Handbuch der Raumfahrttechnik: mit 135 Tabellen
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| Format: | Book |
| Language: | German |
| Published: |
München
Hanser
2011
|
| Edition: | 4., aktualisierte und erw. Aufl. |
| Subjects: | |
| Online Access: | Inhaltsverzeichnis |
| Item Description: | Literaturangaben |
| Physical Description: | 846 S. zahlr. Ill., graph. Darst., Kt. |
| ISBN: | 9783446424067 |
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INHALTSVERZEICHNIS
1 EINLEITUNG 29
QUELLEN UND LITERATUR 31
1.1 HISTORISCHER UEBERBLICK 32
1.1.1 EINFUEHRUNG 32
1.1.2 DIE ENTWICKLUNG DER UNBEMANNTEN DEUTSCHEN UND EUROPAEISCHEN
RAUMFAHRT 33 1.1.3 DIE ENTWICKLUNG DER BEMANNTEN RAUMFAHRT IN EUROPA 39
LITERATUR 42
1.2 RAUMFAHRTMISSIONEN 42
1.2.1 RAUMFAHRT-SYSTEMSEGMENTE 42
1.2.1.1 DAS RAUMSEGMENT 43
1.2.1.2 DAS TRANSFERSEGMENT 46
1.2.1.3 DAS BODENSEGMENT 46
1.2.2 AUSLEGUNG DER SYSTEMSEGMENTE FUER RAUMFAHRTMISSIONEN 48
1.2.3 KLASSIFIZIERUNG VON RAUMFAHRTMISSIONEN 51
1.2.3.1 ERDBEOBACHTUNG 51
1.2.3.2 WETTERBEOBACHTUNG 51
1.2.3.3 TECHNOLOGIEERPROBUNG 51
1.2.3.4 GRUNDLAGENFORSCHUNG 52
1.2.3.5 KOMMUNIKATION 53
1.2.3.6 NAVIGATION 53
1.2.3.7 MILITAERISCHE MISSIONEN 54
1.2.3.8 PLANETARE ERKUNDUNG UND EXPLORATION 54
1.2.3.9 BEMANNTE RAUMFAHRT 55
QUELLEN UND LITERATUR 55
2 GRUNDLAGEN 57
2.1 UMGEBUNG WELTRAUM 57
2.1.1 RAUMFAHRZEUG UND WELTRAUMUMGEBUNG 57
2.1.2 EINFLUSS VON SONNE UND WELTRAUMHINTERGRUND 59
2.1.2.1 PHYSIK DER SONNE 59
2.1.2.2 DIE SONNENSTRAHLUNG 60
2.1.2.3 SONNENWIND 61
2.1.2.4 ENERGIEREICHE TEILCHEN 62
2.1.3 EINFLUSS DER ERDE 62
2.1.3.1 DIE ERDATMOSPHAERE 62
2.1.3.2 MAGNETFELD DER ERDE , 64
2.1.3.3 BEWEGUNG GELADENER TEILCHEN IN DER MAGNETOSPHAERE 65
2.1.3.4 DER STRAHLUNGSGUERTEL (VAN-ALLEN-BELT) 65
2.1.4 EINFLUSS AUF DAS RAUMFAHRZEUG UND DIE MISSIONSPLANUNG 66
2.1.4.1 GRAVITATION UND MAGNETIK 66
2.1.4.2 ELEKTROMAGNETISCHE STRAHLUNG 68
2.1.4.3 ATMOSPHAERISCHE EINFLUESSE 69
2.1.4.4 ENERGIEREICHE TEILCHENSTRAHLUNG 70
2.1.4.5 HOCHVAKUUM 72
2.1.4.6 KONTAMINATION 72
2.1.4.7 MIKROMETEORITEN UND WELTRAUMMUELL 73
LITERATUR 74
BIBLIOGRAFISCHE INFORMATIONEN HTTP://D-NB.INFO/1002464757
DIGITALISIERT DURCH
IMAGE 2
11
2.2 BAHNMECHANIK 74
2.2.1 BAHNMODELLIERUNG 74
2.2.1.1 KEPLER-BAHNEN 74
2.2.1.2 DIE BAHN IM ERDFESTEN SYSTEM 77
2.2.1.3 BAHNSTOERUNGEN 78
2.2.1.4 ANALYTISCHE BAHNMODELLE 82
2.2.1.5 NUMERISCHE BAHNVORHERSAGE 85
2.2.2 BAHNBESTIMMUNG 87
2.2.2.1 TRACKING-SYSTEME 87
2.2.2.2 BEOBACHTUNGSMODELL 90
2.2.2.3 LINEARISIERUNG 91
2.2.2.4 AUSGLEICHUNG NACH DER METHODE DER KLEINSTEN QUADRATE 91
2.2.2.5 KAIMAN-FILTERUNG 93
2.2.3 BAHNAUSLEGUNG UND -HALTUNG 95
2.2.3.1 HOHMANN-TRANSFER 95
2.2.3.2 FERNERKUNDUNGSSATELLITEN 96
2.2.3.3 GEOSTATIONAERE SATELLITEN 98
LITERATUR 101
2.3 AEROTHERMODYNAMIK UND WIEDEREINTRITT 102
2.3.1 EINLEITUNG 102
2.3.2 GLOBALE ENERGIEBETRACHTUNGEN 102
2.3.3 STROEMUNGSMECHANISCHE UND CHEMISCHE PHAENOMENE BEIM WIEDEREINTRITT
104 2.3.4 WAERMEFLUSSBILANZ UND THERMALSCHUTZSYSTEME 106
2.3.5 WIEDEREINTRITTSBAHN 109
2.3.6 AERODYNAMISCHE BETRACHTUNGEN 111
2.3.7 WERKZEUGE ZUR BESTIMMUNG AEROTHERMODYNAMISCHER DATEN 113
LITERATUR 116
2.4 MIKROMETEORITEN UND SPACE DEBRIS 117
2.4.1 DIE UMGEBUNGSBEDINGUNGEN 117
2.4.1.1 MIKROMETEORITEN 117
2.4.1.2 SPACE DEBRIS 117
2.4.2 ZUKUENFTIGE ENTWICKLUNG UND VERMEIDUNGSTECHNIKEN 119
2.4.3 IMPAKTFLUESSE UND IMPAKTRISIKO 120
2.4.3.1 MIKROMETEORITEN 121
2.4.3.2 SPACE DEBRIS 121
2.4.3.3 IMPAKTRISIKO 123
2.4.4 SCHUTZMASSNAHMEN FUER RAUMFAHRZEUGE 123
2.4.4.1 SCHUTZKONZEPTE 123
2.4.4.2 BEMESSUNG VON SCHUTZMASSNAHMEN 124
2.4.5 PLANUNG VON MISSIONEN 128
LITERATUR 128
3 TRAEGERSYSTEME 131
3.1 GESAMTSYSTEME 132
3.1.1 EINFUEHRUNG 132
3.1.2 GRUNDLAGEN 133
3.1.2.1 NUTZLASTEN UND MISSIONEN 133
3.1.2.2 IMPULS UND RAKETENGRUNDGLEICHUNG 134
3.1.2.3 STUFUNG 134
3.1.2.4 AUFSTIEGSBAHN UND ANTRIEBSBEDARF 135
3.1.3 BAUGRUPPEN 136
IMAGE 3
12
3.1.4 PROJEKTPHASEN 136
3.1.5 TRAEGERSYSTEME 137
3.1.5.1 AKTUELLE TRAEGERSYSTEME 138
3.1.5.2 KONZEPTE FUER DIE ZUKUNFT 147
LITERATUR 149
3.2 STUFENTECHNOLOGIEN 149
3.2.1 EINFUEHRUNG/UEBERSICHT 150
3.2.2 MISSIONSPROFILE UND BETRIEB 152
3.2.3 BAUGRUPPEN/SUBSYSTEME/TECHNOLOGIEN 155
3.2.4 SYSTEMAUSLEGUNG 162
3.2.4.1 AUSLEGUNG DES GESAMTSYSTEMS 162
