Pico- und Nanosatellitenaktivitäten in Deutschland

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Tomas Hofmeister
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1 Institut für Luft- und Raumfahrt Fachgebiet Raumfahrttechnik Small Scale Research Missions Pico- und Nanosatellitenaktivitäten in Deutschland Jana Weise, Klaus Brieß Technische Universität Berlin Institut für Luft- und Raumfahrt Fachgebiet Raumfahrttechnik

2 Pico- und Nanosatelliten Klassische Satelliten > 500 kg Mini-Satelliten kg Mikro-Satelliten kg NanoSat: TUBSAT-N Kleinstsatelliten Nano-Satelliten 1-20 kg Pico-Satelliten ca. 1 kg CubeSat: BEESat-1 CubeSat : Standardisierter Picosatellit mit Kantenlänge von 10 cm und Gesamtmasse von 1 kg 2

3 Motivation Seit Mitte der 90er Jahre weltweit verstärktes Interesse an Entwicklung von Kleinstsatelliten Kurze Entwicklungszeiten Geringe Entwicklungs- und Startkosten Stand Dez. 2008: mehr als 28 Nationen an Entwicklung und Nutzung beteiligt Anzahl gestarteter Satelliten Nanosatelliten Picosatelliten Jahr Quelle: Analyse der Anwendungsfelder und des Nutzungspotentials von Pico- und Nano-Satelliten (2008) 3

4 Nationale Aktivitäten Starker Zuspruch auf nationaler Ebene Derzeit 6 Universitäten durch Starts und Entwicklung von Kleinstsatelliten beteiligt Führend in Europa! Weitere Aktivitäten auch im anderen Bereichen: Entwicklung von miniaturisierten Subsystemtechnologien Entwicklung von Auswurfsmechanismen Entwicklung von innovativer Nutzlasten Forschung an neuen Missions- und Technologiekonzepten Starke und erfolgreiche Kooperationen zwischen Universitäten, Forschungseinrichtungen und KMUs etabliert 4

5 Nationale Aktivitäten Gesamtüberblick Berlin Aachen Würzburg Seit 1998 aktiv an Picound Nanosatellitenentwicklung beteiligt Starts bis 2010: 6 Erfolgreich: 6 5

6 Nationale Aktivitäten Gesamtüberblick Berlin Dresden Insgesamt 13 Missionen bis 2011/12!! Aachen Heidelberg Würzburg München 6

7 Nationale Aktivitäten - Missionserfahrungen TUBSAT-N/N1 (TU Berlin, 07/1998) - erster Nanosatellit mit 3-Achsenstabilisierung - Lebensdauer von 2 bzw. 3,5 Jahren UWE-1 (Universität Würzburg, 10/2005) - Verifikation von Internetprotokollen (TCP/IP) - Technologieerprobung (Solarzellen, OBDH etc.) CubeSat UWE-1 COMPASS-1 (FH Aachen, 04/2008) - Lagebestimmung mittels GPS - Erdbeobachtung - Immer noch funktionsfähig CubeSat COMPASS-1 7

8 Nationale Aktivitäten - Missionserfahrungen BEESat-1 (TU Berlin, 09/2009) - Verifikation miniaturisierter Reaktionsräder für Picosatelliten - Verifikation von Picosatellitentechnologie - Umsetzung multifunktionaler Komponentenintegration - Fehlertoleranter Systementwurf - Immer noch funktionsfähig UWE-2 (Universität Würzburg, 09/2009) - Verifikation von Lagebestimmungssystemen - Durchführung von Experimenten zum Thema IP in Space CubeSat BEESat-1 8

9 Technologien aus Deutschland Leistungsfähige miniaturisierte Komponenten und Systeme unter Verwendung von: COTS-Komponenten Mikrosystemtechnik multifunktionalen Integration von Komponenten zur Miniaturisierung von Satelliten Qualifikationsmodell des integrierten Solar Arrays mit Magnetspule und Sonnensensor (TU Berlin) Miniaturisierte Reaktionsräder (TU Berlin und Astro Feinwerktechnik) 9

10 Technologien aus Deutschland Miniaturisierte Reaktionsräder (FKZ 50JR0552) - Entwicklung der TU Berlin und Astro- und Feinwerkstechnik Adlershof GmbH - Verifikation 2009 auf BEESat-1 Miniaturisierte Antriebssysteme MICROJET (FKZ 50JR0741) - Für Orbitmanöver, verteilte Systeme, Entsorgung (Space Debris Mitigation) - Umweltfreundliches Antriebssystem der Berliner Firma AI: Aerospace Institute GmbH Ingenieurmodell der Pico- Reaktionsräder (TU Berlin) Struktur-Thermal-Modell des MICROJET- Antriebssystems (AI) 10

11 Technologien aus Deutschland S-Band-Transmitter HISPICO (FKZ 50YB0513) - hochratiger Sender mit Datenrate von 1Mbit/s (Stand der Technik: 9,6 kb/s im UHF-Band) - Entwicklung durch TU Berlin und IQ Wireless - Verifikation auf BEESat-3 S-Band-Transceiver S-COM (FKZ 50YB0803) - Entwicklung durch TU Berlin und IQ Wireless S-Band-Sender HISPICO (TU Berlin) 11

12 Technologien aus Deutschland Sternsensor STELLA (FKZ 50RM0901) - Entwicklung der Uni Würzburg für Pico- und Nanosatelliten - Geringer Leistungsbedarf von max. 2W - Hohe Genauigkeiten: mind. ± 0,01 Mechanischer Aufbau des Sternsensors (Quelle: Universität Würzburg) 12

13 Technologien aus Deutschland Auswurfmechnismen für Picosatelliten SPL - Auswurfs- und Transportsystem für CubeSats - Erfolgreiche Verifikation 2009 auf der PSLV mit Start von BEESat-1 und UWE-2 - Entwicklung von Astro- und Feinwerkstechnik Adlershof GmbH - erste europäische Lösung SPL-Deployer von Astro- und Feinwerkstechnik Adlershof GmbH 13

14 Fazit Nationale Forschungs- und Entwicklungsarbeiten sind auf einem hohem Niveau Technologien und Konzepte weit ausgereift Motivation der Beteiligten ist ungebrochen Bestreben Heben der Pico- und Nanosatelliten auf die nächste Stufe Volles Ausschöpfen des Potentials der Satelliten durch anspruchsvolle Wissenschafts- und Forschungsmissionen für: Technologieerprobung Erderkundung und Erkundung des Weltraumwetters Verteilte Satellitensysteme etc. 14

15 Institut für Luft- und Raumfahrt Fachgebiet Raumfahrttechnik Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! 7. EU-Forschungsrahmenprogramm: Pico- und Nanosatellitenaktivitäten in Deutschland 15

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