Was ist FARGO
Mit unserem neuen Ferrofluid-Projekt FARGO (Ferrofluid Application Research Goes Orbital) konnten wir uns erfolgreich beim Überflieger2-Auswahlworkshop des DLR durchsetzen. Als eines von 4 Projekten ist es uns somit nun möglich, voraussichtlich Ende 2022 bzw. Anfang 2023 FARGO auf der ISS zu betrieben. Das Experiment ist in 3 Unterexperimente gegliedert: zwei verschiedene Schalter, ein elektrischer und ein thermaler Schalter, sowie einem Lageregelungskonzept. Ferrofluide sind Flüssigkeiten, die aus einer Trägerflüssigkeit, in den meisten Fällen einem Öl, und darin suspendierten und beschichteten magnetischen Partikeln, besteht. Die Forschung mit Ferrofluiden besitzt bei Ksat bereits eine mehrjährige Tradition. Mit unserem Experiment PAPELL (Pump Application using Pulsed Electromagnets for Liquid reLocation) konnten wir uns bereits im Überflieger 1 -Wettbewerb durchsetzen, und somit im Jahr 2018 die Grundlage einer Pumpentechnologie mittels Ferrofluid auf der ISS demonstrieren. Um die Effekte und Anwendungen in realistischen Weltraumbedingungen untersuchen zu können werden die Ferrofluidanwendungen im Rahmen des KSat-Projektes für die ISS-Mission weiterentwickelt. Hierfür hat sich ein Team aus 21 Mitgliedern gegründet, die von 2 IRS Doktoranden unterstützt werden.
Fly Your Name to Space [on FARGO]
Wir ermöglichen DIR mit uns auf die ISS zu fliegen.
Motivation und Wissenswertes über unser Projekt
Vision
Ferrofluide bieten die Möglichkeit, Systeme mit möglichst wenigen beweglichen Teilen zu realisieren. Bewegliche Teile sind im Allgemeinen anfällig für Verschleiß und leiden dementsprechend oftmals unter einer hohen Abnutzung. Um dies zu Vermeiden, kann Ferrofluid mittels Magneten aktuiert werden, um so beispielsweise einen Pumpvorgang zu ermöglichen. Besonders in Raumfahrtanwendungen bietet sich hier daher ein großes Potenzial, da das Austauschen von Komponenten hier kaum bis gar nicht möglich ist.
Vielfältig
Bei FARGO ist nicht nur unsere Experimentenauslegung vielfältig: mit über 21 Studierenden aus 7 Studiengängen sind wir ein facettenreiches Team, dass sich in 4 Subsysteme untergliedert (+ PR): Electronics, Mechanics, Software und Science.
Außergewöhnlich
In allen unseren Experimenten verwenden wir Ferrofluide. Diese außergewöhnlichen Fluide bestehen aus einer Trägerflüssigkeit, wie beispielsweise Öl, Wasser oder, wie wir es auch verwenden, flüssiges Metall, mit zugesetzten feinen Eisenpartikeln. Hierdurch lassen sich die Ferrofluide mit Magneten bewegen – dies bietet verschiedenste Anwendungsmöglichkeiten.
Experimente
Bei FARGO möchten wir 3 verschiedene Ferrofluid-Anwendungen entwickeln und testen. Dies beinhaltet ein experimentelles Lageregelungssystem, sowie ein elektrischer und ein thermaler Schalter. Das Team arbeitet zielstrebig an der Ausarbeitung, sodass die alles fertig ist wenn die Experimente auf der ISS unter Mirkogravitation untersucht werden kann.
Experimente
Thermaler – Schalter
Die rauen Bedingungen des Weltraums sind durch extreme Temperaturunterschiede gekennzeichnet. Während sich auf der der Sonne zugewandten Seite extreme Hitze auf Satellitenoberflächen entwickeln können, ist es auf der Schattenseite genau umgekehrt. Der daraus resultierende, zeitlich, örtlich und in der Richtung unregelmäßige Wärmefluss führt zu Temperaturspitzen und -gradienten, die die Leistung, Funktionsfähigkeit und Zuverlässigkeit des Systems beeinträchtigen können, da diese Belastungen berücksichtigt werden müssen. Durch den von uns entwickelte thermale Schalter sollen diese Wärmelasten aktiv durch Ferrofluidmanipulation geschalten werden.
