Fachgebiet Raumfahrttechnik

Labore und Einrichtungen

Thermal-Vakuum-Einrichtungen

Dem Fachbereich stehen in den Raumfahrttechniklaboren und -werkstätten mehrere
(Thermal-)Vakuumkammern verschiedener Größen und Eigenschaften zur Verfügung.

Kleinvakuumkammer HV100

Die kleinste Vakuumkammer des Fachgebietes Raumfahrttechnik dient hauptsächlich zur Bestimmung des thermischen Verhaltens bzw. des thermischen Gleichgewichtes einzelner Baugruppen von Raumfahrtsystemen oder auch Kleinsystemen wie z.B. CubeSats.

Dabei können auch verschiedene Druck- und Temperaturzustände, -verläufe sowie -zyklen
dargestellt werden.

Technische Details

  • Temperaturbereich von -10°C bis +80°C
  • Hochvakuum bei < 1x10-5 mbar (0,001 Pa)
  • Volumen: 0,1 m3
    • Nutzbarer Durchmesser: 400 mm
    • Durchmesser mit Kühlplatte: 325 mm
    • Nutzbare Länge ca. 500 mm

  • Schauglas mit 100mm Durchmesser
  • Datenerfassung mittels Keithley DAQ6510 Multimeter
    mit 40 verfügbaren Kanälen

Thermalvakuumkammer HV2200

Die Thermalvakuumkammer HV2200 wird für die Überprüfung verschiedenster technologischer Komponenten unter Weltraumbedingungen verwandt.

Die Kammer verfügt über einen Sonnensimulator welcher die Qualifikation  unter Sonneneinstrahlung ermöglicht.

Technische Details

  • Temperaturbereich von -190°C bis +20°C  darstellbar (Flüssigstickstoffkühlung)
  • Höchstvakuum < 1x10-5 mbar (0,001 Pa)
  • Volumen: 2,2 m3
    • Nutzbarer Durchmesser 1200 mm
    • Nutzbarer Durchmesser mit Kaltwand (Shroud) 810 mm
    • Länge 1500 mm

  • 0,5 - 2,5-fache Solarkonstante einstellbar
    (Xenon-Hochdruckleuchte mit ungefiltertem Spektrum)
    • Strahldurchmesser 300 mm

  • Datenerfassung mittels Keithley DAQ6510 mit 60 nutzbaren Kanälen

Planetensimulationskammer

Die Planetensimulationskammer, ist eine für die Oberflächensimulation von Planeten und Monden modifizierte Thermalvakuumkammer.

Zu diesem Zweck besitzt sie zusätzlich zur Abbildung verschiedener Druck- und Temperaturparameter und -zyklen eine Einrichtung zur Aufnahme eines Eisblocks, interne, dimmbare LEDs, sowie eine Messeinrichtung zur Erfassung der Temperaturverteilung innerhalb des Blocks.
Die Kammer besitzt darüber hinaus eine kraftvolle Pumpe, um Schmelz- und Verdampfungsversuche im Niederdruckbereich unterhalb des Sublimationsdruckes zu ermöglichen.

Sie trägt sie zu Forschungsvorhaben rund um die Eismonde unseres Sonnensystems bei, welchen sich das Fachgebiet unter Anderem als Schwerpunkt widmet.

Technische Details

  • Temperaturbereich von -160°C bis +20°C  darstellbar (Flüssigstickstoffkühlung)
    • Minimaltemperaturen für Eis -160°C

  • Vakuumbedingungen
    • 0,2 mbar ohne Gasballast
    • 1,0 bis 2,0 mbar bei sublimierendem Wasser
    • 640 m3/h Volumenstrom bei Evakuierung von Dampf

  • Druck-/Temperaturzyklen zwischen 5 Minuten und 1 Tag Periodendauer
    einstellbar
  • Volumen: 3,34 m3
    • Nutzbarer Durchmesser 1000 mm
    • Nutzbare Höhe 2125 mm
    • Nutzlasten bis 500 kg

