Введение
Немецкий исследовательский центр в области авиационной и энергетической техники.
Обзор
В DLR работает около 10 000 сотрудников в 30 локациях по всей Германии. Институты и объекты расположены на 13 площадках, а также имеются офисы в Брюсселе, Париже и Вашингтоне. DLR располагает бюджетом в 1 миллиард евро на собственные исследования, разработки и операционную деятельность. Примерно 49% этой суммы поступает из средств, выделенных на конкурсной основе (нем. Drittmittel). Помимо этого, DLR администрирует около 860 миллионов евро немецких средств для Европейского космического агентства (ESA). В качестве агентства по управлению проектами DLR управляет исследованиями на сумму 1,279 миллиарда евро от имени федеральных министерств Германии. DLR является полноправным членом Консультативного комитета по космическим системам данных и членом Ассоциации немецких исследовательских центров имени Гельмгольца. В рамках инициатив DLR по поддержке молодых научных кадров за последние годы были созданы 16 школьных лабораторий DLR в Университете Аугсбурга, Бранденбургском техническом университете, Техническом университете Дармштадта, Техническом университете Гамбурга-Харбурга, RWTH Aachen, Техническом университете Дортмунда, Техническом университете Дрездена, а также в Берлине (Адлерсхоф), Брауншвейге, Бремене, Кельне-Порце, Геттингене, Йене, Лампольдсхаузене/Штутгарте, Нейстрелице и Оберпфаффенхофене. В школьных лабораториях DLR школьники могут ознакомиться с практическими аспектами естественных и инженерных наук, проводя увлекательные эксперименты. В состав правления DLR входят Анке Кайссер-Пизалла (председатель) с августа 2015 года, Клаус Хамахер (вице-председатель) с апреля 2006 года, Карстен Леммер (член правления по вопросам энергетики и транспорта) с марта 2017 года и Вальтер Пелцер с 2021 года.
Исследования
Миссия DLR включает в себя исследование Земли и Солнечной системы, а также исследования, направленные на защиту окружающей среды и разработку экологически совместимых технологий, содействие мобильности, связи и безопасности. Исследовательский портфель DLR, охватывающий четыре основных направления – аэронавтика, космос, транспорт и энергетика, простирается от фундаментальных исследований до инновационных разработок. DLR управляет крупномасштабными исследовательскими центрами как для собственных проектов, так и для обслуживания клиентов и партнеров из бизнеса и науки. Целью исследований DLR в области авиации является укрепление конкурентных преимуществ национальной и европейской авиационной промышленности и авиационного сектора, а также удовлетворение политических и социальных потребностей, например, в области экологически чистой авиации. Немецкие космические исследования охватывают эксперименты в условиях невесомости, исследование других планет и мониторинг окружающей среды из космоса. Помимо этой деятельности, DLR выполняет функции государственного органа, связанные с планированием и реализацией немецкой космической программы, в качестве официального космического агентства Федеративной Республики Германия. Агентству по управлению проектами DLR (Projektträger im DLR) также поручены функции государственного органа по администрированию субсидий. В области энергетических исследований DLR разрабатывает высокоэффективные технологии выработки энергии с низким энергопотреблением на основе газовых турбин и топливных элементов, солнечной тепловой энергетики, а также технологии эффективного использования тепла, включая когенерацию на основе ископаемых и возобновляемых источников энергии. Исследования DLR в области транспорта охватывают вопросы поддержания мобильности, защиты окружающей среды и экономии ресурсов, а также повышения безопасности транспортных систем. Помимо уже реализуемых проектов Mars Express, глобальной навигационной спутниковой системы Galileo и миссии Shuttle Radar Topography, в январе 2007 года в Бремене был основан Институт космических систем (Institut für Raumfahrtsysteme). В будущем 80 ученых и инженеров будут проводить исследования в таких областях, как концепции космических миссий, разработка спутников и двигательные установки.
Марс Экспресс
Высокоразрешающая стереокамера HRSC является наиболее важным немецким вкладом в миссию Mars Express Европейского космического агентства. Это первая цифровая стереокамера, которая также генерирует мультиспектральные данные и оснащена объективом с очень высоким разрешением. Камера регистрирует изображения поверхности Марса, которые послужили основой для большого числа научных исследований. С помощью HRSC, разработанной в Институте планетарных исследований Германского аэрокосмического центра (German: Institut für Planetenforschung), стало возможным анализировать детали размером от 10 до 30 метров в трех измерениях.
Розетта и Филе
Орбитальный аппарат "Розетта" управляется из Европейского центра космических операций (ESOC) в Дармштадте, Германия. DLR предоставил структуру, тепловую подсистему, маховик, систему активного спуска (закупленную DLR, но изготовленную в Швейцарии), ROLIS – камеру, направленную вниз, SESAME, прибор для акустического зондирования и сейсмических измерений для Philae, посадочного модуля орбитального аппарата. Также DLR осуществлял управление проектом и контроль качества продукции. Университет Мюнстера построил MUPUS (разработанный и изготовленный в Центре космических исследований Польской академии наук), а Брауншвейгский технический университет – прибор ROMAP. Институт Макса Планка по исследованию Солнечной системы разработал инженерное обеспечение полезной нагрузки, механизм выброса, шасси, якорный гарпун, центральный компьютер, COSAC, APXS и другие подсистемы.
