Digital Scout HMI 2021
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HANNOVER MESSE DIGITAL EDITION <strong>2021</strong><br />
berechneten Gebiet landen. Wie alle<br />
Objekte, die aus dem All in die<br />
Erdatmosphäre eintreten, heizt sich<br />
auch die Kapsel bei Kontakt mit der<br />
Atmosphäre stark auf. Gegen diese<br />
Einwirkung ist sie durch ihre rund-ovale<br />
Form und ein Hitzeschild wirksam geschützt.<br />
Eine besonders kritische Phase der<br />
Rückkehr beginnt erst kurze Zeit später, nachdem<br />
sie vom Luftwiderstand bereits stark abgebremst<br />
wurde und sich „nur“ noch mit Unterschallgeschwindigkeit<br />
bewegt.<br />
In diesem Abschnitt ihres Fluges ist die Kapsel bereits der irdischen<br />
Aerodynamik ausgesetzt. Jeder Luftwirbel beeinträchtigt<br />
ihre Flugbahn und ihre Ausrichtung. Ohne Flügel und Klappen<br />
gibt es keine Möglichkeit der Stabilisierung von außen. Es besteht<br />
die Gefahr, dass die Kapsel ins Trudeln gerät. Das geschah beispielsweise<br />
mit der Rückholkapsel der Genesis-Mission der<br />
NASA im Jahr 2004. Sie verlor in dieser Flugphase ihre vorgesehene<br />
Ausrichtung, konnte den Fallschirm nicht auslösen und stürzte<br />
ungebremst zu Boden. Um ein solches Szenario zu verhindern,<br />
muss also die Lage der Kapsel während des Fluges durch die Atmosphäre<br />
stabilisiert werden. Beim HADES-Projekt geschieht<br />
das durch Schwerpunktverlagerung.<br />
DAS REXUS/BEXUS-PROGRAMM<br />
Seit einem Jahrzehnt geben die deutsche (DLR) und die<br />
schwedische (SNSA) Raumfahrtbehörde Universitätsstudenten<br />
die Möglichkeit, wissenschaftliche Experimente<br />
auf Höhenforschungsraketen und Ballons durchzuführen,<br />
das REXUS/BEXUS-Programm. Dieses bilaterale Abkommen<br />
wurde durch eine Zusammenarbeit zwischen der<br />
schwedischen Raumfahrtagentur und der Europäischen<br />
Raumfahrtagentur (ESA) auch für Studenten aus anderen<br />
europäischen Ländern zugänglich gemacht.<br />
HADES (Hayabusa Active Dynamic re-Entry Stabilisation)<br />
ist ein Team von Studenten der Fachhochschule Westschweiz<br />
(HES-SO), das an der 12. Runde des REXUS/<br />
BEXUS-Programms teilnimmt. Das aktuelle Experiment<br />
untersucht die dynamische Stabilität einer atmosphärischen<br />
Wiedereintrittskapsel.<br />
02<br />
02 Trotz der kompakten<br />
Statorabmessungen hat der<br />
kleine DC-Servomotor beachtliche<br />
mechanische Kennzahlen<br />
03 Trotz der kompakten Statorabmessungen<br />
hat der kleine DC-Servomotor<br />
beachtliche mechanische Kennzahlen<br />
04 DC-Linearantriebe der Serie „Quickshaft“<br />
STABILISIERUNG DER RÜCKHOLKAPSEL<br />
DURCH SCHWERKRAFTVERLAGERUNG<br />
Die Kapsel soll im Prinzip dasselbe tun, was einen Surfer beim<br />
Wellenreiten auf dem Brett hält: Er gleicht die Einwirkung seines<br />
dynamischen „Untergrundes“ aus, indem er sein Körpergewicht<br />
einsetzt und dessen Schwerpunkt ständig verlagert. In die Sprache<br />
der Mechanik übersetzt, findet die ausgleichende Bewegung<br />
auf der x- und der y-Achse statt. Wenn man je ein Gewicht auf<br />
diesen Achsen hin- und herschiebt, kann man die von außen einwirkenden,<br />
destabilisierenden Kräfte kompensieren. Es lag nahe,<br />
lineare DC-Servomotoren im Inneren der Kapsel zu verwenden,<br />
um die beiden Gewichte zu bewegen. Praktischerweise reichte in<br />
diesem Fall die Motormasse selbst aus, um als Ausgleichsgewicht<br />
zu fungieren: Die stabilisierende Wirkung wird bereits erreicht,<br />
wenn sich zwei Motoren auf ihren Achsen mit entsprechender<br />
Geschwindigkeit hin- und herbewegen (Bild 2). Zusätzliche Masse<br />
wird dann nicht benötigt.<br />
Auf der Suche nach zuverlässigen Lösungen für diese Aufgabe<br />
und den entsprechenden Linearmotoren entschieden sich die<br />
03<br />
IMPRESSUM<br />
Verlag<br />
Vereinigte Fachverlage GmbH<br />
Lise-Meitner-Straße 2, 55129 Mainz<br />
Geschäftsführer: Dr. Olaf Theisen, Matthias Niewiem<br />
Verlagsleiter: Dr. Michael Werner<br />
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Handelsregister-Nr.: HRB 2270, Amtsgericht Mainz<br />
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Dipl.-Ing. (FH) Nicole Steinicke (verantwortlich für den<br />
redaktionellen Inhalt)<br />
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Dipl.-Ing. (FH) Martina Klein, Dipl.-Geogr. Martina Laun,<br />
Miles Meier, Dipl.-Ing. (FH) Inga Ronsdorf,<br />
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Melanie Lerch, Petra Weidt, Ulla Winter<br />
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30 DIGITAL SCOUT Ihr Kompass zur Hannover Messe <strong>2021</strong>
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