CubeSats

Zu den interessanten CubeSats hatten wir bisher noch keinen Thread.

CubeSats sind kleine würfelförmige Satelliten mit 10 cm Kantenlänge und max. 1 Kg Gewicht. Meistens werden sie von Unternehmen, Hochschulen oder Universitäten gebaut und fliegen bei Starts von größeren Satelliten mit.
Der größte Vorteil der Cubesats sind die Kosten. Ein Start kostet (inklusive Satellit) zwischen 65.000 $ und 80.000$. Sie sind also im Vergleich zu sonstigen Raumfahrtprojekten erschwinglich.
Ein Nachteil ist eine, durch die geringe Oberfläche, relativ geringe Menge verfügbarer elektrischer Energie. Auf den kleinen Würfeln lässt sich nur eine durch die Öberfläche begrenzte Menge an Solarzellen anbringen. Ausleger mit Solaropanelen entfallena aus Kosten und Gewichtsgründen.

Mehr über die CubeSats:
http://de.wikipedia.org/wiki/Cubesat


Der allseits bekannte Bernd Leiternberger spekulierte in seinem Blog mal wie die CubeSats potentielle "Satelliten für jederman" sein könnten. Bei einem Boom der CubeSats könnten die Preise laut ihm sogar auf bis zu 11.000 € fallen. Satellitenbau als Volkssport quasi.
Hier gehts zu seinem entsprechenden Blog-Eintrag:
http://bernd-leitenberger.de/blog/2009/10/26/unbemannte-raumfahrt-fuer-jeden-erschwinglich/


Was meint ihr?
Könnten die CubeSats auch kommerziel sinnvolle Aufgaben erfüllen?
Könnte man mit ihnen dank Miniaturisierung evtl sogar größere Satelliten ablösen?



Freue mich schon auf die Disskussion 

Bernd Leitenberger ist bekanntlich ein bekennender Gegner der bemannten Weltraumfahrt, der am liebsten jeden für die Weltraumfahrt ausgegebenen Cent ausschließlich für Sonden und Satelliten (plus zugehörige Trägersysteme) ausgeben würde. Billige Satelliten, die massenhaft gestartet werden könnten, kämen ihm da sicherlich zupass.

Ich kann mir aber, ehrlich gesagt, bislang nicht vorstellen, was man mit dieser enormen Anzahl an Cubesats tun sollte. Die Einsatzdauer und das Aufgabenspektrum sind naturgemäß begrenzt, und Miniaturisierung hat sicherlich nicht vor den heutigen tonnenschweren Satelliten halt gemacht. Ein Nachteil wäre etwa, das die Zahl an Objekten im Orbit enorm ansteigen würde.

Bernd Leitenberger ist bekanntlich ein bekennender Gegner der bemannten Weltraumfahrt, der am liebsten jeden für die Weltraumfahrt ausgegebenen Cent ausschließlich für Sonden und Satelliten (plus zugehörige Trägersysteme) ausgeben würde.

Wo er recht hat, hat er recht.  

Ein Nachteil wäre etwa, das die Zahl an Objekten im Orbit enorm ansteigen würde.

Bei 50 Cubesat-Starts im Monat bei einer Verweildauer von 1 Monat im Orbit ergibt sich eine dauerhafte Mehrbelastung von 50 Objekten.

Die Größe von Satelliten ergibt sich ja nicht umsonst, seien es Mindestgrößen von Antennen und Sensoren, elektrischer Leistungsbedarf, Optiken und auch Tankgrößen für eine hohe Lebensdauer.

Da hilft auch elektronische Miniaturisierung nichts. Einige (fast alle?) Satelliten werden größer bleiben als CubeSats.

Bisher wurden sie ja von Unis etc. gebaut, und bei denen gehts auch meistens um Technologiegewinn. Auch werden immer wieder zwei Cubesat-Würfel zu einem Satelliten gebaut Ich könnte mir eigendlich gut vorstellen, dass man mehrere Cubesats zu einem großen Satelliten "verschmelzen" lassen kann.

Das Beispiel hatte ich an anderer Stelle ja schon mal:
Das wäre wie wenn man ein Kreuzfahrschiff aus 2000 Kleinwagen zusammenbaut. Irgendwie bekommt man das hin, aber ein Kreuzfahrschiff ist das dann nicht ...

Wo er recht hat, hat er recht. 

Stimmt! Aber wo er nicht recht hat, hat er nicht recht, und das ist genau so ein Punkt.

Bei 50 Cubesat-Starts im Monat bei einer Verweildauer von 1 Monat im Orbit ergibt sich eine dauerhafte Mehrbelastung von 50 Objekten.

