Forschungsprojekte

Projektbeschreibung

Eine Herausforderung während der Einführung luftgebundener urbaner Mobilitätskonzepte ist die aerodynamische und strukturmechanische Auslegung des Rotor-Mantel Systems für elektrische Motoren. Diese weisen ein im Vergleich zu Verbrennungsmotoren anderes Leistungsverhalten auf. Für die Erreichung größtmöglicher Effizienz muss das Antriebssystem auf diesen Umstand angepasst werden. Da bisher noch wenig Erfahrungen und kaum Entwurfsrichtlinien für die Auslegung von solchen Systemen vorliegen, wird im Rahmen dieses Forschungsprojektes der einschlägigen Industrie hier ein Mehrwert geliefert.

Projektziel

Um die hohen Entwicklungskosten für ummantelte Luftschrauben (Ducted Fans) zu senken, soll eine Entwurfsmethodik zur Vorauslegung von elektrisch betriebenen, ummantelten Rotorsystemen entwickelt werden. Diese Methodik berücksichtigt dabei aerodynamische, strukturmechanische und aeroakustische Aspekte sowie deren Kopplung untereinander.

Environmental Consultancy Support on technical issues associated with aircraft noise

Projektbeschreibung

Stark im Fokus aktueller Forschung stehen Flugtaxis und deren Betrieb im urbanen Raum. Technische und operationelle Unterschiede im Vergleich zu konventionellen Flugzeugen begründen eine Überprüfung der anzuwendenden Zertifizierungsrichtlinien. Gerade für die akustische Emission muss ein angemessenes Bewertungsschema definiert werden, welches den störenden Einfluss von Geräuschemissionen von Flugtaxis auf die Bevölkerung quantifiziert. Dazu wird die Anwendbarkeit existierende Bewertungsschemata für Flugtaxis mittels psychoakustischer Tests und deren statistischen Auswertungen bewertet.

Projektziel

Um eine angemessene und geeignete Zertifizierung hinsichtlich der akustischen Emission von Flugtaxis zu definieren, sollen existierende akustische Bewertungsschema für Flugtaxis bewertet werden. Dazu sollen Ergebnisse aus psychoakustischen Tests mit Probanden berücksichtigt.

Projektbeschreibung

Elektrische Antriebe in Luftfahrzeugen können maßgeblich zur erfolgreichen Umsetzung des „Flight-path 2050“ beitragen. Zur Steigerung der Reichweite, die derzeit bei weitem nicht ausreichend ist, können hybride Technologien und der Einsatz von Range Extendern eingesetzt werden. Weiterhin können mit einem rekuperierenden Antrieb Sinkflüge zur Energierückgewinnung genutzt werden (nach Schätzungen bis zu 10%). Dieses Potential ist einerseits von der Flugmission, andererseits aber auch von der Effizienz der Rekuperation des Propellers abhängig.

Antriebspropeller sind für Rekuperation nicht ausgelegt. Elektrische Antriebe sind im Flug bislang wenig untersucht worden.

Das Gesamtziel des Vorhabens ist es, verlässliche Daten für den Einsatz elektrischer Antriebe in Flugzeugen zu gewinnen, so dass eine energie- und lärmemissionsoptimierte Propeller- und Antriebsauslegung möglich ist. Damit können größere Flugzeuge effizienter mit elektrischen Antrieben ausgestattet werden.

Diese sollen im Antriebs- und Rekuperationsmodus sowohl im lärmarmen Windkanal der RWTH als auch mit einem „fliegenden Elektroflugmotorenprüfstand“ flugexperimentell (bis 6000m Flughöhe) untersucht und anschließend optimiert werden. Es werden verschiedene Propeller entwickelt, zur Quantifizierung der Effizienz im Antriebs- und Rekuperationsmodus und ihrer psychoakustischen Wirkung vermessen und Entwicklungshinweise für Propeller gegeben.

