerhalb der Erdumlaufbahn um die Sonne liegen (Asteroiden vom Apohele-Typ). Der AsteroidFinder ist dabei die Primary Payload eines neuen Konzepts für Kompaktsatelliten, dem sogenannten Standard Satellite Bus (SSB). Die Mission gibt sehr hohe Genauigkeiten für die Lageregelung des Satelliten vor. Dementsprechend sind die Aktuatoren zur Lageregelung des Satelliten eine kritische Komponente für den Missionserfolg. Die vorliegende Bachelorthesis untersucht das Verhalten der für den neuen DLR-SSB in Frage kommenden Reaktionsräder des Types RW90 von der Firma Astro- und Feinwerktechnik Adlershof GmbH Berlin in Hinsicht auf die von den Reaktionsrädern induzierten Störkräfte und -momente während des Betriebes auf den Satellitenkörper. Im Rahmen dieser Absicht werden ein Versuchsaufbau sowie die zur Untersuchung der Reaktionsräder notwendigen Experimente konzipiert. Aus den so gewonnenen Daten wird unter Ableitung verschiedener Parameter ein Simulationsmodell in Matlab/Simulink erarbeitet, welches das tatsächliche Verhalten der Reaktionsräder möglichst realitätsnah abbildet. Dieses Simulationsmodell dient dem DLR dazu, die Reaktionsräder hinsichtlich ihrer Missionstauglichkeit (Pointing Stability, Rauschen / Jitter, Abweichung der Drehmomente) zu untersuchen. Diese Ausarbeitung entstand im Rahmen eines Praktikums und der anschließenden Fortführung des Projektes als freier, externer Mitarbeiter am Institut für Raumfahrtsysteme des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt am Standort Bremen und wurde der Hochschule Merseburg (FH) als Bachelorthesis vorgelegt, um den akademischen Grad eines Bachelor of Engineering (B.Eng.) zu erlangen.