  • Möglichkeit Eisblöcke als Untergrund zu integrieren
  • Verschiedene Belichtungszustände mithilfe regelbarer LED-Leuchten
  • Schmelz- und Kontaminationsversuche möglich
  • Optische Beobachtung mittels
    • InfraTec VarioCAM HD (Infrarotkamera)
    • Teledyne DALS Genie HC1024 (117 fps Kamera für sichtbares Lichtspektrum)

  • Datenerfassung mittels Experimentserver mit bis zu 76 nutzbaren Kanälen

Labor für Raumfahrtantriebe

Das Labor für Raumfahrtantriebe befasst sich mit dem Verhalten und Optimieren von chemischen
Antrieben für Raumfahrtsysteme mit etablierten und neuen Treibstoffen.

Arbeitsschwerpunkte des Labores sind:

  • Strömungsablösung und Stoßwellenmuster in konischen Kaltgasdüsen
  • Optimierung überexpandierter Raketendüsen, begleitend CFD-Simulation der Düsenströmung mit Ansys/Fluent
  • Subscale-Reketenbrennkammer-Prüfstand für Kaltgastriebwerke
  • Untersuchung von Einspritzkonzepten im Hinblick auf Gemischaufbereitung und Ausbrenngrad bei "Green Propellant"-Treibstoffen (in Vorbereitung)


Laborleiter:
Prof. Dr.-Ing. Esch

Laborausstattung

  • Kaltgasprüfstand für gasförmigen Stickstoff
    • Schubmesseinrichtung
    • Hochgeschwindigkeitskamera
    • Online Darstellung von bis zu 8 Mess- oder Rechengrößen
    • Durchflussmesseinrichtung

  • Brennerprüfstand für diergole Treibstoffkombinationen
    • insbesondere Green Propellant mit GOX
    • in Vorbereitung

  • Abgaslinie für HC, CO, NOx, CO2, O2
    • Durchflussmesseinrichtung

Satelliten-Bodenstation

Als Satelliten-Bodenstation der FH Aachen ermöglicht es die „FH Aachen Space Operations Facility“ (FHASOF), mit Hilfe einer Antennenanlage Kommandos an Satelliten zu senden und Daten von diesen zu empfangen. Jährlich führen die Studierenden hunderte von Satellitenüberflügen durch und analysieren die von Amateurfunksatelliten, von Wettersatelliten und auch von der internationalen Raumstation (ISS) empfangenen Daten. Bei jedem Satellitenüberflug bedienen die Operatoren die Antenne und das Radio und zeichnen die Telemetriedaten auf. Die Bodenstation wird stets auf dem aktuellen Stand der Technik gehalten und für neue Missionen angepasst.

Technische Details

  • 70cm-Band:
    • 4x RHCP Kreuzyagi-Antenne (je 2x19 Elemente, Gesamtstärke: 25dBi)

  • 2m-Band:
    • 2x RHCP Kreuzyagi-Antenne (je 2x9 Elemente, Gesamtstärke: 20dBi)

  • 1x Helix-Antenne
  • RTL SDR (Software Defined Radio)
  • ICOM IC 910-H
  • ICOM IC 9700

Vibrations- und Belastungsprüfung

Am Fachbereich können verschiedene Belastungs- und Vibrations- bzw. Schwingungsprüfungen
und -analysen durchgeführt werden.

Dazu verfügt der Fachbereich über Shaker sowie Kraftprüfstände im Schwingungslabor.

Für die Raumfahrttechnik an der FH wird zumeist ein elektrodynamischer Schwingungserreger der Firma LDS verwandt. Der Shaker kann Sinusschwingungen, Breitbandrauschen und Schockbelastungen für Nutzlasten bis 100 kg darstellen.

Es können elektronische und mechanische Unterbaugruppen wie Instrumente, Satellitenkomponenten, Computerausrüstung und Strukturteile geprüft werden.

Technische Daten

  • Nutzlast bis 100 kg
  • Maximale Nennkraft 5,12 kN
  • Frequenzbereich 0-4000 Hz
  • Maximale Beschleunigung 500 m/s2
  • Maximale Auslenkung 25,4 mm bzw. 1 inch
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