Telemetrie

Die Telemetrie ist das Herzstück unserer Kommunikation und für den bidirektionalen Datenaustausch vor, während und nach dem Flug zuständig. Die Bodenstation mit der selbst entwickelten Benutzeroberfläche ist hierbei die Schnittstelle zwischen unserem Team am Boden und der Rakete. Sie ermöglicht das Senden von Radiocommands, beispielsweise zum Arming der Rakete, ebenso wie das Empfangen von Datenpaketen von der Rakete. Unsere Datenpakete enthalten codierte Informationen über den Raketenstatus, die Position der Rakete, sowie weitere Sensordaten. Mit diesen Daten können wir den Flugverlauf vom Boden aus nachverfolgen, Probleme frühzeitig erkennen, die Rakete nach der Landung lokalisieren und den Flug auch später noch analysieren, falls unsere Speichermedien an Bord versagen.

All unsere Daten werden über leistungsstarke Radiotransceiver in den 169- und 869-MHz-SRD-Bändern übertragen. Das System ist ausgelegt für eine Datenrate von 1.2 kbps bei einer Reichweite von knapp 20 km, um auch für unsere ambitionierten Projekte geeignet zu sein. Die Entwicklung und Herstellung der Antennen übernehmen wir selbst: An Bord der Rakete befindet sich eine QFH-Antenne mit omnidirektionaler Abstrahlcharakteristik, während die Bodenstation über eine Helixantenne mit einer starken Richtwirkung verfügt. Die Antennenauslegung wird über eigens durchgeführte FDTD-Simulationen verifiziert.

Wir teilen den gesamten Entwicklungsfortschritt unter einer Open-Source-Lizenz auf GitHub: github.com/Spaceflight-Rocketry-Giessen-e-V/Telemetry

Landesysteme / Staging

EAGLE („Electronic Actuation & Guidance for Landing and Elevation“) überwacht den gesamten Flug, vom Start bis zur Landung. Es ist verantwortlich für die Stufentrennung und das Auswerfen der Fallschirme im Apogäum. Außerdem beinhaltet es ein aktives System zur Steuerung der Flughöhe unter Verwendung von Airbrakes. Hierbei wird der Flug permanent überwacht, die erreichbare Flughöhe und aktuelle Geschwindigkeit mittels eines Kalman-Filters berechnet und die Flughöhe durch Anpassung des Luftwiderstands reguliert. Dies ermöglicht eine präzise Steuerung, um die vorgegebene Flughöhe möglichst genau zu erreichen.

Für EAGLE entwickeln wir eine einheitliche Softwarebibliothek, um die Verwendung möglichst einfach und zuverlässig zu gestalten. Zudem können zukünftige Anpassungen einfacher integriert werden.

Sensorik

Unsere Sensoren sammeln eine Vielzahl von Umgebungsdaten, darunter Temperatur, Druck, Lage und Position der Rakete. Außerdem werden mechanische Belastungen und Vibrationen gemessen. Die gewonnenen Daten werden auf unseren Sensorikplatinen gespeichert und an das Telemetriesystem weitergeleitet, welches die wichtigsten Daten an die Bodenstation überträgt. Durch die präzise Erfassung der Daten können wir den Flugverlauf in Echtzeit und auch später genau analysieren und mögliche Verbesserungen und Probleme erkennen.

Energieversorgung

Die Energieversorgung versorgt die anderen Subsysteme mit verschiedenen Spannungsniveaus. Hierbei legen wir viel Wert auf die Stabilität während des normalen Betriebs sowie der Möglichkeit, höhere Ströme unter Lastbedingungen bereitzustellen. Zudem müssen hohe Stromspitzen für die Zündung des Antriebs, des Stagingvorgangs sowie der Auslösung der Fallschirme toleriert werden. Aufgrund hoher Anforderungen unseres Telemetriesystems in Bezug auf elektromagnetische Störungen verwenden wir lineare Spannungsregler trotz ihres unterlegenen Wirkungsgrades. Um eine Beschädigung der Bauteile zu vermeiden, muss die entstehende Hitze effizient abgeleitet werden. In Zukunft soll die Energieversorgung nahtlos zwischen einer kabelgebundenen Versorgung und der eigenen LiFePO4-Batterie umschalten, um lange Wartezeiten auf dem Launchpad zu ermöglichen. Die Batteriespannung wird kontinuierlich überwacht und über das Telemetriesystem an die Bodenstation übertragen.

ASCENT I

Unser erster Flugcomputer ASCENT I (Advanced System for Control Electronics, Navigation and Telemetry) wurde für die PIPE-Rakete entwickelt. Er legte den Grundstein für unsere Arbeit und erprobte viele verschiedene Konzepte:
– Modularer Aufbau mit zentralem Datenbus
– Sensoriksystem mit GNSS-Empfänger zur Positionsbestimmung
– Redundante Auslösung des Fallschirmsystems
– Telemetriesystem zur Übertragung der gesammelten Daten
– Datenspeicherung mit verschiedenen Speichermedien

Durch den Start von PIPE und die praktische Erprobung von ASCENT I konnten wir viele Erkenntnisse sammeln, die wir in unsere weiteren Entwicklungen einfließen lassen. Hierzu zählen unter anderem die Bedeutung der Kommunikation zwischen Subsystemen, die Vorteile von gründlichen Tests vor dem Start sowie die Notwendigkeit von Debugging-Möglichkeiten wie Abgreifpunkte an Signalleitungen und Debugging-LEDs.

ASCENT III

Für unsere Wettbewerbsrakete ARCHER entwickeln wir seit 2026 den ASCENT III-Flugcomputer.
Im Vergleich zu unseren früheren Flugcomputern achten wir auf die Einhaltung der strengen Wettbewerbsregeln der EuRoC, beispielsweise in Bezug auf die Energieversorgung, das Telemetriesystem oder die Auslösung der Landesystem und des Stagings.
Den KISS-Grundsatz (keep it simple and stupid) versuchen wir bestmöglich umzusetzen. Wir setzen auf bewährte Technik von ASCENT I und II, legen aber beispielsweise mehrere eigenständige Sensoriksysteme und Datenspeicher zusammen.
Das Platinenlayout haben wir erneut weiterentwickelt und haben nun mehr Platz für unsere Systeme und eine bessere Belegung des Platinenbuses. Außerdem besitzt jedes System nativ USB-C-Anschlüsse für die Programmierung und Datenübertragung