200 Jahre kardanisch gelagerter Kreisel

Vom Ursprung moderner Kreiseltechnik bis hin zur Kreisel-gestützten Vermessung der relativistischen Raumzeitkrümmung der Erde

Das Herzstück aller Fluggeräte ist ein Messsystem zur dreidimensionalen Ermittlung von deren Fluglage und Position auf der Basis von Beschleunigungsmessern und Kreiseln. Letztere nur können die Information über die sicherheitskritische Fluglage im Raum liefern.

Vor genau 200 Jahren stellte Johann von Bohnenberger, Tübinger Professor der Mathematik und Astronomie, den ersten Prototypen einer kardanisch gelagerten Kreiselplattform vor, in welcher ein schnell rotierender Kreisel seine Lage im Raum beibehält, unabhängig von einer mögliche Verdrehung der Lage der Plattform. Damit war die Basis geschaffen, die Lage eines Flugkörpers im Raum zu messen und automatisch zu stabilisieren. Erst mit solch einem Messgerät war der automatisierte Start von Raketen möglich, beginnend mit der V2 Rakete, dem Vorbild aller Nachfolgemodelle der NASA. Es war genau der Ausfall eines Kreiselsystem, der 1996 den tragischen Absturz der Ariane-5 Rakete verursachte, welcher bei einem Schaden von 450 Millionen Euro beinahe das Aus der großen Europäischen Weltraumraketenentwicklung bedeutet hätte

Das 200-Jährige Jubiläum dieses für die Geschichte der Luft- und Raumfahrt bahnbrechenden Gerätes ist Motto des

Symposium Gyro Technology

„Inertial Components and Integrated Systems“

am Dienstag,21. September und Mittwoch, 22. September

im Schloss Karlsruhe,

ausgerichtet durch das Institut für Theoretische Elektrotechnik und Systemoptimierung (ITE) in Kooperation mit der „Deutschen Gesellschaft für Ortung und Navigation (DGON)“, auf dem sich nun im vierten Jahr in Folge internationale Experten treffen und über die Navigationssysteme der Zukunft diskutieren.

Die Zelebrierung des 200sten Jahrestages der Geburtsstunde inertialer Navigationsgeräte umfasst in drei einleitenden Jubiläumsvorträgen das weite Spektrum von der Geburt der „Bohnenberger’schen Maschine“ in Tübingen über die Entwicklung des genauesten mechanische Kreiselsystem, das die Menschheit je gebaut hat bis hin zu optischen Kreiseln für geophysikalische Beobachtungen, bei denen nun Licht auf Kreisbahnen zirkuliert und Rotationen detektiert.

Nach einem historischen Vortrag, der die Geschichte der Erfindung der „Bohneberger’schen Maschine“ in Tübingen beleuchtet, wird als besonderes

Highlight im zweiten Vortrag über „Gravity Probe B“, den berühmten Test der allgemeinen Relativitätstheorie berichtet, basierend auf dem genauesten Kreiselaufbau, der je realisiert wurde. Ziel des Experimentes war die Vermessung der Krümmung und Verdrehung der relativistischen Raumzeit im Orbit der Erde mittels eines hochpräzisen Lagemesssystem im Inneren eines Satelliten. Hierzu wurde in Kooperation von Stanford und NASA ein mechanisches Kreiselsystem mit wahrlich unglaublicher Präzision realisiert. Die Kreiselkugel mit nur 40 Atomlagen Abweichung von der perfekten Kugelform wurde einmalig auf 10 000 Umdrehungen pro Minute angetrieben und rotierte danach frei mit solch geringer Reibung, dass die Zeit bis zum reibungsbedingten Abbremsen mehr als 15 000 Jahre betragen hätte. Die so erreichte Perfektion der Rotation schließlich hatte solch eine Winkelgenauigkeit zur Folge, dass ein Winkelfehler von 1 Grad sich erst in 10 Millionen (!!) Jahren aufgebaut hätte. Und genau diese geringe Winkeldrift war experimentell notwendig, um die minimalen Winkelablenkungen der Satellitensonde als Folge der Krümmung der Raumzeit zu messen. Projektleiter des 750 Millionen $ Projektes, Dr. Buchman von der Elite Universität Stanford, wird in seinem Vortrag über dieses wohl ehrgeizigste Experimente der NASA und dessen endgültigen experimentellen Nachweis der Verdrehung der Raumzeit durch die rotierende Erde berichten.

Im technischen Hauptteil dann wird sich das Symposium den neusten Verfahren und industriellen Nutzungen der Inertialtechnik widmen. Der Themenkreis der internationalen Konferenz wird wieder das gesamte Spektrum von reinen optischen und MEMS-Inertialsensoren bis hin zu multisensoriell gestützten Navigationssystemen und deren Anwendungen umspannen.

Die in Vorjahr angereisten 180 Teilnehmer aus 23 Ländern mit ca. 60% Gästen aus dem Ausland demonstrieren die internationale Bedeutung der Veranstaltung. So konnten wir letztes Jahr Gäste aus Brasilien, China, Dänemark, England, Finnland, Frankreich, Israel, Italien, Kanada, Niederlanden, Norwegen, Österreich, Polen, Russland, Schweden, Schweiz, Südafrika, Taiwan, Tschechien, Türkei und den USA begrüßen.