Raumfahrzeugentwurf
Spacecraft Design

Modul MW2132 [RFE]

Dieses Modul wird durch Lehrstuhl für Raumfahrttechnik (Prof. Walter) bereitgestellt.

Diese Modulbeschreibung enthält neben den eigentlichen Beschreibungen der Inhalte, Lernergebnisse, Lehr- und Lernmethoden und Prüfungsformen auch Verweise auf die aktuellen Lehrveranstaltungen und Termine für die Modulprüfung in den jeweiligen Abschnitten.

Modulversion vom SS 2014 (aktuell)

Von dieser Modulbeschreibung gibt es historische Versionen. Eine Modulbeschreibung ist immer so lange gültig, bis sie von einer neuen abgelöst wird.

verfügbare Modulversionen
SS 2014WS 2013/4

Basisdaten

MW2132 ist ein Semestermodul in Deutsch auf Master-Niveau das im Wintersemester angeboten wird.

Das Modul ist Bestandteil der folgenden Kataloge in den Studienangeboten der Physik.

  • Allgemeiner Katalog der nichtphysikalischen Wahlfächer
GesamtaufwandPräsenzveranstaltungenUmfang (ECTS)
150 h 45 h 5 CP

Inhalte, Lernergebnisse und Voraussetzungen

Inhalt

Diese Übersichtsvorlesung stellt Designprozesse und Raumfahrttechnologien wie folgt vor: " Designprozesse und Einführung Raumfahrzeuge und deren Subsystems, Systemdesign. " Nutzlasten und Nutzlastsysteme: Wissenschaftsexperimente und deren Sensorik. Bemannte / unbemannte Raumfahrzeuge, Explorationssysteme, Surface Systems. Kommunikations-Nutzlasten. " Data Handling and Communications: Kommunikationsstrukturen; Link-Budgets; Atmosphäreneinfluss; Antennen; Telemetrie & Command TT&C; Kanalkodierung; Error Correction; Modulation; Frequenzbänder " Energieversorgung: Energiequellen im Weltraum; Solarzellen; Energiespeicher & Laderegelung; Brennstoffzellen; RTGs & Kernreaktoren; Solardynamische Anlagen; Batterien " Thermalkontrolle: Strahlungswärme-Bilanz; Thermal-Modellierung; Thermalkontroll-Maßnahmen " Sensorik und Aktuatoren zur Satellitendynamik und Regelung. " Mechanische Systeme und Struktur. " Subsystem-Komponenten und Nutzlastqualifikationsprozesse, Schnittstellen, Sicherheit-, Funktions-, Umgebungstest. Verifizierung und Validierung. " System Integration und Test: Funktions- und Qualifikationstests, Umweltkompatibilitätstest, Modellverifizierung, Testprozesse " Operationskonzepte.

Lernergebnisse

Nach der Teilnahme an der Modulveranstaltung sind die Studierenden in der Lage, die komplexen Zusammenhänge zwischen Weltraumumwelt, Raumfahrtsystemen, deren Mission und den Ingenieurlösungen zu verstehen. Sie wissen, wie man Anforderungen an ein System stellt, und mögliche Systemlösungen erarbeiten kann. Sie sind in der Lage, mögliche Systemanalysen und Lösungsoptimierungen aufzustellen und durchzuführen. Nach Besuch der Veranstaltung können die Studenten Raumfahrtsysteme auf Missionslevel auslegen und besitzen grundlegende Basiskenntnisse, die für eine Gesamtsystemkompetenz und Designprozess-verständnis benötigt werden. Kenntnisse über Funktion, Auslegungsoptionen und Charakteristiken der verschiedenen Subsysteme werden vermittelt. Prozesse des Raumfahrzeugentwurfs werden praxisnah vermittelt.

Voraussetzungen

BS Vorlesung: "Grundlagen der Raumfahrttechnik (TUM-LRT, Prof. Walter, Wiley-VCH, ISBN 3-527-40685-9) oder vergleichbare Bachelor Vorlesung. Universitätskenntnisse in Mathematik und Physik. Abgeschlossener BS in Ingenieurwissenschaften.

