Rendez-vous im Welt­raum

Im Deutschen Zentrum für Luft- und Raum­fahrt (DLR) erforschen Wissen­schaftler­innen und Wissen­schaftler die Inter­aktion mehrerer Raum­flug­körper. Die Sensorik, die sie entwickeln, soll robotische Service-Missionen im All ermöglichen.

robotische Testanlage EPOS (European Proximity Operations Simulator) mit Heike Benninghoff
© DLR/Alexandra Beier

Langsam bewegen sich die beiden glänzenden Satelliten im Schein­werfer­licht auf­einander zu. Im Hinter­grund ist in der Ferne der blaue Planet zu erkennen. Dann dockt der Service­satellit erfolg­reich an den kleineren, taumelnden Raum­flug­körper an, und ein beweglicher Roboter­arm beginnt mit der wichtigen Reparatur. Was wie eine anspruchs­volle Mission im Welt­raum wirkt, spielt sich tatsächlich auf dem DLR-Gelände in Ober­pfaffen­hofen bei München ab. Dr. Heike Benninghoff forscht dort an Technologien für On-Orbit-Servicing. Darunter versteht man Montage-, Wartungs- oder Instand­setzungs­arbeiten an unkooperativen Objekten im Welt­all. Das kann ein beschädigter Satellit sein oder Welt­raum­schrott, der auf eine andere Umlauf­bahn gebracht wird, wo er keinen Schaden anrichten kann.

DLR Logo
Heike Benninghoff und robotische Testanlage EPOS
© DLR/Alexandra Beier

Einzigartige Infrastruktur für einzigartige Vorhaben

Zur Gruppe von Heike Benninghoff gehören acht Mit­arbeiter­innen und Mit­arbeiter aus ingenieur­wissen­schaftlichen und technischen Fach­bereichen. In der Einrichtung Raum­flug­betrieb und Astronauten­training des DLR analysieren sie Methoden zum sicheren Anflug von Satelliten. Dafür nutzen sie die robotische Test­anlage EPOS (European Proximity Operations Simulator). „Mit EPOS haben wir hervor­ragende Möglichkeiten, das Zusammen­spiel von Hard­ware und Soft­ware bei Rendez-vous-Manövern im Orbit zu testen“, bekräftigt die 31-Jährige. Sie untersuchen ins­besondere die letzten 25 Meter vor dem eigentlichen Zusammen­treffen der beiden Raum­flug­körper. Deshalb bewegt sich einer der beiden Roboter in der Versuchs­halle auf einer 25 Meter langen Schiene. EPOS kann Sonnen­ein­strahlung und Schwere­losig­keit bei einer solchen Begegnung im All simulieren. Mit der Anlage analysiert das Team neu­artige optische Navigations­verfahren: „Wir arbeiten mit verschiedenen Kamera­systemen und laser­gestützten Sensor­systemen wie LIDAR“, erklärt Heike Benninghoff. Ein LIDAR sendet Mess­signale, die vom Ziel­objekt zurück­reflektiert werden. Anhand der ermittelten Daten berechnet der Sensor die Entfernung zum Ziel­objekt.

robotische Testanlage EPOS (European Proximity Operations Simulator).
© DLR/Alexandra Beier

Gemeinsam erfolgreich dank bester Vernetzung

Heike Benninghoff ist seit 2010 beim DLR und hat 2015 die Gruppen­leitung über­nommen. Sie betreut zwei Doktor­anden und koordiniert die wissen­schaftliche Arbeit ihres Teams, das noch einen zweiten Schwer­punkt hat: die autonome Daten­ver­arbeitung an Bord von Erd­beobachtungs­satelliten. Ihre eigene Forschung konzentriert die promovierte Mathematikerin auf Rendez-vous-Systeme. Dafür schreibt sie Soft­ware und entwickelt Navigations­methoden. Bevor die Manöver zum ersten Mal in einer realen Mission geflogen werden können, sind besonders umfang­reiche Tests nötig. Das Team verwendet dafür realistische Materialien und erzeugt täuschend echte Bilder des Anflugs. Sie wirken, als habe tatsächlich eine Welt­raum­mission statt­gefunden. Die Projekte sind kein Allein­gang der Gruppe. Häufig liefern andere DLR-Experten wichtigen Input. Besonders eng ist die Zusammen­arbeit mit dem Robotik und Mecha­tronik Zentrum und dem Missions­betrieb des DLR, die ebenfalls in Ober­pfaffen­hofen sitzen.

Vom Kontroll­raum aus kann Heike Benninghoff dann zum Beispiel Kommandos an ihren Service­satelliten schicken, um die Kamera­einstellung während des „Flugs“ zu ändern. Zuletzt hat ein Kern­team von 15 Wissen­schaftler­innen und Wissen­schaftlern aus drei Instituten gemeinsam eine sogenannte End-to-End-Simulation durchgeführt – also die Simulation des gesamten An­dock­manövers von Anfang bis Ende. Das Raum­segment wurde simuliert, und im Missions­betrieb wurde eigens ein Boden­segment auf­gebaut. „Beruflich war mein schönster Moment 2017, als das Zusammen­spiel von allen involvierten Systemen der End-to-End-Kette funktioniert hat – nach vier Jahren Arbeit“, jubelt Heike Benninghoff, die das Projekt geleitet hat. Inzwischen läuft bereits das Folge­projekt, bei dem neben den bisherigen Partnern auch Forscherinnen und Forscher aus dem DLR-Institut für Optische Sensor­systeme in Berlin an Bord sind. Sie entwickeln geeignete Sensorik, um den havarierten Satellit noch vor dem Andocken zu unter­suchen. So könnten sie zum Beispiel früh­zeitig fest­stellen, dass die Andock­vor­richtung beschädigt ist – und das geplante Manöver eventuell so abwandeln, dass trotz­dem ein Rendez-vous mit Happy End möglich ist.

Arbeiten beim DLR

Alle Infos und Karrierechancen unter DLR.de/jobs

Sie finden uns auch auf XING: www.xing.com/company/dlr
und LinkedIn: www.linkedin.com/company/dlr

X

Sie verwenden einen sehr alten Browser.

Um diese Website in vollem Umfang nutzen zu können, installieren Sie bitte einen aktuellen Browser.
Aktuelle Browser finden Sie hier