KaNaRiA NaKoRa: Entwicklung und Validierung autonomer Nahfeldnavigation kooperativer Raumfahrzeuge zur Landung auf kleinen planetaren Körpern

Aus den Untersuchungen und Entwicklungsarbeiten aus KaNaRiA haben sich verschiedene Bereiche für die Erkundung von Asteroiden mittels in-situ Messungen als essentiell herausgestellt. KaNaRiA-NaKoRa greift Technologien zur gezielten Landung auf Asteroiden, die Erkundung von Schwerefeld, Topographie und Ressourcenlokalisierung auf, sodass deren Verfügbarkeit für zukünftige Missionen zur Erforschung von Kleinkörpern wie Asteroiden, Kometen und Monden nachweisbar ist und somit dieser Art von Missionen den Weg bereitet.

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Das Ziel von KaNaRiA-NaKoRa ist hierbei die hardwarenahe Entwicklung der Navigation der Landeeinheiten für kleine planetare Körper wie Asteroiden, Kometen und Monde. Am Ende des Vorhabens sollen die notwendigen Methoden, Algorithmen und Sensorik für die Navigation und
Steuerung der Landeeinheiten im Nahfeld von planetaren Kleinkörpern entwickelt, validiert und in einem relevanten Umfeld getestet sein, sodass der nächst höhere „Technology Readiness Level“ (TRL) erreicht wird. Hierzu wird eine entsprechende Entwicklungs- und Validierungsumgebung aufgebaut, die die notwendigen Tests in einer emulierten Mikrogravitationsumgebung zulässt.


Diese Validierungsumgebung stellt ein zentrales Element dar, da nur sie erlaubt, Algorithmen, Methoden, operationelle Abläufe und Flugsteuerungen in einer Form zu testen, wie sie auch auf den Raumfahrzeugen zum Einsatz kommen, ohne sie für die Anwendung im Erdumfeld modifizieren zu müssen.

 

Eine Umgebung zur Entwicklung und Validierung der Navigation um kleine Körper

Zentrales Element der Arbeiten bildet zunächst die Entwicklung und der Aufbau einer Umgebung, welche nachfolgend für die Entwicklung und die Validierung des erarbeiteten Navigationskonzepts zur Landung auf Kleinkörpern dient. Diese sogenannte „Small Body Navigation Development & Validation Environment“ (SBNDVE) mit ihren Kernelementen ist in Abbildung dargestellt.

Https://Www.Unibw.De/Lrt9/Lrt-9.1/Forschung/Projekte/Small_Body_Navigation_Development_Validation_Environment.Jpg

Feldtest in der Vulkanlandschaft des El Teide Nationalparks auf Teneriffa

Nach erfolgreicher Implementierung der SBNDVE steht ein wertvolles Werkzeug zur Verfügung, um die entwickelten Navigationsalgorithmen für die Landeeinheit umfassend zu testen und zu verbessern. Letzten Endes erlaubt dies, zu validieren, dass die Algorithmen fücanyadas_del_Teide.jpgr die Navigation zur Landung auf einem planetaren kleinen Körper geeignet sind. Da diese hierfür nicht modifiziert werden müssen, sondern in der Ausprägung, wie sie später auf einem realen Raumfahrzeug zum Einsatz kommen, getestet und validiert werden können, ist mit dem erfolgreichen Einsatz der Algorithmen im SBNDVE ein Erreichen von TRL 5 gegeben.

 

Um diese einwandfreie Funktionsweise auch unter möglichst realistischen Umgebungsbedingungen sowie realistischen operativen Verhältnissen bestätigen zu können, ist ein Feldtest der validierten Entwicklungen in der Vulkanlandschaft des El Teide Nationalparks auf Teneriffa geplant.

Project Framework

Funded by: German Aerospace Centre (DLR)
Cooperation: ISTA LRT 9.2, University of Bremen
Duration: June 2019 - May 2022

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