Projektziele

• Untersuchung verschiedener Flugmissionen hinsichtlich des Potentials zur Energieeinsparung.
• Aerodynamische Auslegung der Propeller
• Auslegung des Propellerreglers des Verstellpropellers
• Vorbereitung der Versuche sowohl auf dem Prüfstand als auch im Flugtest
• Nachweis und Zulassung der Versuchseinrichtungen für den Flugtest
• Integration der Testausrüstung in das Flugzeug und für die Prüfstandsversuche
• Übergreifendes Risikomanagement
• Durchführung der wissenschaftlichen Labor- und Flugversuche
• Wissenschaftliche Auswertung der Versuche und Erarbeitung von Konstruktions- und Systemempfehlungen für den Einsatz elektrischer Antriebs- und Rekuperations- Konzepte unter energetischen und risikobezogenen Gesichtspunkten
• Darstellung und Publikation der wissenschaftlichen Erkenntnisse in Publikationen und auf internationalen Kongressen

Projektbeschreibung

Es wird ein tragbares Ultraleichtflugzeug in der 120kg Klasse mit modularem elektrischem Antriebssystem zur Marktreife gebracht. Transport und Lagerung wird durch einen steckbaren  Flügel und ein abnehmbares Antriebssystem stark vereinfacht. Aufgrund des geringen Gewichts von unter 120kg gelten sehr vorteilhafte Zulassungs- und Außenlanderichtlinien. Zudem ist die Pilotenlizenz günstiger, einfacher zu bekommen und bleibt dauerhaft erhalten. Es werden keine ärztliche Tauglichkeitsuntersuchung (Medical) und kein Funksprechzeugnis benötigt. Hallenmiete, Anhänger und Treibstoffkosten für den Betrieb des Fluggerätes entfallen. Die Produktionskosten eines Flugzeuges belaufen sich auf einen Bruchteil der Kosten eines Segelflugzeuges.

Das Flugzeug ist darauf ausgelegt, sämtliche für Luftfahrzeuge und Paraglider vorhandene und in Zukunft entstehende Infrastruktur nutzen zu können. So wird die Nutzung von

• Segelflugwinden
• Gleitschirmwinden
• kleinen Flugplätzen oder
• dem einfachen Start von einem Berg bzw. einer Wiese

möglich sein. Landen darf das geplante Flugzeug aufgrund seiner Segelflugeigenschaften bereits jetzt nahezu überall. Die eigens entworfene Flügelform, die extreme Leichtbauweise sowie die Auftriebshilfen ermöglichen es dem Flieger, für Start und Landung extrem langsam zu fliegen, was die dafür notwendige Strecke stark verkürzt und den Start- und Landevorgang einfacher macht. Zudem wird durch die langsame Landegeschwindigkeit und ein Gesamtrettungssystem die Sicherheit erhöht. Die große Streckung des Flügels ermöglicht es, in der Luft das Antriebssystem abzuschalten und nur mit der thermischen Energie der Sonne wie ein Segelflugzeug zu fliegen.

Exowing bietet dem Kunden die Möglichkeit zum Preis eines Kleinwagens jede flugtechnische Infrastruktur zu nutzen und schon jetzt, gesetzlich konform, auf fast jeder Wiese landen zu können.

Projektziel

„Airmobility“ für Privatpersonen durch ein tragbares, ökonomisches und erschwingliches Fluggerät extrem zu vereinfachen ist das Ziel von Team EXOWING.

Weitere Informationen sind zu finden unter:

Website: www.exowing.de
Proof of Concept Video (YT): www.youtube.com/watch?v=fVGdE6ocvqc
Instagram: www.instagram.com/exowing_aviation/

Vor dem Hintergrund der Eindämmung des Klimawandels besteht ein wachsendes Interesse an klimaneutraler und nachhaltiger Luftfahrt. Eine Energiewende in der Luftfahrt soll durch die Entwicklung alternativer, zukunftweisender Antriebskonzepte (elektrisch, hybridisiert, wasserstoffbasiert) sowie klimaverträglicher Flugkraftstoffe SAF (Sustainable Aviation Fuels), PTL (Power to Liquid based fuels) erreicht werden.

Derzeit stehen der FH Aachen am Forschungsflugplatz Würselen-Aachen keine eigenen Flächen zur Verfügung. Flugzeuge werden in einem begrenzten Hallenbereich untergestellt, Forschungsaufgaben müssen ausgelagert werden.

Aus diesem Grund und zur weiteren Steigerung der Forschungsaktivitäten, Ausbildung und akademischen Bildung, Personalentwicklung und -einstellung ist der Bau und Betrieb des Lehr- und Forschungszentrums FH.AERO.SCIENCE geplant.

Auf einer Fläche von insgesamt ca. 2.000 m² sollen Lehr-, Hangar-, Labor- und Büroflächen in unmittelbarer Nachbarschaft zum Forschungsflugplatz Würselen-Aachen mit direkter Anbindung an die Start- und Landebahn und damit zum Flugbetrieb geschaffen werden.

