Hardware in the Loop Simulator für Renezvous und Docking Manöver

Abstract

In den letzten Jahren wurden mehrere kommerziell sowie auch wissenschaftlich orientierte Satellitenprojekte mit dem Ziel gestartet, On-Orbit-Servicing (OOS) Dienste anzubieten. Darunter versteht man Service-Satelliten, die einen Zielsatelliten anfliegen, an diesem andocken, dessen Bahn- und Lagekontrollaufgaben übernehmen und dann, wenn nötig, weitere Wartungsarbeiten selbständig durchführen. Eine der kritischsten Phasen einer solchen Mission ist der Rendezvous- und Dockingprozess (RvD). Gerade diese Phase muss detailliert analysiert, simuliert und verifiziert werden, um die Machbarkeit der geplanten RvD-Manöver zu prüfen. Das DLR hat bereits mehr als zwei Jahrzehnte Erfahrung im Bereich RvD-Simulation. Die frühere EPOS-Anlage (European Proximity Operations Simulator) war gemeinsam mit der ESA entwickelt worden, um die letzten Meter des Rendezvousvorgangs von Raumschiffen zu simulieren. Zuletzt wurde die Anlage intensiv für die Verifikation der GNC-Sensoren und –systeme des ATV genutzt. Um die künftigen Herausforderungen zu erfüllen, wird derzeit eine neue Simulationsanlage aufgebaut, die auch den Test und die Verifikation von RvD-Vorgängen bei On-Orbit-Servicing Missionen zulassen. Die neue Anlage erlaubt sowohl die „Hardware-in-the-Loop“-Simulation von Rendezvousvorgängen bis zu 25m Entfernung als auch die Simulation des eigentlichen Dockingvorgangs inklusive der dabei auftretenden Kontaktkräfte und -momente. Die Veröffentlichung gibt einen Überblick über das Simulatorkonzept. Es beschreibt sowohl das detaillierte Design der Anlage als auch die vorgesehenen HIL Simulationsanwendungen. Des Weiteren werden aktuelle Performance-Daten aufgezeigt.