University, Diss., 2002--Stuttgart.

Zugl.: Heidelberg, Univ., Diss., 2004

Stuttgart, Univ., Diss., 2007.

Zugl.: Heidelberg, Univ., Diss., 2004 u.d.T.: Edinger, Stephan: Interplanetarische Reisen in der französischen Literatur des 19. Jahrhunderts

Diss. Phil.-Hist. Univ. Basel, 2007. - Ref.: Christian Simon ; Korref.: Josef Mooser. / Zugl.: Diss. Phil.-Hist. Univ. Basel, 2007. - Christian Simon, Josef Mooser. Bibliography: p. 379-394. Index.

A technical project alongside the University courses can deepen the understanding and increase the motivation for the subject of choice. As a student, there is often a hurdle to start such a project because of a lack of inspiration. And even after overcoming this, the costs associated with such a project may put students off. With my project I show how a 3rd semester Mechanical Engineering student can design and manufacture a rocket engine with all testing components on a student budget. Cost structure and resource planning are explained in detail. I launched the project in December 2020 and in September 2021 it was presented at the StuFoExpo21. A general curiosity for the topic and a basic understanding of mechanical engineering was sufficient for starting the project. Importantly, I gained the most valuable knowledge during the implementation of the project, through active failure-iteration and reading specialised literature. The project is focussed on the design and manufacturing of a rocket engine and its testing components. A special feature is the cooling jacket of the combustion chamber. It has been 3D printed in the SLUB Makerspace, a facility at TU Dresden. Further work packages of the project were the programming of sensors and control systems, first open-air combustion tests of the injector head, safety checks and a Risk & Safety analysis. The first testing and other preliminary work were performed in collaboration with fellow students. During the entire design and manufacturing process I was in continuous exchange with the research group “Space Transportation” of the Institute of Aerospace Engineering at TU Dresden. Special thanks go to Dipl.-Ing. Jan Sieder-Katzmann and Dipl.-Ing. Maximilian Buchholz for their help during this process. For 2022 I plan a test campaign of the rocket engine to collect sensor data and to perform engine thrust measurements. / Ein selbständiges, fachbezogenes Projekt neben dem eigentlichen Studium kann die Kenntnisse vertiefen und die Motivation für das Studienfach fördern. Oft jedoch fehlt Studenten die Inspiration für ein solches Projekt. Und selbst wenn diese Hürde genommen ist, schrecken die Kosten davon ab zu beginnen. Am Beispiel meines Projektes im Bereich Luft- und Raumfahrt zeige ich, wie man als Maschinenbaustudent im 3. Semester einen Raketenantrieb und alle Testkomponenten mit einem Studentenbudget entwerfen und herstellen kann. Kostenstruktur und Ressourcenplanung werden im Detail erläutert. Das Projekt startete ich im Dezember 2020. Im September 2021 wurde es auf der StuFoExpo21 vorgestellt. Für den Beginn reichten Neugier und ein Grundlagenverständnis im Maschinenbau aus. Die meisten und wichtigsten Wissensbausteine erlernte ich während des Projektes durch aktive Fehleriteration und aus der Fachliteratur. Das Projekt umfasst das Design und die Fertigung eines Raketenantriebs und der dazugehörigen Testkomponenten. Eine Besonderheit, die Kühlkammer-Ummantelung des Triebwerks, wurde unter Nutzung der Ressourcen an der TU Dresden, SLUB, mit einem 3D-Drucker hergestellt. Weitere wichtige Schritte waren die Programmierung der Sensorik und der Steuerungseinheiten für den Test, ein erster offener Injektor Test mit Treibstoffverbrennung, Sicherheitstests und eine „Risk & Safety Analysis“. Tests und Vorbereitungsarbeiten erfolgten in Zusammenarbeit mit Kommilitonen - der gesamte Entwicklungsprozess fand in ständigem Austausch mit der Forschungsgruppe „Raumtransportsysteme“ des Instituts für Luft- und Raumfahrt in Dresden statt. Besonderer Dank gilt Dipl.-Ing. Jan Sieder-Katzmann und Dipl.-Ing. Maximilian Buchholz für ihre wertvollen Hinweise. Für 2022 ist eine Testkampagne des Raketentriebwerks geplant, um Sensorwerte aufzuzeichnen und den Schub des Triebwerks zu messen.