3.2.4.2 EINFLUESSE AUF DIE SYSTEMAUSLEGUNG 163
3.2.4.3 TEILSYSTEM-AUSLEGUNG 165
3.3 ANTRIEBSSYSTEME 167
3.3.1 THEORIE DES CHEMISCHEN ANTRIEBS 168
3.3.1.1 GRUNDLAGEN 168
3.3.1.2 TREIBSTOFFE 168
3.3.2 TRIEBWERKSTYPEN 169
3.3.2.1 DRUCKGASSYSTEME 170
3.3.2.2 PUMPENSYSTEME 170
3.3.2.3 FESTSTOFFANTRIEBE 172
3.3.3 KOMPONENTEN 174
3.3.3.1 EINSPRITZKOPF 174
3.3.3.2 BRENNKAMMER UND DUESE 178
3.3.3.3 GASGENERATOREN 183
3.3.3.4 TURBOPUMPE 184
3.3.4 SONDERPROBLEME 188
3.3.5 TESTANLAGEN FUER RAKETENANTRIEBE 189
3.3.6 ZUKUENFTIGE ANTRIEBE 191
LITERATUR 192
3.4 STARTINFRASTRUKTUR 192
3.4.1 ANFORDERUNGEN UND AUFGABEN 192
3.4.2 KONZEPTE 193
3.4.3 EIN AUSGEFUEHRTES BEISPIEL: ARIANE 5 194
3.4.4 UEBERSICHT UEBER BESTEHENDE STARTANLAGEN 197
3.5 QUALIFIKATIONSPROZESS 198
3.5.1 EINFUEHRUNG/UEBERSICHT 198
3.5.2 QUALIFIKATIONSKATEGORIEN 203
3.5.3 MECHANISCHE QUALIFIKATIONSMASSNAHMEN 203
3.5.4 FUNKTIONELLE QUALIFIKATIONSMASSNAHMEN 204
3.6 HOEHENFORSCHUNGSRAKETEN 206
3.6.1 AUFBAU EINER HOEHENFORSCHUNGSRAKETE 206
3.6.1.1 ANTRIEBE 207
3.6.1.2 NUTZLASTEN 208
3.6.1.3 AUSLEGUNG 209
3.6.2 ANWENDUNGEN 209
3.6.2.1 ATMOSPHAERENPHYSIK 209
3.6.2.2 WELTRAUMWISSENSCHAFTEN 210
3.6.2.3 SCHWERELOSIGKEITSFORSCHUNG 210
IMAGE 4
13
3.6.2.4 HYPERSCHALLTECHNOLOGIEN 212
3.6.2.5 STUDENTENEXPERIMENTE 212
3.6.3 MISSIONSABLAUF 213
3.6.3.1 TRAEGERAUSWAHL 213
3.6.3.2 STARTPLAETZE 214
3.6.3.3 MISSIONSVORBEREITUNG 214
3.6.3.4 STARTDURCHFUEHRUNG 215
3.6.4 AUSBLICK 216
LITERATUR 216
4 RAUMFAHRZEUG-SUBSYSTEME 219
4.1 STRUKTUR UND MECHANISMEN 220
4.1.1 DIE PRIMAERSTRUKTUR DES RAUMFAHRZEUGS 221
4.1.1.1 DESIGNTREIBER UND DIMENSIONIERENDE LASTFAELLE 221
4.1.1.2 AUSWAHL DER STRUKTURWERKSTOFFE 222
4.1.1.3 SANDWICH-, DIFFERENTIAL- UND INTEGRALBAUWEISE 223
4.1.1.4 AUSGASUNG, DEGRADATION UND OBERFLAECHENSCHUTZ 227
4.1.1.5 INSERTS 228
4.1.1.6 FERTIGUNG UND INTEGRATION 229
4.1.2 SEKUNDAERE UND ENTFALTBARE STRUKTUREN 230
4.1.2.1 GERAETEHALTERUNGEN UND ISOLIERUNGEN 230
4.1.2.2 ENTFALTBARE PANELS 231
4.1.2.3 BOOMS 232
4.1.3 STRUKTURMECHANISCHE MODELLIERUNG UND ANALYSE 233
4.1.3.1 FINITE-ELEMENTE-MODELLE UND MODALMODELLE 233
4.1.3.2 RESONANZVERHALTEN UND EIGENMODEN 235
4.1.3.3 FESTIGKEITSNACHWEIS UND MARGINS OF SAFETY (MOS) 235
4.1.3.4 MODELLIERUNG KRITISCHER SCHNITTSTELLEN 236
4.1.4 QUALIFIKATION DER RAUMFAHRZEUGSTRUKTUR 237
4.1.5 MECHANISMEN 238
4.1.5.1 PYROMECHANISMEN 238
4.1.5.2 NICHT-EXPLOSIVE AKTUATOREN UND LAUNCH LOCKS 239
4.1.5.3 FEDERMECHANISMEN 240
4.1.5.4 ELEKTROMOTOREN UND STELLTRIEBE 241
4.1.5.5 DRALLRAEDER UND KREISEL 243
4.1.5.6 TRIBOLOGISCHE MATERIALIEN 244
4.1.5.7 SCHMIERUNG VON LAGERN UND MECHANISMEN 246
LITERATUR 248
4.2 ENERGIEVERSORGUNG 249
4.2.1 ENERGIEERZEUGUNG 250
4.2.2 ENERGIEQUELLEN 250
4.2.2.1 FOTOVOLTAIK 252
4.2.2.2 SOLARDYNAMIK 252
4.2.2.3 NUKLEARE ENERGIEVERSORGUNG 254
4.2.2.4 CHEMISCHE ENERGIE/BRENNSTOFFZELLE 255
4.2.3 ENTWICKLUNGSPROZESS ZUR AUSLEGUNG EINER OPTIMIERTEN
EVS-ARCHITEKTUR 256 4.2.4 EVS-ARCHITEKTUREN 257
4.2.5 SOLARGENERATOR 261
4.2.5.1 SOLARZELLEN-TECHNOLOGIEN 261
4.2.5.2 SILIZIUM-SOLARZELLEN 263
4.2.5.3 MULTIJUNCTION GALLIUM-ARSENID AUF GERMANIUM-SOLARZELLEN
(GAAS/GE) 264 4.2.5.4 ELEKTRISCHE KENNWERTE VON SOLARZELLEN 264
IMAGE 5
14
4.2.5.5 TEMPERATUR- UND STRAHLUNGSVERHALTEN 264
4.2.5.6 SOLARGENERATOR-TECHNOLOGIEN 266
4.2.5.7 REIHENSCHALTUNG VON SOLARZELLEN 266
4.2.5.8 PARASITAERE KAPAZITAETEN UND INDUKTIVITAETEN 267
4.2.5.9 BETRIEBSTEMPERATUREN 267
4.2.5.10 ELEKTROSTATISCHE AUFLADUNG, ENTLADUNG UND DURCHSCHLAGSEFFEKTE
267
4.2.6 ENERGIESPEICHER 268
4.2.6.1 SEKUNDAERBATTERIE-TECHNOLOGIEN 268
4.2.6.2 VERGLEICH DER BATTERIETECHNOLOGIEN 271
4.2.6.3 BERECHNUNGSGRUNDLAGEN ZUR AUSLEGUNG VON BATTERIEN 272
4.2.6.4 BATTERIELADEREGELUNG 273
4.2.7 GRUNDSAETZLICHE EVS-DESIGNBETRACHTUNGEN 274
4.2.7.1 BUSSPANNUNG 274
4.2.7.2 AUFBEREITUNG DER SOLARGENERATORENERGIE 274
4.2.7.3 SPANNUNGSWANDLER UND LEISTUNGSREGLER 276
4.2.7.4 ERDUNGSKONZEPT 276
4.2.7.5 MASSNAHMEN ZUM SCHUTZ DES ENERGIEVERSORGUNGSBUSSES 276
4.2.7.6 ENERGIEVERTEILUNG 277
LITERATUR 277
4.3 THERMALKONTROLLE 278
4.3.1 EINLEITUNG 278
4.3.2 THERMISCHE GRUNDLAGEN 278
4.3.2.1 UMWELTBEDINGUNGEN 278
4.3.2.2 WAERMEUEBERTRAGUNG DURCH STRAHLUNG 280
4.3.2.3 WAERMELEITUNG 283
4.3.2.4 WAERMETRANSPORT DURCH ERZWUNGENE KONVEKTION 284
