NASA GRACE Follow-on
Stromversorgung für die GRACE-FO-Mission (Gravity Recovery and Climate Experiment Follow-On)
Der NASA Group Achievement Award ging an das deutsche Team von GRACE-FO – für dessen Engagement und Exzellenz bei der Entwicklung und erfolgreichen Integration des Laser Ranging Interferometer-Instruments (LRI) für die GRACE Follow-On-Mission.
Zur Mission – im Orbit seit 2018
Die GRACE-FO-Mission (Gravity Recovery And Climate Experiment – Follow-On) ist eine Kooperation zwischen NASA, dem Deutschen GeoForschungsZentrum (GFZ), Airbus DS, STI SpaceTech und dem DLR.
Der erfolgreiche Start in den Erdorbit erfolgte am 22. Mai 2018. Bereits nach drei Monaten konnten erste Beobachtungsdaten empfangen werden.
GRACE-FO verwendet dieselben Raumsonden und Messinstrumente wie die ursprüngliche GRACE-Mission, ergänzt diese jedoch durch ein neuartiges Laserinterferometer mit Nanometer-Genauigkeit, zusätzlich zur bewährten Mikrowellenmessung mit Mikrometer-Genauigkeit.
Dieses System verbessert die Empfindlichkeit zur Messung der Abstandsdifferenz zwischen den beiden Satelliten um den Faktor 200 im Vergleich zur ursprünglichen GRACE-Mission.
Das Laser Ranging Interferometer (LRI) wertet das Heterodynsignal zweier Infrarot-Einzelfrequenzlaser (1064,547 ± 0,057 nm im Vakuum) mit einem Frequenzversatz im MHz-Bereich aus.
Das optische System auf beiden Satelliten ist identisch aufgebaut und besteht aus: einem Laser,
einer Triple Mirror Assembly (TMA) sowie einem Optical Bench Subsystem (OBS).
Das OBS wiederum besteht aus der Optical Bench Assembly (OBA) und der externen Optical Bench Electronics (OBE)-Box.
APCON war Teil des deutschen Teams und hat sowohl die Hauptstromversorgung als auch den Mirror Drive Amplifier für die OBE (Optical Bench Electronics) entwickelt und produziert. Die OBE ist ein wesentlicher Bestandteil des Laser Range Instruments (LRI).
Funktionen
Die APCON Stromversorgung und der Mirror Drive Amplifier basieren auf einem diskreten Design und beinhalten:
- Eingangsfilter und Einschaltstrombegrenzer mit Verriegelung
- Eingangsspannungsbegrenzer (Überspannungsschutz)
- Primärer Unter-/Überspannungsschutz
- PWM-Vorregler und Push/Pull-Leistungsstufe inklusive Transformator
- Gleichrichter und Ausgangsfilter sowie sekundäre Serienregler
- ACM Buck (Average Current Mode) Wandler
- Monitoring (Power-Fail-Schaltungen der Sekundärspannungen)
- Monitoring (Messung des Ausgangsspulenstroms über Operationsverstärker)
- Die Stromversorgung stellt 14 galvanisch getrennte sekundäre Ausgangsspannungen aus einer variierenden Eingangsspannung bereit.
- (+/-) Spannungs-Analog-Frontend
- (+/-) PID-Regelung (OP-Verstärker)
- (+/-) Spannung für PIS/SM Leistungsstufe
- (+/-) Spannungs-PSS (Position Sensing System)
- (+/-) Spannungs-Analog-Backend
- (+/-) Sekundärregelung galvanisch getrennt (transformatorgekoppelt)
