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Technische Universität München

Permittivitätssensoren

Die Messung der elektrischen Permittivität von Regoliths ist eine vielversprechende Technik, um den Zustand und die Menge des im Mondregolith vorhandenen Wassers schnell zu bestimmen. Mehrere Missionen zum Mond und zu anderen Himmelskörpern haben Permittivitätssensoren verwendet oder beabsichtigen, sie zu verwenden, und die Technische Universität München (TUM) entwickelt derzeit diese Messtechnik für weitere Anwendungen.

Entwicklungen

Im Rahmen der Entwicklung dieser Sensoren beschäftigen wir uns mit

  • Geometrieoptimierung: Die Materialien, Formen und Strukturen der Sensoren haben großen Einfluss auf die Messungen. Die Sensoren werden hierbei unter anderem auf Gewicht, Robustheit, Messgenauigkeit und Störanfälligkeit optimiert.
  • Elektronikentwicklung: Die Elektronik, welche zur Messung benötigt wird, zielt auf eine möglichst einfaches, robustes System ab, welches auf vielen Missionsarchitekturen eingesetzt werden kann.
  • Simulation: Um die Performance der Sensoren vorherzusagen, werden die Vorgänge mit Mulitphysik Software simuliert. Die Ergebnisse werde sowohl zur Verbesserung der Designs verwendet, als auch zur Korrelation mit Experimenten.
  • Experimenteller Analyse: Messdaten helfen bei der Verringerung von Unsicherheiten und zeigen, dass das Konzept funktioniert. Wir betrachten hierbei die Systeme gesondert zur Kalibrierung und gesamt als End-to-end Test. 
Simulierte Elektrische Felder
Frequenzspektrum einer Messreihe
Lunar Volatiles Scout bei der Kalibrierung

Publikationen

  • Gscheidle, C. et at. (2024) Permittivity sensor development for lunar and planetary surface exploration Frontiers in Space Technologies, doi: 10.3389/frspt.2023.1303180 
  • Trautner, R.; Reiss, P. & Kargl, G. (2021) A drill-integrated miniaturized device for detecting ice in lunar regolith: the PROSPECT permittivity sensor. Measurement Science and Technology, IOP Publishing, doi: 10.1088/1361-6501/ac261a
  • Gscheidle, C.; Reiss, P. (2022) Development of Permittivity Sensors for Lunar Water Prospecting, Lunar Polar Volatiles Conference 2022, ResearchGate
  • Gscheidle, C. et al. (2020) Determining Lunar Regolith Water Content Using Permittivity Measurements with the Lunar Volatiles Scout, European Lunar Symposium 2020, ResearchGate
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