4.3.2.5 MATHEMATISCHES THERMALMODELL 285
4.3.3 ENTWICKLUNG DES THERMALSYSTEMS 286
4.3.3.1 UEBERSICHT 286
4.3.3.2 ANALYSEVERFAHREN 287
4.3.3.3 VERIFIKATION DURCH TEST 291
4.3.4 TECHNISCHE LOESUNGEN 292
4.3.4.1 UEBERBLICK 292
4.3.4.2 THERMISCHE ISOLATION 292
4.3.4.3 ZWEI-PHASEN-KUEHLKREISLAEUFE 294
4.3.4.4 THERMISCHE OBERFLAECHEN 298
4.3.4.5 HEIZELEMENTE 299
4.3.4.6 PUMPKUEHLKREISLAEUFE 300
4.3.5 BEISPIELE FUER EINEN THERMALENTWURF 301
4.3.5.1 TERRASAR-X 301
4.3.5.2 COLUMBUS 309
LITERATUR 313
4.4 SATELLITENANTRIEBSSYSTEME 313
4.4.1 GRUNDLAGEN DER SATELLITENANTRIEBE 313
4.4.1.1 ANTRIEBSSYSTEM-AUFGABEN 313
4.4.1.2 STABILISIERUNGSVERFAHREN 314
4.4.2 ANTRIEBSSYSTEMTYPEN 314
4.4.2.1 KALTGASSYSTEME 3 14
4.4.2.2 EINSTOFFSYSTEME 314
4.4.2.3 ZWEISTOFFSYSTEME 315
4.4.2.4 ELEKTRISCHE SYSTEME 315
4.4.2.5 FESTSTOFFSYSTEME 315
4.4.2.6 VOR- UND NACHTEILE VERSCHIEDENER ANTRIEBSSYSTEME 315
IMAGE 6
15
4.4.3 TREIBSTOFFE 316
4.4.4 FOERDERVERFAHREN UND TREIBSTOFFLAGERUNG 318
4.4.4.1 BLOW-DOWN-BETRIEB 318
4.4.4.2 FOERDERUNG BEI KONSTANTEM DRUCK 319
4.4.4.3 TREIBSTOFFLAGERUNG 319
4.4.5 KALTGAS-ANTRIEBE 323
4.4.5.1 KALTGASTRIEBWERKE 324
4.4.5.2 ENTWURFSASPEKTE 324
4.4.6 CHEMISCHE ANTRIEBE 325
4.4.6.1 SYSTEME MIT MONO-TREIBSTOFFEN 325
4.4.6.2 SYSTEME MIT BI-TREIBSTOFFEN 329
4.4.7 ELEKTRISCHE ANTRIEBE 333
4.4.7.1 TRIEBWERKSTYPEN UND -PRINZIPIEN 333
4.4.7.2 AUFBAU EINES ELEKTRISCHEN ANTRIEBSSYSTEMS 335
4.4.8 KOMPONENTEN FUER CHEMISCHE ANTRIEBSSYSTEME 336
4.4.9 BODENANLAGEN UND SERVICES 337
LITERATUR 338
4.5 LAGEREGELUNG 339
4.5.1 EINFUEHRUNG UND UEBERSICHT 339
4.5.1.1 BEDEUTUNG FUER DEN SATELLITENBUS 340
4.5.1.2 BEDEUTUNG FUER DIE NUTZLAST 340
4.5.1.3 ANWENDUNGSGEBIETE 340
4.5.2 ANFORDERUNGEN AN DIE LAGEREGELUNG 340
4.5.3 LAGEBESCHREIBUNG 341
4.5.3.1 KOORDINATENSYSTEME 341
4.5.3.2 RICHTUNGSKOSINUS-MATRIX 342
4.5.3.3 EULER-WINKEL 342
4.5.3.4 QUATERNIONEN 343
4.5.4 LAGEDYNAMIK 343
4.5.4.1 LAGEKINEMATIK UND -DYNAMIK 343
4.5.4.2 STOERMOMENTE 344
4.5.5 LAGEBESTIMMUNG UND -REGELUNG 345
4.5.5.1 LAGEBESTIMMUNG 345
4.5.5.2 LAGEREGELUNG 346
4.5.6 LAGESENSORIK 347
4.5.6.1 GENERELLE ASPEKTE FUER LAGESENSOREN 347
4.5.6.2 STERNSENSOREN 348
4.5.6.3 SONNENSENSOREN 349
4.5.6.4 ERDSENSOREN 350
4.5.6.5 MAGNETOMETER 352
4.5.6.6 GYROSKOPE, KREISEL 352
4.5.6.7 GNSS ALS LAGESENSOR 355
4.5.7 LAGEAKTUATORIK 356
4.5.7.1 GENERELLE ASPEKTE FUER AKTUATOREN 356
4.5.7.2 REAKTIONSRAEDER, DRALLRAEDER, CONTROL MOMENTUM GYROS 357
4.5.7.3 TRIEBWERKE FUER DIE LAGEREGELUNG 359
4.5.7.4 MAGNET-TORQUER 360
4.5.8 VERIFIKATION DER LAGEREGELUNG 361
4.5.8.1 ANALYTISCHE VERIFIKATION 361
4.5.8.2 SOFTWARE-SIMULATION 362
4.5.8.3 HARDWARE-IN-THE-LOOP-TEST 362
4.5.8.4 TESTSTAND, GASLAGER 363
LITERATUR 364
IMAGE 7
16
4.6 DATENMANAGEMENT 364
4.6.1 BORDRECHNER-ARCHITEKTUR 365
4.6.2 STRAHLUNGFESTIGKEIT, TEMPERATURPROBLEME 367
4.6.3 BUSSE 367
4.6.3.1 SERIELLE ASYNCHRONE SCHNITTSTELLE RS232, RS422 UND RS485 368
4.6.3.2 CAN-BUS (CONTROLLER AREA NETWORK) 368
4.6.3.3 I2C-BUS 369
4.6.3.4 SPI-BUS 370
4.6.3.5 SPACEWIRE 370
4.6.3.6 MIL-STD-1553 371
4.6.4 BETRIEBSSYSTEME 371
4.6.5 RECHNER MIT REKONFIGURIERBARER LOGIK 372
4.6.5.1 LOGIKBAUSTEINE 372
4.6.5.2 HARDWARE-BESCHREIBUNGSSPRACHEN 373
4.6.6 SOFTWARE-ENTWICKLUNG 374
LITERATUR 375
4.7 KOMMUNIKATION 375
4.7.1 EINLEITUNG 375
4.7.2 FREQUENZBAENDER 376
4.7.2.1 ATMOSPHAERISCHE DAEMPFUNG 376
4.7.2.2 MAXIMALE LEISTUNGSFLUSSDICHTE AUF DEM ERDBODEN 376
4.7.3 KANALKAPAZITAET 377
4.7.4 ANTENNEN 378
4.7.4.1 PARABOLANTENNE MIT HOHER RICHTWIRKUNG 378
4.7.4.2 ANTENNENGEWINN DER PARABOLANTENNE 378
4.7.4.3 KEULENBREITE DER PARABOLANTENNE 379
4.7.4.4 POLARISATION 379
4.7.5 THERMISCHES RAUSCHEN 379
4.7.5.1 ANTENNENTEMPERATUR 380
4.7.5.2 SYSTEMRAUSCHTEMPERATUR 380
4.7.6 MODULATIONSARTEN 381
4.7.6.1 FREQUENZMODULATION (FM) 381
4.7.6.2 SIGNAL-RAUSCH-LEISTUNG BEI FREQUENZMODULATION 381
4.7.6.3 PRAEEMPHASE UND DEEMPHASE 382
4.7.6.4 PHASENMODULATION (PM) 383
4.7.6.5 FREQUENCY SHIFT KEYING (FSK) 383
4.7.6.6 QUADRATURE PHASE SHIFT KEYING (QPSK) 383
4.7.6.7 BITFEHLERWAHRSCHEINLICHKEITEN FUER VERSCHIEDENE MODULATIONSARTEN
383
4.7.7 PULSCODEMODULATION (PCM) 384
4.7.8 PAKET-TELEMETRIE 386
4.7.9 CODE DIVISION MULTIPLE ACCESS (CDMA) 386
4.7.10 KOPPELNETZWERKE 387