Eine Flugzeughalle mit Platz für die Laborflugzeuge soll der FH Aachen die Möglichkeit bieten, Forschungsarbeiten mit neuesten Technologien am Luftfahrzeug durchzuführen und direkt am Forschungsflugplatz Würselen-Aachen zu erproben.

Projektbeschreibung

Zentrale Herausforderung für eine wirtschaftliche Zukunft von eVTOL-Fluggeräten ist es, die skalierten und quantifizierbaren Prozesse für eine großvolumige Serienfertigung, wie z.B. in der Automotive-Branche, auf das UAM-Segment mit Ihrem FVK-Leichtbau zu übertragen, ohne dabei die hohen Sicherheitsstandards in der Luftfahrt zu mindern. Genau in diesem Punkt setzt das Kooperationsprojekt pro.EVOLUTION an. In einem ganzheitlichen Ansatz soll auf Basis neuer Materialen, neuer digitaler Softwaretools und neuer Fertigungsprozesse ein innovativer hochleistungsfähiger Propeller für eVTOL-Anwendungen entwickelt werden.

Projektziel

Um die FVK-Propeller-Produktion auf eine großvolumige Serienproduktion zu überführen, soll hier am Beispiel eines bestehenden eVTOL-Propellers ein neuer ganzheitlicher Prozess entwickelt werden. Dieser beinhaltet sowohl die Entwicklung maßgeschneiderter FVK-Halbzeuge, neuer textiler Halbzeug- und Propeller-Fertigungsprozesse, als auch die Digitalisierung der empirischen FVK-Bauteilfertigung.

Projektbeschreibung

Ein interdisziplinäres Team erforscht Möglichkeiten der Mobilität von morgen. Ein Urban Air Mobility Konzept für den Pilotraum NRW/Rhein-Mass wird in den wichtigsten Punkten beleuchtet. Der holistische Projektansatz umfasst weit mehr als den reinen Entwurf eines Lufttaxis, sondern betrachtet zusätzlich Aspekte wie Geschäftsmodelle, Infrastruktur, Nutzerakzeptanz, Pendlerströme, Personas, intermodale Mobilität, Digitalisierung und noch vieles mehr. Das Projekt blickt weit über den Tellerrand des klassischen Ingenieurs hinaus.

Projektziel

Projektziel ist, ein intermodales Mobilitätskonzept unter Berücksichtigung technologischer, wirtschaftlicher und operativer Randbedingungen für die Pilotregion NRW/Rhein-Maas abzuleiten, zu bewerten und ein dafür geeignetes Flugtaxi bis zum Technologiereifegrad des Vorentwurfs zu entwickeln.

Weitere Informationen zum Projekt

Zur LinkedIn-Präsenz von SkyCab

Zu Informationen zum Vorgängerprojekt SkyCab I

FB 2 - Bauingenieurwesen

Prof. Dr.-Ing. Christoph Hebel
Raum 01210
Bayernallee 9
52066 Aachen
hebelfh-aachen.de
T: +49.241.6009 51123

FB 5 - Elelektrotechnik und Informationstechnik

Prof. Dr.-Ing. Thomas Ritz
Gebäude H
Raum H 213
Eupener Str. 70
52066 Aachen
ritzfh-aachen.de
T: +49.241.6009 52136

FB 6 - Luft- und Raumfahrttechnik

Prof. Dipl.-Ing. Hans Kemper
Gebäude AMA
Raum AMA 305
Aachener-und Münchener Allee 6
52064 Aachen
h.kemperfh-aachen.de
T: +49.241.6009 52485

Prof. Dr.-Ing. Thilo Röth
Gebäude Boxgraben 98-100
Raum O0205
Boxgraben 100
52064 Aachen
roethfh-aachen.de
T: +49.241.6009 52940

FB 2 - Bauingenieurwesen

Elisabeth Köppen
FH Aachen
Bayernallee 9
52066 Aachen
koeppenfh-aachen.de

Torsten Merkens
Raum 01215
FH Aachen
Bayernallee 9
52066 Aachen

T: +49.241.6009 51170

FB 5 - Elektrotechnik und Informationstechnik

David Erberich, B.Sc.
Gebäude H
Raum H 212
Eupener Str. 70
52066 Aachen

T: + 49.241 6009 52251

Till Franzke, M.Eng.
Gebäude H
Raum H 211
Eupener Str. 70
52066 Aachen
franzkefh-aachen.de
T: +49.241.6009 52195

