BIROS demonstriert autonomes Rendezvous im All nur mit Hilfe von Bilddaten
7. Dezember 2016 | Katz und Maus Spiel im All
BIROS demonstriert autonomes Rendezvous im All nur mit Hilfe von Bilddaten
Aufnahme des Picosatelliten, der eine Kantenlänge von zehn Zentimetern besitzt, in einem Abstand von 67 Metern
Das Bild zeigt den Picosatelliten in einem Abstand von 67 Metern. Der Picosatellit erscheint sehr hell, weil er das Sonnenlicht reflektiert. Deutlich zu erkennen ist hierbei der Satellit mit seinen beiden Antennen. Während BIROS etwa so groß wie eine Waschmaschine und rund 130 Kilogramm schwer ist, besitzt der Picosatellit lediglich eine Kantenlänge von zehn Zentimetern.
Abstand beider Satelliten als grafische Darstellung
Die Kurve zeigt den Abstand beider Satelliten im zeitlichen Verlauf des Experiments. Dabei stellt die rote Markierung Zeit und Abstand dar, in der Bilder vom Picosatelliten aufgenommen werden konnten.
Zum ersten Mal in der Raumfahrtgeschichte haben Wissenschaftler des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) in einem Weltraumexperiment gezeigt, wie sich ein Satellit einem Fremdsatelliten völlig autonom, allein auf Basis passiver optischer Beobachtungen annähern kann. Diese hochanspruchsvolle Technologie wurde im Rahmen des Experiments AVANTI(Autonome Visuelle Anflug-Navigation und Target Identifikation) auf dem Erdbeobachtungssatelliten BIROS (Bi-Spektral Infrared Optical System) demonstriert, bei dem der Satellit bis auf etwa 50 Meter an sein Zielobjekt heranfliegen konnte.
Als Zielsatellit des Experiments diente der im September von BIROS im All ausgesetzte Picosatellit BEESAT-4. "Erstmalig konnte gezeigt werden, wie ein Satellit einen Flugkörper autonom erkennen und anfliegen kann ohne Nutzung von GPS-Daten des Zielsatelliten und ohne dass Kommandos aus dem Kontrollzentrum benötigt wurden", bestätigt Thomas Terzibaschian vom DLR-Institut für Optische Sensorsysteme den Erfolg des Experiments. Dafür wurde auf BIROS ein Startmechanismus eingebaut, über dessen Feder der Picosatellit mit einer Geschwindigkeit von 1,5 Meter pro Sekunde aus BIROS herausgeschoben wurde. Darüber hinaus statteten die DLR-Wissenschaftler und Ingenieure den Kleinsatelliten BIROS mit einem eigenen Antrieb aus, der den waschmaschinengroßen und knapp 130 Kilogramm schweren Satelliten schnell drehen kann. Im Laufe des AVANTI-Experiments erlernte BIROS, seine Bahn gezielt zu verändern und mit seiner Sternkamera den Picosatelliten zu suchen sowie "im Auge" zu behalten. Anders als bei herkömmlichen Bahnmanövern bekam der Satellit keine Befehle vom Kontrollzentrum in Oberpfaffenhofen, sondern direkt über die an Bord integrierten Programme des AVANTI-Experiments. Diese Fähigkeit eines Satelliten könnte in Zukunft sehr wichtig werden, denn sie bietet die Möglichkeit, alte und inaktive Satelliten sowie Weltraumschrott im Weltall zu erkennen und später einzufangen.
Annährung bis auf etwa 50 Meter
"Mit dem AVANTI-Experiment konnten wir nun erstmals beweisen, dass lediglich eine passive Kamera ausreicht, um eine autonome Annäherung eines Satelliten an ein nicht kooperierendes Objekt zu ermöglichen", sagt Gabriella Gaias vom DLR-Institut für Raumflugbetrieb und Astronautentraining. Aus den Bilddaten wurde der Zielsatellit identifiziert und seine Bahn vermessen. Somit war es möglich, die Schubmanöver für eine Annäherung zu berechnen und auszuführen. All diese Schritte erfolgten vollständig autonom an Bord des BIROS. Während des Experiments näherte sich BIROS bis auf 50 Meter an den anvisierten Satelliten an, der lediglich eine Kantenlänge von zehn Zentimetern besitzt. "Aus Sicherheitsgründen mussten wir diesen Abstand als minimale Grenze angeben, da es auf dem Satelliten keine zusätzliche und redundante Sensorik für die genaue Messung der relativen Position gibt und eine typische Ungenauigkeit des Kontrollsystems angenommen werden musste", ergänzt Gaias weiter.