4.7.11 SENDE- UND EMPFANGSANLAGE DES BIRD-SATELLITEN 388
4.7.11.1 AUSLEGUNG 388
4.7.11.2 STRECKENBILANZ 388
4.7.11.3 AUSBLICK 390
LITERATUR 391
ASPEKTE BEMANNTER MISSIONEN 393
5.1 DER MENSCH IM WELTRAUM 394
5.1.1 DIE BESATZUNGEN DER INTERNATIONALEN RAUMSTATION 394
5.1.1.1 ZUSAMMENSETZUNG UND AUSWAHL DER MANNSCHAFT 394
IMAGE 8
17
5.1.1.2 ISS-CREW-AUFGABEN 394
5.1.1.3 ISS-CREW-ALLTAG 396
5.1.1.4 DIE ISS-CREW ALS ARBEITSTEAM 397
5.1.2 DAS ASTRONAUTENTRAINING 398
5.1.2.1 DAS MEHRSTUFIGE ASTRONAUTENTRAININGSPROGRAMM 398
5.1.2.2 TRAININGSORGANISATION UND METHODEN 400
5.1.2.3 CREW-QUALIFIKATIONEN 401
5.1.3 TRAININGSINFRASTRUKTUR IM EUROPAEISCHEN ASTRONAUTEN-ZENTRUM (EAC)
402 5.1.3.1 ALLGEMEINE TRAININGSINFRASTRUKTUR 402
5.1.3.2 INFRASTRUKTUR FUER DAS COLUMBUS-SYSTEM-TRAINING 404
5.1.3.3 NUTZLAST-TRAINING UND SIMULATIONSINFRASTRUKTUR 405
5.1.3.4 INFRASTRUKTUR FUER DAS TRAINING ZUR RAUMFAHRZEUGSTEUERUNG UND FUER
EXTRAVEHICULAR ACTIVITIES ... 407 LITERATUR 408
5.2 LEBENSERHALTUNGSSYSTEME 408
5.2.1 AUFGABEN EINES LEBENSERHALTUNGSSYSTEMS 408
5.2.1.1 EINLEITUNG 408
5.2.1.2 DIE ATMOSPHAERE 409
5.2.1.3 DRUCKKONTROLLE, ABGABE UND VENTILE 409
5.2.1.4 UEBERWACHUNG DER LUFTZUSAMMENSETZUNG 410
5.2.1.5 LUEFTUNG UND LUFTKONDITIONIERUNG 411
5.2.1.6 LUFTAUFBEREITUNG UND SCHADGASBINDUNG 413
5.2.1.7 WASSER- UND URINAUFBEREITUNG 417
5.2.1.8 BRANDERKENNUNG UND -BEKAEMPFUNG 419
5.2.1.9 AUSSENBORDAKTIVITAETEN 419
5.2.1.10 THERMALKONTROLLE 421
5.2.1.11 CREW HABITATION SYSTEMS 422
5.2.1.12 NAHRUNG 422
5.2.2 BILANZEN 423
5.2.2.1 SAUERSTOFFVERBRAUCH UND KOHLENDIOXIDPRODUKTION EINES ASTRONAUTEN
423 5.2.2.2 DAS OFFENE LEBENSERHALTUNGSSYSTEM 423
5.2.2.3 DAS GESCHLOSSENE LEBENSERHALTUNGSSYSTEM 423
5.2.3 DAS LEBENSERHALTUNGSSYSTEM DER ISS 424
5.2.3.1 ECLS-DESIGNPHILOSOPHIE 424
5.2.3.2 ECLS-GESAMTSYSTEM 425
5.2.3.3 VERSORGUNG DER ISS UND ENTSORGUNG 425
5.2.4 BIOLOGISCHE LEBENSERHALTUNGSSYSTEME 427
5.2.4.1 EINLEITUNG 427
5.2.4.2 TERRESTRISCHE ENTWICKLUNGEN, ERFAHRUNGEN AUF SYSTEMEBENE 427
5.2.4.3 FLUGANLAGEN 427
5.2.4.4 OFFENE PUNKTE 427
LITERATUR 430
5.3 RENDEZVOUS UND DOCKING 430
5.3.1 EINLEITUNG 430
5.3.2 DIE RVD-MISSION 430
5.3.2.1 SPACE SHUTTLE (USA) 431
5.3.2.2 SOJUS UND PROGRESS (RUSSLAND) 432
5.3.2.3 ATV (EUROPA) 432
5.3.3 GRUNDLAGEN DER BAHNDYNAMIK 432
5.3.4 DIE SICHERHEITSANFORDERUNGEN 435
5.3.5 DAS ATV-RVD-SYSTEM 437
5.3.5.1 DAS ANTRIEBSSYSTEM 438
5.3.5.2 FLUGFUEHRUNG UND FLUGREGELUNG 439
IMAGE 9
18
5.3.6 VERIFIKATION UND TEST 441
5.3.7 AUSBLICK 442
LITERATUR 443
MISSIONSBETRIEB 445
6.1 SATELLITENBETRIEB 445
6.1.1 PRINZIPIEN UND VORGEHENSWEISE 445
6.1.2 MISSIONSTYPEN 447
6.1.2.1 SATELLITEN IM NIEDRIGEN ERDORBIT 447
6.1.2.2 SATELLITEN IM HOCHELLIPTISCHEN ORBIT 447
6.1.2.3 GEOSTATIONAERE SATELLITEN 447
6.1.2.4 SONDEN IN DEN LAGRANGE-PUNKTEN L1/L2 447
6.1.2.5 INTERPLANETARE SONDEN 447
6.1.3 VORBEREITUNGSAKTIVITAETEN 447
6.1.3.1 MISSIONSANALYSEN UND SYSTEMSTUDIEN 449
6.1.3.2 IMPLEMENTIERUNG 449
6.1.3.3 TEST UND VALIDIERUNG 449
6.1.3.4 TRAINING UND SIMULATIONEN 450
6.1.4 MISSIONSPHASEN 452
6.1.4.1 LEOP-BETRIEB 452
6.1.4.2 COMMISSIONING UND IN-ORBIT TEST PHASE 452
6.1.4.3 ROUTINEBETRIEB 454
6.1.4.4 WIEDERHERSTELLUNG DES BETRIEBS (RECOVERY) 454
6.1.4.5 AUSSERBETRIEBNAHME UND DEORBITING 455
6.1.5 AUFGABEN DES MISSIONSBETRIEBS 455
6.1.5.1 ANALYSE DES SATELLITENVERHALTENS 455
6.1.5.2 BEARBEITUNG VON ANOMALIEN 455
6.1.5.3 SATELLITENBETRIEB 455
6.1.5.4 DATENERFASSUNG UND -VERTEILUNG 456
6.1.5.5 MISSIONSPLANUNG 457
6.1.5.6 NAVIGATION UND FLUGDYNAMIK 457
6.2 KONTROLLZENTRUM 458
6.2.1 KONTROLLRAEUME 458
6.2.2 HARDWAREKOMPONENTEN 459
6.2.2.1 RECHNER- UND NETZWERKARCHITEKTUR 459
6.2.2.2 SPRACHKOMMUNIKATIONSSYSTEM 460
6.2.2.3 VIDEOSYSTEM 460
6.2.2.4 STROMVERSORGUNG 461
6.2.2.5 ZUGANGSKONTROLLE UND IT-SICHERHEIT 461
6.2.3 SOFTWAREKOMPONENTEN 461
6.2.3.1 TELEMETRIE- UND KOMMANDOSYSTEM 462
6.2.3.2 DISPLAY-SYSTEM 464
6.2.3.3 MISSIONSPLANUNGSSYSTEM 465
6.2.3.4 UNTERSTUETZUNGSSOFTWARE 466
6.2.4 KOMMUNIKATIONSVERBINDUNGEN 466
6.2.4.1 ECHTZEITDATENUEBERTRAGUNG 466
6.2.4.2 OFFLINE-DATENUEBERTRAGUNG 467
6.2.4.3 AUDIO- UND VIDEOVERBINDUNGEN 467
6.3 BODENSTATIONSNETZWERK 468
6.3.1 AUFGABEN EINER BODENSTATION 468
O.3.1.1 UEBERTRAGUNG VOM BODEN ZUM RAUMFAHRZEUG (UPLINK) 468
