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PRISMA
Tests für autonomen Formationsflug
Redaktion / Pressemitteilung des DLR
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1. Oktober 2010

Im Rahmen der im Juni gestarteten Satellitenmission PRISMA will die schwedische Raumfahrtbehörde den autonomen Formationsflug von Satelliten sowie die automatische Annäherung von Raumflugkörpern im All testen. An der Mission ist auch das deutsche DLR beteiligt, mit dessen erstem Experiment Ende September begonnen wurde.

Tango

Diese Aufnahme von Tango wurde mit dem Digital Video System des Satelliten Mango gemacht. Bild: Swedish Space Corporation (SSC)

Während der schwedischen Satellitenmission PRISMA soll die bordautonome Kontrolle von Satellitenformationen und die Annäherung an andere Raumflugkörper getestet werden. Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) ist unter anderem mit einem innovativen Echtzeitnavigationssystem, das auf Basis von GPS-Messungen kontinuierlich hochgenaue Informationen über die Position und die relative Entfernung der Satelliten bereitstellt, an der Mission beteiligt. Nach Abschluss der ersten Missionsphase begann am 29. September 2010 das erste Experiment des DLR. Dabei geht es vor allem um den bordautonomen Formationsflugs.

"Der autonome Formationsflug ermöglicht zukünftig neue Wissenschaftsmissionen ebenso wie autonome Rendezvousoperationen zur Annäherung von Satelliten", erläutert Prof. Felix Huber, Leiter des DLR-Raumflugbetriebs und Astronautentrainings. "Die Rendezvousoperationen sind eine wesentliche Voraussetzung für Inspektions- und Reparaturmissionen im Orbit."

Die beiden Satelliten mit den Namen Mango und Tango starteten am 15. Juni 2010 mit einer Trägerrakete vom Typ Dnepr und waren zunächst starr miteinander verbunden. Nach ihrer erfolgreichen Trennung umrunden sie auf eng verschlungenen Bahnen die Erde und bewegen sich dabei weiter und näher im Weltraum umeinander. Damit bieten sie den beteiligten Wissenschaftlern ein weltweit einmaliges Testfeld zur Erprobung verschiedener Verfahren des autonomen Formationsflugs und des Rendezvous von Satelliten. Die Mission verfügt dazu über eine Reihe unterschiedlicher Messsysteme und ein Antriebssystem, mit dem die Bahn des größeren Mango-Satelliten relativ zum kleinen Partner Tango kontrolliert wird.

In dem vom Deutschen Raumfahrtkontrollzentrum des DLR in Oberpfaffenhofen entwickelten Navigationssystem kommt ein nur scheckkartengroßer GPS-Empfänger zum Einsatz. Darüber hinaus wurde das gesamte Guidance, Navigation & Control System (GNC) ebenfalls vom Deutschen Raumfahrtkontrollzentrum entwickelt. Daten des Tango-Empfängers werden zum Hauptsatelliten Mango übertragen. Aus deren Vergleich kann dann der Abstand beider Satelliten in Echtzeit auf bis zu zehn Zentimeter genau bestimmt werden. Mango kann damit seine Bahn in Bezug zu Tango präzise kontrollieren und eine vorgegebene Flugbahn autonom einhalten.

Das Deutsche Raumfahrtkontrollzentrum ist innerhalb der PRISMA-Mission am Boden auch für die präzise Bahnbestimmung verantwortlich. Diese ist mit einer Genauigkeit im Zentimeterbereich die Voraussetzung für das Einstellen und Überprüfen anderer Messsysteme.

Die PRISMA-Mission wurde von der schwedischen Raumfahrtagentur entworfen und realisiert. Für Entwicklung und Bau der Satelliten ist die Swedish Space Corporation (SSC) verantwortlich, die derzeit auch den Betrieb der Mission durchführt. Neben dem DLR sind als internationale Partner die französischen Raumfahrtagentur CNES und die Dänische Technische Universität DTU mit einem Formationsflugsensor und einem Kamerasystem zur Anflugnavigation an der Mission beteiligt.

In den folgenden Wochen und Monaten werden mit PRISMA durch die einzelnen Partner eine Vielzahl unterschiedlicher Formationsflug- und Rendezvouskonzepte erprobt. Nach Abschluss und Evaluation seines ersten Experiments wird das DLR weitere Technologieexperimente in der Führung, Navigation und Kontrolle von Satelliten durchführen. Die entwickelten Verfahren zum autonomen Formationsflug zeichnen sich durch besonders hohe Sicherheit und minimalen Treibstoffbedarf aus. Hiervon werden zum Beispiel zukünftige Radarsatelliten oder Missionen zur Vermessung des  Erdschwerefeldes profitieren.

Als weiterer wichtiger Schritt im Rahmen der PRISMA-Mission ist die Übernahme des operationellen Betriebes durch das Deutsche Raumfahrtkontrollzentrum (GSOC) im Frühjahr 2011 geplant. Damit ist das DLR bei PRISMA mit Schlüsselaufgaben sowohl im Raum- als auch im Bodensegment engagiert. Ein langfristiges Ziel dieser Beteiligung ist die Vorbereitung und Erprobung von Rendezvous & Docking-Manövern wie sie bei On-Orbit Servicing-Missionen oder ganz allgemein in der Weltraumrobotik benötigt werden.

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siehe auch
Raumfahrt-Robotik: Startschuss für neuen Schwerpunkt - 13. Mai 2009
Links im WWW
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Prisma Satellites
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