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Pi in der Raumfahrt - ROACH und PAPELL
Zwei Projekte der studentischen Kleinsatellitengruppe der Universität Stuttgart
Vortrag

14:00 Uhr – 14:55 Uhr, Hörsaal V38.01

ROACH (Robotic in-Orbit Analysis of Cover Hulls) ist ein Experiment im Rahmen des deutsch-schwedischen DLR SNBS REXUS/BEXUS Programms , das es Studierenden ermöglicht, wissenschaftliche und technische Experimente auf Raketen durchzuführen. Hierzu hat das KSat/ROACH Team erfolgreich eine Bewerbung für den REXUS 10 Zyklus eingereicht. Motiviert wird das ROACH Projekt aus den Gefahren, welche Weltraummüll und Mikrometeoriden auf Weltraumobjekten wie Satelliten, Raumstationen und Raketenoberstufen darstellen. Zudem stellt Materialermüdung unter der anspruchsvollen Thermal- und Vakuumumgebung des Alls eine potentielle Gefahr dar. Um Beschädigungen und Veränderungen am Material erkennen zu können, ist es folglich ratsam, in regelmäßigen Abständen diese Strukturen zu untersuchen. Einen neuen Ansatz dazu könnten miniaturisierte Roboter bieten, die sich mithilfe von elektroadhäsiven Ketten auf Raumflugkörpern bewegen können und mit Sensorik zum Detektieren von Schäden ausgestattet sind. In diesem Projekt wird in einer Höhenforschungsrakete die Funktionsweise von Elektroadhäsion mit Pads an einem Kettenfahrzeug im Vakuum und Mikrogravitation in circa 80 km Höhe getestet. Dem Modul dient ein Raspberry Pi 3 mit einer in Python 3.6 entwickelten endlichen Automat als On-Board-Computer, welcher über eine USB-Verbindung mit dem Rover kommuniziert. Dieser wiederum wird von einem 32-bit ARM-Chipsatz und einem in C geschriebenen Automaten gesteuert. Hinzu kommen Aspekte der Fehlerkorrektur, sowohl zwischen OBC und Rover, wie auch beim Übertragen einer seriellen Verbindung zur Ground-Station. Ende Januar werden beim DLR in Oberpfaffenhofen letzte Bench-Tests durchgeführt und das Team freut sich auf den Launch Mitte März von dem SSC Esrange Space Center nahe Kiruna in Schweden.

PAPELL (Pump Application using Pulsed Electromagnets for Liquid reLocation) ist ein Experiment im Rahmen des Überflieger-Wettbewerbes, das die Funktionalität einer Ferrofluidpumpe unter Mikrogravitation zeigen soll. Als Ferrofluid bezeichnet man eine Flüssigkeit, die bei Anwesenheit von Magnetfeldern selbst magnetisch wird und daher von Magneten manipuliert werden kann. Die Pumpe arbeitet ohne bewegliche Teile und nutzt stattdessen die magnetischen Wechselwirkungen des Ferrofluids mit Elektromagneten aus. Durch gezieltes Ein- und Ausschalten der Elektromagnete wird das Ferrofluid auf verschiedenen Wegen über eine Fläche und durch ein Rohrsystem transportiert. Durch das Experiment soll die Funktionalität einer solchen Ferrofluidpumpe geprüft werden und mögliche Anwendungen bei späteren Raumfahrtprojekten diskutiert werden. Das geringe Platzangebot von nur 10x10x15 cm3 und eine nur begrenzt mögliche Kommunikation mit dem System im Einsatz auf der ISS setzen hohe Anforderungen an die Verlässlichkeit und Kompaktheit des Systems. Zwei Raspberry Pi Zero, welche über eine Serielle Schnittstelle kommunizieren, teilen sich die Steuerung des Experiments und das Aufzeichnen und Verarbeiten von Bildmaterial. Die einzige Schnittstelle nach außen ist ein USB 2.0 Port, über den einer der Pi Zero s als Massenspeicher eingebunden wird und nicht nur Ergebnisse für den Download auf die Erde bereithält, sondern auch Software-Updates erhält.

KSat Stuttgart e.V. - die Studentische Kleinsatellitengruppe der Universität Stuttgart ist ein gemeinnütziger Verein, der es Studierenden schon während ihrer Ausbildung ermöglicht, erste praktische Erfahrungen in der Raumfahrttechnik zu sammeln und eigene Ideen und Projekte umsetzen. ROACH und PAPELL wurden im Verein entwickelt und geplant, die Vortragenden sind Robin Schweigert (Leiter ROACH Softwaregruppe, Leiter PAPELL Softwaregruppe) und Paul Nehlich (Softwaregruppe ROACH). Neben einer groben Einführung zu den Projekten wird der Schwerpunkt auf Herausforderungen an Software und Elektronik bei Projekten mit Pi in der Raumfahrt und auf der ISS liegen.

Von Paul Nehlich (KSat Stuttgart e.V.) und Robin Schweigert