Philipp Tambornino
Gebäude H
Eupener Str. 70
52066 Aachen
tamborninofh-aachen.de

FB 6 - Luft- und Raumfahrttechnik

Lukas Gerber
Gebäude HOH
Hohenstaufenallee 6
52064 Aachen

T: +49.241.6009 52395

Lukas Laarmann
Gebäude Boxgraben 98-100
Raum O0203
Boxgraben 98
52064 Aachen
laarmannfh-aachen.de
T: +49.241.6009 52933

Andreas Thoma, M.Sc.
Gebäude AMA
Raum O3317
Aachener-und-Münchener Allee 1
52074 Aachen
a.thomafh-aachen.de
T: +49.241.6009 52609

Stickoxidarme Verbrennung von Wasserstoff in Gasturbinen

Projektbeschreibung

Wasserstoff kann, hergestellt durch Elektrolyse, als Speicher überschüssiger regenerativer Energie dienen. Eine Rückwandlung in elektrische Energie in Gasturbinen erfolgt CO2-frei und somit klimafreundlich. Als klimawirksame Emissionen fallen nur Stickoxide (NOx) an. Etablierte Brennkammertechnologien sind aufgrund der hohen Reaktivität von Wasserstoff oft nicht für Verbrennung von reinem Wasserstoff geeignet. Kritisch sind hier die hohe Flammgeschwindigkeit des Wasserstoffs, die zu Flammrückschlägen und Beschädigungen der Gasturbine führen kann, sowie stark ansteigende NOx Emissionen. Diese Probleme können mit etablierten Technologien lediglich durch einen niedrigen H2-Gehalt im Brenngas oder durch die effizienzverringernde Verdünnung mittels Stickstoff oder Wasserdampf umgangen werden.

Projektziel

Im Rahmen der langjährigen Forschungsaktivitäten an der FH Aachen wurde das Micromix (MMX) Brennverfahren entwickelt. Mit Hilfe dieses Verfahrens ist es möglich, die entstehenden Stickoxid-Emissionen signifikant zu reduzieren und Wasserstoff mit hoher Betriebssicherheit zu verbrennen. Möglich wird dies durch die Verwendung von vielen miniaturisierten Flammen und optimierter Vermischung von Brenngas und Luft in der Brennkammer der Gasturbine. So wird die Aufenthaltszeit der Moleküle in den heißen Flammgebieten erheblich reduziert und damit die Bildung der Stickoxide vermindert.    

Für die an Fachhochschulen typische anwendungsorientierte Forschung wird dabei das Gesamtsystem Gasturbine und Brennkammer interdisziplinär betrachtet, Abb. 1. Ein besonderer Fokus der aktuellen MMX-Forschung ist hierbei die direkte Interaktion zwischen experimentellen Untersuchungen am atmosphärischen Brennkammerprüfstand der FH-Aachen und Verbrennungs- und Strömungssimulationen. Letztere dienen im Rahmen von umfangreichen numerischen Parameterstudien zur Entwicklung optimierter und flexibel integrierbarer Brennkammerkonzepte die durch experimentelle Analyse der Verbrennungscharakteristiken validiert werden.

Dies ermöglicht die Skalierung von Anwendungen für kleine bis große Gasturbinen sowohl im Bereich der Luftfahrt als auch der stromerzeugenden Industrie.

Projektbeschreibung

Stark im Fokus aktueller Forschung stehen Flugtaxis und deren Betrieb im urbanen Raum. Technische und operationelle Unterschiede im Vergleich zu konventionellen Flugzeugen begründen eine Überprüfung der anzuwendenden Zertifizierungsrichtlinien. Gerade für die akustische Emission muss ein angemessenes Bewertungsschema definiert werden, welches den störenden Einfluss von Geräuschemissionen von Flugtaxis auf die Bevölkerung quantifiziert. Dazu wird die Anwendbarkeit existierende Bewertungsschemata für Flugtaxis mittels psychoakustischer Tests und deren statistischen Auswertungen bewertet.

Projektziel

Um eine angemessene und geeignete Zertifizierung hinsichtlich der akustischen Emission von Flugtaxis zu definieren, sollen existierende akustische Bewertungsschema für Flugtaxis bewertet werden. Dazu sollen Ergebnisse aus psychoakustischen Tests mit Probanden berücksichtigt.

