Design einer Thermalkontrolle für eine Thermal-Vakuum-Kammer für Raumfahrtsimulationen

Abstract

Das Ziel dieser Arbeit war es eine funktionierende Thermalkontrolle für eine Vakuumkammer zu entwerfen und aufzubauen, um darin zukünftig Energiesysteme für Satelliten unter Weltraumbedingungen zu testen. Die Vakuum-Kammer war bereits in Betrieb am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt, aber ermöglichte bisher noch keine thermische Kontrolle innerhalb der Kammer. Das Ziel war es das System innerhalb eines Temperaturbereichs von -40 °C bis +100 °C regulieren zu können. Nach einer abschätzenden Berechnung der Wärmeübertragung und der Druckverluste, wurden die benötigten Materialien und Komponenten ausgewählt und das schlussendliche Design der Thermalkontrolle konnte festgelegt werden. Alle erforderlichen Komponenten und eine einfache Temperaturregelung wurden in das System integriert, um die Funktion der Thermalkontrolle sicherzustellen. Dafür entstand ein CAD Modell in Autodesk Inventor. Aus Zeit- und Kostengründen wurden vom DLR Betreuer Reduktionen in der Funktionalität und Komplexität festgelegt. Insbesondere da kein Cryostatsystem zur Verfügung stand, war nur eine untere Temperatur von +15 °C möglich, welche durch die Laborwasserkühlung zur Verfügung gestellt wird. Der Test der selbstgebauten Thermalkontrolle zeigte, dass sie funktioniert und ein Objekt im Inneren der Kammer durch Wärmestrahlung gezielt aufheizen und abkühlen kann.