New Space: Neues Strategisches Forschungsfeld am Fraunhofer ISC

Dieses Projekt zielt darauf ab, die Entwicklung und Produktion von NewSpace-Technologien zukünftig effizienter, schneller und kostengünstiger zu gestalten. Dafür sollen innovative technische Ansätze und Testmethoden untersucht werden im Hinblick auf Chancen und Herausforderungen, die sich durch die Verwendung moderner Ansätze bezüglich Digitalisierung, Standardisierung, Automatisierung und Remoteassistenz ergeben.

New Space Project for Fast Future Testing

Angesichts der wachsenden Entwicklung des NewSpace-Sektors und der derzeitigen Position Deutschlands hinter führenden Nationen, adressiert dieses Projekt eine kritische Lücke in den vorhandenen Testfähigkeiten und -kapazitäten. Durch die Optimierung der Testumgebungen und die Anpassung an neue Marktanforderungen soll nicht nur die Qualität und Zuverlässigkeit zukünftiger Satelliten des NewSpace-Sektors verbessert werden, sondern auch die Grundlage für eine führende Rolle Deutschlands in der zukünftigen Raumfahrtindustrie gelegt wird.

Das ISC-Digital-Team steuert in »NeT pioneer« seine Expertise beim Aufbau robotergestützter und digitalisierter Technikplattformen bei.

 

Digitale Transformation @Fraunhofer ISC

In diesem gemeinsamen Projekt zwischen Instituten der Fraunhofer Gesellschaft (FhG) und dem Zentrum für Telematik (ZfT) werden zwei Zielsetzungen verfolgt: auf der technischen Seite wird der besonders spannende Zukunftsbereich von Anwendungen von Nano- und Mikrosatelliten im VLEO näher untersucht, bei dem die Partner signifikante Synergien zwischen den jeweiligen Schwerpunktfeldern nutzen, um gemeinsam anwendungsrelevante Lösungen im VLEO zu erschließen. Dazu wurden komplementäre Kompetenzen der Fraunhofer-Gesellschaft mit ihren Instituten EMI, ISC, IIS unter Beteiligung des IOF gebündelt. Auf der strategischen Ebene soll damit der Standort Würzburg gestärkt werden um sich als führendes Forschungs- und Innovationszentrum für alle relevanten Kleinsatellitenklassen und -anwendungen zu etablieren.

Im Projekt bringt das Fraunhofer EMI sein Know-how bei Erdbeobachtungsnutzlasten, deren Datenverwertung und größeren Kleinsatellitenplattformen bis zu Mikro-Satelliten­systemen ein.

Das Fraunhofer ISC forscht am Einsatz neuer Materialien und Strukturen mit Funktionsintegration und an Lösungen zur Steigerung der Widerstandsfähigkeit der eingesetzten Materialien für den Einsatz in der anspruchsvollen Weltraumumgebung.

Das Fraunhofer IIS trägt Innovationen im Bereich der Kommunikationsnutzlasten und -anwendungen bei.

Das Fraunhofer IOF ist Zulieferer für Know-How und Technologie bei Optiken für Raumfahrtanwendungen in weltweit einzigartiger Qualität.

Mit diesem Forschungsteam steht der Industrie ein Partner für die Erforschung und Entwicklung von kommerziellen »New Space«-Lösungen für extrem niedrige Erdumlaufbahnen zur Verfügung.

Presseinformation lesen

Magnetische Abschirmung im Weltraum ist von entscheidender Bedeutung, da komplexe Raumfahrzeuge zwangsläufig ein gewisses Maß an Magnetismus aufweisen und mit den umgebenden Magnetfeldern interagieren können.

Diese Interaktionen können empfindliche Instrumente stören oder unerwünschte Drehmomente verursachen. Daher ist die präzise Kontrolle der magnetischen Sauberkeit für viele Weltraummissionen unerlässlich, die strikte Sauberkeitsspezifikationen im Bereich von 0,1-1 nT einhalten müssen.

Potenzielle Anwendungen von magnetischer Abschirmung im Weltraum:

1. Schutz empfindlicher Instrumente: Abschirmung empfindlicher Instrumente wie wissenschaftlicher Magnetometer, Gravitationssensoren und Atomuhren vor externen magnetischen Störungen.

