ISBN 978-3-8439-1554-0

978-3-8439-1554-0, Reihe Raumfahrt

Felix Böhringer
Nutzlasten des universitären Kleinsatelliten Flying Laptop - Entwicklung, Aufbau und Qualifikation

211 Seiten, Dissertation Universität Stuttgart (2014), Softcover, A5

Zusammenfassung / Abstract

Am Institut für Raumfahrtsysteme der Universität Stuttgart wird gegenwärtig ein Satellitenprojekt mit dem Namen Flying Laptop durchgeführt. Es umfasst Entwicklung, Bau, Verifikation und Betrieb eines Kleinsatelliten, welcher als Technologieerprobungsträger und damit als Vorreiter für zukünftige Missionen dient. Der drei-Achsen-stabilisierte, würfelförmige Satellit mit einer Masse von 130 kg wird in einem niederen sonnensynchronen Orbit mindestens zwei Jahre lang Experimente durchführen, bevor er mit Hilfe eines segelartigen Bremsmechanismus zum Wiedereintritt in die Erdatmosphäre gebracht wird. Neben der Erprobung des Satellitenbusses sollen mit Flying Laptop auch einige wissenschaftliche Zielsetzungen auf dem Gebiet der Erdfernerkundung verfolgt werden. Für diese Aufgabe besitzt der Satellit ein Nutzlastsystem bestehend aus unterschiedlichen Geräten zur Bilderfassung, Bildverarbeitung, Datenspeicherung und -übertragung zur Bodenstation.

Diese Dissertation behandelt die Entwicklung und Qualifikation des Nutzlastsystems für Flying Laptop. Der erste Teil der Arbeit widmet sich der Vorgehensweise bei der Entwicklung der einzelnen Geräte innerhalb des Nutzlastsystems sowie deren Funktionsweise und Aufbau. Dabei werden zum einen innovative Nutzlasten vorgestellt, die als Prototyp für zukünftige Satellitenmissionen anzusehen sind, und zum anderen bewährte Technologien möglichst kostengünstig eingesetzt. Als Innovationen sind hier ein FPGA-basierter Nutzlastcomputer mit integrierter Speichereinheit sowie ein Kommunikationssystem im optischen Spektralbereich zu nennen. Ein S-Band basiertes Datenübertragungssystem, ein multispektrales Kamerasystem für wissenschaftliche Erdbeobachtungsaufgaben sowie ein weiteres Kamerasystem für Öffentlichkeitsarbeit und großräumige Beobachtungen komplettieren das Nutzlastsystem.

Der zweite Teil dieser Arbeit behandelt die Qualifikation des Nutzlastsystems. Es werden hierbei Verfahren und Prozesse diskutiert, mit welchen die Nutzlasten funktional und gegenüber verschiedenen Umweltbedingungen getestet werden. Zudem wird gesondert auf ein geeignetes Verfahren zur Charakterisierung der Kamerasysteme eingegangen. Für die funktionale Verifikation der Geräte wird ein neuartiger und flexibler Lösungsweg erprobt, welcher sich FPGA-basierter Hardware bedient, die aus einer nutzerfreundlichen Interpreterumgebung von einem PC aus gesteuert wird.