Weltraum
Weltmarktführer in der Weltraumtechnologie: Atomuhren, IMUs, GNSS-Simulatoren und Zeitsynchronisationslösungen
Die Erforschung des Weltraums erfordert präzise Navigations- und Positionierungstechnologie. Von GNSS-Simulatoren zur Gewährleistung der Missionssicherheit über die Atomuhren, die an Bord von Satelliten die Erde umkreisen, bis hin zu hermetisch abgedichteten inertialen Messeinheiten (IMUs), die in Trägerraketen integriert sind – Safran verpflichtet sich dem Missionserfolg.
Risikominimierung von GNSS bei Weltraummissionen
Weltraumfahrzeuge sind während ihres Starts und auch auf ihrem Orbit stark von GNSS-Signalen abhängig. Da sie so sehr auf diese Signale angewiesen sind, werden sie extrem verwundbar, wenn etwas schiefgeht – zum Beispiel wenn die Verbindung zu diesen Signalen abbricht oder sie Störungen durch Signalunterdrückung oder Signaltäuschung erfahren.
Aus diesem Grund besteht ein kritischer Bedarf an: 1.) der Simulation des Verhaltens eines GPS/GNSS-Empfängers an Bord eines Weltraumfahrzeugs, um Schwachstellen zu identifizieren und die ordnungsgemäße Funktion während einer realen Mission sicherzustellen; und 2.) der Nutzung präziser inertialer Messeinheiten und Zeitsynchronisationslösungen, um sicherzustellen, dass die Fahrzeuge auf ihrer vorgesehenen Flugbahn bleiben und bei Bedarf anpassen können.
Die vier wichtigsten Produktlinien für die Weltraumindustrie umfassen:
Rubidium-Atomuhren für Satelliten
- Safran hat Atomuhren an Bord von Galileo-Satelliten eingesetzt – für die präziseste Zeitmessung der Welt. Der aktive Wasserstoff-Maser für Bodenanwendungen (Ground Active Hydrogen Maser) ist auch für Weltraumanwendungen relevant.
Inertiale Messeinheiten (IMUs)
- Safrans inertiale Messeinheiten im taktischen Gradsind hermetisch abgedichtet und eignen sich hervorragend für Satellitenlage- und Bahnregelungssysteme (AOCS) sowie Trägerraketen. Kundenseitig konfigurierbare Ausgänge bieten Ihnen operative Flexibilität.
GNSS-Simulatoren (MEO + LEO)
- Die GNSS-Simulatoren können LEO/MEO-Raumfahrzeugempfänger unter Bedingungen mit schnellen Doppler-Verschiebungen, bei Satellitenfinsternissen (Eclipse-Ereignissen), unter Störeinflüssen sowie bei GNSS-Sichtbarkeit zwischen verschiedenen Umlaufbahnen (Cross-Orbit) validieren – und unterstützen so das Konstellationsdesign sowie robuste weltraumgestützte PNT-Lösungen.
Präzisions-Zeitgebungsprodukte
- Für präzise Telemetrie bei Weltraummissionen bietet Safran ultra-genaue Zeitgebergeräte, die sowohl Kommando- und Kontrollzentralen als auch Trägerraketen synchronisieren.
Safran Weltraumlösungen
Rubidium-Atomfrequenznormal (RAFS)
Das RAFS ist ein kosteneffizientes, hochleistungsfähiges, weltraumqualifiziertes Rubidium-Frequenznormal.
Es wurde mit den neuesten Technologien entwickelt und bietet fortschrittliche Eigenschaften wie lange Lebensdauer, hohe Zuverlässigkeit, geringes Gewicht und extrem niedriges Phasenrauschen für zukünftige Weltraumanwendungen.
Safran vs. Standardlösungen: Was Weltraummissionen wirklich benötigen
| Leistungsmerkmal | Standard-GNSS-Zeitgerät | Safran Weltraum-Portfolio |
|---|---|---|
| Unterstützung von Missionssimulationen | Begrenzte Signalemulation; keine Multi-Szenario-Fähigkeit | Skydel + GSG-8 GNSS-Simulator für Validierung vor dem Start, Szenarien mit Signalunterdrückung und Signaltäuschung sowie Hardware-in-the-Loop-Tests |
| Bordzeitgebung für Satelliten | OCXO-basierte Zeitgebung; Abweichung (Drift) unter rauen Bedingungen | RAFS-Atomuhren an Bord; weltraumqualifizierte Rubidium-Oszillatoren mit hoher Strahlungstoleranz und Nanosekunden-Stabilität |
| Integration von Flugnavigation | Nicht für inertiale Navigation oder Sensorfusion ausgelegt | SpaceNaute IMU für Startphasen- und Satellitennavigation; kompakt und strahlungsgehärtet |
| GNSS-Empfang im Weltraum | Eingeschränkt (typischerweise nur LEO) | Skylight GNSS-Empfänger: dual-frequenz, multikonstellationsfähig, weltraumgehärtet; unterstützt GEO/MEO/LEO mit Täuschungsschutz |
| Hochpräzise Orbitalsimulation | Begrenzte Anzahl von Signalen kann emuliert werden | GSG-8 Gen2 zur Validierung des GNSS-Empfängers eines LEO-Raumfahrzeugs unter schnellen Doppler-Übergängen, Signalausfällen durch Satellitenfinsternisse sowie Multikonstellationssichtbarkeit mit dichten LEO-Navigationssignalen und traditionellem MEO-GNSS |
