Der Bereich Raumfahrttechnik des Instituts für Raumfahrttechnik & Weltraumnutzung (ISTA) beschäftigt sich mit einer Reihe relevanter Themen für Raumfahrt:

  • Missions- & Systemstudien
  • Entwicklung und Durchführung der Radio Science Experimente auf Rosetta, MarsExpress, NewHorizons, VenusExpress, JUICE
  • Hochpräzise Strukturstabilisierung für z.B. interferometrische Messungen
  • Sicherer Formationsflug und Rendezvous & Docking
  • Fehlermanagement, Safe/Resilient Design
  • Hochautonomer Betrieb von Raumfahrzeugen, z.B. für das Landen in unbekanntem Terrain auf Monden oder Planeten
  • Systems Engineering

Verschiedene Testeinrichtungen, wie Shaker, Thermalvakuumkammer und ein Reinraum sind vorhanden, um Raumfahrtkomponenten zu entwickeln und zu testen.

Im Bereich der Lehre werden die Studierenden in die allgemeinen Grundlagen der Raumfahrttechnik eingeführt (Bachelor) sowie in spezifischen Themen wie z.B. Satellitensysteme, Orbitmechanik & Missionsanalyse, Lagedynamik und Thermalregelung (Master) ausgebildet.

Für neue und innovative Missionsideen führt das Institut regelmäßig Missions- und Systemstudien durch, um deren Durchführbarkeit nachzuweisen. Beispiele sind die vom DLR Raumfahrtmanagement geförderten Projekte „Enceladus Explorer“ (EnEx), InfraRed Astronomy Satellite Swarm Interferometry I & II“ (IRASSI / IRASSI II), „Kognitionsbasierte, Autonome Navigation am Beispiel des Ressourcenabbaus im All“ (KaNaRiA). Des Weiteren wurden Systemstudien im Bereich „Sicherheit im Orbit – Active Space Debris Removal“ gefördert durch die Helmholtz-Gemeinschaft und zur Vermeidung von Weltraummüll „Technology For Self-Removal of Spacecraft“ (TeSeR) gefördert durch die Europäische Union im Rahmen des Horizon 2020 Programms durchgeführt.

Basierend auf den Erfahrungen aus den Missions- & Systemstudien entwickelten sich weitere Themen, die als wichtige Voraussetzung für eine Vielzahl von zukünftigen Missionen gesehen werden und mit denen sich das Institut beschäftigt. Dies ist insbesondere die Erhöhung der Autonomie von Raumfahrzeugen, z.B. bei der Durchführung von präzisen Landungen auf den Eismonden Europa oder Enceladus. Hierfür wurde eine spezielle Simulationsumgebung geschaffen, um das autonome GNC zu entwickeln und testen. Eng damit verknüpft ist das Fehlermanagement auf Raumfahrzeugen, das unter bestimmten Umständen hoch autonom durchgeführt werden muss, wie z.B. während dem schon erwähnte Landen in unbekanntem Terrain oder auch Rendezvous- und Dockingmanöver sowie beim Formationsflug und dem Betrieb von Megakonstellationen. In diesem Zusammenhang werden auch Analysen zum Safe/Resilient Design durchgeführt und entsprechende Designanforderungen für Satelliten aber z.B. auch für autonome Fahrzeuge definiert.

Aber auch sehr spezifische Themen wurden identifiziert und dann entsprechend weiterverfolgt. So die hoch präzise Stabilisierung von Strukturen auf Satelliten, was für den Betrieb hochgenauer optischer Instrumente oder interferometrischer Messungen unabdingbar ist. Hierfür wurde am Institut eine innovative Methode entwickelt, die es erlaubt Strukturen deutlich stabiler zu halten als es bis jetzt mit den klassischen Methoden möglich ist.

Ein seit langem etablierter und sehr wichtiger Arbeitsbereich des Instituts ist des Weiteren die Entwicklung und Durchführung von sogenannten Radio Science Experimenten (RSE). Mit dieser Technik können die Gravitationsfelder von Himmelskörper sowie bestimmte Parameter der evtl. vorhandenen Atmosphäre untersucht werden. Radio Science Experimente werden/wurden z.B. im Rahmen der Missionen Rosetta, MarsExpress, VenusExpress und NewHorizons durchgeführt.