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000773555 245__ $$aEntwicklung der elektronischen Steuerung für die autonomen Schmelzsonden des akustischen Ortungsnetzwerks im EnEx-RANGE-Projekt$$cvorgelegt von Lars Steffen Weinstock, M.Sc. RWTH Aachen University$$honline
000773555 246_3 $$aDevelopment of an electronic control system for the acoustic positioning network of the autonomous pinger units in EnEx-RANGE$$yEnglish
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000773555 300__ $$a1 Online-Ressource (vi, 153 Seiten) : Illustrationen, Diagramme
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000773555 3367_ $$0PUB:(DE-HGF)11$$2PUB:(DE-HGF)$$aDissertation / PhD Thesis$$bphd$$mphd
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000773555 502__ $$aDissertation, RWTH Aachen University, 2019$$bDissertation$$cRWTH Aachen University$$d2019$$gFak01$$o2019-11-21
000773555 5203_ $$aDer Saturnmond Enceladus ist ein interessanter Kandidat für die Suche nach extraterrestrischem Leben: Unter der dicken Eisschicht des Mondes befindet sich ein globaler Salzwasserozean, der mikrobiologisches Leben beherbergen könnte. Um die Technologieentwicklung für eine Raumfahrtmission zum Enceladus voranzutreiben, hat das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt die Enceladus Explorer Initiative gestartet. Ziel der Raumfahrtmission ist es, auf der Oberfläche des Mondes zu landen und mit einer manövrierbaren Schmelzsonde in seinen Eispanzer einzudringen. Die Sonde soll eine wasserführende, oberflächennahe Spalte ansteuern, eine Flüssigkeitsprobe nehmen und diese auf mikrobiologisches Leben untersuchen. Eine solche Sonde, der IceMole, wurde für ein terrestrisches Testszenario im Rahmen des EnEx-Verbundvorhabens entwickelt und in der Antarktis erfolgreich eingesetzt. Um das akustische Positionierungssystem des IceMole zu verbessern, wurden im Nachfolgeprojekt EnEx-RANGE autonome, akustisch instrumentierte Schmelzsonden entwickelt, die die akustischen Oberflächenemitter des EnEx-Verbundvorhabens ersetzen. Diese Sonden, die sog. APUs, können sich mit dem IceMole in die Tiefe einschmelzen und bilden ein robustes Referenzsystem, in dem alle APUs und der IceMole durch Laufzeitmessungen lokalisiert werden. Darüber hinaus sammelt dieses akustische Ortungsnetzwerk Informationen über das instrumentierte Eisvolumen wie die Position von Hindernissen oder Gletscherspalten. Im Projekt EnEx-RANGE wurden an der RWTH Aachen 13 APUs entwickelt, gefertigt und in mehreren Gletschertests erfolgreich eingesetzt. Im Rahmen dieser Arbeit wurde die elektronische Steuerung für die APUs entwickelt. Die Systeme dieser Steuerung ermöglichen es einer APU, den Zustand im Inneren der Sonde wie z.B. Temperatur und Innendruck zu erfassen, sich mit einer Gesamtleistung von 2,4 kW einzuschmelzen sowie leistungsstarke akustische Signale durch Eis zu senden: Die maximale Reichweite der Signalübertragung im Ortungsnetzwerk bei der optimalen Sendefrequenz von 10,1 kHz und mit einem Signal-Rausch-Verhältnis von 10 : 1 beträgt 38 m. Neben der Entwicklung der elektronischen Komponenten wurde die mechanische Konstruktion des akustischen Emitters der APU untersucht und Verbesserungen zur Erhöhung der Reichweite erarbeitet. Im finalen Gletschertest von EnEx-RANGE wurde zur Demonstration der Funktionalität der elektronischen Steuerung eine Messung zur Charakterisierung der akustischen Signalübertragung im akustischen Ortungsnetzwerk in Eis durchgeführt.$$lger
000773555 520__ $$aSaturn's moon Enceladus is a very interesting candidate for the search for extraterrestrial life: Below the moons thick icy crust lies a global saline ocean, that could support microbiological life. In order to develop technologies for a future space mission to Enceladus the German Aerospace Center started the Enceladus Explorer Initiative. The goal of the mission is to land on the surface of the moon and to deploy a maneuverable melting probe, that penetrates the ice hull. The probe then locates a water-filled crevasse close to the surface, takes a water sample, and analyses it for signs of microbiological life. Such a probe, the IceMole, was developed during the EnEx collaboration und successfully tested in Antarctica. In the follow-on project EnEx-RANGE the acoustic positioning system of the IceMole was improved by replacing the acoustic surface emitters with acoustically instrumented melting probes. These probes, the APUs, are able to descend with the IceMole and form a robust reference system, in which the positions of all APUs and the IceMole can be determined measuring the acoustic signal travel times. Additionally this acoustic positioning network collects information about the ice volume e.g. the position of obstacles and crevasses. In total 13 APUs were developed, built, and successfully tested on alpine glaciers during the EnEx-RANGE project. The electronic control system for the APUs was developed within the scope of this thesis. This control system enables an APU to monitor its internal state (e.g. temperature and pressure), to melt into the ice with a total power of 2.4 kW, and to emit acoustic signals: The maximum range of the acoustic signals at the optimum signal frequency of 10.1 kHz and a signal-to-noise ratio of 10:1 is 38 m. In addition to the development of the electronics of the control system the mechanical construction of the acoustic emitter of the APU was analysed and modifications worked out to further improve the emitters range. To demonstrate the capabilities of the control system a measurement of the acoustic signal transfer characteristics was performed on the final glacier test of EnEx-RANGE.$$leng
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