IMAGE 10
19
6.3.1.2 UEBERTRAGUNG VOM RAUMFAHRZEUG ZUM BODEN (DOWNLINK) 468
6.3.1.3 TELEMETRIE 469
6.3.1.4 TELEKOMMANDO 469
6.3.1.5 BAHNBESTIMMUNG (TRACKING) 469
6.3.2 STANDORTAUSWAHL FUER EINE BODENSTATION 470
6.3.3 BODENSTATIONSKOMPONENTEN FUER ERDUMLAUFENDE SATELLITEN 471
6.3.3.1 EMPFANGSPFAD (DOWNLINK) 472
6.3.3.2 SENDEPFAD (UPLINK) 472
6.3.3.3 NACHFUEHRUNG EINER ANTENNE 472
6.3.3.4 RAUSCHARMER VORVERSTAERKER (LNA) 473
6.3.3.5 ENDVERSTAERKER (HPA) 473
6.3.3.6 FREQUENZUMSETZER 474
6.3.3.7 BASISBAND-GERAETE 474
6.3.3.8 ZEIT- UND REFERENZFREQUENZ-ANLAGEN 476
6.3.3.9 DATENNETZWERK 476
6.3.4 LINK-DESIGNASPEKTE 477
6.3.4.1 FREQUENZBEREICHE 478
6.3.4.2 ANTENNENGROESSE 480
6.3.4.3 ABGESTRAHLTE LEISTUNG EIRP 480
6.3.4.4 EMPFANGSGUETE G-T 481
6.3.4.5 ANTENNENAUSRICHTUNG 481
6.3.4.6 FUNKFELDDISPERSION UND REGENDAEMPFUNG 482
6.3.4.7 STOERLEISTUNG 484
6.3.4.8 DIE STRECKENBILANZ 486
6.3.5 BODENSTATIONSBETRIEB 486
6.3.5.1 STEUERUNGS- UND KONTROLLSYSTEM 486
6.3.5.2 OPERATIONELLE DURCHFUEHRUNG EINER PASSAGE 487
6.4 BETRIEB FUER BEMANNTE MISSIONEN 488
6.4.1 VORBEREITUNG 488
6.4.1.1 ENTWICKLUNG DER WERKZEUGE 490
6.4.1.2 TRAINING, SIMULATIONEN UND ZERTIFIZIERUNG 491
6.4.1.3 ABSTIMMUNG DER SCHNITTSTELLEN ZU DEN INTERNATIONALEN PARTNERN
492
6.4.1.4 PLANUNG DER AKTIVITAETEN 492
6.4.2 SYSTEMBETRIEB EINES ISS-MODULS 493
6.4.2.1 SYSTEMBETRIEB DES COLUMBUS-MODULS 494
6.4.2.2 LEBENSERHALTUNGSSYSTEM 494
6.4.2.3 STROMVERSORGUNG UND TEMPERATURREGELUNG 494
6.4.2.4 DATEN- UND KOMMUNIKATIONSSYSTEM 494
6.4.3 KOORDINATION DES NUTZLASTBETRIEBS AUF DER ISS 495
6.4.3.1 NUTZLASTKOORDINIERUNG AM COL-CC 495
6.4.3.2 KOORDINATION MIT DEN EUROPAEISCHEN NUTZERZENTREN 495
6.4.3.3 KOORDINATION MIT DER ESA 496
6.4.4 DIE ISS-KOMMUNIKATIONSINFRASTRUKTUR 496
6.4.4.1 BETRIEB DER EUROPAEISCHEN KOMMUNIKATIONSINFRASTRUKTUR 496
6.4.4.2 VERBINDUNG ZU DEN NUTZERZENTREN, ZUM EAC UND ZU DEN ESCS 498
LITERATUR 498
RAUMFAHRTNUTZUNG 501
7.1 ERDBEOBACHTUNG 505
7.1.1 KATEGORIEN DER ANWENDUNG DER ERDBEOBACHTUNG 505
7.1.2 ANWENDUNG DER ERDBEOBACHTUNG AM BEISPIEL *BESTIMMUNG DER
OBERIRDISCHEN BIOMASSE 510 7.1.3 ELEMENTE VON ERDBEOBACHTUNGSMISSIONEN
512
IMAGE 11
20
7.1.3.1 BEOBACHTUNGSPROFILE 512
7.1.3.2 TYPISCHE BAHNEN VON ERDBEOBACHTUNGSSATELLITEN 512
7.1.3.3 AUFNAHMESYSTEME 513
7.1.3.4 ON BOARD DATA HANDLING 515
7.1.3.5 NUTZLAST-BODENSEGMENTE 515
7.1.4 NUTZUNGSPROGRAMME UND WICHTIGE ERDBEOBACHTUNGSMISSIONEN 519
LITERATUR 520
7.2 KOMMUNIKATION 521
7.2.1 DER ANFANG - SPUTNIK 521
7.2.1.1 DER EINSTIEG - COMSAT 521
7.2.1.2 DER MOBILFUNK - MARISAT 521
7.2.1.3 DAS NATIONALE MOLNUA-PROGRAMM 522
7.2.1.4 NATIONALE SATELLITENNETZE 522
7.2.2 DIE SATELLITENKOMMUNIKATIONSDIENSTE 522
7.2.2.1 MOLNIJA-SATELLITEN UND BAHNEN 523
7.2.2.2 LOKALE DIENSTE UND DIE LAST MILE 523
7.2.3 DIE TIEFFLIEGER 523
7.2.4 SATELLITEN IN MITTLERER FLUGHOEHE 525
7.2.5 SATELLITEN IN HOEHEREN BAHNEN 526
7.2.6 SATELLITEN IN HOCHINKLINIERTEN BAHNEN 526
7.2.7 SATELLITEN IN INKLINIERTEN, GEOSYNCHRONEN BAHNEN 527
7.2.8 SATELLITEN IN POLAREN BAHNEN 528
7.2.9 STRATOSPHAERENPLATTFORMEN 528
7.2.10 DIE FERNMELDEDIENSTE LITTLE - BIG - MEGA 529
7.2.10.1 LITTLE SERVICES 529
7.2.10.2 BIG SERVICES 529
7.2.10.3 SUPER SERVICES 529
7.2.10.4 MEGA SERVICES 529
7.2.11 DER TRANSPONDER 530
7.2.11.1 VARIABLE TRANSPONDER-SENDELEISTUNGEN 530
7.2.11.2 MULTI-MODE TUBES 530
7.2.11.3 VARIABLE TRANSPONDER-BANDBREITE 531
7.2.11.4 INTELLIGENTE ANTENNEN 531
7.2.11.5 STOERERAUSBLENDENDE SATELLITENANTENNEN 531
7.2.11.6 MULTIPLE ZELLEN BILDENDE ANTENNEN 531
7.2.11.7 BORDSEITIGE VERARBEITUNG UND VERMITTLUNG 532
7.2.11.8 NUTZLASTEN MIT MULTIPLEN FREQUENZBAENDERN 532
7.2.12 DIE UEBERTRAGUNGSTECHNIK 532
7.2.13 DIE ZUGRIFFSTECHNIK 533
7.2.14 FREQUENZBEREICHE UEBER DEM ELEKTROMAGNETISCHEN SPEKTRUM 533
7.2.15 DIE ENTSORGUNG VON SATELLITEN 534
7.2.16 AUSBLICK 534
LITERATUR 534
7.3 NAVIGATION 535
7.3.1 GRUNDPRINZIP DER SATELLITENNAVIGATION 535
7.3.1.1 GESCHICHTE DER NAVIGATION 535
7.3.1.2 URSPRUNG DER SATELLITENNAVIGATION - TRANSIT 535
7.3.1.3 FUNKTIONSWEISE DER SATELLITENNAVIGATION 536
7.3.2 SATELLITENNAVIGATIONSSYSTEME 536
7.3.2.1 SYSTEMDESIGN 536
7.3.2.2 GPS, GLONASS, GALILEO UND COMPASS 537
7.3.3 RAUMSEGMENT 539
IMAGE 12
21
7.3.3.1 KOMPONENTEN EINES NAVIGATIONSSATELLITEN 539