Elektrischer – Schalter
Gerade in Weltraumanwendungen sind mechanische Teile aufgrund ihrer Anfälligkeit für Verschleiß problematisch. Eine Reparatur oder ein Austausch ist nur unter erschwerten Bedingungen möglich und zumeist mit sehr hohen Kosten verbunden. Die Entwicklung eines elektrischen Schalters ohne mechanisch bewegliche Teile, der im Vergleich zu Transistoren höhere Lasten schalten kann, könnte ein wichtiger Entwicklungsschritt für Langzeitmissionen darstellen. Der von uns entwickelte elektrische Schalter soll hierfür auf der ISS mit verschiedenen Lasten getestet und für diese Umgebung verifiziert werden
ACS BLDC
Die Ideen hinter der Entwicklung einer neuartigen Lageregelungskomponente ist, den Einsatz von verschleißintensiven Teilen zu reduzieren. Der Lageregelungskomponente (Drallrad) ist die Funktionsweise eines BLDC-Motors (brushless directed current motor) zugrunde gelegt. Der Aufbau des mit Spulen bestückten Stators wird übernommen, aber den Rotor bildet ein heterogenes System aus Ferrofluid und Sekundärflüssigkeit. Ziel ist es durch gezieltes Ansteuern der Spulen eine gleichförmige Bewegung des Ferrofluids zu erzeugen. Das Ferrofluid überträgt den Drehimpuls auf das Sekundärfluid, welches diesen speichert (Trägheit).
Subsysteme
Science
Das Science-Team befasst sich mit der Planung und Gestaltung der eigentlichen Experimente für FARGO. Dabei liegt die Hauptaufgabe von Science darin ein fundiertes theoretisches und praktisches Verständnis für die einzelnen Experimente zu entwickeln und Wege finden, diese unter Betrachtung der Vorgaben des Überflieger 2 Programm, testen zu können. Für den Aufbau und das Design der Experimente werden wir dafür von allen anderen Subsystemen unterstützt.
Mechanics
Die Mechanics-Gruppe hat in wesentlichen zwei Aufgaben: Zum einen die Unterstützung des wissenschaftlichen Teams beim Bau und Test der Experimente am Boden, zum anderen die Entwicklung, Herstellung und Integration der Experimente für das FARGO-Experimenten-Modul. Außerdem ist die Gruppe für Simulationen sowohl mechanischer als auch thermischer Natur zuständig, um die Konstruktion zu verfeinern und zu prüfen.
Elektronik
Das Elektronik-Team befasst sich mit dem elektronischen Design der Experimente und des Gesamtsystems. Hierzu zählt die Auswahl passender Komponenten sowie die Entwicklung und Simulation aller benötigten Schaltungen. Außerdem ist die Gruppe verantwortlich für die Fertigung der Platinen und anschließende Funktionstests aller elektronischen Systemkomponenten.
Software
Vom Software-Team wird sowohl der Hauptcomputer als auch die einzelnen Experimentcomputer programmiert. Dies erfolgt in enger Kooperation mit den Elektronik und Science Teams, da Science die zu sammelnden Daten aussucht und Elektronik die Sensoren mit denen diese Daten gesammelt werden sollen. Die Software im Hauptcomputer übernimmt hierbei die Kommunikation mit der Rakete und die Ansteuerung der Experimentcomputer. Die Software auf den Experimentcomputern ist für das Ansteuern von Aktoren, Auslesen von Sensoren und Speichern der Daten des jeweiligen Experiments zuständig.
Timeline
Erreicht
Ausstehend
Aktuell
Zukunft
Einreichung Proposal [15.10.21]
PDR [22.02.22]
PDR [22.07.22]
FRR [02.12.22]
Delta FRR [ca. 03.02.23]
Flight [11.03.23]
News
Überflieger 2 Programm
Der Wettbewerb “Überflieger”, ausgeschrieben vom DLR, bietet Studierenden die Möglichkeit, ein eigenes Experiment zu entwerfen und auf der ISS zu betreiben. In der ersten “Überflieger”-Challenge hat sich KSat bereits mit einem Konzept durchgesetzt und konnte somit ihr Experiment “PAPELL” erfolgreich auf der ISS testen. Mit den gewonnenen Daten und Ergebnissen ist es dem Team FARGO nun möglich gewesen, weitere Experimente zu entwickeln und vielversprechende Prototypen zu designen. Mit diesen hat sich das Team bei der “Überflieger2”-Challenge beworben. Aus allen Bewerbungen werden dann die besten Vorschläge von Experten ausgewählt, um auf einem Auswahlworkshop im DLR Raumfahrtmanagement in Bonn ihre Experimentideen zu präsentieren. Zusätzlich besteht für die Teams die Möglichkeit nach der Fertigstellung den Raketenstart des eigenen Experiments vor Ort mitzuverfolgen. Mit der diesjährigen Bewerbungen hoffen wir, diese dann schon im nächsten Jahr auf eine Reise zur ISS schicken zu können.
Freunde, Förderer und Sponsoren