Projektbeschreibung

Die weltweit rasant fortschreitende Entwicklung des Marktes für unbemannte Fluggeräte bietet großes Potenzial für Wachstum und Wertschöpfung. Unbemannte Fluggeräte können wesentlich günstiger und effizienter ausgelegt werden als bemannte Lösungen. Forscher vom Fachbereich 6  arbeiten deshalb an einer großen senkrechtstartenden Transportdrohne  Das „PhoenAIX“ getaufte Fluggerät wird von Falk Götten und Felix Finger im Rahmen einer EFRE-Förderung entwickelt. Dabei wird ein Hybridansatz verfolgt, also eine Mischung aus Flugzeug und Multicopter So wird keine Start- und Landebahnen benötigt.

Projektziel

Bis zum Sommer 2020 wird der Prototyp der Transportdrohne entwickelt. Das Flugzeug „PhoenAIX“ ist 25 kg schwer, kann auf Wunsch senkrecht starten und landen, und transportiert – je nach Konfiguration – Nutzlasten zwischen 3 und 6 kg, bzw. ein Volumen von 31,5 Litern über eine Strecke von mehr als 125 km.
 

Weitere Projektdaten

Projektbeschreibung und Ziel

Die Mission PLATO, PLAnetary Transits and Oscillations of stars, ist eine von der ESA beauftragte Weltraummission zur Entdeckung und Charakterisierung von Exoplaneten sowie zur Asteroseismologie. Die Nutzlast besteht aus 24 „normalen“ und 2 „schnellen“ Weitwinkelkameras mit vollständig refraktiver Optik und hoher photometrischer Stabilität. Die Kameras beobachten hellere und schwächere Sterne parallel, ihre CCDs liefern kontinuierlich sogenannte „Imagettes“, Lichtkurven und Zentroiden, die bereits an Bord vorverarbeitet und vom Data Processing System (DPS) komprimiert zur Erde übertragen werden.

Das Projekt PLATO-STOP-GSS an der FH Aachen fokussiert sich dabei auf zwei verschiedene Themenbereiche:

1. Entwicklung eines Struktur‑Thermal‑Optischen-Performance Tools (STOP‑Tool).

2. Entwicklung einer Ground Support Software (GSS) zur Dekodierung der wissenschaftlichen Daten der PLATO Payload im Rahmen der bodengebundenen Datenverarbeitungskette.

STOP-Teilprojekt

Im Zentrum des Teilprojektes steht der Aufbau eines modularen STOP‑Analysewerkzeugs, das Thermal‑, Struktur‑ und Optikmodelle über eine thermo‑mechanische und eine opto‑mechanische Schnittstelle automatisiert koppelt und die komplette Thermo‑Opto‑Elastik‑Kette (TOE) abbildet. Die Anbindung an etablierte Software wie ESATAN TMS (Thermal), NASTRAN (Struktur) und Ansys Zemax OpticStudio (Optik) wird genutzt um auf validierter Industrie‑Software aufzubauen und mit gängigen Modellen der Industrie arbeiten zu können.

System‑Level‑Verifikation des STOP‑Tools findet am Space Optical Telescope Demonstrator (SPOT) der FH Aachen durch kombinierte thermische, strukturelle und optische Messkampagnen statt.

GSS‑Teilprojekt

Im GSS-Teilprojekt liegt der Fokus auf der Entwicklung eines Telemetry Decoders zur Rekonstruktion wissenschaftlicher Datenprodukte (z. B. Lichtkurven, Imagettes) inklusive Unterstützung der PLATO‑(De-)Kompressionsverfahren. Der TM Decoder wird sowohl in der DPS‑Verifikationsumgebung am DLR (Hardware‑in‑the‑Loop‑Tests des Data Processing Systems) als auch in der Level‑0‑Pipeline des PLATO Science Operations Centre (SOC) im Regelbetrieb eingesetzt.

Projektbeschreibung und Ziel

EnviLoopCube begleitet die CubeSat-Entwicklung durch eine kontinuierliche Gesamtsystembetrachtung in drei Stufen: Ausgehend von einer rein softwareseitigen Simulation werden im nächsten Schritt reale Hardware-Komponenten als „FlatSat“ in die simulierte Umgebung integriert (Hardware-in-the-Loop). Den Abschluss bildet der Environment-in-the-Loop-(EiL)-Ansatz, bei dem Teile der Umgebung physisch abgebildet werden.

