Demonstration hoher Agilität mittels eines neuen Aktuatorsystems am Beispiel des Kleinsatelliten BIROS

Kurzfassung

Der Kleinsatellit BIROS ist Teil der DLR Mission “FIREBIRD” und soll 2015 gestartet werden. Der Satellitenbus basiert auf dem erfolgreich fliegenden TET-1 Bus, welcher von der Astro- und Feinwerktechnik Adlershof GmbH in Kooperation mit dem DLR entwickelt und gebaut wurde. Der Kleinsatellit TET-1 wurde am 22 Juni 2012 erfolgreich von Baikonur aus gestartet und ist seit November 2013 ebenfalls Teil der „FIREBIRD“ Mission. Beide Satelliten sind mit derselben Hauptnutzlast ausgestattet, einem Infrarot Kamera System für die Erdbeobachtung. Im Rahmen der „FIREBIRD“ Mission sollen beide Satelliten in einer Konstellation verwendet werden. Neben dem Hauptmissionsziel der Erdbeobachtung, ist die Demonstrationen neuer Technologien sekundäres Missionsziele des Kleinsatelliten BIROS. Ein wichtiger Punkt ist die Demonstration hochagiler Lageregelung eines Kleinsatelliten mittels eines neuen Aktuatorsystems, da hohe Agilität immer mehr an Bedeutung bei der Unterstützung von Erdbeobachtungsmissionen gewinnt. So kann beispielsweise die Schwadbreite durch das Nebeneinanderlegen einzelner Schwads während eines Überfluges vergrößert werden. Voraussetzung dafür ist allerdings die Fähigkeit mit dem Satelliten schnelle präzise Schwenkmanöver durchführen zu können. Mit dem Kleinsatelliten BIROS sollen Schwenkmanöver von bis zu 30° innerhalb von 10s und anschließender sofortiger Fortsetzung des Missionsbetriebes –der Erdbeobachtung- demonstriert werden. Dadurch ist es möglich bis zu fünf parallel Schwade während eines Überfluges auszunehmen. Anhand des Kleinsatelliten sollen verschiedene hochagile Manöver demonstriert werden, welche an die Missionsszenarien des Satelliten WORLDVIW-2 angelehnt sind. Allerdings soll die hohe Agilität im Falle von BIROS nicht mit „Control Momentum Gyros“ erreicht werden, sondern mit einem neuen am DLR entwickelten Aktuatorsystem. Dieses basiert grundsätzlich auf dem Reaktionsradprinzip, ist aber speziell zur Generierung großer Drehmomente konzipiert. Das Paper gibt als erstes einen kurzen Überblick über den Kleinsatelliten BIROS, speziell über das Lageregelungssystem. Dann werden die Anforderungen an hochagile Lageregelung und die Umsetzung vorgestellt. Dabei wird auf die verschiedenen Manöver eingegangen, das neue Aktuatorsystem näher vorgestellt und die Änderungen/Einflüsse auf das bestehende Lageregelungssystems durch die hohe Agilität beschrieben. Zum Schluss werden erste Simulations- und Testergebnisse vorgestellt.