| Zeitsynchronisation für Bodenkontrollstationen | Basis-NTP, begrenzte Haltezeit | SecureSync® 2400: Multi-GNSS, IRIG-B, PTP, NTP, 1PPS; unterstützt Raumfähre-Boden-Synchronisation sowie GNSS-unabhängige Failover-Optionen (Rubidium/CSAC) |
| Rückverfolgbarkeit & Datenprotokollierung | Minimale Protokollierung; keine UTC-Rückverfolgbarkeit | Vollständige Vertrauenskette: von UTC über Simulator und Borduhr bis zu den Telemetrie-Zeitstempeln |
| Regulatorische / Programmkonformität | Nicht strahlungsgetestet | Weltraumqualifikationen (ESA, NASA-Erfahrungsbasis); MIL-STD-, ECSS- und ITAR-konforme Varianten verfügbar |
| 24/7-Support für missionskritische Betriebsabläufe | Typischerweise beschränkt auf die Geschäftszeiten von Drittanbietern | 24/7-Support mit programmspezifischen SLAs; weltweite Reaktionsfähigkeit bei Simulations-, GNSS- oder Bordausfällen |
Simulation für Geräte mit integrierten GNSS- / LEO-Empfängern
Wenn es an der Zeit ist, Ihre GNSS-Ausrüstung zu testen, die im Weltraum eingesetzt werden soll, kann ein GNSS-Simulator helfen. Mit der Safran GNSS-Simulationssoftware können Sie:
- Simulation von Leistungspegelanpassungen basierend auf Abständen zu anderen Satelliten im Weltraum;
- Modellierung der Fahrzeugbewegung oberhalb der Ionosphäre;
- Erstellung spezifischer Weltraumflugbahnen – wie Orbitalmanöver und Raumfahrzeug-Manöver;
- Verlassen auf hochfrequente Aktualisierungsraten, die reale Szenarien von Fahrzeugen mit hohen Geschwindigkeiten abbilden;
- Simulation von Hunderten bis Tausenden von Signalen (MEO und LEO) in Echtzeit.
Flugbahnmanagement für den Start in den Orbit und die Weltraumforschung
In den kritischen Momenten während des Raketenstarts sowie bei Weltraummanövern sind inertiale Messeinheiten (IMUs) die zentralen Werkzeuge, die das Weltraumfahrzeug führen. Safran-IMUs sind optimiert für geringe Größe, Gewicht und Leistungsaufnahme, robust gegenüber extremen Stoß- und Vibrationsbelastungen sowie Weltraumstrahlung und haben eine unbegrenzte Lebensdauer. Die SpaceNaute beispielsweise ermöglicht präzise Navigation und Führung in allen Arten von Missionen:
- Sonnensynchrone Umlaufbahn (SSO)
- Geostationäre Erdumlaufbahn (GEO)
- Geostationäre Transferbahn (GTO und GTO+)
- Deorbitierung
- Weltraumforschung
Lagesensoren für Satellitenlage- und Bahnregelungssysteme (AOCS)
Nachdem ein Satellit von einer Trägerrakete getrennt wurde, ist es die Aufgabe des Satellitenlage- und Bahnregelungssystems, sicherzustellen, dass der Satellit die richtige Ausrichtung und Flugbahn für seine Mission beibehält. Um dies zu erreichen, benötigt das AOCS präzise Sensoren – Magnetometer und Gyroskope – um Daten über die Position und den Winkel des Satelliten zu erfassen. Safrans STIM377H kann wichtige Winkelmessaufgaben ohne die Unterstützung von GPS durchführen. IMUs und Gyroskopsensoren an Bord von Satelliten können helfen:
- Aufrechterhaltung der Lage (Attitude), um sicherzustellen, dass der Satellit in die richtige Richtung zeigt (z. B. Ausrichtung von Solarpaneelen zur Sonne oder von Antennen zu Bodenstationen);
- Kontrolle der Umlaufbahn (Orbit Control), Erkennung von Bewegungen durch Gravitationskräfte und andere Störungen, um den Satelliten in der Umlaufbahn zu halten;
- Manövrieren, um zu wissen, in welche Richtung bewegt werden muss, um Kollisionen zu vermeiden.
Hochkompakte inertiale Messeinheit (IMU) für Weltraumträgerraketen
SpaceNaute ist die weltweit fortschrittlichste inertiale Messeinheit für Weltraumanwendungen. Ausgewählt und qualifiziert für die europäische Trägerrakete Ariane 6 bietet sie hervorragende Leistung und sehr hohe Zuverlässigkeit unter rauen Bedingungen.
SpaceNaute bietet hochleistungsfähige inertiale Navigationsfähigkeiten dank:
- HRG Crystal™ Spitzentechnologie für höchste Zuverlässigkeit
- Unempfindlich gegenüber Weltraumstrahlung und Vibrationen
- Kompakt und geringes Gewicht
Zuverlässige Navigationsfähigkeiten für Weltraumstarts und Weltraumtransporte
SpaceNaute vereint das Beste seiner Generation – alle Kriterien kombiniert: SWaP, Robustheit, Langlebigkeit, Präzision … SpaceNaute gewährleistet Weltraumträgerraketen eine perfekte Kontrolle über ihre Navigation und Ausrichtung im Weltraum und deckt alle Weltraumanwendungen ab – vom Aussetzen in den Orbit bis zur Weltraumforschung.
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