Kern des innovativen EiL-Verfahrens ist die Kopplung von Gesamtsystemtests unter repräsentativen Weltraumbedingungen (Vakuum und Sonnensimulator) mit dem zeitgleichen operativen Betrieb des Satelliten. Dieser Prozess ermöglicht es, dass das System funktional nicht mehr zwischen Labor und Orbit unterscheiden kann, was die Verifikation kritischer Szenarien beschleunigt und das Missionsrisiko signifikant minimiert.

Projektziele

• Entwicklung des EiL-Verfahrens: Aufbau einer Testumgebung, die Hardware-in-the-Loop mit realen Umgebungsbedingungen und dem Betrieb koppelt
• Reduktion der Entwicklungszeit durch Betrachtung des Gesamtsystems über den gesamten Entwicklungszyklus hinweg

Projektbeschreibung und Ziel

Das Projekt PEEKsat entwickelt einen thermisch optimierten 3U-CubeSat-Bus für die steigenden Leistungsanforderungen moderner Kleinsatelliten. Kern des Konzepts ist eine PEEK-basierte Trägerstruktur, die strukturelle Funktionen intelligent kombiniert. Durch das Spritzgussverfahren lassen sich beispielsweise Aktuatoren direkt in die Struktur integrieren.

Ein zentrales Innovationsmerkmal ist ein entfaltbarer Radiator, der eine effiziente Abfuhr der zunehmenden Verlustleistung ermöglicht. Ergänzt wird das Thermalkonzept durch die Infused Thermal Solution (ITS): Die Integration von Phasenwechselmaterialien verbessert die Temperaturstabilität und erlaubt eine präzisere thermische Kontrolle des CubeSats.

Die Auslegung des Systems erfolgt mithilfe gekoppelter strukturmechanischer (FEM) und thermischer (FDM) Simulationsmodelle. Alle Komponenten werden gemäß den CubeSat-Standards durch Analysen und Tests wie Shaker-, Thermal- und Thermal-Cycling-Tests validiert.

Projektziele

• Entwicklung eines thermisch optimierten 3U-CubeSat-Busses, dessen Struktur auf PEEK basiert
• Implementierung und Validierung eines erweiterten Thermalkonzepts mit entfaltbarem Radiator und Infused Thermal Solution (ITS)

Projektbeschreibung und Ziel

Im Jahr 2005 entdeckte die Raumsonde Cassini thermisch aktive Regionen auf dem Saturnmond Enceladus, die Wasserdampf sowie organische und anorganische Moleküle ins All ausstoßen. Da diese Entdeckung den Eismond zu einem wichtigen Ziel für künftige Weltraummissionen machte, ist es nun von hohem wissenschaftlichem Interesse, Technologien zu entwickeln, mit denen bei diesen Missionen aussagekräftige Daten gesammelt werden können.

Um zum besseren Verständnis der Fontänen beizutragen, arbeitet das Projekt MEEGA an einem Experiment, das die Plumes auf einer REXUS Forschungsrakete simulieren soll.

Projektziel:

• Erzeugung und Vermessung einer Wasserdampf-Überschallströmung, die die Plumes auf Enceladus nachstellt. Dies dient der Charakterisierung solcher Strömungen und Verifizierung von Technologien zu deren Vermessung. Das Experiment soll final auf dem Flug einer REXUS Forschungsrakete durchgeführt werden.

Projektbeschreibung und Ziel

Die Erforschung des Mondes rückt seit einigen Jahren immer stärker in den Fokus von sowohl Raumfahrtorganisationen als auch -Unternehmen, nicht zuletzt durch das bemannte Artemis-Programm der NASA, zusammen mit der ESA, JAXA und CSA.

In diesem Zuge erlebt auch die unbemannte Erforschung des Mondes wieder einen Aufschwung. Im Projekt SAMLER-KI sollen daher moderne Technologien für die künftige, robotische Erforschung des Mondes nutzbar gemacht werden. Das Raumfahrtlabor des FB06 arbeitet dabei mit dem Deutschen Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) in Bremen zusammen.

Die Herausforderungen für erste und möglichst kostengünstige Erkundungsmissionen sind dabei, dass die Roboter für den Transport von der Erde zum Mond möglichst kompakt und massearm sein müssen. Innerhalb des Projektes wird daher ein kleiner, und vor allem leichter, mondfähiger Rover (sog. Microrover) entwickelt.

