Mit welchen Methoden können sich CubeSats von LEO in höhere Umlaufbahnen bewegen?

Wenn ein CubeSat als sekundäre Nutzlast für LEO gestartet wird, welche Möglichkeiten gibt es, ihn in eine höhere Umlaufbahn zu bringen, beispielsweise außerhalb des Van-Allen-Gürtels, um ein Strahlungsexperiment durchzuführen? Die ISS startet Cubesats und größere Minisats. Kann es einem Sat helfen, LEO zu verlassen?

@Chris Ja, ich habe gehört, dass explosiver Raketentreibstoff in billigen Sekundärwerfer-Nutzlasten nicht erwünscht ist. Deshalb könnte sich ein Sonnensegel auch kurzfristig kommerziell als eine gute Idee erweisen.
Mehr Strahlung => mehr Schutz => schwerere Nutzlast. Könnte ein Problem für einen 10x10x10-Satelliten sein

Antworten (3)

Motoren für CubeSats befinden sich in der Entwicklung . Zum Beispiel gibt es das Elektrospray (Kolloid)-Triebwerk , das effektiv ein Ionenantrieb mit niedrigem Schub ist.

Eine Alternative ist der Start von der ISS mit einem Katapult (z. B. Railgun/Coilgun) oder einer kleinen einstufigen Feststoffrakete. Dies würde eine elliptische Umlaufbahn ergeben, sodass nur ein Teil der Zeit auf der Zielhöhe verbracht würde.

(Beachten Sie, dass das CubeSat-Anforderungsdokument derzeit Antriebssysteme auf CubeSats verbietet. Vermutlich würde dies den Ionenantrieb sowie die offensichtlich gefährlicheren Feststoffraketen einschließen. Daher ist der Start von selbstfahrenden Würfeln direkt von der ISS wirklich nur eine theoretische Möglichkeit Moment.)

Beachten Sie auch, dass es möglicherweise Einschränkungen gibt, die es Ihnen möglicherweise nicht erlauben, ein Antriebssystem in Ihrem CubeSat zu verwenden. Siehe Punkt 6.2.5 dieser NASA-Spezifikation
@neelsg "6.2.5. CubeSat darf keine Antriebssysteme enthalten." :-)
Danke Leute, ich werde die Antwort bearbeiten, um dies aufzunehmen - es ist im Moment ein definitives Verbot. :)
Da Sie Hochimpuls-Startkatapulte erwähnen, besteht ein weiteres Problem darin, dass der Impuls, der auf eingesetzte Satelliten übertragen wird, von irgendwoher kommen muss. Im Falle eines Starts von der ISS würde dies auf Kosten der ISS-eigenen Orbitalenergie gehen, sodass sie zum Ausgleich einen Orbital-Reboost durchführen müsste. Start und Neustart würden auch zu einem Schub auf der Station führen, also müssten Sie Mikrogravitationsexperimente sichern und stoppen. TL;DR Etwa 1 m/s Entfaltung und bis zu 64 N (48 x 1,33 kg für NanoRacks-Trägerrakete) Kraft sind in Ordnung, verglichen mit den 390 kN und 7,66 km/s der ISS. Mehr Masse und/oder höherer ∆v-Impuls, ... nicht OK.
Übrigens dazu 6.2.5. in den NASA-Spezifikationen müssen sie das umschreiben, wenn sie die NASA Centennial CubeQuest Challenge mit dem ersten Orion/SLS-Start unterstützen wollen, wie dort erwähnt. Gerüchten zufolge ist eine Änderung bereits auf dem Tisch, aber ich bin mir nicht sicher, ob irgendein ISS-Trägerrakete CubeSats mit eigenem Antrieb akzeptieren könnte. Wenn das in Ordnung wäre, könnten Sie solche CubeSats technisch gesehen auf einer Nicht-NASA-Mission zur ISS starten.
Beachten Sie, dass ein Einzelimpulseinsatz (Katapult, Feststoffrakete, Railgun, Bungee-Seil) von einem nahezu kreisförmigen LEO (z. B. ISS) nur das Apogäum der Umlaufbahn anheben kann, nicht das Perigäum. Wenn Sie eine höhere kreisförmige Umlaufbahn wünschen, benötigen Sie mindestens zwei Verbrennungen. Unter Sicherheits- und Effizienzgesichtspunkten wären Ionentriebwerke definitiv der richtige Weg.
@RussellBorogove Tatsächlich können Sie bei einem so kleinen Impuls, den aktuelle ISS-Kleinsatellitenbetreiber erreichen, auswählen, ob Sie Apogäum oder Perigäum anheben möchten. Die Rückseite einer Hüllkurvenberechnung besagt, dass Sie maximal nur eine Änderung von etwa 1 km erhalten würden, also weniger als die Orbitalexzentrizität der ISS. Ich weiß ... zu geeky, aber ich dachte, Sie würden die Ironie vielleicht zu schätzen wissen. :)

Solange es Möglichkeiten gibt, seine Geschwindigkeit zu ändern, kann sich der CubeSat in eine höhere Umlaufbahn bewegen.

Allerdings sind die CubeSat-Deployer an Bord der ISS höchstwahrscheinlich federgetrieben und werden nicht viel Delta-V für den Job liefern. Wenn sie die ISS mit einer Railgun ausstatten und irgendwie einen Weg finden, mit der Reaktion fertig zu werden, wird sie sicherlich einen CubeSat in eine höhere Umlaufbahn als LEO bringen.

Die Verwendung von Ionentriebwerken auf einem CubeSat wird wahrscheinlich einfacher sein als die einer Railgun-Methode.

Eine häufige Einschränkung bei CubeSats besteht darin, dass sie keine Sprengstoffe oder hochenergetischen Substanzen wie Raketentreibstoff enthalten können. Aber es gibt ein Projekt , das die Verwendung von Wasser als Kraftstoff testet. Im Orbit wird das Wasser mit Strom, der von Sonnenkollektoren erzeugt wird, zu Wasserstoff und Sauerstoff hydrolysiert. Der Treibstoff ist also völlig inert, wenn er auf die Rakete geladen wird und mit den Nutzlasten anderer Leute unterwegs ist und dann vor Ort vorbereitet wird. Ein weiterer Vorteil ist, dass keine kryogenen Kraftstoffe gelagert werden müssen. Es ist nicht abzusehen, wann dies in der Praxis zum Einsatz kommen wird, aber es scheint mir eine ziemlich clevere Idee zu sein.

Mit welchen Methoden können sich CubeSats von LEO in höhere Umlaufbahnen bewegen?
AntwortenHierDatenschutz-Bestimmungen1y, 0v