Kleiner, leichter, besser
Kleiner, leichter, besser - Miniaturisierung im Raumfahrtbereich |
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| Es ist fast überall im täglichen Leben zu beobachten: die Miniaturisierung schreitet unaufhaltsam voran - auch in der Raumfahrt. Dies gilt insbesondere für die Bereiche Erdbeobachtung, Kommunikation und Astronomie. So liefern Kamerasysteme von der Größe eines Schuhkartons gestochen scharfe Bilder von der Erdoberfläche. Diese Bilder stellen einen unermesslichen Wert für Industrie, Wissenschaft und den Katastrophenschutz dar. Optische Kommunikationstechnologien ermöglichen die Verbreitung von Informationen mit einer Geschwindigkeit von mehreren Gigabits pro Sekunde. Dabei wird nur ein Bruchteil der Größe und Leistung traditioneller Funktechnik beansprucht. Und Weltraumteleskope von nur einem Viertel der Größe des Hubble-Teleskops durchstöbern die Galaxie nach erdähnlichen Planeten. |
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| Doch die Entwicklung immer kleinerer und leistungsfähiger Satellitenkomponenten bringt nicht nur rein technische Vorteile. Jedes Kilogramm, das mit einer Rakete in den Orbit gebracht werden muss, schlägt mit 20.000 $ Mehrkosten - v.a. Treibstoffkosten - zu Buche. So sind die Bestrebungen der Wissenschaftler und Ingenieure zur Miniaturisierung nur all zu verständlich.
Allerdings gibt es noch sehr viel Entwicklungspotential: Derzeit muss rund die Hälfte des Nutzraumes eines Satelliten für periphere Systeme, d.h. Antrieb, Energieversorgung oder Lagerregelung, eingeplant werden. Die hierfür auf dem Markt verfügbare Technik ist größtenteils veraltet und ineffizient. Im Gegensatz dazu sind die Nutzlasten oft schon bis an den Rand des Machbaren miniaturisiert und optimiert. Faser-optische Drehratensensoren für den KleinsatellitenmarktUm diesen Entwicklungsbedarf aufzuholen wurde an Drehratensensoren für die Anwendung speziell auf Kleinsatelliten geforscht. Diese Sensoren werden auch Gyroskope genannt. Sie liefern essentielle Informationen für die Berechnung der momentanen Blickrichtung des Satelliten. Stand der Technik ist die Verwendung sogenannter faser-optischer Gyroskope. Durch die Nutzung physikalischer Effekte, die nur bei Drehungen stattfinden, können so auch minimale Drehraten detektiert werden. Die Genauigkeit faser-optischer Gyroskope hängt im Wesentlichen von der Länge der verwendeten Glasfaser ab - eigentlich ein Widerspruch zu den gegebenen Miniaturisierungsvorhaben. Einem Forscherteam vom Fraunhofer IZM und der Astro- und Feinwerktechnik Adlershof GmbH ist es dennoch gelungen: Sie integrierten etliche hundert Meter Glasfaser auf engstem Raum mit diversen optischen Komponenten und der entsprechenden Rechentechnik zu einem Hochleistungsgyroskop. Das Integrated Optical Gyroscope (IOG) ermöglicht die Messung von Drehraten von ca. 1/100 Grad pro Sekunde und genügt damit den Anforderungen der anspruchsvollsten Raumfahrtmissionen. Das IOG-Projektteam hat erfolgreich einen Demonstrator des faser-optischen Gyroskops aufgebaut. Dieser Demonstrator wurde im Labor auf seine Kurzzeit- und Langzeitstabilität getestet. Im Rahmen dieser umfangreichen Test- und Verifikationsphase konnte die Genauigkeit von 1/100 Grad pro Sekunde nachgewiesen werden. Mit Hilfe der anschließenden Durchführung der Tests unter Strahlungsbedingungen wurde die geforderte Stabilität auch unter Weltraumbedingungen bewiesen.
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