7.3.3.2 SATELLITENBAHNEN 539
7.3.4 BODENSEGMENT 542
7.3.4.1 GALILEO GROUND CONTROL SEGMENT (GCS) 542
7.3.4.2 GALILEO GROUND MISSION SEGMENT (GMS) 545
7.3.5 NAVIGATIONSSIGNALE UND DIENSTE 547
7.3.5.1 BEZUGSSYSTEME FUER ZEIT UND RAUMKOORDINATEN 547
7.3.5.2 NAVIGATIONSSIGNALE 549
7.3.5.3 GALILEO-DIENSTEKONZEPT 550
7.3.6 EMPFAENGER 551
7.3.7 GENAUIGKEIT UND FEHLEREINFLUESSE 552
7.3.7.1 FEHLERQUELLEN DES SATELLITEN 552
7.3.7.2 SIGNALAUSBREITUNGSFEHLER 552
7.3.7.3 EMPFAENGERFEHLER 552
LITERATUR 553
7.4 WELTRAUMASTRONOMIE UND PLANETENMISSIONEN 553
7.4.1 ASTRONOMIEMISSIONEN 553
7.4.1.1 ROENTGENSATELLITEN 553
7.4.1.2 GAMMA-ASTRONOMIE 554
7.4.1.3 INFRAROT-SATELLITEN 555
7.4.1.4 HUBBLE SPACE TELESCOPE (HST) 555
7.4.1.5 DIE SUCHE NACH EXOPLANETEN 557
7.4.2 MONDMISSIONEN 557
7.4.3 PLANETENMISSIONEN 560
7.4.4 BAHNDYNAMIK INTERPLANETARER RAUMSONDEN 566
7.4.4.1 INTERPLANETARER TRANSFER 566
7.4.4.2 ORBIT- UND RENDEZVOUSMISSIONEN 566
7.4.4.3 SWING-BY-MANOEVER 566
7.4.5 SCHLUESSELTECHNOLOGIEN FUER PLANETENMISSIONEN 567
7.4.5.1 THERMALSYSTEM FUER EXTREME UMGEBUNGSBEDINGUNGEN 567
7.4.5.2 RADIOTHERMAL GENERATORS RTGS 567
7.4.5.3 LANDESYSTEME 567
7.4.5.4 KOMMUNIKATIONSSYSTEME FUER GROSSE DISTANZEN 568
7.4.5.5 NAVIGATION 569
LITERATUR 569
7.5 MATERIALWISSENSCHAFTEN 570
7.5.1 MIKROGRAVITATION 570
7.5.1.1 ENTSTEHUNG 570
7.5.1.2 AUSWIRKUNG 572
7.5.2 KRITISCHE PHAENOMENE 573
7.5.3 FLUIDPHYSIK 574
7.5.3.1 STATIK 574
7.5.3.2 DYNAMIK 574
7.5.3.3 WEICHE MATERIE 575
7.5.4 ERSTARRUNG 576
7.5.4.1 KRISTALLZUCHT 576
7.5.4.2 GERICHTETE ERSTARRUNG 576
7.5.4.3 METALLE 576
7.5.4.4 UNTERKUEHLUNG 577
7.5.5 THERMOPHYSIK 578
7.5.5.1 MESSUNGEN IN KARTUSCHEN 578
7.5.5.2 BEHAELTERFREIE EXPERIMENTE 579
IMAGE 13
22
7.5.6 NUTZLASTEN 580
LITERATUR 583
7.6 WELTRAUMMEDIZIN UND -BIOLOGIE 583
7.6.1 MEDIZIN IM WELTRAUM 583
7.6.2 MISSIONSSZENARIEN 585
7.6.3 ERFAHRUNGSHORIZONT 585
7.6.4 UMWELTPARAMETER 586
7.6.5 MEDIZINISCH-PHYSIOLOGISCHE PROBLEME BEIM AUFENTHALT IM ALL 587
7.6.5.1 VERAENDERUNGEN DER KOERPERZUSAMMENSETZUNG 587
7.6.5.2 KARDIO-VASKULAERES SYSTEM 588
7.6.5.3 MUSKEL- UND SKELETTSYSTEM 588
7.6.5.4 SINNESSYSTEME 589
7.6.5.5 ERNAEHRUNG 589
7.6.5.6 STRAHLUNG 590
7.6.6 PSYCHO-PHYSIOLOGISCHE PROBLEME BEIM AUFENTHALT IM ALL 591
7.6.6.1 BIORHYTHMEN 591
7.6.6.2 ISOLATION UND BEENGTSEIN 591
7.6.7 GEGENMASSNAHMEN 593
7.6.7.1 KARDIO-VASKULAERES SYSTEM 594
7.6.7.2 MUSKEL- UND SKELETTSYSTEM 595
7.6.7.3 NEURO-SENSORISCHES SYSTEM 595
7.6.7.4 STRAHLENSCHUTZ 595
7.6.7.5 INDIVIDUELLE DATENBASIS FUER ASTRONAUTEN 595
7.6.8 AUSBLICK 596
LITERATUR 596
7.7 NEUE TECHNOLOGIEN UND ROBOTIK 597
7.7.1 RAUMFAHRT-ROBOTIK 597
7.7.1.1 MANIPULATOREN IM ERDORBIT 599
7.7.1.2 ERSTE TECHNOLOGIE-EXPERIMENTE AUF DEM WEG ZUM TEILAUTONOMEN
SERVICE-ROBOTER IM WELTRAUM . 600 7.7.1.3 NEUERE
TECHNOLOGIEENTWICKLUNGEN UND -EXPERIMENTE 603
7.7.1.4 LANDERMISSIONEN ZUR EXPLORATION DES WELTRAUMS 607
7.7.2 ON-ORBIT SERVICING 611
7.7.2.1 EIGENSCHAFTEN UND OPTIONEN 611
7.7.2.2 SERVICEAUFGABEN IM ORBIT 612
7.7.2.3 BAUSTEINE 614
7.7.2.4 TECHNOLOGIEANFORDERUNGEN 614
7.7.2.5 EINFLUSSFAKTOREN 615
7.7.2.6 BISHERIGE UND GEPLANTE MISSIONSBEISPIELE 615
LITERATUR 618
8 KONFIGURATION/ENTWURF EINES RAUMFLUGKOERPERS 621
8.1 MISSIONSKONZEPT UND MISSIONSARCHITEKTUR 622
8.1.1 DIE ELEMENTE EINER RAUMFLUGMISSION 622
8.1.1.1 DAS MISSIONSZIEL 622
8.1.1.2 DAS MISSIONSKONZEPT 622
8.1.1.3 DAS STARTELEMENT 623
8.1.1.4 ORBIT UND KONSTELLATION 623
8.1.1.5 DAS RAUMELEMENT 624
8.1.1.6 DIE KOMMUNIKATIONSARCHITEKTUR 624
8.1.1.7 SATELLITEN-BODENSTATIONEN 625
8.1.1.8 MISSIONSKONTROLLZENTRUM UND MISSIONSBETRIEB 625
IMAGE 14
23
8.1.1.9 DATENPROZESSIERUNG, ARCHIVIERUNG UND VERTEILUNG 626
8.1.1.10 NUTZER 626
8.1.2 DIE SEGMENTE EINER RAUMFLUGMISSION 627
8.1.3 DIE MISSIONSARCHITEKTUR 627
8.1.4 ENTWICKLUNG EINES MISSIONSKONZEPTS UND EINER MISSIONSARCHITEKTUR
628
8.1.4.1 DIE MISSIONSIDEE 628
8.1.4.2 FORMULIERUNG DER MISSIONSZIELE 628
8.1.4.3 DEFINITION DES NUTZERBEDARFS 629
8.1.4.4 DEFINITION DER MISSIONSANFORDERUNGEN UND RANDBEDINGUNGEN 629
8.1.4.5 GROBKONZEPTE DER MISSION UND ALTERNATIVE MISSIONSARCHITEKTUREN
631
8.1.4.6 IDENTIFIZIERUNG DER SYSTEMTREIBER 631
8.1.4.7 BESCHREIBUNG DER AUSGEWAEHLTEN MISSIONSARCHITEKTUR 631
