Niklas Wolf schließt Promotion ab: "Entwicklung einer Strahlstromregelung für Radiofrequenz-Ionentriebwerke auf Basis eines experimentell ermittelten Streckenmodells"

VortragNiklas Wolfs Dissertation entstand während seiner Tätigkeit in der Arbeitsgruppe Raumfahrtelektronik der Technischen Hochschule Mittelhessen.

Seit 2012 ist der Fachbereich Elektro- und Informations-technik gemeinsam mit dem I. Physikalischen Institut der Justus-Liebig-Universität Gießen an der Entwicklung und Optimierung von Radiofrequenz-Ionentriebwerken beteiligt. In Gießen haben diese eine 50-jährige Tradition und gehen auf die Pionierarbeiten von Prof. Horst W. Löb zu Beginn der 60er Jahre zurück. In enger Zusammenarbeit mit Industriepartnern und der Europäischen Weltraumbehörde ESA werden die Antriebe heute im Weltraum getestet und teilweise bereits in kommerziellen Satelliten genutzt.

Anfang November dieses Jahres konnte Niklas Wolf seine Dissertation erfolgreich verteidigen. In der Arbeit legte er die experimentelle Analyse eines Radiofrequenz-Ionentriebwerks sowie die Auslegung einer Regelung des extrahierten Ionenstroms dar:

RIM10 Betrieb Hochkant"Für die experimentelle Analyse werden verschiedene Eingangsgrößesn des Triebwerks angeregt und die entstehenden Ein- zu Ausgangsdaten mittels Systemidentifikation in Parameter von Übertragungsfunktionen überführt. Die mathematische Beschreibung zwischen dem Ein- und Ausgangssignal in Abhängigkeit des Arbeitspunkts erlaubt die Nutzung gängiger Verfahren zur Auslegung der Regelung. So können Kriterien zur Stabilität und Sollwertfolge festgelegt wrden. Während die Systemidentifikation am Triebwerk erfolgt, wird die Reglerauslegung offline mit den generierten Daten durch Simulationen durchgeführt und anschließend am realen Aufbau verifiziert.

Während für die Systemidentifikation dynamische Prozesse benötigt werden, besteht ein weiterer Teil der Arbeit in der Analyse stationärer Arbeitspunkte. Dabei weden zum Triebwerk rückströmende Elektronen des Neutralisators detektiert und hinsichtlich der Messwertverfälschung untersucht. 

Neben der experimentellen Analyse und der Regelung des Triebwerks erfolgt in dieser Arbeit auch die Beschreibung der Testumgebung, die neben kommerziellen Geräten eigens entwickelte Messelektronik und Filter enthält. Die Anbindung sämtlicher Peripherien an ein Echtzeit-Messsystem ermöglicht dabei die automatisierte Aufnahme von Daten"