Рассвет
Камеры, предоставленные Институтом исследования Солнечной системы имени Макса Планка и DLR, являются основными приборами для получения изображений на космическом аппарате "Рассвет" – многоцелевом зонде, запущенном в 2007 году к протопланетам 4 Веста и 1 Церера. Камеры обеспечивают разрешение 17 м/пиксель для Весты и 66 м/пиксель для Цереры. Поскольку камеры кадрирования критически важны как для научных исследований, так и для навигации, полезная нагрузка включает две идентичные и физически разделенные камеры (FC1 и FC2) для обеспечения резервирования, каждая из которых имеет собственную оптику, электронику и конструкцию.
Удаленное зондирование Земли
В дистанционном зондировании Земли спутники предоставляют исчерпывающую и постоянно обновляемую информацию о "Системе Земля". Данные дистанционного зондирования используются для изучения атмосферы Земли, суши и океанских поверхностей, а также ледяных щитов. Практическое применение этой технологии включает мониторинг окружающей среды и оказание помощи в случае стихийных бедствий. Например, после цунами в Индийском океане 26 декабря 2004 года с помощью спутников наблюдения за Землей можно было очень быстро составить актуальные карты. Эти карты затем использовались для ориентации при проведении спасательных операций. DLR осуществляет эти исследовательские работы в Немецком центре данных дистанционного зондирования (DFD) (нем. Deutsches Fernerkundungsdatenzentrum) – институте DLR, расположенном в Оберпфаффенхофене. В настоящее время спутниковые данные также имеют важное значение для климатических исследований: они используются для измерения температуры, уровня воды, концентрации твердых частиц, вырубки тропических лесов и радиационного баланса земной поверхности (суши, океанов, полярных льдов).
TerraSAR-X
Новый немецкий спутник наблюдения Земли TerraSAR X был запущен в июне 2007 года. Целью этой пятилетней миссии является предоставление данных радиолокационного дистанционного зондирования научным и коммерческим пользователям. Конструкция спутника основана на технологиях и опыте, накопленном в ходе миссий X SAR и SRTM SAR (Synthetic Aperture Radar). Датчик имеет несколько различных режимов работы, с максимальным разрешением в один метр, и способен генерировать профили высот. TerraSAR X – первый спутник, финансирование которого осуществлялось совместно правительством и промышленностью. DLR внес около 80 процентов от общих затрат, а остальное покрыла компания EADS Astrium. Основным компонентом спутника является радарный датчик, работающий в X-диапазоне и способный регистрировать поверхность Земли, используя различные режимы работы, охватывая площадь от 10 до 100 километров с разрешением от 1 до 16 метров.
Астрономические исследования
Троянское исследование Уппсалы – DLR (UDTS) было поиском астероидов в окрестностях Юпитера в 1990-х годах, проведенным в сотрудничестве со шведской Уппсальской астрономической обсерваторией. После завершения этого исследования было начато другое – исследование астероидов Уппсалы – DLR, на этот раз с акцентом на околоземные астероиды. Оба исследования обнаружили множество объектов.
Суборбитальная космическая плоскость
Изучая суборбитальный космический самолет, DLR разработала прототип Falke для программы космического самолета Hermes, участвовала в нереализованном проекте Sanger II и с 2005 года работает над концепцией, делающей возможным быстрые межконтинентальные пассажирские перевозки. SpaceLiner – это многоразовый аппарат, взлетающий вертикально и приземляющийся как планер.
RETALT
DLR является партнером RETALT (RETro Propulsion Assisted Landing Technologies), программы, целью которой является разработка двухступенчатых и одноступенчатых многоразовых ракетно-космических систем, способных выводить полезную нагрузку на орбиту.
Конструкция самолета
DLR участвует в различных европейских проектах программы H2020 (AGILE, AGILE4.0), связанных с проектированием летательных аппаратов, с целью повышения эффективности многодисциплинарной оптимизации на основе распределенных вычислительных комплексов.