Wireless communication networks already comprise an integral part of both the private and industrial sectors and are successfully replacing existing wired networks. They enable the development of novel applications and offer greater flexibility and efficiency. Although some efforts are already underway in the aerospace sector to deploy wireless communication networks on board spacecraft, none of these projects have yet succeeded in replacing the hard-wired state-of-the-art architecture for intra-spacecraft communication. The advantages are evident as the reduction of the wiring harness saves time, mass, and costs, and makes the whole integration process more flexible. It also allows for easier scaling when interconnecting different systems. This dissertation deals with the design and implementation of a wireless network architecture to enhance intra-spacecraft communications by breaking with the state-of-the-art standards that have existed in the space industry for decades. The potential and benefits of this novel wireless network architecture are evaluated, an innovative design using ultra-wideband technology is presented. It is combined with a Medium Access Control (MAC) layer tailored for low-latency and deterministic networks supporting even mission-critical applications. As demonstrated by the Wireless Compose experiment on the International Space Station (ISS), this technology is not limited to communications but also enables novel positioning applications. To adress the technological challenges, extensive studies have been carried out on electromagnetic compatibility, space radiation, and data robustness. The architecture was evaluated from various perspectives and successfully demonstrated in space. Overall, this research highlights how a wireless network can improve and potentially replace existing state-of-the-art communication systems on board spacecraft in future missions. And it will help to adapt and ultimately accelerate the implementation of wireless networks in space systems. / Drahtlose Kommunikationsnetzwerke sind sowohl im privaten als auch im industriellen Bereich bereits ein fester Bestandteil und ersetzen erfolgreich bestehende drahtgebundene Netzwerke. Sie ermöglichen die Entwicklung neuer Anwendungen und bieten mehr Flexibilität und Effizienz. Obwohl in der Raumfahrt bereits einige Anstrengungen unternommen wurden, um drahtlose Kommunikationsnetzwerke an Bord von Raumfahrzeugen einzusetzen, ist es bisher noch keinem dieser Projekte gelungen, die moderne drahtgebundene Architektur für die Kommunikation innerhalb von Raumfahrzeugen zu ersetzen. Die Vorteile liegen auf der Hand: Die Reduzierung des Kabelbaums spart Zeit, Masse und Kosten und macht den gesamten Integrationsprozess flexibler. Außerdem ist eine einfachere Skalierung möglich, wenn verschiedene Systeme miteinander verbunden werden. Diese Dissertation befasst sich mit dem Entwurf und der Implementierung einer drahtlosen Netzwerkarchitektur zur Verbesserung der Kommunikation innerhalb von Raumfahrzeugen, indem mit den seit Jahrzehnten in der Raumfahrtindustrie bestehenden Standards gebrochen wird. Das Potential und die Vorteile dieser neuartigen drahtlosen Netzwerkarchitektur werden bewertet und ein innovatives Design mit Ultrabreitbandtechnologie wird vorgestellt. Es wird mit einer Medium Access Control (MAC) Schicht kombiniert, die für Netzwerke mit niedriger Latenz und Determinismus ausgelegt ist und sogar missionskritische Anwendungen unterstützt. Wie das Wireless Compose-Experiment auf der Internationalen Raumstation ISS gezeigt hat, ist diese Technologie nicht auf Kommunikation beschränkt, sondern ermöglicht auch neuartige Positionierungsanwendung. Um die technologischen Herausforderungen zu meistern, wurden umfangreiche Studien zur elektromagnetischen Verträglichkeit, Weltraumstrahlung und Robustheit der Daten durchgeführt. Die Architektur wurde aus verschiedenen Blickwinkeln bewertet und erfolgreich im Weltraum demonstriert. Insgesamt zeigt diese Forschung, wie ein drahtloses Netzwerk die bestehenden hochmodernen Kommunikationssysteme an Bord von Raumfahrzeugen bei zukünftigen Missionen verbessern und möglicherweise ersetzen kann. Darüber hinaus wird sie dazu beitragen, die Implementierung von drahtlosen Netzwerken in Raumfahrtsystemen an die jeweiligen Gegebenheiten anzupassen und damit letztlich die Integration dieser Systeme zu beschleunigen.

Das Anwendungsfeld der Luft- und Raumfahrtindustrie kennzeichnet sich durch eine konstante Nachfrage nach Materialien mit einer hohen spezifischen Festigkeit. Die metastabile Beta-Titanlegierung Ti-5553 ist ein aussichtsreicher Werkstoffkandidat, um der Forderung nach geringer Dichte bei gleichzeitig hoher Festigkeit gerecht zu werden. Bereits jetzt findet er Anwendung in strukturell-belasteten Bereichen. Der Herstellungsprozess für die dafür verwendeten Bauteile ist charakterisiert durch einen oftmals materialintensiven Zerspanungsprozess zur Erzeugung der gewünschten Geometrie und eine mehrstufige und zeitintensive Wärmebehandlung zur Einstellung des gewünschten Gefüges sowie den damit verbundenen Eigenschaften. Durch den Einsatz des selektiven Laserschmelzens (SLM) als Vertreter der additiven Fertigungsverfahren sollen diese zwei Problemstellungen adressiert werden. Einerseits wäre es möglich, durch den schichtweisen Aufbau der Bauteile, komplexe Geometrien endkonturnah zu fertigen und damit den Zerspanungsprozess zu minimieren. Andererseits können durch die im SLM-Prozess auftretenden hohen Erstarrungsraten metastabile Gefügezustände geschaffen werden. Daher besteht großes Interesse daran, die Verknüpfung von Prozessbedingungen und dem entstehenden Gefüge zu untersuchen und zu verstehen. Das Prozessieren und Optimieren der Legierung Ti-5553 auf das Verfahren des selektiven Laserschmelzens stellen den Ausgangspunkt dieser Arbeit dar. Durch die anschließende Variation der Belichtungsstrategie beziehungsweise der Anwendung einer Substratheizung konnten Korngröße sowie Textur respektive Phasenbildung im Gefüge beeinflusst werden. Somit war es möglich das Potenzial des selektiven Laserschmelzens aufzuzeigen, indem durch Prozessparameter Bauteileigenschaften während des Herstellungsprozesses aktiv beeinflusst werden. Die Analyse der hergestellten Proben umfasste eine tief greifende Gefügeanalyse sowie die Untersuchung der mechanischen Eigenschaften.