Lehrveranstaltungen, Lern- und Lehrmethoden und Literaturhinweise

Lehrveranstaltungen und Termine

ArtSWSTitelDozent(en)Termine
VO 2 Raumfahrzeugentwurf Donnerstag, 14:00–15:30
Donnerstag, 14:00–15:30
UE 1 Übung zu Raumfahrzeugentwurf Donnerstag, 15:45–16:45
Donnerstag, 15:45–16:45

Lern- und Lehrmethoden

Die technischen Inhalte werden in der Vorlesung in Theorie und Anwendungsbeispielen dargelegt, und in der begleitenden Übung wichtige Kernpunkte und Anwendungen praxisnah wiederholt und vertieft behandelt. Die Studenten lernen anhand von Überschlagsrechnungen und Abschätzungen Systemauslegungen durchzuführen. Die Übung gibt darüber hinaus Beispiele und Informationen zu aktuellen Themen in der Raumfahrt. Zur Vorlesungsnacharbeit wird eigenständige Recherche, Problembearbeitung und Literaturdurchsicht erwartet und ist Teil der Prüfung.

Medienformen

In der Vorlesung werden die Lehrinhalte anhand von Vortrag, Präsentation und Tafelanschrieb vermittelt. Unterstützend werden kurze Filme und Anschauungsobjekte gezeigt. Vortragsmaterial steht elektronisch zur Verfügung und ersetzt ein Skript.

Literatur

Für Studenten ohne Vorkenntnisse wird für die Weltraumphysik das Buch "Astronautics" von TUM Professor U.Walter zur eigenständigen Vorbereitung der Grundlagen empfohlen, und für eine allgemeinere Abhandlung das Buch "Understanding Space: An Introduction to Astronautics with website (Space Technology Series)". Beide Bücher auf Englisch. Vorlesungsbegleitend und auch als Referenz für den Beruf werden empfohlen: 1. Handbuch der Raumfahrttechnik, 4. Ausgabe, W. Ley, K.Wittmann, W. Hallmann (Herausgeber), Hanser Verlag, 2011, ISBN 978-3-446-41185-2, ca. ¬ 149,- 2. alternativ auf Englisch: "Handbook of Space Technology (Library of Flight)" [Englisch], Wilfried Ley, Klaus Wittmann, Willi Hallmann, ca. ¬105. 3. Space Mission Engineering: The New Smad [Englisch], James Richard Wertz, ca. ¬105., or 4. V.L. Pisacane, R.C.Moore (eds.) "Fundamentals of Space Systems".

Modulprüfung

Beschreibung der Prüfungs- und Studienleistungen

In einer 120-minütigen, schriftlichen Prüfung sind die vermittelten Inhalte auf verschiedene Problemstellungen aus Vorlesung und Übung anzuwenden. Die schriftliche Prüfung besteht aus ca. 10 bis 30 Einzelproblemen, die den gesamten Vorlesungsinhalt abdecken. Es sind sowohl Kurzfragen, Verständnisfragen, als auch quantitative ingenieurwissenschaftliche Problemlösungen zu ungefähr gleichen Anteilen enthalten. Geprüft wird vor allem das Verständnis der raumfahrttechnischen Ingenieurlösungen und die Anwendung der gängigen Auslegungsmethoden. Studierende müssen unter Beweis stellen, dass sie in der Lage sind, die in der Raumfahrttechnik auftretenden Einflussfaktoren und deren komplexe Zusammenhänge zu verstehen, und die daraus auf die Raumfahrzeugauslegung und die Mission resultierenden Anforderungen erfassen und anhand von Abschätzungen machbare Lösungen finden können. Für die Bearbeitung der Prüfung wird den Studenten eine Formelsammlung bereitgestellt. Außer einem nichtprogrammierbaren Taschenrechner sind sonst keine weiteren Hilfsmittel erlaubt.

Wiederholbarkeit

Eine Wiederholungsmöglichkeit wird im Folgesemester angeboten.

Kondensierte Materie

Wenn Atome sich zusammen tun, wird es interessant: Grundlagenforschung an Festkörperelementen, Nanostrukturen und neuen Materialien mit überraschenden Eigenschaften treffen auf innovative Anwendungen.

Kern-, Teilchen-, Astrophysik

Ziel der Forschung ist das Verständnis unserer Welt auf subatomarem Niveau, von den Atomkernen im Zentrum der Atome bis hin zu den elementarsten Bausteinen unserer Welt.

Biophysik

Biologische Systeme, vom Protein bis hin zu lebenden Zellen und deren Verbänden, gehorchen physikalischen Prinzipien. Unser Forschungsbereich Biophysik ist deutschlandweit einer der größten Zusammenschlüsse in diesem Bereich.