Wie passte diese Struktur in das Shuttle und wurde dann auf 28 Meter erweitert?

Ja, das ganze Streben-und-Linsen-System war ein riesiger Ballon. Es gibt gute Informationen in diesem Papier .

Zusammengeklappt und entleert sah es so aus.

Diese passen in eine Box, die an der Seite des Trägerbusses SPARTAN-201 montiert ist. Der "Ballon" wurde aus Mylar hergestellt.

Das grundlegende Entfaltungsschema für IAE basierte darauf, die verstaute Reflektorstruktur als Paket aus ihrem Startbehälter vor dem Beginn ihrer eigenen Entfaltung auszuwerfen. Auf diese Weise würde die trägheitsbelastete Reflektorstruktur die Streben im Wesentlichen auf nahezu gleichmäßige Weise aus ihren Startbehältern „ziehen“. Wenn die Streben auf etwa 80 % ihrer entfalteten Länge gedehnt waren, würde sich ein Gasströmungsweg entwickeln, und zu diesem Zeitpunkt sollte Aufblasgas in alle drei Streben an ihrem Schnittpunkt mit der Kanisterstruktur eingeleitet werden. Während die Streben aus ihren Hülsen gezogen würden, würde eine geringe Entfaltungsrate der linsenförmigen Struktur durch die Freisetzung von Spannungsenergie von den aufblasbaren Materialien und einer kleinen Menge an Restgas sowohl im Torus als auch in der linsenförmigen Struktur initiiert werden.

Es sind Probleme aufgetreten:

Im Orbit war die Größe des Restgases und die Dehnungsenergie in der verstauten Struktur deutlich höher als erwartet. Die geplante Einsatzreihenfolge kam daher nicht zustande. Stattdessen entfaltete sich die Reflektorstruktur vorzeitig, so dass ihr geplanter Auswurf aus dem Kanister nicht stattfand. Bis die Streben als Folge von Restgas und Materialdehnungsenergie aus ihren Schalen migrierten, war die Reflektorstruktur mehr als zur Hälfte entfaltet. Aufgrund der Robustheit dieser Art von Weltraumstruktur beendeten jedoch der Torus und zwei der Streben die Entfaltung etwa zur gleichen Zeit, und die vollständige Entfaltung der dritten Strebe folgte innerhalb von ein oder zwei Minuten.

Alle Zitate und Bilder stammen aus dem verlinkten Artikel.

Der ehemalige Flight Director und Shuttle Program Manager Wayne Hale hat einen interessanten Blog-Beitrag verfasst, in dem er die Schwierigkeiten beschreibt, denen diese Nutzlast ausgesetzt ist.

Dein erster Verdacht ist richtig. Es ist im Grunde ein großer Ballon. Hier ist der Grund.

Obwohl die Informationen spärlich sind, lassen Sie uns eines feststellen: Spartan war nur eine Trägerplattform. Es ist insofern eine interessante Plattform, als es absolut keine Befehls- und Kontrollmöglichkeiten gibt. Nach der Freilassung führt es seine Mission aus, wird geborgen und die Ergebnisse werden abgezogen, nachdem es am Boden ist.

Spartan wurde nur verwendet, um das aufblasbare Antennenexperiment zu transportieren. Antennen im Weltraum haben im Allgemeinen einen Anreiz, physisch groß zu sein. Grob gesagt hat eine physisch größere Antenne einen höheren Gewinn. Verstärkung ist ein Phänomen des Antennendesigns. Eine ideale isotrope Antenne strahlt Leistung gleichmäßig in alle Richtungen ab. Für ein Raumschiff, das mit der Erde kommuniziert, ist das unglaublich schlecht. Selbst ein einfaches Antennendesign, das Energie nur im 180-Grad-Winkel zur Erde abstrahlt, wäre doppelt so effektiv wie eine ideale Antenne. Sie könnten eine schlechte Antenne mit einem leistungsstarken Sender verwenden, aber dies erfordert größere Solarmodule und eine größere Batterie. Dies erhöht das Startgewicht der Nutzlast noch mehr.