Исследовательские самолеты
DLR управляет крупнейшим в Европе парком исследовательских самолетов. Самолеты используются как в качестве объектов исследований, так и в качестве инструментов для проведения исследований. Исследовательские самолеты DLR предоставляют платформы для выполнения различных исследовательских миссий. Ученые и инженеры могут использовать их для практических, прикладных задач: наблюдения за Землей, исследований атмосферы или испытания новых компонентов самолетов. Например, DLR изучает флаттер крыла и возможные способы его устранения, что также поможет снизить шум самолетов. Так называемые «летающие симуляторы» могут использоваться для моделирования летных характеристик самолетов, которые еще не построены. Этот метод, например, был использован для испытаний Airbus A380 на ранних этапах его разработки. Для испытания ряда систем использовался VFW 614 ATTAS. Высотный исследовательский самолет HALO (High Altitude and Long Range Research Aircraft) используется для исследований атмосферы и наблюдения за Землей с 2009 года. Имея крейсерскую высоту более 15 километров и дальность полета более 8000 километров, HALO впервые обеспечивает возможность сбора данных в континентальном масштабе, на всех широтах, от тропиков до полюсов, и на высотах, достигающих нижней стратосферы. Airbus A320 232 D ATRA, новейшее и самое крупное пополнение парка, находится в эксплуатации Немецкого центра аэрокосмических исследований с конца 2008 года. ATRA (Advanced Technology Research Aircraft) – это современная и гибкая платформа для летных испытаний, которая задает новый стандарт для летающих испытательных стендов в европейских аэрокосмических исследованиях, и не только благодаря своим размерам. DLR и NASA совместно управляют летающим инфракрасным телескопом SOFIA (Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy). В качестве бортовой исследовательской платформы используется Boeing 747SP с модифицированным фюзеляжем, позволяющим нести отражающий телескоп, разработанный в Германии. Самолет эксплуатируется Центром летных исследований Драйдена на площадке 9 (завод 42 ВВС США) в Палмдейле, Калифорния. Наблюдательные полеты будут выполняться 3 или 4 ночи в неделю, продолжительностью до восьми часов и на высоте от 12 до 14 километров. SOFIA была спроектирована для работы в течение 20 лет. Она является преемником Койперской воздушной обсерватории (KAO), которая использовалась с 1974 по 1995 год. 31 января 2020 года DLR ввела в эксплуатацию свой новейший самолет Falcon 2000LX ISTAR (In flight Systems & Technology Airborne Research).
Исследования выбросов
DLR проводит исследования выбросов шума, вызванных воздушным транспортом. Чтобы увеличение объемов перевозок не привело к росту шумового загрязнения от авиации, DLR изучает возможности снижения уровня шума. Например, исследовательский проект "Процедуры захода на посадку и взлета с пониженным уровнем шума" (Lärmoptimierte An- und Abflugverfahren) является частью национального исследовательского проекта "Тихий транспорт" (Leiser Verkehr). Цель этого проекта – разработка процедур полета, позволяющих снизить уровень шума при взлете и посадке. Один из подходов – анализ распространения шума на земной поверхности во время взлета с использованием большого количества микрофонов. Исследователи также стремятся снизить шум в источнике, уделяя особое внимание шуму фюзеляжа и двигателей. Они надеются минимизировать шум, генерируемый двигателями, с помощью так называемого "антишума". Исследования Германского центра аэрокосмических исследований в области выбросов от авиации включают, например, моделирование последствий перехода мирового авиапарка на водородную тягу. Темпы роста авиации превышают средние. Это ставит вопрос о том, сможет ли безэмиссионная водородная тяга ограничить воздействие растущего объема воздушного транспорта на окружающую среду и климат.
Водород как энергоноситель
Hydrosol и Hydrosol 2 – один из энергетических исследовательских проектов, в которых задействованы ученые DLR. Впервые ученым удалось осуществить термическое разложение воды с использованием солнечной энергии, получая водород и кислород без выбросов. За это достижение команда DLR и несколько других исследовательских групп были удостоены премии Декарта – исследовательской награды, учрежденной Европейской комиссией. Пилотный реактор FP6 Hydrosol II (мощностью около 100 кВт) для термохимического производства водорода с использованием солнечной энергии на платформе Plataforma Solar de Almería в Испании был запущен в ноябре 2005 года и находится в эксплуатации с 2008 года.
Загруженность дорожного движения
Во время чемпионата мира по футболу 2006 года DLR реализовал проект Soccer, направленный на предотвращение дорожных заторов. В рамках этого исследовательского проекта в области транспорта данные о дорожном движении собирались с воздуха в Берлине, Штутгарте и Кельне и использовались в качестве входных данных для прогнозирования трафика. Для сбора данных использовалась сенсорная система, объединяющая обычную и термографическую камеры. В качестве летающих исследовательских платформ использовались дирижабль, самолет и вертолет. Программное обеспечение для анализа изображений генерировало аэрофотоснимки, отображающие текущие параметры дорожного движения, а также прогнозы. Таким образом, центры управления дорожным движением могли получать информацию о трафике практически в реальном времени, а водители могли быть перенаправлены при необходимости.
Солнечная электростанция
В 2007 году была введена в эксплуатацию первая коммерчески действующая солнечная электростанция-башня PS10. Её мощность составляет одиннадцать мегаватт, и она расположена недалеко от Севильи, в Санлукар-ла-Майор (Испания). DLR играет важную роль в разработке технологий для этого типа электростанций. В солнечных электростанциях-башнях гелиостаты – зеркала, отслеживающие солнце – перенаправляют солнечное излучение на центральный теплообменник (приёмник), расположенный на вершине башни. Это создаёт высокотемпературное тепло, которое затем может быть использовано в газовых или паровых турбинных электростанциях для выработки электроэнергии для общественной энергосистемы. В будущем технология солнечных тепловых башен также может быть использована для производства солнечного топлива, например, водорода, без выбросов.
Космические миссии
Примеры космических миссий DLR (или головной организации). Материалы включают научные публикации, редакционные статьи и изображения.