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Optimierung von Satellitenmissionen

Die Optimierung und technische Implementierung von Weltraummissionen sind fundamentaler Ausgangspunkt künftiger Satellitenmissionen und stellen einen essentiellen Meilenstein für die Luft- und Raumfahrtindustrie dar. Aufgrund der hohen Komplexität von Satelliten und dessen Einsatz in einer schwierigen Umgebung ohne Wartungsmöglichkeit oder anderer direkter Interventionen vom Boden aus, müssen eine Vielzahl von Herausforderungen unter Berücksichtigung der neuesten technologischen Entwicklungen untersucht werden. Ein wichtiger Forschungsgegenstand im Bereich der Missionsoptimierung ist daher die Frage, wie Weltraummissionen zielgerichtet, effizient und gleichzeitig höchst zuverlässig entworfen und technisch umgesetzt werden können. Unsere Forschende beschäftigen sich nicht nur mit dem klassischen Missions- & System Design  sondern nehmen hier exklusiv die Gelegenheit wahr, innovative Lösungen zu untersuchen, zu entwickeln und in allen Schlüsselaktivitäten auf eine sehr direkte und praxisorientierte Weise anzuwenden.

Kernziele und Alleinstel­­­lungs­merkmal

Der richtige Umgang mit unvorhergesehenen Situationen im Rahmen des Fehlermanagements, der hoch autonome Betrieb von Nutzlasten sowie die autonome Planung und Durchführung von Manövern sind nur einige Beispiele für Ziele, die das Forschungsteam verfolgt. In der Raumfahrt werden diese technischen Herausforderungen mit „System of Systems“-Situationen kombiniert, was zu entsprechend komplexen Lösungen führt. Dies hat Auswirkungen auf die Entwicklungs-, Verifikations-, Validierungs- und Betriebsprozesse bis hin zur sicheren und nachhaltigen Entsorgung von Satelliten nach Missionsende.

Neben den technischen Detailaspekten werden auch Themen im Bereich des Komplexitätsmanagements sowie des gesamten Lebenszyklus von Satelliten, wie z.B. die Verifikation und Validierung von KI-basierter Software, die Verlängerung der Lebensdauer (In-Orbit-Servicing, In-Orbit-Recycling, etc.) oder die sichere Passivierung nach Missionsende, kontextbezogen betrachtet.

An die Entwicklung, Testung und Implementierung innovativer Lösungen wird die Demonstration im Orbit anschließen. Zur Validierung werden Tests und Analysen unter Nutzung bereits verfügbarer moderner Mess- und Testumgebungen herangezogen. Darüber hinaus werden die Entwicklungs- und Betriebsprozesse selbst auf Basis von Konzepten des modernen „Systems Engineerings“ (Uncertainty Modeling, Predictive Modeling, Visual Analytic, Virtual Testing, etc.), „Product Life Cycle Managements“, „User Centered Designs“ oder „Agile, Concurrent and Lean Engineerings“ weiterentwickelt.

Was wollen wir erreichen?

Für das Design und die Optimierung zukünftiger Satellitenmissionen werden die Forschungs- und Entwicklungsergebnisse von SeRANIS im Kontext des New Space eingebunden. Sie treiben zudem den operativen Einsatz von innovativen Lösungen innerhalb der Bundeswehr voran.

Neben den Methoden und Praktiken der wissenschaftlichen Forschung sollen sich unsere Mitarbeiter den Umgang mit hochkomplexen Systemen aneignen – ein praxisorientiertes systemisches Denken, das in dieser Form normalerweise an keiner Hochschule vermittelt werden kann. Somit leisten wir einen wichtigen Beitrag zur Ausbildung von hochqualifizierten Systemingenieuren in der Luft- und Raumfahrtindustrie.

Diese Erfahrung befähigt unsere Teammitglieder, zukünftig verantwortungsvolle Aufgaben in der Raumfahrttechnik und im Systems Engineering übernehmen zu können – sowohl in der Industrie und in Start-ups als auch in öffentlichen (Regierungs-)Einrichtungen, in Raumfahrtbehörden und Forschungseinrichtungen.

Beteiligte Institute

Institut für Raumfahrttechnik und Weltraumnutzung

Ansprech­­partner

Prof. Dr. Roger Förstner