Ich schreibe meine Diplomarbeit über Antennen für Kleinsatellitenanwendungen (Cubesats). Abgesehen von den elektrischen Spezifikationen, die sich auf die jeweilige Anwendung beziehen, gibt es auch einige andere "praktische" Anforderungen, die sich auf die "raue Umgebung", also den Weltraum, beziehen.
Schwebendes Metall ist beispielsweise gefährlich für die Antenne, da es sich aufladen und einen Funken auslösen könnte, der das Gerät beschädigen könnte. Ähnliches könnte passieren, wenn wir Material ohne angemessenen Wärmeausdehnungsfaktor oder Ausgasung verwenden. Auch aktive Elektronik sollte ordnungsgemäß vor Strahlung abgeschirmt werden.
Meine Frage ist:
Aus dem Kopf heraus sind hier eine Reihe von Dingen, die Sie "abgesehen von den elektrischen Spezifikationen" ansprechen müssten. In Wirklichkeit ist dies ein großartiger Fall für eine starke Systemtechnik in Ihrem Satelliten. Da es große Kompromisse zwischen Leistung, Ausrichtung, Masse und HF-Leistung/Durchsatz geben wird.
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Sie verwenden diese und einige andere Einschränkungen, um Ihr Link-Budget zu entwerfen, das bestimmt, wie viel Leistung Sie senden müssen, um X Leistung am Empfänger zu empfangen (unabhängig davon, ob Sie eine einzelne Antenne zum Senden/Empfangen auf dem Cubesat haben oder nicht, aber wenn nicht, müssen Sie dies zweimal tun, einmal für den Uplink und einmal für den Downlink. Es gibt verschiedene Gründe, dies auf diese Weise zu tun, und verschiedene Gründe, dies nicht zu tun).
Gestalten Sie schließlich Ihre Antenne so, dass sie andere Elektronik nicht stört und nicht zerstört wird / ihr Signal nicht durch den umgebenden Funkhintergrund verschlechtert wird.
Folgendes habe ich herausgefunden, nachdem ich speziell ein wenig über PCB-Antennen recherchiert hatte:
Wichtig für jede Diskussion über die Struktur eines kleinen Raumfahrzeugs ist das Material der Struktur selbst. Typischerweise besteht die Struktur eines Raumfahrzeugs sowohl aus metallischen als auch aus nichtmetallischen Materialien. Metalle sind im Allgemeinen homogen und isotrop, was bedeutet, dass sie an jedem Punkt und in jeder Richtung die gleichen Eigenschaften haben. Nichtmetalle wie Verbundwerkstoffe sind normalerweise weder homogen noch isotrop. Die Materialauswahl wird von der Betriebsumgebung des Raumfahrzeugs bestimmt und muss einen angemessenen Spielraum für Start- und Betriebslasten, thermisches Gleichgewicht und thermisches Stressmanagement sowie von der Empfindlichkeit der Instrumentierung und Nutzlast gegenüber Ausgasung und thermischen Verschiebungen gewährleisten. [ 1 ]
In der Raumfahrtindustrie bezieht sich Ausgasen auf die Sublimation oder Verdampfung von Materialien, wenn diese Materialien in eine Hochvakuumumgebung wie den Weltraum gebracht werden. Das durch Ausgasen verlorene Material kann auf empfindliche Bauteile gelangen und möglicherweise den Erfolg einer Mission beeinträchtigen. [ 2 ]
CubeSat-Materialien müssen das folgende Kriterium für geringe Ausgasung erfüllen, um eine Kontamination anderer Raumfahrzeuge während der Integration, des Testens und des Starts zu verhindern. Eine Liste der von der NASA zugelassenen Materialien mit geringer Ausgasung finden Sie unter: http://outgassing.nasa.gov . [ 3 ]
- CubeSats-Materialien müssen einen Gesamtmassenverlust (TML) < 1,0 % haben
- CubeSat-Materialien müssen ein gesammeltes flüchtiges kondensierbares Material (CVCM) < 0,1 % aufweisen
Atomarer Sauerstoff befindet sich in einer niedrigen Erdumlaufbahn zwischen 100 und 1000 km. Diese atomare Version von Sauerstoff entsteht durch die Wechselwirkung von UV-Licht und molekularem Sauerstoff. Diese Atome sind sehr korrosiv und oxidieren im Laufe der Zeit Metalle, insbesondere Silber und Osmium, und erodieren Polymere. [ 4 ]
Die grundlegende Quelle von Ladeproblemen im Weltraum ist die geladene Teilchenumgebung (CPE). Wenn diese Umgebung nicht vermieden werden kann, sind die nächsten Quellen von ESD-Bedrohungen Gegenstände, die Ladung und/oder Energie speichern und ansammeln können. Nicht geerdete (isolierte) Metalle sind gefährlich, weil sie Ladung und Energie ansammeln können. Hervorragende Dielektrika können auch Ladung und Energie ansammeln. Das Begrenzen des ladungsspeichernden Materials oder der Ladekapazität ist ein nützliches Verfahren zum Reduzieren der internen Ladungsgefahr. Dies kann erreicht werden, indem ein Ableitungspfad bereitgestellt wird, so dass sich alle plasmaverursachten Ladungen im gesamten Raumfahrzeug ausgleichen können, oder indem nur kleine Mengen an ladungsspeichernden Materialien vorhanden sind. Antennenelemente sollten normalerweise an der Struktur elektrisch geerdet werden. Die Implementierung der Antennenerdung erfordert sorgfältige Überlegungen in der anfänglichen Entwurfsphase. Alle Metalloberflächen, Ausleger, Abdeckungen und Einspeisungen sollten mit Drähten und Metallschrauben an der Struktur geerdet werden (dc short design). Alle Wellenleiterelemente sollten mit punktgeschweißten Verbindern elektrisch miteinander verbunden und an der Raumfahrzeugstruktur geerdet sein. Diese Elemente müssen an ihren Eintrittspunkten mit dem Faraday-Käfig geerdet werden. [5 ]
Das Abschirmen des Raumfahrzeugs ist häufig die einfachste Methode, um sowohl das Verhältnis der Gesamtionisierungsdosis zur Verdrängungsschadensdosis (TID/DDD) eines Raumfahrzeugs als auch die Rate, mit der SEEs auftreten, zu reduzieren, wenn es angemessen verwendet wird. Die Abschirmung umfasst zwei grundlegende Methoden: Abschirmung mit der bereits vorhandenen Masse des Raumfahrzeugs (einschließlich der Außenhaut oder des Chassis, die in jedem Fall vorhanden sind, ob gewünscht oder nicht) und Punkt-/Sektorabschirmung. [ 1 ]
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für eine ausführliche und fundierte Antwort!
Astroschnapper
Paolo Squadrito
äh