Machst du Witze? Nachrichten- wie Erdbeobachtungssatelliten brauchen doch schon mindestens einen Monat, um sich einigermaßen zu positionieren und zu kalibrieren. Wie soll man denn dann mit dermaßen kurzlebigen Mini-Satelliten arbeiten? Und die in den Cubesats erzielte Miniaturisierung kann man auch in den Schwergewichten einbauen, womit dort eben umso mehr Technik hineinpasst.

Das Beispiel hatte ich an anderer Stelle ja schon mal:
Das wäre wie wenn man ein Kreuzfahrschiff aus 2000 Kleinwagen zusammenbaut. Irgendwie bekommt man das hin, aber ein Kreuzfahrschiff ist das dann nicht ...

Immer noch ein netter Vergleich! Ähnlich könnte man argumentieren, einen Müllwagen durch entsprechend viele Fahrräder zu ersetzen...

Auch werden immer wieder zwei Cubesat-Würfel zu einem Satelliten gebaut Ich könnte mir eigendlich gut vorstellen, dass man mehrere Cubesats zu einem großen Satelliten "verschmelzen" lassen kann.

sagen wir mal, 10% der Masse eines Cubesats sind Antennen.
5% Koppleungsmechanismen.

Wenn wir jetzt 20 Satelliten hochstarten um sie anschliessend aneinander zu koppeln, hat man unnötig viele Antennen (10-20 mal so viel wie nötig).

Alles auf einmal hochschicken wäre weitaus billiger...

Dann noch Lagekontrollsysteme, hier nicht berechnet

Ausserdem die angeblich kurze Verweildauer schneidet sich mit der Koppelung...
Wenn man wartet, bis man das Geld für den nächsten aufbringt, ist dieser eine schon wieder verglüht...

Machst du Witze? Nachrichten- wie Erdbeobachtungssatelliten brauchen doch schon mindestens einen Monat, um sich einigermaßen zu positionieren und zu kalibrieren. Wie soll man denn dann mit dermaßen kurzlebigen Mini-Satelliten arbeiten? Und die in den Cubesats erzielte Miniaturisierung kann man auch in den Schwergewichten einbauen, womit dort eben umso mehr Technik hineinpasst.

CubeSat haben keinen eigenen Antrieb, das heisst sie werden sich auch nicht positionieren. Auf dem Orbit, wo sie ausgesetzt wurden bleiben sie bis sie die Atmosphaerenreibung runterholt. Kallibrieren faellt in dem Mass auch weg, da CubeSats in der Regel auf eine Anwendung spezifisch ausgelegt sind. Bei grossen komplexen Satelliten muessen viele komplexe Systeme im Orbit aufeinander abgestimmt werden, ein Cubesat i.d.R. hat ein einfaches Experiment / Bauteil das es zu testen gilt. Es geht hier doch auch nicht um das ersetzen grosser Satelliten, das ist ueberhaupt nicht der Sinn des ganzen. CubeSat sind nicht als Konkurrenz zu grossen Satelliten gedacht.

Sie geben Kleinanwendern die Moeglichkeit fuer einen schnellen und billigen Zugang zum All. Es erlaubt eben kleine Experimente / Bauteile im All zu testen ohne dies langwierig und teuer auf einem grossen Satelliten integrieren zu muessen. Das erhoeht natuerlich auch die Sicherheit, der grosse Satellit wird nicht durch ungeplante Nebenwirkungen eines experimentellen Bauteils gefaehrdet, als CubeSat Anwender ist man eben nur fuer seinen eigenen kleinen Satelliten verantwortlich.

Auf einer 300 km Bahn ist die Verweildauer im All eben auch nur ein bis wenige Monate. 

Zitat von: Schillrich am 11. November 2009, 18:28:57

Das Beispiel hatte ich an anderer Stelle ja schon mal:
Das wäre wie wenn man ein Kreuzfahrschiff aus 2000 Kleinwagen zusammenbaut. Irgendwie bekommt man das hin, aber ein Kreuzfahrschiff ist das dann nicht ...

Immer noch ein netter Vergleich! Ähnlich könnte man argumentieren, einen Müllwagen durch entsprechend viele Fahrräder zu ersetzen...

Schon mal in Adelaide gewesen ? Es gibt auch groessere Cubesats mit 2 oder 3 kg Gewicht.

Die Frage stand und steht aber noch immer im Raum, ob man mit kleinen Cubesats größere Satelliten ablösen könnte. Ich hatte dich dahingehend verstanden, dass du dafür wärst. Gut, wir sind uns also einig, dass das keine sinnvolle Option darstellt.

Kleine Missionen, die maximal ein paar Wochen laufen und bei denen keine Experimente zurück geführt werden müssen, sind sicherlich auch weiterhin denkbar. Da stellt sich nur die Frage, wie hoch der Bedarf sein kann, der durch billigere Satellitenstarts geweckt und befriedigt werden könnte.

