Mögliche Abschlussarbeiten
In EnEx und TRIPLE werden in Zusammenarbeit mit dem DLR, anderen Universitäten und Hochschulen Basistechnologien entwickelt, die eine zukünftige Raumfahrtmission auf den Eismonden des Sonnensystems ermöglichen soll, um dort nach extraterrestrischem Leben zu suchen.
Hierbei steht die Entwicklung von Schmelzsonden und akustischen Navigationssystemen im Vordergrund. Wichtige Aspekt sind hier zum Beispiel das Design von Schmelzsonden-Subsystemen und der Test der Sonden, das Verständnis der physikalischen Eigenschaften verschiedener Schallwandler und den akustischen Eigenschaften von Eis, sowie die Entwicklung effizienter Algorithmen und elektronischer Schaltungen.
Kenntnisse im Bereich der Laborarbeit, Programmierung, Elektronikentwicklung oder Linux-basierter Betriebssysteme sind nicht notwendig und können im Rahmen der Arbeit von Betreuer und Kollegen vermittelt werden. Hilfreich sind Interesse an der Materie und Eigeninitiative bei der Lösung verschiedener Problemstellungen.
Die hier aufgeführten Themen sollen lediglich als Beispiel möglicher Arbeiten dienen. In einem persönlichen Gespräch wird das Thema zusammen formuliert und dabei auf deren Interessen, Fähigkeiten und Kenntnisse eingegangen.
Bei Interesse wenden Sie sich bitte an Prof. Dr. Christopher Wiebusch oder Dr. Dirk Heinen.
Datenanalyse & Detektorentwicklung
In EnEx und TRIPLE werden Einschmelzsonden entwickelt, die sich möglichst autonom durch dicke Eispanzer schmelzen sollen. Für die Lokalisierung und Vorfelderkundung dieser Sonden werden akustische Sender und Empfänger benötigt. Daher werden sowohl Arbeiten zur Charakterisierung von Schallwandlern, als auch Messungen der akustischen Eigenschaften von Eis angeboten, die bei Labor-, Freiwasser- und auch Gletschertests durchgeführt werden können.
Hier einige Beispiele möglicher Themen im Bereich der Datenanalyse und Detektorentwicklung:
- Tests, Validierung und Optimierung von Hochleistungs-Schmelzsonden für TRIPLE-IceCraft
- Aufbau und Test von Subsystemen und Nutzlastsystemen (z.B. Kamerasysteme, Sensoren) für die Eisexploration für TRIPLE-IceCraft
- Aufbauten und Systemtests für die akustischen Vorfelderkundung TRIPLE-FRS (kann mit Simulationen kombiniert werden)
- Akustische Signalanalyse mit Machine Learning Methoden für TRIPLE-IceCraft und TRIPLE-FRS
- Mitentwicklung an einer Analyse-Toolbox für die akustische Analyse von Messdaten für TRIPLE-FRS
- Analyse der 2023 Antarktis Daten (Schmelzdaten, Akustik und Kamerabilder)
- Validierung akustischen Sendereigenschaften und Vergleich mit einem elektro-mechnischem Modell oder FEM-Simulation (mehrere Themen mit verschiedenen Schwerpunkten Datenanalyse/Messaufbau/Simulation sind hier möglich)
Elektronikentwicklung & hardwarenahe Programmierung
Die Schmelzsonden müssen eine Vielzahl von Sensoren auslesen und ihre Subsysteme steuern. Um die großen Datenmengen zu bewältigen können, wird eine moderne System-on-Chip-Plattform (SoC). Im Rahmen von Abschlussarbeiten können effiziente Algorithmen und Systemsoftware oder auch Elektronik für einzelne Sensoren entwickelt werden. Einige Themen können auch in Zusammenarbeit mit der IceCube-Arbeitsgruppe angeboten werden.
Zudem bietet sich eine Vielzahl von Themen im Bereich der Elektronikentwicklung und des Schaltungsdesigns für die verschiedenen Subsysteme an.
Hier einige Beispiele möglicher Themen im Bereich der Elektronikentwicklung & hardwarenahen Programmierung:
- Design, Entwicklung und Test von Elektronikkomponeten und Firmware (Mikrocontroller) für TRIPLE-IceCraft
- Entwicklung und Programmierung einer FPGA-/SoC/Mikrocontroller-Firmware für die Steuerung und Datenerfassung von akustischer Instrumentierung für TRIPLE-IceCraft und TRIPLE-FRS
Simulationsarbeiten
Die TRIPLE und EnEx-Systeme nutzen akustische Simulationen nicht nur zur Verifikation der Feldmessungen und für ein besseres Verständnis der Ausbreitung von Schall in verschiedenen Medien, sondern auch um bildgebende Verfahren (Sonographie) zu testen.
Der Umgang mit Simulationswerkzeugen wie COMSOL, NI Multisim, K-Wave und Matlab kann im Rahmen einer Abschlussarbeit vermittelt werden und bietet viele mögliche Themen im Bereich der akustischen Simulation.
Hier einige Beispiele möglicher Themen im Bereich der Simulationsarbeiten:
- Erstellung eines elektrisch-mechanischem-Ersatzschaldbildes für die akustische Instrumentierung
- Simulationen zum System zur Vorfelderkundung und Validierung der Simulation anhand von Testdaten
- Simulation der akustischen Eigenschaften der Eis/Wasser-Übergangsgrenzen
Weitere Themen
Zusätzlich zu den oben vorgestellten Themenbereichen bieten wir weitere Arbeiten an: