DiskSats

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DiskSats
« am: 24. Juni 2022, 21:54:35 »
"The Aerospace Corporation" arbeitet seit ein paar Jahren an einem neuen Formfaktor: der DiskSat, 100cm x 2,5cm. 2024 wollen sie vier Demosatelliten in den LEO schicken.

https://spacenews.com/disksat-demo-mission/
https://spacenews.com/disksat-proposal/
https://digitalcommons.usu.edu/smallsat/2021/all2021/227/

Die Plattformen bieten, im Vergleich zu CubeSats, eine große Appertur/Oberfläche, u.a. für leistungstarke Solarzellen und Sensoren/Antennen und das Thermalmanagement. Die schmale Stirnseite führt zu niedrigem atmosphärische Widerstand. Zusammen kann das zu leistungsfähigeren Nutzlasten und zu Missionen auf deutlich tieferen Orbits führen. In der Demomission will man bis auf 230km (Kreisbahn) oder gar unter 200 km (Ellipse) gehen.

Ich denke diese Satelliten brauchen zwingend ein AOCS. Eine stabile Lage ist notwendig, um die Vorteile auszuspielen und die neuen Missionsszenarien zu realisieren.


\\   //    Grüße
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Offline HausD

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Re: DiskSats
« Antwort #1 am: 25. Juni 2022, 08:12:09 »
Hallo Daniel,
...Ich denke diese Satelliten brauchen zwingend ein AOCS. ...
Die Abkü. sollte etwas mehr erläutert werden ...
... nicht nur das, sondern auch wie  es auf einer Platte/Scheibe erreicht werden kann ...
Dazu noch ein Bild,

                                                 Credit: Aerospace Corp.
Gruß, HausD

topos

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Re: DiskSats
« Antwort #2 am: 25. Juni 2022, 11:32:28 »
( AOCS = Attitude and Orbit Control System / Lage- und Bahnregelungssystem)
Gerade bei den angestrebten niedrigen Umlaufbahnen (mit Restatmosphäre) könnte eine passive aerodynamische Selbststabilisierung hilfreich sein: eine angeströmte dünne Scheibe hat zwei stabile Orientierungen; einmal Kante der Strömung zugewandt, zum anderen Scheibe senkrecht zur Anströmung. In allen anderen Lagen wirken entsprechende Drehmomente.
Die sind zwar klein, da das Medium sehr dünn ist, dafür aber dauerhaft. das könnte einen Beitrag zur Lagestabilisierung leisten.

Re: DiskSats
« Antwort #3 am: 27. Juni 2022, 07:57:53 »
Danke für die Ergänzung.

Ob die (atomare) Restatmosphäre mit (atomarer) Impulsübertragung zur Stabilisierung reicht oder überhaupt? Ich habe da ein paar Fragezeichen:

Physik:
  • Die Restatmosphäre oben wirkt "atomar" mit einem Partikelfluss auf den Satelliten, nicht mehr mit einer "fluide Aerodynamik". Reicht/Funktioniert die atomare Impulsübertragung für eine passive Lagekontrolle?
  • Für eine gezielte Nutzung des Impulsflusses müsste man Druck- und Schwerpunktlage zueinander steuern, oder zumindest klar definieren. Der Schwerpunkt müsste auf auf jeden Fall "exzentrisch" liegen, bei einem Körper mit so symmetrischer Geometrie.
   [li]Da oben wirken noch andere Störmomente, v.a. das Gravitationsmoment auf den ausgedehnten Satellitenkörper. Wie wird sich die Scheibe im Gravitationsfeld ausrichten*? Reicht das atmosphärische Moment zur Kompensation?[/li][/list]

*Bin mir da gerade echt unsicher für eine zentrale, symmetrische Massenverteilung in der Scheibe. Wenn der Schwerpunkt aber exzentrisch platziert ist, wird sich die Scheibe im Gravitationsfeld "aufrichten", wobei dann aber immer noch eine Stirnseite in Flugrichtung zeigen könnte.

Missionsszenario:
  • Bei den angedachten elliptischen Orbits fällt der potentiell stabilisierende Einfluss der Hochatmosphäre für den Großteil des Umlaufs weg. Da dominiert dann das Gravitationsmoment.
  • Für die gedachten Anwendungsszenarien ist es notwendig, dass sich sowohl die Solarzellen nach außen, oder gar aktiv zu Sonne hin, ausrichten. Umgekehrt muss die andere Seite mit den Instrumente/Antennen zu Erde hin ausgerichtet sein. Das braucht sicherlich eine aktive Lagekontrolle.
zusammengefasst:
  • Für die Missionsszenarien erwarte ich ich eine Ausrichtung im Flug wie bei einer "klassischen Untertasse": Stirnseite voran, Unterseite zu Erde, Oberseite zu All hin ausgerichtet.
  • Wenn der Schwerpunkt exzentrisch in der Scheibe liegt, wird das Gravitationsmoment die Scheibe "aufrichten", d.h. der Schwerpunkt will "nach unten", zur Erdoberfläche hin, Ober- oder Unterseite wird in Flugrichtung zeigen. Das muss aus Sicht des Betriebs verhindert werden. Außerhalb der Atmosphäre muss man aktiv dagegen arbeiten. Während der Phasen in der Hochatmosphäre kann der Partikelfluss ein "Rückstellmoment" an den großen Fläche erzeugen. Ob das ausreicht, ist mir unklar ... ich bezweifel es.
  • Bei zentrischem Schwerpunkt ... muss ich nochmal nachdenken, wirkt aber inhärent instabil im Gravitationsfeld.
Ich denke, ohne aktive Lagekontrolle, wird es nicht gehen, diese Satelliten "sinnvoll" einzusetzen, zumindest das Potential ihrer großen Fläche auszuschöpfen.
\\   //    Grüße
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Offline rok

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Re: DiskSats
« Antwort #4 am: 27. Juni 2022, 19:47:49 »
Die Aerospace Corp. will zunächst Standards für diesen Typ, sozusagen als Konkurrenz zu den Cube-Sats entwickeln und das Lage- und Thermalmanagement untersuchen und verbessern. In späteren Versionen soll die Scheibe mit einem elektrischen Antrieb (das kleine Kästchen an den Rändern in dem Bild der A. C.) und einem zusätzlichen ausklappbaren PV-Modul ausgestattet werden. Es spricht sicherlich auch nichts gegen ausfahrbare zusätzliche Steuerflächen oder verschiebbare Massen, um die Trimmlage in der Atmosphäre zu ändern.

Die Aerospace Corp. hat auch errechnet, dass man die Bahnhöhe soweit anheben kann, dass ein Einschuss in einen Mondorbit möglich wird.

(Im Download des Artikels in der von Schillrich verlinkten Zusammenfassung):

https://digitalcommons.usu.edu/smallsat/2021/all2021/227/

Offline rok

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Re: DiskSats
« Antwort #5 am: 27. Juni 2022, 20:18:56 »
Und hier ist noch das Material, das von der Aerospace Corp. auf der "Small Satellite Conference 2021" präsentiert wurde. Da haben sie eine Menge interessanter Ideen entwickelt (pdf, 3,9 MB).

https://digitalcommons.usu.edu/cgi/viewcontent.cgi?filename=0&article=5101&context=smallsat&type=additional