Spacecraft Attitude Mechanics and Control

Worum geht's

Du lernst, wie die Rotationsbewegung eines Raumfahrzeugs als starrer Körper beschrieben, analysiert und gesteuert wird. Am Ende kannst du kinematische und dynamische Grundgleichungen anwenden, gängige Drehparameter und Winkelgeschwindigkeit verwenden sowie Konzepte zur Antriebs- und Regelungsauslegung für Lageregelungsaufgaben bewerten.

Was du danach kannst

• Mathematische und physikalische Prinzipien auf Lageregelungsprobleme anwenden
• Rotationskinematik analysieren und mit verschiedenen Lagerepräsentationen arbeiten
• Winkelgeschwindigkeit definieren und rotatorische Differentialkinematik anwenden
• Eulersche Drehgleichungen herleiten und für starren Körper lösen
• exakte Lösungen für spontane Rotation (triaxial, achsensymmetrisch) analysieren
• Arten von Lageregelantrieben, insbesondere Momentum-Exchange-Geräte, bewerten
• Lageregelungsprobleme kontrolltheoretisch und algorithmisch formulieren
• lineare und nichtlineare Stabilisierung entwerfen und bewerten
• optimale Umlenkmanöver (z. B. zeitminimal) formulieren
• Umwelteinflüsse (Schwerkraftgradient, Aerotorque, Strahldruck, Magnettorque) klassifizieren

Aus was das Modul besteht

• VorlesungVermittlung der theoretischen, analytischen und algorithmischen Grundlagen zur Rotationsbewegung und Lageregelung
• ÜbungenWiederholung, Diskussion und Lösung analytischer sowie numerischer Aufgaben; praktische Beispiele und Nutzung von Open-Source-Software für Missionsvisualisierung

Lehrmethode

• Präsentationen und TafelentwicklungErklären und Herleiten theoretischer Inhalte sowie schrittweise Entwicklung von Lösungen
• DiskussionenKlärung von Verständnisfragen und Vertiefung der Konzepte
• Analytische und numerische ÜbungsaufgabenAnwenden und Üben der Methoden; Förderung eigenständiger Problemlösung
• Einsatz von Open-Source-MissionssoftwareVisualisierung von Bahnen und Groundtracks; praktische Anwendung rechnergestützter Werkzeuge
• MoodleBereitstellung von Materialien, Übungen und Einreichungsmöglichkeiten