8.1.4.8 IDENTIFIKATION DER KRITISCHEN ANFORDERUNGEN 631
8.1.4.9 MISSIONSANALYSE UND BEWERTUNG, MISSIONSNUTZEN 631
8.1.4.10 BESCHREIBUNG DES MISSIONSKONZEPTS 631
LITERATUR 631
8.2 SYSTEMENTWURF UND SYSTEMINTEGRATION 632
8.2.1 DER SYSTEMENTWURF EINES RAUMFAHRTSYSTEMS 632
8.2.1.1 DER SYSTEMBEGRIFF 632
8.2.1.2 DER ENTWURFSPROZESS 632
8.2.1.3 DIE ENTWURFSPHILOSOPHIE 634
8.2.2 DIE SYSTEMINTEGRATION 636
8.2.2.1 DER PROZESS DER SYSTEMINTEGRATION 636
8.2.2.2 INTEGRATIONS- UND TESTEINRICHTUNGEN 637
8.2.2.3 BODENHILFSEINRICHTUNGEN 637
8.2.3 DIE SYSTEMVERIFIKATION 638
8.2.3.1 DIE ZIELE DER VERIFIKATION 638
8.2.3.2 PHASEN DER VERIFIKATION 638
8.2.3.3 METHODEN DER VERIFIKATION 638
8.2.3.4 EBENEN DER VERIFIKATION 639
8.2.3.5 MODELLE ZUR VERIFIKATION 639
8.2.3.6 MODELLPHILOSOPHIEN 640
8.2.3.7 DIE HARDWAREMATRIX 640
8.2.3.8 DIE VERIFIKATIONSMATRIX 641
LITERATUR 641
8.3 UMWELTSIMULATION UND TESTKONZEPTE 641
8.3.1 WESEN UND BEDEUTUNG DER UMWELTSIMULATION 641
8.3.2 VERIFIKATIONSPLANUNG UND KOSTENEINFLUSS 643
8.3.3 MECHANISCHE TESTS 644
8.3.3.1 VIBRATIONSTESTS 644
8.3.3.2 AKUSTIK 647
8.3.3.3 SCHOCK 648
8.3.3.4 MODALTEST 650
8.3.3.5 MASSEEIGENSCHAFTEN 652
8.3.4 WELTRAUMSIMULATIONSTESTS 653
8.3.4.1 THERMAL BALANCE TESTS 654
8.3.4.2 BAKEOUT-TEST 654
8.3.4.3 THERMAL-VAKUUMTEST 654
8.3.4.4 THERMAL-ZYKLENTEST 655
8.3.4.5 OSTC-TEST 655
8.3.4.6 THERMOELASTISCHER VERFORMUNGSTEST 655
8.3.4.7 TESTANLAGEN 657
IMAGE 15
24
8.3.5 EMV UND MAGNETIK 559
8.3.5.1 ELEKTROMAGNETISCHE VERTRAEGLICHKEIT 659
8.3.5.2 MAGNETIK (MAGNETISCHE REINHEIT) 661
8.3.6 SPEZIELLE UMWELTTESTS UND FUNKTIONSTESTS 662
8.3.6.1 SPEZIELLE UMWELTTESTS 662
8.3.6.2 FUNKTIONSTESTS 663
8.3.7 KUENFTIGE ENTWICKLUNG 665
LITERATUR 666
8.4 SYSTEMDESIGN AM BEISPIEL CUBESAT 666
8.4.1 EINLEITUNG 666
8.4.2 MISSIONSKONZEPTE UND -SZENARIEN 667
8.4.2.1 MISSIONSZIEL 667
8.4.2.2 NUTZLAST 668
8.4.2.3 SATELLITENBUS 668
8.4.2.4 ORBIT 668
8.4.2.5 STARTRAKETE 668
8.4.2.6 BODENSEGMENT 668
8.4.3 ANFORDERUNGEN 668
8.4.4 SYSTEMENTWURF UND SUBSYSTEME 669
8.4.4.1 LAGEREGELUNGSSYSTEM 670
8.4.4.2 ANTRIEBSSYSTEM 670
8.4.4.3 KOMMUNIKATIONSSYSTEM 671
8.4.4.4 ENERGIEVERSORGUNGSSYSTEM 671
8.4.4.5 KOMMANDO- UND DATENVERARBEITUNGSSYSTEM 671
8.4.4.6 THERMALSYSTEM 672
8.4.4.7 STRUKTUR UND MECHANISMEN 672
8.4.5 MODELLPHILOSOPHIE 672
8.4.5.1 PROTOTYPEN 672
8.4.5.2 INGENIEURMODELL 673
8.4.5.3 FLUGMODELL 673
8.4.6 AIT (ASSEMBLY, INTEGRATION AND TESTING) 674
8.4.6.1 INTEGRATION 674
8.4.6.2 VIBRATIONSTESTS 674
8.4.6.3 THERMAL-VAKUUMTESTS 675
8.4.7 BETRIEBSASPEKTE UND BODENSEGMENT 675
LITERATUR 676
8.5 SYSTEMDESIGN AM BEISPIEL MIKROSATELLIT 676
8.5.1 ENTWURFSPHILOSOPHIE FUER MIKROSATELLITEN 676
8.5.2 DESIGN DER MISSIONSELEMENTE DER MIKROSATELLITENMISSION BIRD 677
8.5.2.1 MOTIVATION UND MISSIONSZIEL 677
8.5.2.2 DAS MISSIONSKONZEPT 677
8.5.2.3 DAS STARTELEMENT 677
8.5.2.4 ORBIT UND KONSTELLATION 677
8.5.2.5 DAS RAUMSEGMENT 678
8.5.2.6 KOMMUNIKATIONSARCHITEKTUR 681
8.5.2.7 SATELLITEN-BODENSTATIONEN 681
8.5.2.8 MISSIONSKONTROLLZENTRUM UND MISSIONSBETRIEB 681
8.5.2.9 DATENPROZESSIERUNG, ARCHIVIERUNG UND VERTEILUNG 682
8.5.2.10 NUTZER 6 82
8.5.3 SYSTEMINTEGRATION UND SYSTEMVERIFIKATION 683
LITERATUR 6 86
IMAGE 16
25
8.6 GALILEO-SATELLITEN 686
8.6.1 SYSTEMANFORDERUNGEN 686
8.6.2 DESIGNKRITERIEN UND -PROZESS 687
8.6.3 BUS UND SUBSYSTEME 690
8.6.3.1 STRUKTUR UND THERMALHAUSHALT 690
8.6.3.2 STROMVERSORGUNG 691
8.6.3.3 BORDCOMPUTER UND DATENBUS 691
8.6.3.4 TELEMETRIE UND TELEKOMMANDO 691
8.6.3.5 BAHN- UND LAGEREGELUNG 692
8.6.3.6 LASER-REFLEKTOR 692
8.6.3.7 ANTRIEB 692
8.6.3.8 KABELBAUM 693
8.6.4 NUTZLAST 693
8.6.4.1 NUTZLASTARCHITEKTUR 693
8.6.4.2 NUTZLASTGERAETE 693
8.6.4.3 NOTFUNK-TRANSPONDER 696
8.6.5 LAUNCHER INTERFACES 696
8.6.6 SATELLITENFERTIGUNG UND TESTS 696
8.6.6.1 EINLEITUNG 696
8.6.6.2 MODELLPHILOSOPHIE 697
8.6.6.3 INTEGRATION UND PLATTFORMTESTS 699
8.6.6.4 NUTZLASTTESTS 699
8.6.6.5 INTEGRIERTE SATELLITENTESTS 701
8.6.6.6 LAUNCHER-INTEGRATION UND IN-ORBIT-VALIDIERUNG 702
8.7 DIE RADARSATELLITEN TERRASAR-X UND TANDEM-X 702
8.7.1 PROJEKTORGANISATION 702
8.7.2 MISSIONSKONZEPT 702
8.7.3 DAS TERRA-SAR-X- UND TANDEM-X-RAUMSEGMENT 704
8.7.3.1 SATELLITENKONZEPT 704
8.7.3.2 SATELLITENBUS 705
8.7.3.3 SAR-INSTRUMENT 706