Kickstarterkampagne für ein elektrisches Triebwerk für CubeSats:
http://www.kickstarter.com/projects/597141632/cat-a-thruster-for-interplanetary-cubesats

Damit sollen diese den Erdorbit verlassen können. Allerdings braucht man für BEO ja auch ein eigenes Lageregelungssystem, was ebenfalls in den Satelliten integriert werden muss.... das steht nicht bei Kickstarter... Das Erdmagnetfeld kann man da nicht mehr benutzen, weil man die Erde ja verlassen hat.

Es wird eine weitere Startmöglichkeit für Cubesats geben... Lawotschkin und Dauria haben einen Vertrag unterzeichnet, um für die Fregat einen Cubesat-Adapter zu entwickeln. Dieser soll bis zu 6U-Cubesats aufnehmen können. Konkreter Anlass für diese Entwicklung ist die Tatsache, dass Dauria Ende letzten Jahres den Zuschlag für den Bau von zwei MKA-N (also Nanosatelliten = Cubesats) von Roskosmos erhalten hat. Diese beiden sollen 2015 gemeinsam mit Meteor-M2-2 gestartet werden.

Antwort auf einen Beitrag im "CanSat"-Thema :

Dann muss man wohl zu dem Schluss kommen, dass Satellitenprojekte für den angestrebten Bildungszweck nicht geeignet sind. Bei Minisatelliten liegt es daran, dass
...
- eine Verschwendung von Startresourcen darstellen,
...

Zu den Startressourcen hätte ich mal eine Frage: Ich hatte immer angenommen, dass diese studentischen Cubesats und sonstige Minisatelliten bei kommerziellen, "normalen" Missionen quasi huckepack mitgenommen werden in dem Sinne, dass die ohnehin vorhandene Startkapazität der Rakete besser ausgenutzt wird, anstelle sie ungenutzt zu verschwenden.

Prinzipbeispiel:

- Zu starten ist ein Satellit A von 5000 kg Masse.
- Für die dafür vorgesehene Rakete B gibt es keine Nutzlast-Startkonfiguration von exakt 5000 kg. Die nächstgrößere Nutzlastkonfiguration ist 5100 kg. (*)
- Also packt man die eigentlich überflüssigen 100 kg mit Cubesats voll und zahlt dem Raketenintegrator eine kleinen Aufwandsentschädigung.

So habe ich es mir zumindest vorgestellt, dass es so läuft?

(*) Dass man die Nutzlasten aus irgendwelchen praktischen Gründen "stufig" bzw. diskret auslegen muss, und nicht kontinuierlich auslegen kann, habe ich einfach mal angenommen, aufgrund der Tatsache, dass es diese Minisats überhaupt gibt.

Terminus

Eieiei...

Ueber den Nutzen von Cubesats (speziell im Hinblick auf der Mehrung vonWeltraumschrott) mag man sich ja streiten. Mir ist heute ein Projekt unter die Augen gekommen, welches mit dem SpaceX CRS-3 starten soll: KickSat.

Dabei handelt es sich um einen 3U-Cubesat welcher an die 200 !!! sogenannter Femtosatelliten ausstossen soll. Diese sind gereade mal so gross wie eine Briefmarke und sollen als Grundlagenforschung fuer zukuenftige moegliche Anwendungen dienen. Das Projekt wurde ueber Kickstarter finanziert (daher wohl auch der Name). Jeder Spender konnte seinen Namen und eine wenige Worte lange Nachricht einreichen, welche dann von seinem persoenlichen Femtosat uebertragen wird. Und mehr machen die kleinen Dinger auch nicht, da sie lediglich aus einer Platine mit Sender, Chip, Solarzelle und Antenne bestehen. Auf Gunter Space Page steht was von einem Wiedereintritt nach spaetestens 6 Wochen, was ich mir bei der geringen Bremsflaeche und einem Orbit von 300km nicht vorstellen kann.

http://space.skyrocket.de/doc_sdat/kicksat-1.htm

Hier nochmal ein Video vom Aussetzen der Satelliten. Da gruselt es mir schon etwas mit Hinblick auf Weltraumschrott: 

Nein sowas menschenfreundliches aber auch ! Raumfahrt für Jedermann !
Und die pöhsen pöhsen Militärs werden dann wieder nicht abschießbare Spionage Satelliten draus entwickeln. Aber der Protest der Welt wird sie hindern, woll!   

Wenn diese Cubesats und Femtosats aber von dem Verbund aus Dragon-3 und ISS aus abgesetzt werden, bleiben die nicht ewig im LEO, sondern "erleiden" das gleiche Schicksal wie z.B. bei einem verlorenen Schraubendreher und verglühen nach sagen wir mal einem Jahr.

Warum stürzt ein Femtosatellit oder auch Schaubendreher eher ab, wenn er von Dragon3 / ISS aus ausgesetzt wird? Was ist da so Besonderes dran im Vergleich mit einem Raketenstart?