Echte Antennen mit echtem Gewinn müssen mit einer Vielzahl von Variablen umgehen. Eine Fernsehsatellitenantenne ist oft so konstruiert, dass sie Energie nur in Richtung des Teils der Erde abstrahlt, wo Zuschauer erwartet werden. Eine Weltraumsonde verwendet eine Antenne mit hoher Verstärkung, zeigt aber nur auf die Erde. Die scheinbare Größe der Erde ist extrem klein, aber wenn sie auf die Erde gerichtet bleibt, kann sie mehr Energie zurück zur Erde abstrahlen. Dies erhöht das Signal-Rausch-Verhältnis. Das Shannon-Hartley-Theorem legt fest, dass ein höheres Signal-Rausch-Verhältnis die Übermittlung von mehr Informationen auf demselben Kommunikationskanal ermöglicht. Es spielt keine Rolle, ob Sie 10 Fuß vom Empfänger oder 10 Lichtjahre entfernt sind, dieses Theorem gilt.

Antennen mit hoher Verstärkung an Bord eines Satelliten haben normalerweise ein kompliziertes System, das eine dicht gepackte Antenne mit hoher Verstärkung sehr langsam in ihre endgültige Form (normalerweise eine Parabel) ausdehnt, sobald sich der Satellit in der Umlaufbahn befindet. Die Antenne ist verpackt, weil sie physisch groß, aber nicht sehr dicht ist. Der Versuch, eine Antenne mit hoher Verstärkung an Bord eines Satelliten zu starten, der sich bereits in seiner normalen parabolischen Form befindet, würde eine unrealistische Nutzlastverkleidung auf der Endstufe der Rakete erfordern. Ein Ausfall des Bereitstellungssystems kann den Satelliten unbrauchbar machen . Die Antenne des Galileo-Raumfahrzeugs mit hoher Verstärkung wurde nie richtig eingesetzt. Es blieb stecken, als es versuchte, eine parabolische Form anzunehmen. Daher entschieden sich die Ingenieure für die Verwendung der Low-Gain-Antenne für die gesamte Kommunikation.

Weitere Informationen zu diesem Antennentyp finden Sie auf der Website eines Herstellers. Unfurlable Mesh Reflector Antennas ist der Begriff, den die Harris Corporation verwendet, um sich auf ihr Produkt zu beziehen. Es gibt viele Anbieter, ich habe nur eine ihrer Antennen persönlich gesehen.

Eine aufblasbare Antenne könnte viel einfacher sein! Ein kleiner Gasgenerator könnte den Druck in der Antenne langsam erhöhen, bis die Antenne die gewünschte Form annimmt. Ich gehe davon aus, dass bei diesem Experiment ein Gasgenerator verwendet wurde, das weiß ich eigentlich nicht. Denn dieser Gasgenerator ist wahrscheinlich leichter als das mechanische Mittel. Bei gleichem Gewicht könnte ein Satellit eine viel größere aufblasbare Antenne tragen. Dies ist sehr wichtig, wenn Sie einen Überwachungssatelliten entwickeln. Ein Überwachungssatellit benötigt eine möglichst große Verstärkung, um schwache Signale zu erkennen, die von Sendern auf der Erde ausgestrahlt werden. Ein Beispielfall für diese Art von System ist ECHELON .

Die Antenne, die Sie in den Bildern entfalten sehen, ist ein übliches parabolisches Design. Sie können es sich wie einen ausgeschnittenen Abschnitt einer Kugel vorstellen. Es ist nicht anders als die kleinen Schüsseln, die in den Haushalten verwendet werden, um Satellitenfernsehen zu empfangen . Weitere Informationen zu Parabolantennen finden Sie hier auf Wikipedia.

Theoretisch sollten aufblasbare Antennen also von fast jedem Kommunikationssatelliten verwendet werden. Worüber ich keine Informationen finden kann, ist die langfristige Praktikabilität einer solchen Antenne. Es gibt eine Reihe von Problemen mit einer solchen Antenne. In erster Linie könnten Mikrometeoriten und Weltraumschrott die Struktur der Antenne durchbohren. Ein paar winzige Löcher könnten keine Rolle spielen. Die meisten Satelliten tragen sowieso eine Art Treibmittel, sodass sie etwas davon verwenden könnten, um die Antenne bei kleinen Lecks aufgeblasen zu halten. Irgendwann hättest du so viele Lecks, dass du es nicht aufgeblasen halten könntest, egal wie viel Benzin du hast. Die tatsächliche Lebensdauer einer solchen Antenne könnte also viel geringer sein als die der derzeit auf dem Markt erhältlichen Produkte.