Bildnachweis: ESA
Zum ersten Mal wurde das „Videometer“ (VDM), ein neues Technologiegerät, das einen sehr präzisen automatischen Rendezvous-Betrieb zwischen dem 20,7 Tonnen schweren automatisierten Transferfahrzeug Jules Verne und der ISS gewährleistet, diesen Monat erfolgreich getestet.
Der letzte Stand der Technik
Basierend auf dem Design eines Sternentrackers wurde das Jules Verne-Videometer, das erste automatische optische Betriebssystem, das jemals für die Navigation von Raumfahrzeugen verwendet wurde, umfangreichen simulierten Rendezvous-Tests unterzogen. Diese hochmoderne Rendezvous-Technologie ist der entscheidende Bestandteil des neuen europäischen Frachtraumschiffs, dem es den spezifischen Namen Automated Transfer Vehicle (ATV) gibt.
„Zum ersten Mal wurden die ATV-Rendezvous-Sensoren unter realen Bedingungen erfolgreich eingesetzt. Und in ihrem operativen Bereich haben sie außergewöhnlich gut funktioniert “, sagte ESA-ATV-Ingenieur Stein E. Strandmoe, der eine kritische 10-tägige Testkampagne überwachte.
Präzision
Für die letzten Rendezvous-Manöver wird das ATV seine videometerähnlichen Sensoren verwenden, kombiniert mit zusätzlichen parallelen Messsystemen, die ein automatisches Andocken mit einer unglaublichen Zentimetergenauigkeit ermöglichen, während das Raumschiff und die ISS die Erde mit 28 000 km / h umkreisen . "Das erste europäische Rendezvous-Raumschiff wird voraussichtlich nächstes Jahr mit der Genauigkeit einer 1-Euro-Münze an der ISS andocken", sagte der ESA-Astronaut Jean-François Clervoy, Senior Advisor des ATV-Programms.
Diese eingebauten automatischen Funktionen des ATV müssen mit den hohen Anforderungen an die Sicherheit der menschlichen Raumfahrt kompatibel sein, die für die ISS mit ständiger Besatzung erforderlich sind.
Zielmuster
Das Videometer kann Bilder seines emittierten Laserstrahls analysieren, der automatisch von passiven Retroreflektoren reflektiert wird, die als Ziele auf der Station neben dem russischen Docking-Port dienen, an dem das ATV angebracht wird.
Während der letzten 200 Meter des Orbital-Endanflugmanövers muss das Videometer automatisch die Zielmuster der Retroreflektoren erkennen und dann die Entfernung und Richtung zum Docking-Port berechnen.
Diese genaue Verfolgung der Relativbewegung zwischen den beiden Raumfahrzeugen, wenn sie näher kommen? ab einer Geschwindigkeit von bis zu 3,6 km / h? liefert unverzichtbare Informationen für das Bordlenkungs-, Navigations- und Kontrollsystem (GNC), das das zylinderförmige ESA-Frachtschiff in Busgröße automatisch in Richtung ISS steuert.
Rendezvous-Tests
Um die Videometerfunktionen realistisch zu überprüfen? bei der Ausrichtung und Akquisition? Die Tests wurden in einer High-Tech-Schiffsrumpfforschungsanlage der französischen Verteidigungsagentur "D? l? gation G? n? rale pour l'Armement" (DGA) in Val-de-Reuil, 100 km westlich von, durchgeführt Paris. Ein Vertrag zwischen ESA und DGA ermöglicht bei Bedarf weitere ATV-Rendezvous-Tests, auch während des Jules Verne-Fluges.
In einem außergewöhnlichen Gebäude mit einer Länge von 600 Metern ermöglichte eine 120 000 kg schwere mobile Plattform, die auf 550 Meter langen Schienen fahren konnte, die Simulation eines kontinuierlichen Anflugs zwischen den beiden Raumfahrzeugen aus einer Entfernung von mehreren hundert Metern bis in eine fast andockbare Entfernung . Auf der Plattform befand sich eine Reihe passiver Rendezvous-Ziele (Retroreflektoren), die mit den auf der ISS zu installierenden Zielen identisch waren, dem Videometer zugewandt, das auf einem Gelenkroboterarm (mit sechs Freiheitsgraden) montiert war, der die ATV-Bewegung darstellte.
Dieser sieben Meter hohe mobile Arm wurde verwendet, um die Winkelbewegungen des ATV zu simulieren, um zu überprüfen, ob das Videometer noch in der Lage war, auf die ISS-Retroreflektoren zu zielen, und um dem ATV-Steuerungssystem die Informationen bereitzustellen, die erforderlich sind, um seine Flugbahn entsprechend anzupassen.
Zum ersten Mal Erfolg
Die Ergebnisse der Testkampagne zeigten, dass das gesamte Videometersystem? das heißt der Laserbeleuchtungskörper und der Bildanalysator der reflektierten Laserstrahlen? konnte die simulierte ISS-Plattform aus einer Entfernung von 313 Metern bis kurz vor dem Andocken kontinuierlich verfolgen. "Wir haben eine stabile Akquisition und Nachverfolgung in ihrem gesamten operativen Bereich", sagte Stein Strandmoe. In größeren Entfernungen wird Jules Verne ein relatives GPS-Referenzsystem verwenden, um näher an die Station heranzukommen.
"Das Überraschendste war, dass die Sensoren fast ungestört waren, als wir versuchten, sie mit anderen reflektierenden Oberflächen oder anderen Lichtern zu täuschen, die Rendezvous-Ziele im ISS-Hintergrund stören könnten", sagte Strandmoe. „Es ist erstaunlich, wie sich das Videometer als völlig neue Entwicklung als solch robustes System erwiesen hat. Ich war ziemlich überrascht, dass es beim ersten Test so gut funktioniert hat! “
Originalquelle: ESA-Pressemitteilung