8.7.3.4 TRACKING, OCCULTATION UND RANGING EQUIPMENT 707
8.7.3.5 LASER COMMUNICATION TERMINAL 707
8.7.3.6 UNTERSCHIEDE ZWISCHEN TERRASAR-X UND TANDEM-X 707
8.7.4 DAS OPERATIONEILE KONZEPT 709
8.7.4.1 AUSWAHL UND FESTLEGUNG DER ORBITPARAMETER 709
8.7.4.2 BODENSEGMENT UND MISSIONSBETRIEB 710
8.7.5 INBETRIEBNAHME 712
LITERATUR 713
9 MANAGEMENT VON RAUMFAHRTPROJEKTEN 715
LITERATUR 716
9.1 PROJEKTMANAGEMENT IN DER RAUMFAHRT 716
9.1.1 PROJEKTMANAGEMENT 716
9.1.1.1 RUECKBLICK 716
9.1.1.2 EINFUEHRUNG 717
9.1.2 CHARAKTERISIERUNG EINES RAUMFAHRTPROJEKTS 720
9.1.2.1 PROZESSE IN DER RAUMFAHRTTECHNIK 721
9.1.2.2 REALISIERUNGSPHASEN DER ESA 723
9.1.2.3 KOMMERZIELLER BESCHAFFUNGSANSATZ 726
9.1.3 PROJEKTMANAGEMENT-DISZIPLINEN 727
9.1.3.1 PLANUNG 727
IMAGE 17
26
9.1.3.2 PROJEKTFUEHRUNG 731
9.1.3.3 PROJEKT-CONTROLLING 732
9.1.3.4 KOMMUNIKATION UND REPORTING 732
9.1.4 PROJEKTMANAGEMENT-HILFSMITTEL 732
9.1.4.1 ORGANISATIONSFORMEN 732
9.1.4.2 MODELLPHILOSOPHIE 734
9.1.4.3 RISIKOMANAGEMENT 734
9.1.4.4 KOSTEN- UND ZEITPLANUNG 734
9.1.4.5 QUALITAETSMANAGEMENT-ASPEKTE 736
9.1.4.6 KONFIGURATIONSMANAGEMENT 736
9.1.4.7 LOGISTIK 736
9.1.4.8 IT-SICHERHEIT UND GEHEIMHALTUNG 737
9.1.4.9 PERSONEN- UND GUETERSICHERHEIT 737
9.1.5 PROJEKTMANAGEMENT-DOKUMENTATION 738
9.1.5.1 MANAGEMENTPLAN 738
9.1.5.2 PROJEKTHANDBUCH 739
9.1.6 AUFTRAGGEBER-AUFTRAGNEHMER-BEZIEHUNG 739
9.1.6.1 BESCHAFFUNGSVORGANG 739
9.1.6.2 REVIEWPROZESS 740
9.1.6.3 ABNAHMEN 741
9.1.6.4 ENDABNAHME 741
9.1.7 ORIENTIERUNG 742
LITERATUR 742
9.2 QUALITAETSMANAGEMENT 742
9.2.1 BEGRIFFE 742
9.2.2 ANFORDERUNGEN UND VORGABEN 744
9.2.2.1 ANFORDERUNGEN 744
9.2.2.2 QUALITAETSPOLITIK UND QUALITAETSZIELE 744
9.2.2.3 QUALITAETSKENNZAHLEN 744
9.2.2.4 KUNDENZUFRIEDENHEIT 745
9.2.2.5 HANDBUCH 745
9.2.2.6 VERFAHRENSANWEISUNGEN, ARBEITSANWEISUNGEN 745
9.2.3 DIE HAUPTPROZESSE 745
9.2.3.1 ANGEBOT 746
9.2.3.2 VORENTWICKLUNG/ENTWICKLUNG 746
9.2.3.3 BESCHAFFUNG 747
9.2.3.4 FERTIGUNG 747
9.2.3.5 LAGERUNG, TRANSPORT, WARTUNG (BETRIEB) 748
9.2.4 DIE ORGANISATION DES QUALITAETSMANAGEMENTS 748
9.2.5 PRODUKTSICHERUNG (PS) 749
9.2.5.1 ENTWURFSSICHERUNG 749
9.2.5.2 ZUVERLAESSIGKEIT (RELIABILITY) 750
9.2.5.3 VERFUEGBARKEIT (AVAILABILITY) 750
9.2.5.4 WARTBARKEIT (MAINTAINABILITY) 751
9.2.5.5 SICHERHEIT (SAFETY) 751
9.2.5.6 TEILE, MATERIALIEN UND VERFAHREN 751
9.2.5.7 ELEKTRISCHE, ELEKTRONISCHE UND ELEKTROMECHANISCHE (EEE) BAUTEILE
752
9.2.5.8 HARDWARE-QUALITAETSSICHERUNG 753
9.2.5.9 SOFTWARE-QUALITAETSSICHERUNG 753
9.2.6 PRODUKTSICHERUNG IM PROJEKT 753
9.2.6.1 PROJEKTPHASEN 753
9.2.6.2 PROJEKTNAHTSTELLEN 755
9.2.6.3 PRODUKTBAUM (PRODUCT TREE) 755
IMAGE 18
27
9.2.6.4 ANFORDERUNGEN UND VORGABEN 755
9.2.6.5 LASTEN- UND PFLICHTENHEFT 755
9.2.O.O AUSWAHL QUALITAETSSTANDARDS 757
9.2.6.7 MODELLPHILOSOPHIE 757
9.2.6.8 PROJEKTMEILENSTEINE 757
9.2.7 PLANUNG DER PRODUKTSICHERUNG IM PROJEKT 759
9.2.7.1 PLANUNGSVORAUSSETZUNGEN 759
9.2.7.2 DER PRODUKTSICHERUNGSABLAUF 759
9.2.7.3 PRODUKTSICHERUNGSPLAN 761
9.2.8 RISIKOMANAGEMENT 761
9.2.9 KONFIGURATIONSMANAGEMENT 761
9.2.10 AENDERUNGS- UND FEHLERMANAGEMENT 762
9.2.11 DIE VERIFIKATION DER ANFORDERUNGEN 762
9.2.12 LESSONS LEARNED 763
9.2.13 ZUSAMMENFASSUNG 763
LITERATUR 763
9.3 KOSTENMANAGEMENT 764
9.3.1 EINLEITUNG 764
9.3.2 ZIELSETZUNG 764
9.3.3 KOSTENMANAGEMENTPROZESS 765
9.3.3.1 PROZESSUEBERBLICK 765
9.3.3.2 EINBETTUNG IN DEN PROJEKTMANAGEMENTZYKLUS 766
9.3.4 AUFGABENFELDER IM KOSTENMANAGEMENT 768
9.3.4.1 KOSTENSCHAETZUNG 768
9.3.4.2 KOSTENBUDGETIERUNG (KOSTENPLANUNG) 772
9.3.4.3 KOSTENKONTROLLE 773
9.3.5 CLOSE-OUT 776
9.3.6 AUSBLICK 777
9.3.6.1 VIRTUELLER WETTBEWERB 777
9.3.6.2 ELECTRONIC B2B 777
LITERATUR 777
9.4 RAUMFAHRTRECHT 777
9.4.1 GRUNDLAGEN DES RAUMFAHRTRECHTS 777
9.4.1.1 INTERNATIONALES RAUMFAHRTRECHT DER VEREINTEN NATIONEN 778
9.4.1.2 SONSTIGES INTERNATIONALES RAUMFAHRTRECHT 781
9.4.2 RECHTLICHE BEGLEITUNG DER MISSION 782
9.4.2.1 ERFORDERLICHE STAATLICHE GENEHMIGUNGEN 782
9.4.2.2 REGISTRIERUNG VON WELTRAUMGEGENSTAENDEN 790
9.4.2.3 VERTRAGLICHE GESTALTUNG DER MISSION 791
9.4.2.4 HAFTUNGSRISIKEN 797
9.4.3 RAUMFAHRT IN DER ZUSTAENDIGKEIT VON ESA UND EU 798
LITERATUR 799
ABKUERZUNGSVERZEICHNIS 803
SYMBOLVERZEICHNIS 811
SACHWORTVERZEICHNIS 815
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