Optimierung der Wechselwirkung von Wiedereintrittsbahnen mit einer dynamischen Umleitung globaler Flugbewegungen

• Antragsteller: Dr.-Ing. Thomas Feuerle; Dr.-Ing. Carsten Wiedemann, seit 1/2021
• Fachliche Zuordnung: Verkehrs- und Transportsysteme, Intelligenter und automatisierter Verkehr
• Förderung: Förderung seit 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 441090785

Ziel des Projektes ist es, eine Integration von Raumfahrzeugen, die routinemäßig zum Passagier-Transport genutzt werden, in ein zukünftiges Luftverkehrssystem zu untersuchen. Durch die Entwicklung von neuartigen Raumfähren ist zu erwarten, dass der Verkehr sowohl in erdnahe wie auch in fernere Orbits sowohl für Transportmissionen (Satellitentransport) als auch für bemannten Missionen (Raumflüge mit Passagieren) steigen wird. Darüber hinaus sind Vorhaben anvisiert, mit hyperschallschnellen Luftfahrzeugensogenannte interkontinentale Suborbital-Flüge für einen schnellen weltweiten Personentransport durchzuführen. Diese erdnahen und – fernen Missionen müssen in das bestehende bzw. zukünftige Luftverkehrssytem integriert werden. Dazu wurden bereits konzeptionelle Überlegungen angestellt. Es ist jedoch noch weitestgehend unklar, wie sich z.B. die Wiedereintrittstrajektorien auf den Flugverkehr auswirken werden. So sollen im Rahmen des Projektes verschiedene Randbedingungen und Unschärfen untersucht werden, die auf die Trajektorie des Wiedereintrittskörpers einen wesentlichen Einfluss haben werden. Ebenso haben Ausweichmanöver vor Weltraum-Müll (sog. space debris) einen Einfluss auf die zu erreichenden Wiedereintrittspunkte, die zum Teil mit sehr kurzem Zeithorizont berücksichtigt werden müssen.Abgeleitet von diesen Trajektorien können im Anschluss Bereiche festgelegt werden, die für den Luftverkehr temporär geschlossen werden müssen, um Kollisionen zwischen Luft- und Raumfahrzeugen zu vermeiden. Es werden dynamische Trajektorienplanungs-Algorithmen mit unterschiedlichen Zeithorizonten untersucht, die die deutlich unterschiedlichen Performance-Charakteristika der beteiligten Fahrzeuge miteinander verbinden und entsprechende Ausweichtrajektorien bestimmen können. Dabei wird unter anderem der Bereich der unbemannten Luftfahrzeuge (sogenannte Drohnen)intensive betrachtet, da auch dort Vehikel unterschiedlichster Performance miteinander agieren und deren Trajektorien abgestimmt werden müssen. Die entwickelten Algorithmen und gewonnenen Erkenntnisse aus der Optimierung von Raumfähren- und Luftfahrzeugtrajektorien fließen in eine Simulationsumgebung ein, mit deren Hilfe eine Bestimmung von Unsicherheiten beim Wiedereintritt und daraus die Trajektorienplanung von beteiligten Luft- und Raumfahrzeugen durchgeführt werden kann.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Privatdozent Dr.-Ing. Ulf Bestmann
• Ehemaliger Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Enrico Stoll, bis 1/2021