Große Herausforderungen durch die geringe Größe sind der eigenständige Umgang mit etwaigen Gefahrstellen, Kontaktunterbrechungen und die Überlebensfähigkeit sowohl am Tag als auch während der langen, kalten Mondnacht.

Dementsprechend liegen die Schwerpunkte des Forschungsprojektes in der Konzeptentwicklung und Analyse für das Überleben am Tag und in der Mondnacht, sowie dem Erreichen eines hohen Grades an Autonomie des Rovers. Dabei ergänzen sich die Kompetenzen der beiden Projektpartner ideal: Zur Entwicklung eines möglichst energiearmen Wärmehaushalts mit geringen Verlust-Leistungen sollen innovative Methoden zur Thermalkontrolle zum Einsatz kommen, während hohe Flexibilität und Eigenständigkeit des Rovers mithilfe von künstlicher Intelligenz erreicht werden soll.

Projektziel:

• Durch Weiterentwicklung und TRL-Steigerung (Technology Readiness Level) kritischer Komponenten zukünftig gegebene Möglichkeiten für Microrover-Missionen auf dem Mond optimal nutzbar machen
• Erstellung eines Referenzmodells für Masse-, Energie- und Kommunikationsbudget als Basis für aufbauende, tiefergehende Entwicklungen
• Problemlösung bisheriger Rovermissionen bzw. Erschließung neuer Möglichkeiten durch Einbindung moderner Technologien

Einen Artikel über das Projekt finden sie hier.

Projektbeschreibung und Ziel

Im Forschungsprojekt DAISY wird eine Hardware/Software Testumgebung für hybride Lebenserhaltungssysteme (LSS) für zukünftige bemannte Raumfahrtmissionen entwickelt.

Hierfür wird eine kleine geschlossene Pflanzenwachstumskammer entwickelt (1m²) in welcher Wasserversorgung, Temperatur, Druck, Beleuchtung und Gaszusammensetzung kontrolliert werden können.

Die Kammer wird zunächst genutzt um Pflanzen als LSS Komponenten zu charakterisieren. Im zweiten Schritt wird sie mit einer LSS Simulation gekoppelt um bemannte Raumfahrtmissionen mit Pflanzen als „hardware in the loop“ simulieren zu können. Die sonstigen LSS Bestandteile werden nummerisch abgebildet.

Ziele sind die Charakterisierung von Pflanzen als Komponenten von Lebenserhaltungssystemen sowie die Validierung solcher geschlossener LSS für bemannte Raumfahrtmissionen.

Beschreibung

Infused Thermal Solutions beinhaltet eine Methode zur passiven Thermalkontrolle um strukturelle Komponenten ohne den Einsatz von aktiven Heiz- und Kühlsystemen thermisch zu stabilisieren. Das ITS-Konzept kombiniert die Eigenschaften von Latentwärmespeicher (Phase Change Material - PCM) mit additiven Fertigungsverfahren. Dadurch entsteht eine Integralstruktur, ohne zusätzlich benötigte Komponenten. Der Latentwärmespeicher wird in die Hohlräume additiv gefertigten Struktur eingebettet. Dies kann die Systemmasse verringern oder durch geringe relative Zusatzmasse das System thermisch signifikant stabilisieren.

Das Projektziel ist die Fertigung und Qualifizierung eines ITS-Demonstrators, verifiziert durch Struktur- und Thermalanalysen. Zusätzlich wird die Machbarkeit der additiven Fertigung doppelwandiger, gasdichter, komplex geformter Strukturen mit integrierter Gitterstützstruktur qualifiziert. Im Frühjahr 2021 wird der erste ITS Demonstrator im 3D-Druckverfahren zusammen mit dem GoetheLab der FH Aachen gebaut. Dieser wird dann geprüft und umfangreichen Tests unterzogen.

Film zum Projekt: www.youtube.com/watch?v=0cjOHBKTOZM

Verleihung des Forschungspreises 2020 an Prof. Dr. Markus Czupalla für ITS:
www.youtube.com/watch?v=AZnxhpJWn4E

Projektbeschreibung und -ziel

Das Projekt KADOS beschäftigt sich mit der Entwicklung und experimentellen Validierung von Lageregelungssystemen für kleine Satelliten. Im Mittelpunkt steht ein kompakter Demonstrator, der sowohl klassische kaltgasbasierte Düsen als auch neuartige Fluid Momentum Controller verwendet.