Guten Morgen!

Meine Meinung: Ganz egal, wie die kleinen Krümel den Weltraum erreichen -  Bremse reinhauen, internationale Vereinbarungen treffen, Flughöhe beschränken, definierte DeOrbit-Fähigkeiten vorschreiben - imho. Einzelne Raumfahrtnationen dürfen - sollen - das gerne auch sofort für Produkte aus dem eigenen Land regeln.

Gruß    Pirx

Ja das fürchte ich auch - das Ungebremste......

Auch diese kleinen Dinger halte ich für nicht grad ungefährlich. Insbesondere, wenn sie "Erfolg" haben und das Mode wird. Wenn man dem Video glaubt, erhalten sie beim Ausstoß eine Drehung parallel zur Erde. Da könnte also evtl. (im Gegensatz zu Raumfahrzeugen) der Steinhopsereffekt doch wirksam werden beim Absinken. Und letztlich durch das große Seitenverhältnis dazu führen, daß sie heil runterkommen. Klar kann so ein Ding nicht viel Schaden anrichten. Aber welche Versicherung zahlt bei Verletzungen oder Folgeschäden durch erschrecken?

Guten Morgen!

Ich las von einem Startvertrag für die brasilianisch-ukrainische Zyklon-4-Kooperation Alcantara Cyclone Space. Danach soll eine Zyklon 4 zwischen Dezember 2015 und November 2016 bei einem Flug 50 2U CubeSats in einen niedrigen 350 km Orbit bringen. Als Auftraggeber wird das Von Karman Institut in Belgien genannt, das gesamte Projekt mit der Bezeichnung QB50 wird offensichtlich durch die EU im Rahmen eines Programms namens FP7 finanziert.

Gruß

A.

...
In der ISO gibt es derzeit, eingebracht aus den USA, einen Vorschlag, für "Kleinsatelliten" (= hier alle ohne eigenen, dedizierten Start) eigene Regeln aufzustellen, um diese zuzulassen und zu betreiben, u.a. auch mit Blick auf Anforderungen gegen Weltraummüll. Wie diese Sonderregeln inhaltlich aussehen könnten, ist dabei noch nicht spezifiziert. Sie könnten strenger oder laxer ausfallen (wobei, bei Cubesats ... ). Ziel soll es aber sein diese Missionen effizienter und einfacher realisieren zu können ... quasi ein "Marktöffner" für kleine Raumfahrtanwendungen.
...

Dazu gibt es jetzt ein Abstimmungsergebnis: abgelehnt. Für kleine Satelliten soll es keine Sonderregeln geben. Ggf. kann daraus eine Guideline werden, wie man die Anforderungen in den übergeordneten (allgemein gültigen) Standards erfüllen kann.

NanoRacks LLC spezialisiert sich auf CubeSats, die von der ISS ausgesetzt werden:
http://www.spacenews.com/article/civil-space/39459planet-labs-cubesats-deployed-from-iss-with-many-more-to-follow

Man möchte weiter kleine, einfache Satelliten bauen, mit begrenzter Lebenszeit und einer Logistik, um diese im Orbit schnell zu ersetzen. Das Ganze passiert über die ISS, anstatt als Mitflieger "irgendwann" bei einem Satellitenstart mitzukommen. Stattdessen bietet man verlässliche, kurzfristige und regelmäßige Flüge auf den ISS-Versorgern an und entwickelt die passende Transportausrüstung. Derzeit hat man Verträge für 50 Satelliten, und Absichtserklärungen für 100 weitere.

"Made in Space" arbeitet daran eine 3D-Drucker auf die ISS zu bringen und möchte mittelfristig testen, ob man CubeSats im Orbit herstellen und integrieren kann.

Außerdem noch aktiv auf dem Gebiet der Cube-/Kleinstsats:

Surrey Satellite Technology (STRaND-1)
SpaceQuest (gibt's die noch?)
Planet Labs Inc.   
BlueCanyonTech
Axelspace
Austin Satellite Design
ÅAC Microtec
UrTheCast
Clyde Space
Boeing
Pumpkin Inc.

Kennt jemand noch weitere Akteure? Würde mich interessieren.

Einige Unis bauen auch mit großem Eifer an Cubesats...

@Zoe
eine Auflistung der Hochschulgruppen würde wohl in der Tat locker 1-2 DINA4-Seiten füllen....
Daher habe ich auch nur die Unternehmen aufgezählt. Besonders gefällt mir eigentlich was Pumpkin Inc. so mit ihrem CubeSat Kit macht. Schätze mal die zielen u.a. massiv in Richtung Unis, gerade wenn diese sich hinsichtlich der Hardware etwas das Leben erleichtern möchten. Die Preise kann man sich auf deren Seite auch gleich anschauen...