Entwicklung und Erprobung einer Steuerungseinheit für ein Radiofrequenz-Ionentriebwerk

Abstract

Die vorliegende Masterarbeit wurde beim Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Göttingen am Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik in der Abteilung Raumfahrzeuge an der Simulationsanlage Treibstrahlen Göttingen für Elektrische Triebwerke (STG-ET) angefertigt. Die STG-ET ist eine Versuchsanlage, deren zentrales Bauteil eine große Vakuumkammer ist, in der weltraumähnliche Bedingungen erzeugt werden können, um elektrische Raumfahrtantriebe (z.B. im Dauerbetrieb) über mehrere Wochen oder Monate zu testen. Sie wurde im November 2011 in den Dienst gestellt und macht Göttingen zu einem weltweit bedeutenden Standort auf dem Gebiet der elektrischen Raumfahrtantriebe. Elektrische Raumfahrtantriebe finden bereits heute schon Anwendung, unter anderem bei der Lageregelung von Satelliten, und haben auch in der Zukunft noch großes Potenzial für weitere Anwendungen in der Raumfahrt. Sie weisen zwar im Vergleich zu den konventionellen chemischen Triebwerken einen deutlich geringeren Schub auf (der meist im mN-Bereich liegt), bieten aber große Vorteile aufgrund der guten Dosierbarkeit des Schubes und der sehr viel höheren Treibstoffeffizienz. Im Rahmen dieser Arbeit soll für das zurzeit an der STG-ET vorhandene elektrische Triebwerk, ein Radiofrequenz-Ionentriebwerk vom Typ RIT10/37, eine Steuerungseinheit entwickelt und erprobt werden, die es ermöglicht, das Triebwerk automatisiert zu starten und während des Betriebes zu überwachen. Hierzu gilt es eine Software zu entwickeln und die einzelnen Hardwarekomponenten, die für den Betrieb des Triebwerks benötigt werden, über geeignete Schnittstellen mit einem Steuerungs-PC zu verbinden. Die Steuerung soll am Ende der Arbeit dazu dienen, den Start des Triebwerks zu vereinfachen und zuverlässiger zu gestalten.