Der Demonstrator dient als flexible Testplattform zur Untersuchung verschiedener Aktuatorprinzipien für zukünftige CubeSat-Missionen. Neben etablierten Kaltgasantrieben wird insbesondere der Einsatz von magnetohydrodynamischer Effekten zur Lageregelung erforscht. Diese könnten langfristig eine alternative oder ergänzende Methode zur Drehmomentgenerierung in Kleinsatelliten darstellen.

Das Projekt baut auf dem studentischen Demonstratorprojekt KRONOS auf und erweitert dieses um neue Lageregelungstechnologien.

Zur experimentellen Validierung werden zunächst Tests auf einem bodengebundenen Teststand durchgeführt. Zusätzlich ist vorgesehen, den Demonstrator im Rahmen eines Parabelflugs unter Mikrogravitation zu testen, um realitätsnahe Bedingungen für zukünftige Raumfahrtanwendungen zu schaffen.

Projektbeschreibung und -ziel

Das Studentenprojekt Orbital Relay Command System (ORCS) ist in der FH Aachen Space Operations Facility (FHASOF) am Fachbereich 6 Luft- und Raumfahrttechnik beheimatet.

Für das Projekt kooperiert das 18-köpfige Team mit der Europäischen Weltraumorganisation (ESA). So wurde die FHASOF zuletzt als offizieller Experimenter für den ESA-Kleinstsatelliten OPS-SAT zugelassen, welcher bereits gegen Ende 2019 in die Erdumlaufbahn transportiert wird.

Das Experiment, bestehend aus der Software für den Satelliten und die Bodenstation, wird es den Studierenden ermöglichen, Befehle von unserer Bodenstation an den Satelliten zu schicken, welche dieser dann an einen von uns entworfenen LEGO-Roboter weiterleitet. Neben dem Programmieren der Software wird dieser LEGO-Roboter konstruiert, gebaut und mit verschiedenen Sensoren ausgestattet. Außerdem wird die Bodenstation aufgerüstet, um einen ESA-kompatiblen Stand zu erreichen. Die Studierenden werden dabei prägende Erfahrungen in den Gebieten Programmierung, System-Engineering und Satellitenmissionsbetrieb sammeln.

Für weitere Informationen besuchen Sie die Seite des Projektes oder wenden Sie sich an fhasoffh-aachen.de.

Projektbeschreibung und -ziel

µMoon ist ein Studierendenprojekt an der FH Aachen, welches am REXUS-Programm des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) und der schwedischen Raumfahrtagentur SNSA teilnimmt.

Dieses Programm ermöglicht jedes Jahr mehreren studentischen Teams aus Europa ein Experiment mit einer Höhenforschungsrakete auf circa 80 Kilometer Höhe in Mikrogravitation und geringer Restatmosphäre durchzuführen.

Die Grundlage für das Experiment ist eine Entdeckung, welche die Raumsonde Cassini 2005 im Laufe ihrer Forschungsmission am Saturn gemacht hat: Aus der Eiskruste am Südpol des Mondes Enceladus treten Fontänen aus, die Eispartikel und Wasserdampf mit hoher Geschwindigkeit in den Weltraum schleudern.

Der Fund dieser sogenannten „Plumes“ legt den Grundstein für ein bis dahin völlig neues Interesse an dem Mond. So befindet sich unter der Eisoberfläche ein Ozean aus flüssigem Wasser mit Bedingungen, die die Entstehung von mikrobiellem Leben, ähnlich dem auf der Erde, begünstigen könnten. Wie weit diese Annahmen allerdings korrekt sind, hängt auch davon ab, ob die Plumes wie angenommen funktionieren, was sie zu einem interessanten Gegenstand jetziger und künftiger Untersuchungen macht.

Um die Fluiddynamik der Plumes zu bestätigen, was bisher nicht gelang, entwickeln 19 Studierende von FH und RWTH ein Experimentmodul, welches im Kern aus einer Verdampfungskammer und einer konvergent-divergenten Düse bestehen wird, die eine Überschallströmung ähnlich der auf Enceladus erzeugen soll.

Für mehr Informationen zum Projekt, den Hintergründen und dem REXUS Programm kannst du uns einfach eine Mail an [email protected] schicken.

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