Die 288 Quadratmeter große Weltraum-Explorationshalle ermöglicht es, Weltraumroboter unter realistischen Bedingungen zu testen. Systeme wie der an steilen Hängen kletternde Roboter SpaceClimber erproben ihre Fähigkeiten in der neun Meter breiten Kraterlandschaft, die sich in der Halle befindet. Die Beschaffenheit der Landschaft wurde der eines Kraters am Südpol des Mondes nachgebaut. Die Oberfläche ist variabel: Steinsegmente lassen sich austauschen, damit Testläufe auf verschiedenen Untergründen gemacht werden können. Eine 18 Quadratmeter große Rampe auf einem vier Meter hohen Plateau am Kopfe der Kraterlandschaft ist in ihrem Steigungsgrad verstellbar. So lässt sich die Beweglichkeit der Roboter auf horizontalem Boden und an Abhängen testen. Die schwarze, nicht-reflektierende Beschichtung der Halleninnenwände sorgt für mondähnliche Lichtverhältnisse. Bereits jetzt proben Forscher hier für eine künftige Mission zum Mond.

Mit einer Höhe von zehn Metern bietet die Weltraum-Explorationshalle ausreichend Platz, um Flugsysteme sowie Interaktionen zwischen Satelliten und Robotern zu erproben: Im Projekt INVERITAS simulieren DFKI-Forscher das Einfangen von nicht mehr kontrollierbaren Satelliten durch einen so genannten Servicing-Satelliten. Dieser besteht aus einem Roboterarm, der an einen beweglichen Kabelroboter montiert ist. Von insgesamt acht Seilen gestützt, bewegt sich das System durch die Luft. Währenddessen nimmt es Kontakt zu einem Industrieroboterarm am Hallenboden auf, der die Bewegungen des einzufangenden Satellitens nachahmt.

Bau und Ausstattung der Weltraum-Explorationshalle kosteten rund 600.000 Euro, die der DFKI-Gesellschafter Astrium GmbH, die WFB Wirtschaftsförderung Bremen GmbH und das DFKI zu gleichen Teilen tragen.

Im Folgenden finden Sie Informationen zu den technischen Anlagen

• Langstreckenbewegungssimulationsystem
  • Kabelroboter 
  • KUKA-Roboterarm
  • VICON-Tracking-System
  • Leitstand 
• Kraterlandschaft
  • mobil verstellbare Ebenen
  • Scheinwerfersystem
  • Leitstand

Die Weltraumexplorationshalle kann zur HIL-Simulation z.B. von Docking-, Capture- und Landemanövern im Weltraum eingesetzt werden. Die in einer Simulation bewegten Raumfahrzeuge, z.B. autonom andockende Satelliten oder lunare Lander, können als reale Hardware in der Halle exakt synchron mit der Software-Simulation bewegt werden, so dass echte Sensoren als HIL eingesetzt und ihre Messdaten in der Simulation verwendet werden können.

Das Langstreckenbewegungssimulationsystem (LBSS) wird direkt mit einem neu entwickelten modularen Software-Simulator und einer 3D Visualisierung gekoppelt. Es ist möglich, verschiedene Arten der Bewegungssimulation und Steuerung von bis zu zwei Raumfahrzeugen zu implementieren und zu evaluieren. Die im Software-Simulator gewonnenen Erkenntnisse können dann schrittweise auf das physisch existente LBSS übertragen werden. So wird sichergestellt, dass Software und Hardware die gleichen Ergebnisse liefern.

Die physischen Technologiedemonstratoren für die bis zu zwei Raumfahrzeuge werden durch einen Sechs-Achsen-Roboter und durch ein seilgeführtes 3D-Bewegungsystem (Kabelroboter) zum LBSS zusammengeführt. Zur genauen Positionsbestimmung verfügt das LBSS zusätzlich über ein visuelles Tracking-System, über das die aktuelle Position des Kabelroboters bestimmt werden kann. Bei der Übertragung der Simulationsergebnisse auf das LBSS werden die insgesamt 12 Freiheitsgrade der realen Raumfahrzeuge auf die eingeschränkten insgesamt 9 Freiheitsgrade des Roboters und des seilgeführten Bewegungssystems umgesetzt. Das LBSS selbst wird in einer Umgebung aufgebaut, in der eine komplette Kontrolle der Lichtverhältnisse möglich ist, durch schwarz gestrichene Wände und ein modulares rekonfigurierbares Scheinwerfersystem. Insgesamt können so viele physikalische Parameter einer Weltraummission simuliert, evaluiert und demonstriert werden.

Da die Lichtverhältnisse in der Halle die Dunkelheit des Weltraums simulieren sollen, kann das Geschehen in der Halle nicht nur direkt sondern zusätzlich auch durch 9 hochempfindliche Überwachungskameras in der Halle verfolgt werden.

Das Betrachten der Bilder dieser Überwachungskameras sowie die Steuerung des LBSS sind vom Leitstand aus möglich, der sich in der südöstlichen Ecke der Halle in einer Höhe von 7m befindet. Durch Fenster im Leitstand kann das Geschehen in der Halle auch direkt betrachtet werden, soweit die eingestellte Beleuchtungssituation dies zulässt. Hier läuft auch die Software-Simulation, die in verschiedenen Stufen in die Hardware-Simulation überführt werden kann. Zusätzlich gibt es noch einen zweiten Leitstand auf mittlerer Ebene.

Für eine höhere Wiederholbarkeit und definierte Experimentbedingungen existiert auf dem oberen Kraterplateau eine variable Rampe, die Steigungen von 0° bis 45° in 5° Schritten wahlweise in Längs- oder Querrichtung bietet. In das 3m x 6m Bett der Rampe können variable 1m2 Bodenplatten für unterschiedliche Untergründe eingebracht werden. Zusätzlich besteht die Möglichkeit, die Rampe mit losen Sedimenten zu befüllen. Am DFKI stehen derzeit drei Substrate mit unterschiedlichen Korngrößen zur Verfügu