Mirka2-ICV

MIRKA2-ICV

Mikrorückkehrkapsel 2 - In-flight Communication Verification

MIRKA2-ICV (Mikrorückkehrkapsel 2 - In-flight Communication Verification) ist ein Nachfolgeprojekt von MIRKA2-RX und dient der Aufarbeitung der Teilaspekte, wie zum Beispiel die nicht erfolgte Kommunikation während dem Flug. Außerdem werden verschiedene Verbesserungen und Änderungen am System getestet.

Kurzer Überblick; Hintergrund
An Bord von REXUS 19 wurde MIRKA2-RX am 18.03.2016 um 6:10 MEZ in Kiruna gestartet. In 78 km Höhe fand ein erfolgreicher Auswurf der Kapsel statt, welche allerdings nicht aktiviert werden konnte. Erst der Aufschlag im Schnee Schwedens aktivierte die Elektronik. Dadurch konnte zwar eine grundsätzliche Funktionsfähigkeit der Kapsel wie auch des Auswurfmechanismus gezeigt werden, aber nicht die Fähigkeit, im Flug Daten zu übertragen. Allerdings funktionierte das in REXUS verbliebene Mirrorsystem ordnungsgemäß, sodass ein Funktionieren der Messgeräte im Flug gezeigt werden konnte. Außerdem legte eine Analyse der Einschlagstelle nahe, dass die Kapsel während der letzten Flugphase durch die untere Atmosphäre stabil und korrekt ausgerichtet fiel.
Es drängte sich nun auf, auch die Kommunikation zum Iridium-Netzwerk im Flug zu prüfen. Dies ist für die anstehende CAPE Mission von besonderer Bedeutung, da die dort eingesetzte Kapsel voraussichtlich alle gesammelten Daten des Wiedereintritts während des Falls durch die untere Atmosphäre übermitteln muss. Aus diesem Grund genügt es, den Aufbau der Kommunikation über Iridium aus einer geringeren Höhe zu testen. Am Ende der Recherche stand fest, dass das neue Projekt von einem Höhenforschungsballon in Südafrika starten wird.

Ziele
Primär:
    1. Herstellung einer Kommunikation über das Iridium-Satellitennetzwerk und die
        Übertragung von Daten im Flug.
    2. Validierung der Messinstrumente an Bord im Flug
Sekundär:
    1. Prüfung eines neuen Aktivierungsmechanismus

Aufbau Kapsel
Im Wesentlichen wurde der Aufbau aus MIRKA2-RX übernommen. Insbesondere die äußere Form wurde unverändert gelassen.
Die Kapsel wird vorn durch eine Hitzeschildattrappe und hinten durch die Rückschale begrenzt.  In der Rückschale sind elektronische Kontakte zur Aktivierung beim Abwurf von dem Höhenforschungsballon eingearbeitet. Das Gewicht aus Wolfram ist durch ein Stahlgewicht ersetzt worden. Da die Außenstruktur nun aus Metall ist, ist sie schwerer und wird daher weniger dick ausgeführt. Ein Einsatz imitiert die ursprüngliche Form. Auf den Separationsmechanismus LOTUS wird bei diesem Experiment allerdings verzichtet. In der Kapsel befindet sich Mikrocontroller, welche mit einem Iridiumtranmitter und der Sensorik verbunden sind. Es können Lage, Position, Temperatur und Druck gemessen werden.
Um eine zügige und günstige Fertigung sicherzustellen wurde allerdings der Hitzeschild aus Aluminium und die Backshell aus 3D-Gedrucktem PA hergestellt. Schwerpunkt und Trägheitstensor wurden mithilfe von Stahlgewichten in eine ähnliche Form gebracht.
Das Innenleben der Kapsel erfuhr die größte Änderung. Als Ergebnis von MIRKA2-RX wurde die Hauptplatine optimiert. Zusätzlich wurde der Separationsmechanismus durch eine nicht-mechanische und damit sicherere Variante ersetzt. Insgesamt betrachtet wurde durch die Änderungen die Montage der Kapsel vereinfacht und die Fehleranfälligkeit reduziert.

Aufbau Modul

Das Modul besteht aus einer Styroporbox, welche an einem Fallschirm unter einen Wetterallon gehängt wird. Da die MIRKA2-ICV Komponenten nur eine sekundäre Nutzlast sind, gibt es weiteren Platz für die primäre Nutzlast. Die Kapsel wird in einer Haltestruktur unterhalb der Box angebracht und durch durchschmelzen von Nylonfäden abgetrennt. Die dazu benötigte Elektronik ist am unteren Ende der Box angebracht. Die Separation der Kapsel wird mit einer Kamera gefilmt.

 Missionsablauf

Die Startkampagne ist für den 17.07.2017 bis 23.07.2017 angesetzt. Der Ballonstart wird von einem Team des SpaceLabs der Universität Kapstadt um Professor Martinez und Cairin Michie organisiert (Details zu seiner Arbeit). Der Startplatz befindet sich drei Autostunden nördlich von Kapstadt in der Wüste um Personen- und Sachschäden ausschließen zu können.

Die Kapsel ist an einer Box mit Trackingequipment und Kameras montiert und wird durch einen Wetterballon in die Stratosphäre befördert. Die Ausklinkhöhe der Kapsel ist auf 30 km eingestellt, der Ballon wird bei etwa 35 km platzen. Die Kapsel wird beim ausklinken aktiviert und sammelt während des freien Falls Flugdaten und versendet diese über das Iridiumsatellitennetzwerk. Die Equipmentbox wird mit einem Fallschirm zum Boden zurückkehren. Eine Bergung der Equipmentbox und der Kapsel ist vorgesehen, solange die Landestellen zugänglich und bekannt sind.