Asphären zur Lagebestimmung von Sternen
Referenzprojekt
Sternverfolgung mit asphärischen Linsen und einem Optikdesign von asphericon
Satelliten sind für die Beobachtung der Erde, Klimaüberwachung und Navigation unerlässlich. Wichtiger Erfolgsfaktor für derartige (Forschungs)Projekte ist die autonome Positionsbestimmung von Satelliten. Gemeinsam mit Terma A/S, einem führenden Anbieter in der Entwicklung von Lagesensoren, konnte asphericon das optische System für den Star Tracker eines Satelliten mitentwickeln. Dieses hält dank seiner hochwertigen Beschichtung herausfordernden Bedingungen im Weltall stand, erfüllt dabei anspruchsvolle Platzanforderungen und liefert genaueste Ergebnisse.
Projektdetails
Satellitentechnologien sind unerlässlich in der Erd- und Klimabeobachtung sowie in der Navigation. Ein wichtiger Faktor für Messungen mit Satelliten ist die völlig autonome Lagebestimmung mit höchster Genauigkeit. Eine der führenden Firmen in der Entwicklung von Lagesensoren ist Terma A/S. In den vergangenen Jahren ist es dem Unternehmen gelungen, sehr kompakte Star Tracker - autonome Digitalkameras mit hoher Genauigkeit, die mittels Sternkonstellationserkennung die Orientierung eines Satelliten in Sekundenschnelle bestimmen - zu entwickeln. Um die anspruchsvollen Platzanforderungen eines Star Trackers zu erfüllen, ist eine sehr kompakte Bauweise aller Komponenten erforderlich. Im gemeinsamen Projekt war es Aufgabe von asphericon, das optische System als Kern zu optimieren. Den zur Verfügung stehen Platz galt es durch eine möglichst geringe Anzahl von Linsen mit hervorragender optische Qualität optimal auszunutzen. Die Optiken mussten zudem den hohen Anforderungen an die thermische Stabilität gerecht werden, ohne die Messgenauigkeit zu beeinflussen.
Projektrealisierung
Die Kombination aus asphärischen und sphärischen Bauteilen ermöglichte asphericon die Entwicklung eines extrem kompakten optischen Systems. Das Linsensystem basiert auf strahlungsresistenten Gläsern, mit hochwertigen Oberflächenformtoleranzen (≤ 0,5 fr), Oberflächenrauheiten (≤ 0,002 μm) und Oberflächenunvollkommenheiten zur idealen Unterstützung des anspruchsvollen Lagesystems. Eine hochentwickelte Super-Breitband AR-Beschichtung (ARSBB 480 - 850nm) unterstützt die thermische Stabilität des gesamten Systems. Durch den Einsatz von Asphären konnte nicht nur ein sehr effizientes, sondern auch wirtschaftlich äußerst attraktives optisches System entwickelt werden.
Parameter
Abb. 1 Einer von sechs Satelliten | © U.S. Air Force
- Sechs Satelliten auf einer temporären kreisförmigen Umlaufbahn 720 km über dem Boden
- Sternkatalog mit mehr als 5.000 Sternrichtungen
- Bestimmung der Fluglage durch Nachverfolgung von katalogisierten Sternen mit einer Rate von bis zu 10 Hz mit einer Genauigkeit einer Bogensekunde (1/3.600 eines Grades)
Ziele
Abb. 2 Komponenten der Star Tracker | © Terma A/S
- Präziseste Lagebestimmung von Satelliten
- Steigerung der Zuverlässigkeit und Aussagekraft von Erdbeobachtungen durch Satelliten bei meteorologischen Satellitenmissionen
Optiken für Terma A/S auf einen Blick:
- Optikdesign: ultra-kompaktes System aus asphärischen und sphärischen Komponenten
- Material: strahlungsresistente Gläser mit erstklassigen Formabweichungen (≤ 0,5 fr), Rauheiten (≤ 0,002 µm) und Fehlertoleranzen
- Beschichtung: Superbreitband AR-Beschichtung (ARSBB 480 - 850nm) zur Sicherung der thermischen Stabilität
