ROBUSSTATT schreitet bei der robusten Einschätzung der Lageunsicherheit zur Müllbeseitigung weiter voran

GMV und die Universität Strathclyde sind mit ROBUSSTATT, einem laufenden Projekt der Europäischen Weltraumorganisation (ESA), das sich mit der robusten Bestimmung und Schätzung der Lageunsicherheit von Objekten im Weltraum beschäftigt, in der Halbzeit angelangt. Dabei hat diese Arbeitsgemeinschaft auf sechs Beobachtungsarten beruhende Methoden zur Bestimmung der Fluglage erforscht, entwickelt und angewandt, und testet diese nun, um die im endgültigen Prototyp anzuwendende Methodik zu ermitteln.

Für Missionen zur aktiven Müllbeseitigung (Active Debris Removal, ADR) und Wartung in der Umlaufbahn (In-Orbit Servicing,  IOS) ist die genaue Kenntnis der Rotation nicht-kooperativer Ziele ein Schlüsselfaktor. Die Bediener müssen dann auf der Grundlage unvollständiger Beobachtungen Entscheidungen treffen, wobei verschiedene Sensoren Messungen mit variablen Fehlerquoten ergeben, so dass das der Umgang mit der Unsicherheit ebenso wichtig ist wie die Lageeinschätzung selbst.

ROBUSSTATT basiert auf dem Analysetool zur Rotation in der Umlaufbahn iOTA (in-Orbit Tumbling Analysis) der ESA, mit dem die Umlaufbahn und die Fluglage fortgeführt und simulierte Messungen generiert werden können, um diese dann mit realen Beobachtungen zu vergleichen. Im Rahmen des  Vorhabens werden die Methoden zur Einschätzung der Fluglage erweitert und verbessert, damit sie je nach Beobachtungsart kohärent eingesetzt werden können.

Zu den sechs angesprochenen Beobachtungsarten gehören passive optische Lichtkurven, Hochgeschwindigkeits-Photonenzählungsdaten, hyperspektrale oder mehrfarbige Lichtkurven, inverse Radarbilder mit synthetischer Apertur (ISAR), Residuen der Lasertelemetrie und Zeitreihen des Radarquerschnitts (RCS). Die Arbeit verbindet diese Messungen mit physikalischen und geometrischen Darstellungen des Ziels aus verschiedenen Modellierungsoptionen, wobei die für konstante Zyklen zur Schätzung und Überprüfung erforderliche Rechenleistung berücksichtigt wird.

Das Hauptziel des Projekts besteht darin, Informationen aus verschiedenen Beobachtungsarten mit Hilfe eines epistemischen Gauß'schen Mischungsfilters zu verschmelzen, so dass der Prototyp einen Lageszustand liefert, der in einer kumulativen Verteilungsfunktion (CDF) erfasst wird, die auf die sie einfließenden Messungen zurückgeführt werden kann. Das Projekt entspricht auch etablierten Austauschformaten, wobei als Eingaben CCSDS-TDMs verwendet und die Ausgaben durch grafische Methoden dargestellt werden, die leicht in umfassendere Analysen und operative Toolchains integriert werden können.

In der nächsten Phase von ROBUSSTATT wird die Arbeitsgemeinschaft den Vorprototyp-Code zur besseren Wiederverwendbarkeit und Erweiterbarkeit in modulare Python-Bibliotheken übersetzen. Außerdem wird die Validierung der Methoden zur Bestimmung der Fluglage anhand realer historischer und simulierter Datensätze sowie mithilfe von iOTA vervollständigt. GMV leitet die Aktivität als Hauptauftragnehmer und ist verantwortlich für die Systemtechnik, die Umsetzung der Prototypen und die Leistungsbewertung, während die Universität Strathclyde ihren Beitrag durch spezialisierte Forschung, die Entwicklung von Methoden und Algorithmen auf der Stufe vor dem Prototyp sowie die Unterstützung bei der Verbesserung und Validierung der Messsimulation erbringt.

GMV entwickelt weltraumkritische Software und Bodensegmentsysteme für Kunden weltweit, mit Fähigkeiten in den Bereichen Space Situational Awareness (SSA), Space Surveillance and Tracking (SST) und Flugdynamik. Die Teams von GMV verknüpfen Modellierung, Schätzung und operative Technik, um Werkzeuge für sicherere und nachhaltigere Weltraumoperationen bereitzustellen.