2. Stabilität der Lageregelung: Minderung unerwünschter Drehmomente, die durch Restmagnetfelder in kleinen Satelliten verursacht werden, was für eine präzise Lageregelung entscheidend ist.

3. Minimierung externer magnetischer Störungen: Reduzierung der Auswirkungen externer Magnetfelder von Himmelskörpern auf die Systeme des Raumfahrzeugs.

4. Abschirmung von bordeigenen elektromagnetischen Geräten: Schutz von Geräten wie Reaktionsrädern, Schrittmotoren und elektrischen Stromschleifen, die lokale Magnetfelder erzeugen.

5. Verbesserung der magnetischen Sauberkeit: Sicherstellung der magnetischen Sauberkeit für Missionen mit strengen Anforderungen an AC- und DC-Magnetfelder, wie BepiColombo, Solar Orbiter und JUICE.

6. Lösungen für kompakte Designs: Implementierung von magnetischer Abschirmung in kompakten Raumfahrzeugdesigns, um magnetischen Fluss von empfindlichen Komponenten abzulenken.

7. Kompensationssysteme: Verwendung von Permanentmagneten oder Torquer-Stäben zur Kompensation, um magnetische Störungen zu mindern.

Innovative Technik für einfache und effektive EMI-Abschirmung auf diversen Substraten

Das Fraunhofer-Projekt MAGGIE (Innovative Materials and Designs for Magnetic Shielding) zielt darauf ab, Materialien zu erforschen, die auf magnetische Komponenten oder ganze Satellitenstrukturen gesprüht werden können. Diese Methode bietet eine hohe Flexibilität und unterstützt verschiedene geometrische Formen, wodurch die Abschirmung des Satelliten vereinfacht und die Kosten erheblich gesenkt werden könnten. Eine effektive Sprühbeschichtung wäre zudem weniger massiv, was die Realisierung mehrschichtiger Designs deutlich erleichtert. Das Konzept sieht vor, eine Abschirmschicht mittels Sprühbeschichtung aufzutragen, um maßgeschneiderte Komponenten wie 3D-gedruckte Satellitengehäuse auch bei niedrigen Frequenzen effizient zu schützen.

»Partikelbasierte Schichten«

PFAS (Per- und polyfluorierte Alkylsubstanzen) sind eine Gruppe von chemischen Verbindungen, die aufgrund ihrer vielseitigen Eigenschaften in vielen industriellen Anwendungen und Konsumgütern weit verbreitet sind. Aufgrund ihrer Persistenz in der Umwelt und potenziellen gesundheitlichen Risiken stehen sie jedoch zunehmend unter Regulierung. In der Raumfahrt erfordern viele extreme Anforderungen an Materialien den Einsatz von PFAS.

Das Projekt »exPFAS« hat zum Ziel, ein experimentelles teilautomatisiertes Entscheidungstool für die PFAS-Substitution im Bereich Raumfahrt zu entwickeln. Hierbei kommen innovative Data Science-Methoden sowie die interdisziplinäre Unterstützung von PFAS-Substitutionsspezialisten zum Einsatz. Das Tool soll die sich ändernde PFAS-Regulatorik und neue wissenschaftliche Erkenntnisse berücksichtigen. Nach einer Analyse der eingesetzten Materialien und deren Bestandteile erfolgt deren Bewertung  gefolgt von Vorschlägen zu möglichen PFAS-freien Alternativen, die die relevanten Materialeigenschaften erfüllen.

© Fraunhofer ISC / freepik

Entwicklung eines KI-gestützten, selbstlernenden Toolsets zur schrittweisen Unterstützung von Unternehmen in der Raumfahrt

Die Ausbaustufen werden im Projekt kontinuierlich mit Netzwerkpartnern wie TIM Consulting und PFAS-Materialspezialisten evaluiert, um realistische Anforderungen und Nutzererwartungen zu berücksichtigen.

Das KI-gestützte Tool soll Forschungsdienstleistungen effizienter gestalten und branchenübergreifend die Entwicklung PFAS-freier Produktionsketten voranbringen.